生产丙烯酸的方法技术

提供了一种不进行共沸蒸馏从高浓度含丙烯酸溶液生产丙烯酸的方法。这种生产丙烯酸的方法包括以下步骤：吸收含丙烯酸气体，不使用共沸溶剂情况下蒸馏含丙烯酸溶液，由此得到作为塔底流和／或塔侧流的粗丙烯酸，和供料粗丙烯酸到结晶步骤并熔体结晶粗丙烯酸，由此得到纯化的丙烯酸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，通过不使用共沸溶剂蒸馏含丙烯酸的溶液，得到作为蒸馏塔塔底流和/或塔侧流的粗丙烯酸，然后结晶粗丙烯酸。
技术介绍
丙烯酸的商业生产通常采取丙烯氧化的方法，其涉及丙烯和/或丙烯醛进行催化气相氧化。当丙烯酸是由这种丙烯氧化的方法制备时，丙烯氧化步骤以副产物形式产生杂质，例如水、酸如丙酸、乙酸和马来酸、和醛如丙酮、丙烯醛、糠醛和甲醛。含有这些副产物的气体通常通过与吸收剂接触而被吸收为含丙烯酸溶液，然后得到的该溶液通过蒸馏等分离吸收剂。例如，一种已知的生产高纯丙烯酸方法，通过用高沸点溶剂吸收催化气相氧化产生的含丙烯酸的气体，蒸馏含丙烯酸的溶液由此将其分离为溶剂和粗丙烯酸，随后使粗丙烯酸进入结晶工艺(JP-A-1997-227445)。该方法包括进行吸收用文丘里管冷却后的含丙烯酸气体的步骤、吸收步骤后进行除去低沸点化合物的步骤、然后在蒸馏塔中将含丙烯酸的溶液分离为高沸点物质和低沸点物质，通过塔的中间级段以液体形式收回粗丙烯酸，以及通过结晶步骤纯化粗丙烯酸。当水溶液可以代替昂贵的高沸点溶剂用作丙烯酸的吸收剂时，使用这种水溶液证实是经济的。尤其是，当水溶液能够以高浓度吸收含丙烯酸的溶液时，使用该水溶液是有效的，因为其能够减少在后续纯化步骤的处理量。已经公开一种方法，其包括引入含丙烯酸气体进入吸收塔，用含有乙酸的水溶液吸收，这样在此中实现了丙烯酸的吸收，并且作为吸收塔的底部液体得到由50-80wt％丙烯酸、2-5wt％乙酸和余量的水构成的含丙烯酸溶液(JP-A-1993-246941)。这些方法通过使用两种或两种以上共沸溶剂的混合溶液对含丙烯酸溶液进行共沸脱水，然后将脱水的产物通过诸如除去高沸点物质的步骤而得到纯化的丙烯酸。还公开了另外一种方法，其中在用水对产生自催化气相氧化反应的含丙烯酸的溶液的吸收中，包括向吸收塔中供应来自共沸脱水步骤中的回收水，供应得到的含丙烯酸溶液到汽提塔中，并且通过汽提塔的底部得到包括70.9wt％丙烯酸、25.6wt％水和2.0wt％乙酸的丙烯酸溶液(JP-A-2001-199931)。这种方法通过对含丙烯酸的溶液进行共沸脱水以及随后对脱水产物进行结晶步骤而得到纯化的丙烯酸。为了通过蒸馏处理丙烯酸水溶液得到基本上没有水的粗丙烯酸，通常使用共沸溶剂进行共沸蒸馏。共沸蒸馏需要溶剂分离的步骤以再利用共沸溶剂。在JP-A-1993-246941和JP-A-2001-199931中，公开了涉及上述含水型吸收溶剂的用途的专利技术，描述了使用共沸溶剂的共沸脱水。因此，非常渴望研发一种，其不包括共沸蒸馏的步骤。在尝试不进行共沸蒸馏而得到基本上没有水的粗丙烯酸时，由于丙烯酸和水的共沸，导致丙烯酸从蒸馏塔的塔顶以相当的量馏出，增加从系统中排除的丙烯酸的量，从而降低收率。基于这种现状，希望开发一种以高收率。
技术实现思路
本专利技术人已经发现，生产丙烯酸的步骤通过使用高浓度的含丙烯酸溶液能够避免对共沸蒸馏的需要，当含丙烯酸溶液作为蒸馏塔的塔侧流和塔底流收回时，得到的溶液可以从高沸点物质和低沸点物质中分离，由此得到了粗丙烯酸，并且粗丙烯酸可以通过结晶纯化。尤其在结晶之前的蒸馏步骤中通过以气体形式收回粗丙烯酸，使排除这些高沸点物质比如聚合抑制剂和导致变色的物质以及通过多次重复结晶得到高纯度丙烯酸成为可能。基于这种认识完成本专利技术。根据本专利技术，通过从由蒸馏塔取出的塔底流和/或塔侧流的含丙烯酸溶液中获得粗丙烯酸以及结晶该粗丙烯酸，使不进行共沸脱水步骤而生产丙烯酸成为可能。本专利技术尤其适于具有高丙烯酸浓度的含丙烯酸溶液的纯化。这种高浓度丙烯酸通过在吸收步骤高效利用循环气和减少丙烯酸损失而得到。此外，由于循环气中含的丙烯酸量减小，催化剂取得延长的使用寿命。并且，由于纯化是在不进行共沸脱水的情况下进行，所以简化了过程并且提高了产率。