聚合级丙烯酸的生产制造技术

本发明专利技术涉及包含低含量醛化合物的丙烯酸的纯化，其根据如下进行：在蒸馏单元中在没有用于处理醛的化学试剂的情况下蒸馏，产生了从蒸馏单元的侧向出口取出的聚合级丙烯酸的物流。本发明专利技术使得可在从工业级丙烯酸制造聚合级丙烯酸中消除归类为CMR的产品的使用，并且因此满足工业装置的HSE要求。此满足工业装置的HSE要求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚合级丙烯酸的生产


[0001]本专利技术涉及聚合级丙烯酸(常称为冰晶级丙烯酸)的生产。

技术介绍

[0002]用于从丙烯生产丙烯酸的工艺在离开丙烯氧化反应器后进行了以下各种纯化步骤，所述步骤根据工艺而在其顺序方面可以不同：
[0003]‑
去除不可冷凝的气体和大部分非常轻的化合物，特别是丙烯醛(在丙烯酸的合成中的中间体)(粗AA)，
[0004]‑
脱水去除水和甲醛(经脱水的AA)，
[0005]‑
去除轻的化合物(特别是乙酸)，随后
[0006]‑
去除重的化合物(工业级AA)。
[0007]每一步因此产生了在将留在其中的残留杂质的含量方面不同的丙烯酸品质。这些杂质由于其量和其性质而将所获得的丙烯酸限制于一种特定类型的应用。当丙烯酸旨在用于以不同形式(在本体中、在溶液中、在悬浮液中或在乳液中)进行的聚合工艺中时，丙烯酸(AA)的品质(即其各种杂质的含量)将在随后的聚合过程中发挥大的作用。随后，制造此丙烯酸的制造商进行额外的纯化步骤以将工业级丙烯酸(TAA)转化成为通常称为冰晶级丙烯酸(GAA)或聚合级丙烯酸的“标准”丙烯酸。
[0008]为了获得使得可合成高分子量聚合物的冰晶级丙烯酸品质，将在工业级AA中的某些杂质去除而降至极低含量是特别重要的。这些特别是某些醛(例如呋喃甲醛(或糠醛)、苯甲醛或丙烯醛)，或其它杂质例如原白头翁素(在合成丙烯酸期间生成的化合物)，又或能够在丙烯酸的合成期间被引入的非酚类聚合抑制剂(阻聚剂)例如吩噻嗪。当冰晶级AA用于旨在生产高分子量聚合物的聚合反应中时，这些化合物通过减慢或抑制反应而对冰晶级AA的反应性具有相当大的影响。
[0009]因此，通过纯化操作例如在化学试剂存在的情况下蒸馏或通过结晶操作将工业级丙烯酸(其具有高于98.5重量％的纯度并且仍然含有重的杂质(例如醛：糠醛：<0.05％；苯甲醛：<0.05％，原白头翁素：<0.05％))转化成聚合级丙烯酸将通常是个问题。
[0010]后者可特征如下：
[0011]‑
纯度高于99.5重量％，
[0012]‑
低于0.05重量％水，
[0013]‑
低于0.075％乙酸，
[0014]‑
糠醛含量<2ppm，
[0015]‑
苯甲醛含量<2ppm，
[0016]‑
原白头翁素含量<2ppm，
[0017]‑
总的醛的重量含量<10ppm。
[0018]用于获得工业级丙烯酸的工艺是熟知的。因此，基于“无溶剂”技术的文献EP 2 066 613、WO 2015/126704、WO 2008/033687描述了用于在不使用外加的水或共沸溶剂的情
况下回收丙烯酸的工艺。此工艺使用两个蒸馏塔以纯化经冷却的气态反应混合物：a)脱水塔，b)用来自脱水塔的底部物流的一部分供应的精加工塔。在本专利技术的上下文中，无法预见使用如在这些专利中描述的无溶剂工艺来获得冰晶级丙烯酸。特别地，使用的精加工塔随后将必须在同一个塔中将轻的产物(水、乙酸)从丙烯酸物流分离，并且还将重的化合物(糠醛、苯甲醛)从此丙烯酸物流分离。分离级和因此双流式塔盘的数量于是显著增加，其将引起压降和在塔的底部处的温度的增加，这与丙烯酸的热敏感性质是不相容的。
[0019]为了获得冰晶级丙烯酸，文献EP 2 066 613或WO 2008/033687表明可以使通过它们的工艺获得的工业级丙烯酸经受通过分级结晶的额外处理，如Sulzer在专利US 5504247中、或本申请人公司在关于可再生来源的聚合级丙烯酸的生产的文献WO 2011/010035中描述的。然而，此工艺要求可证明是高于蒸馏工艺的投资成本和运行成本(电力消耗)。
