BR0300170B1

BR0300170B1 - processo para tratamento de resìduos de um processo de produção de ácido acrìlico e de um processo de produção de ácido poliacrìlico.

Info

Publication number: BR0300170B1
Application number: BRPI0300170-9A
Authority: BR
Inventors: Yukihiro Matsumoto; Sei Nakahara; Kunihiko Ishizaki
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2012-01-24
Also published as: EP1415977A1; CN1311192C; TW200302242A; TWI307701B; ZA200300213B; JP3905765B2; US20030143143A1; JP2003222322A; CN1435594A; BR0300170A; SA03230518B1; EP1415977B1

Description

PROCESSO PARA TRATAMENTO DE RESÍDUOS DE UM PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ÁCIDO ACRÍLICO E DE UM PROCESSO DE PRODUÇÃO DE ÁCIDO POLIACRÍLICO

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

1 - Campo da Invenção

A presente invenção se refere a um processo para tratamento de subprodutos de um processo de produção de ácido acrílico e um processo conseqüente, tal como, processo de produção de ácido poliacrílico, onde o mesmo ácido acrílico é usado como uma matéria-prima. Especificamente, ela se refere a um processo para tratar eficazmente gases residuais, óleos e água descarregados de um processo de produção de ácido acrílico de alta pureza composto de uma variedade de etapas, tais como, reação, separação, purificação, etc. e gases residuais e águas de um processo de produção para ácidos poliacrílicos, tal como, resinas de absorção de água.

2 - Descrição do Estado da Técnica

Ácido acrílico vem sendo produzido em uma variedade de processos. Estes processos são compostos de uma variedade de etapas, tais como, reação, separação e purificação no curso da conversão de matérias-primas em forma final em ácido acrílico de alta pureza. Os subprodutos e impurezas separados e removidos de cada uma das etapas são descarregados como gases residuais, águas residuais e óleos residuais (doravante, águas residuais e óleos serão ocasionalmente referidos como líquidos residuais). Especialmente em uma produção em escala industrial, que necessita da produção em massa de produto de alta pureza a um custo razoável, os gases residuais e líquidos são descarregados em uma grande quantidade destas plantas. De ura ponto de vista de prevenção de poluição ambientais, estes gases e líquidos residuais são favoráveis de serem tratados em uma maneira avançada, e ao mesmo tempo, redução no custo para tratamento dos gases e líquidos residuais são necessários de um ponto de vista de custo de produção. Conseqüentemente, um novo processo para tratar os gases e líquidos residuais eficazmente é necessário para satisfazer estes requisitos.

Como tal processo, a tradução japonesa publicada da Publicação internacional PCT 2000-514419, por exemplo, revela um processo onde os componentes de baixa ebulição gasosos descarregados de um processo de produção para ácido (met)acrílico são queimados em uma etapa de combustão e uma água residual contendo componentes de ebulição baixos e médios é fornecida à mesma etapa de combustão para queima dos componentes de baixa ebulição. A Publicação de Patente Examinada Japonesa Número 63-67.090 também revela um aparelho para tratamento de gases residuais utilizando um trocador de calor.

Convencionalmente, o ácido acrílico têm sido usado como matéria-prima para vários produtos químicos, porém especialmente recentemente, uma grande quantidade de ácidos poliacrílicos, tais como, resinas de absorção de água vem sendo produzida nas plantes de produção de ácido poliacrílico, localizadas nos mesmos ou em sítios vizinhos das plantas de produção de ácido acrílico, continuamente de matéria-prima, ácido acrílico, que é fornecido sem ser isolado ou embalado. No caso onde os ácidos poliacrílicos são produzidos no mesmo ou em sítios vizinhos da planta de produção de ácido acrílico, conforme descrito acima, o processo de produção de ácido poliacrílico também descarrega resíduos, tais como, gases residuais e líquidos residuais bem como processo de produção de ácido acrílico, há também uma necessidade de um processo para tratar eficazmente estes resíduos em uma maneira avançada.

A presente invenção foi completada para solucionar tais problemas associados aos processos de tratamento de resíduo convencionais, conforme descrito acima e um objetivo da presente invenção é prove um novo processo para tratar eficazmente, de uma maneira avançada, os gases residuais, óleos e águas descarregados do processo de produção de ácido acrílico e gases e águas residuais descarregados do processo de produção de ácido poliacrílico, onde o ácido acrílico produzido como acima é convertido nos vários ácidos poliacrílicos, tais como, resinas de absorção de água.