本专利技术将详述如下。附图说明附图是本专利技术一个具体优选实施方式的实例的工艺流程图。具体实施例方式本专利技术的第一个方面是提供一种，通过包括以下步骤的程序a)引入一种通过催化气相氧化丙烯酸原材料反应得到的含丙烯酸的气体到吸收塔，然后使其与吸收用水溶液接触由此得到一种含丙烯酸的溶液，b)在不使用共沸溶剂的情况下蒸馏含丙烯酸的溶液，由此得到作为塔底流和/或塔侧流的粗丙烯酸，以及c)供应粗丙烯酸到结晶步骤并使其熔融结晶，得到纯化的丙烯酸。上述步骤b)中的塔底液体可以供料到用于分解丙烯酸二聚体的设备以回收丙烯酸。因此，丙烯酸可以以高收率生产。本专利技术的一个具体优选实施方式的实例将参照附图描述如下。首先，含分子氧气体比如空气3，丙烯酸的原料1如丙烯和/或丙烯醛，和稀释气体5混合在一起。在此步骤，在完成吸收丙烯酸的步骤之后，从吸收塔的塔顶排出的循环气34也可以与空气、丙烯和/或丙烯醛和稀释气体混合。得到的混合气体(下文有时称作“原料气”)供料到填充有用于催化气相氧化的催化剂10的反应器20，并且进行催化气相氧化反应，这样得到含丙烯酸的气体25。气体25供料到吸收塔30的底部，并且吸收用水溶液33通过吸收塔30的顶部供料，并且含丙烯酸气体25和吸收用的水溶液33达到相互接触。在此说明书中，通过吸收塔30顶部的排出气体32，其被循环到反应器的部分被称为“循环气”，并且其被排放到体系之外的部分被称为“废气”。本专利技术中，仅仅循环气34引入到冷却塔36，通过与新供料到系统中的吸收用水33气液接触冷却，并使得循环气中含有的可冷凝物质冷凝，然后循环到反应器20。如此生成的冷凝物可以与上述吸收用水33′混合并作为吸收用水溶液33供料到吸收塔30。通过用配置在吸收塔中的热交换器37调节吸收塔塔顶的温度并冷却循环气，通过吸收塔的塔底可能得到含有高浓度丙烯酸的含丙烯酸溶液35。含丙烯酸溶液35供料到丙烯醛分离塔31，其从溶液中分离所含的丙烯醛并经由塔底输送具有丙烯醛浓度减少的含丙烯酸溶液35′。顺便提及，当来自于分离塔31顶部的馏出物循环到吸收塔30底部时，与丙烯醛一起蒸馏的丙烯酸可以有效地回收。然后，含丙烯酸溶液35′供料到第一蒸馏塔40的中间级段，以通过塔的顶部除去含有的低沸点物质，并然后生成基本上不含水的粗丙烯酸41作为塔侧流。当粗丙烯酸41供料到结晶装置50时，作为最终产物得到了丙烯酸60。在第一蒸馏塔40的塔底液43中含有的高沸点物质含有丙烯酸二聚体。因此，底部液体43供料到第二蒸馏塔70，在该塔底部提供有薄层蒸发器73以浓缩丙烯酸二聚体，然后二聚体保留在二聚体分解槽75中，以实现二聚体的热分解形成丙烯酸。丙烯酸通过第二蒸馏塔70循环到第一蒸馏塔40，以作为最终产物回收。本专利技术特征在于，如上所述不加入共沸溶剂情况下实现含丙烯酸溶液的蒸馏。因此，适当地，这种溶液的丙烯酸含量超过80wt.％，优选85wt.％，并尤其优选87wt.％。当蒸馏在没有共沸溶剂存在下进行时，同时丙烯酸含量低于80wt.％时，需要庞大的辅助设备从蒸馏塔的底部和塔侧得到粗丙烯酸，并且蒸馏塔本身不可避免地也要扩大。本专利技术目的在于提供一种方法，用于高收率生产丙烯酸，丙烯酸损失低，无须共沸脱水和溶剂回收步骤。在此说明书中，术语“低沸点物质”指的是在标准状态具有比丙烯酸更低沸点的物质，并且术语“高沸点物质”指的是在标准状态具有比丙烯酸更高沸点的物质。术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产丙烯酸的方法，包括以下步骤：ａ）引入由丙烯酸原料的催化气相氧化反应得到的含丙烯酸气体到吸收塔，使所述气体与吸收用水溶液在其中接触，从而得到含丙烯酸溶液，ｂ）在共沸溶剂不存在下蒸馏所述含丙烯酸溶液，并得到作为塔底流和／ 或塔侧流的粗丙烯酸，和ｃ）供料所述粗丙烯酸到结晶步骤并熔体结晶所述粗丙烯酸，而得到纯化的丙烯酸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：上野晃嗣，平尾晴纪，世良田直纪，横越谷健，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：JP[日本]