[0020]还可通过与用于去除醛的化学处理组合的额外的蒸馏操作获得冰晶级丙烯酸。在可使用的试剂之中，可以使用胺、和更特别地肼族化合物，如在专利US 3,725,208或US 7,393,976中描述的。一般地，这些化合物可以照原样或以其盐或水合物的形式使用。
[0021]文献WO 2017/050583通过提出添加使用化学试剂的醛处理步骤而对在WO 2015/126704和WO 2008/033687中描述的无溶剂工艺进行补充，所述醛处理步骤在包含脱水塔的纯化段、和精加工塔(或纯化塔)(优选地在所述纯化段内部、或替代地在额外的纯化段中)中通过用一个或两个蒸馏塔蒸馏进行，并且使得可导致冰晶级丙烯酸品质。
[0022]在现有技术中描述的化学处理均具有在醛与化学试剂反应期间生成水的缺点。
[0023]在丙烯酸中水的存在对于在非水介质中制造聚合物是有害的。出于此原因，在旨在在顶部将水和轻的化合物去除的蒸馏步骤期间、在旨在将重的化合物分离的丙烯酸蒸馏步骤之前进行此醛化学处理操作可为有利的，如例如在文献WO 2010/031949中描述的。然而，此方法要求使用至少两个蒸馏塔。
[0024]用于通过氨基化合物去除醛的化学处理的另一不足是氨基化合物对于丙烯酸自身的反应性，其导致介质的稳定性的显著降低。
[0025]尽管使用了常规用于此单体的蒸馏的抑制剂，还是观察到了聚合物沉积物，特别在塔的塔板和/或锅炉的热壁上。这些固体沉积物的形成迅速导致了热交换的堵塞或改变的问题，这使得将装置停工(关闭)来清洁成为必要。
[0026]使用醛的化学处理的工艺的另一不足是在于分离经纯化的AA之后获得的残留物流中的丙烯酸的损失。由于化学试剂(例如肼)与醛的所需反应不是选择性的，必须使用相对于待处理的醛大量过量的试剂；并且由于存在该试剂与醛和与丙烯酸的反应产物，主要由丙烯酸组成的残留物流无法被再循环或用作例如用于制造酯的原材料。这因此构成了丙烯酸回收产率的损失。
[0027]最后，醛的化学处理的主要不足之一来源于一般使用的化合物(例如作为归类为CMR(致癌物1B)的产品的肼及其衍生物，或也归类为CMR(生殖毒性1B)的氨基胍及其衍生物)的性质。出于健康、安全和环境(HSE)的原因，明显的是在工业装置中在任何可能的时候都应当避免使用此类型物质。若使用了此产品，在正常运行时或在发生泄漏时就必须以严苛的方式部署流出物的约束、处理和管理的严格措施，导致运行成本高。
[0028]近来，在文献WO 2018/185423中描述了在使用两个蒸馏塔在没有外加有机溶剂的情况下回收丙烯酸的工艺中使用分壁塔作为纯化/精加工塔。分壁塔的特定配置(即当该分
壁在顶部部分中与塔的上部拱顶毗连，并且在底部部分中不与塔的底部毗连时)使得可改进工艺的能量平衡，同时改进回收的丙烯酸的技术品质。可以使在分壁塔的顶部取出的工业级丙烯酸经受通过分级结晶、或通过任选地在与残留的醛反应的化合物存在下蒸馏的额外处理，从而得到聚合级丙烯酸品质。由于改进的技术品质，简化了用以生产聚合级的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于从通过有或没有外加溶剂的纯化工艺获得的包含低含量醛化合物的工业级丙烯酸制造冰晶级丙烯酸的工艺，所述工艺由如下组成：在额外的蒸馏单元中在没有用于处理醛的化学试剂的情况下蒸馏，其产生通过蒸馏单元的侧向出口取出的聚合级丙烯酸的物流，在蒸馏单元的顶部取出的基本上包含轻的化合物的物流，和在蒸馏单元的底部回收的包含重的化合物的工业级丙烯酸的物流。2.如权利要求1中所述的工艺，其特征在于蒸馏单元包含装备有侧线物流采出口的单个蒸馏塔E12，该蒸馏塔E12可以包含15～30、优选地20～25的理论塔板数。3.如权利要求1中所述的工艺，其特征在于蒸馏单元包含第一蒸馏塔E1，在其中在顶部生成的物流对装备有侧线物流采出口的第二蒸馏塔E2进料，塔E1和E2的每一个可包含8～15、优选地10～12的理论塔板数。4.如前述权利要求任一项中所述的工艺，其特征在于蒸馏单元包含至少1个顶部回流液。5.如前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：S特雷特贾克，V沙夫，A胡韦，
申请(专利权)人：阿科玛法国公司，
类型：发明
国别省市：