Sumário da Invenção

Conseqüentemente, a presente invenção é um processo para tratamento de resíduo descarregado dos processos para produção de ácido acrílico e um ácido poliacrílico, caracterizado pelo fato de que, pelo menos, um resíduo selecionado do grupo consistindo em óleo residual, água residual e gás residual do processo de produção de ácido acrílico e água residual e/ou gás residual do processo de produção de ácido poliacrílico são queimados simultaneamente.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando um processo de produção de ácido acrílico e um processo de produção de ácido poliacrílico consecutivo de acordo com a presente invenção.

A figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando um processo de produção de ácido acrílico e um processo de produção de ácido poliacrílico subsequente de acordo com a presente invenção.

Descrição das Concretizações Preferidas Os presentes inventores verificaram, após estudos intensivos para resolver os problemas acima, que nos processos para produção de ácido acrílico e ácidos poliacrílicos consecutivos, torna-se possível tratar os resíduos dos mesmos eficazmente em uma maneira avançada por combinação e queima simultânea em pelo menos um resíduo selecionado do grupo consistindo em óleo residual, água residual e gás residual do processo de produção de ácido acrílico e água residual e/ou gás residual do processo de produção de ácido poliacrílico (aqui, água residual e gás residual do processo de produção de ácido acrílico e do processo de produção de ácido poliacrílico podem ser águas residuais e gases residuais dos mesmos, cada um dos quais pode consistir em dois ou mais outros tipos dos mesmos conforme descritos a seguir).

Ácidos poliacrílicos na presente invenção são (co)polímeros, possuindo ácido acrílico e/ou sal do mesmo como um componente principal (isto é, contendo ácido acrílico e/ou sal do mesmo pref erivelmente em uma quantidade de 70 moles porcento ou mais, mais preferivelmente, 90 moles porcento ou mais) e exemplos dos mesmos incluem ácidos poliacrílicos solúveis em água (ou os sais dos mesmos), resinas de absorção de água (ácidos poliacrílicos de absorção de água, ou os sais dos mesmos) . Os ácidos poliacrílicos são preferivelmente sais monovalentes e, mais especificamente, sais de metal alcalino ou sais de amônio. Estes ácidos poliacrílicos podem adicionalmente ser copolimerizados com outros monômeros, reticulados em presença de um agente de reticulação em uma quantidade de 0,001 a 5 moles porcento ou polimerizados por enxerto com outros polímeros hidrófilos, tais como, amido e álcool polivinílico. Neste meio tempo, os ácidos poliacrílicos solúveis em água (ou os sais dos mesmos) são polímeros que são substancialmente 100% volúveis em água e resinas de absorção de água são ácidos poliacrílicos (ou sais dos mesmos) possuindo estruturas reticuladas, intumescendo porém insolúveis em água, absorvendo água pura ou salmoura em uma quantidade de três vezes ou mais, preferivelmente 10 a 1.000 vezes mais do que o peso dos polímeros e formando hidrogéis que são essencialmente insolúveis em água (o teor de componentes solúveis em água sendo 25% em massa ou menos, preferivelmente 10% em massa ou menos). Como exemplos destas resinas de absorção de água e dos processos de determinação de seus parâmetros físicos, as Patentes US números 6.107.196, 6.107.358, 6.174.978 e 6.241.928 são incorporadas aqui como referência.

Os gases residuais na presente invenção são gases contendo compostos inflamáveis (por exemplo, hidrocarbonos possuindo 1 a 6 carbonos, monóxido de carbono, ácidos orgânicos, aldeídos, ésteres, álcoois, etc.) e exemplos de gases residuais do processo de produção de ácido acrílico incluem gases residuais descarregados de trocadores de calor, etc. e de gases não absorvidos descarregados de uma coluna de absorção. Vários gases residuais são descarregados do processo de produção de ácido poliacrílico, incluindo um gás descarregado de um reator de polimerização, os gases de secagem residual que são usados para secagem das resinas de ácido poliacrílico (preferivelmente resinas de absorção de água), os gases descarregados das etapas para modificação das resinas (por exemplo, reticulação da superfície) e outros, porém na presente invenção, os gases de secagem residuais são preferíveis. Os óleos residuais são líquidos contendo matérias orgânicas como o componente principal e uma pequena quantidade de água até sua solubilidade e exemplos dos mesmos incluem líquidos de fundo de destilação contendo as impurezas de ponto de ebulição alto, destilados contendo impurezas de ponto de ebulição baixo e semelhantes. As águas residuais são líquidos aquosos contendo água como o componente principal e uma pequena quantidade de matérias orgânicas dissolvidas até sua solubilidade e exemplos dos mesmos incluem água gerada durante a reação de matérias primas para produção de ácido acrílico, várias águas residuais descarregadas dos processos (água fornecida por absorção, extração e neutralização, umidades atmosféricas, etc.), água gerada durante neutralização, águas residuais usadas para operação de uma descarga de aparelhos, tais como, ejetores, águas residuais geradas por aprisionamento de gases residuais na coluna de absorção empregando um solvente de absorção, tal como, solução de NaOH (aqui, a concentração de hidróxido de sódio é preferivelmente, porém não limitada, na faixa de 0,01% em massa para a concentração de saturação, mais preferivelmente 0,1 a 40% de massa), águas residuais de limpeza que são úteis para limpeza de aparelhos e semelhantes. Assim, os óleos residuais e águas a serem tratados de acordo com a presente invenção vem de uma variedade de etapas de produção e as composições dos materiais contidas nestes óleos e águas residuais não são especificamente restritas.

O processo de produção de ácido poliacrílico na presente invenção é um processo para produzir ácidos poliacrílicos usando monômero de ácido poliacrílico como matéria-prima, e os ácidos poliacrílicos são preferivelmente resinas de absorção de água produzidas por ácido acrílico como matéria-prima.

Doravante, a presente invenção será descrita com referência à figura 1 que exemplifica processos de produção para produzir ácido acrílico de produtos de reação de propileno e/ou acroleina e para produzir resinas de absorção de água de ácido acrílico produzidas no processo acima, porém deve ser entendido que a descrição abaixo não pretende limitar o escopo da presente invenção aos processos de produção que se seguem e que os processos de produção podem ser modificados, caso desejado, à medida que as modificações não interfiram com o efeito da presente invenção. Adicionalmente, os gases, óleos e águas residuais descarregados do processo de produção de ácido acrílico e gases e águas residuais do processo de produção de resina de absorção de água não pretendem ser limitados aos resíduos que se seguem e outros gases, óleos e águas residuais não descritos nos exemplos que se seguem podem também ser favoravelmente tratados de acordo com a presente invenção. Produtos de reação obtidos na oxidação catalítica de propileno e/ou propano (doravante, ocasionalmente referidos como "propileno e semelhantes) são alimentados através da tubulação 1 â coluna de absorção 2. Os produtos de reação são geralmente um gás produzido por oxidação de fase de gás catalítica de propileno e semelhantes com um gás contendo oxigênio molecular sob uma condição apropriada. Na coluna de absorção 2, um líquido de absorção é alimentado através da tubulação 3 e os produtos de reação e o líquido de absorção são mutuamente contatados na coluna de absorção 2 sob uma condição apropriada, fornecendo uma solução de ácido acrílico. Quando um solvente de ebulição baixa (possuindo um ponto de ebulição inferior aquele do ácido acrílico) é usado como o líquido de absorção e o solvente de ebulição inferior (preferivelmente, água) e os produtos de reação são contatados na coluna de absorção 2, ácido acrílico contido nos produtos de reação são absorvidos no líquido de absorção, provendo uma solução de ácido acrílico. Os produtos de reação não absorvidos permanecendo na coluna de absorção 2 após o ácido acrílico ser absorvido e removido são retirados através da tubulação 5 como um gás residual. O gás residual, ainda contendo matérias-primas tais como propano e semelhantes, pode ser fornecido a quaisquer etapas incluindo a etapa de oxidação de fase gás catalítica mencionada anteriormente, ou para a etapa de combustão da presente invenção conforme será descrito abaixo.

Alternativamente, um solvente de ebulição alta (possuindo um ponto de ebulição maior do que aquele do ácido acrílico) pode ser usado como líquido de absorção. Neste caso, os produtos de reação são alimentados através ou não de um refrigerante não mostrado na figura, enquanto o solvente de ebulição alta (por exemplo, um solvente misturado de éter bifenílico e bifenila) é alimentado separadamente à coluna de absorção e parte dos produtos de reação são absorvidos por contato de líquido-gás no solvente de ebulição alta, fornecendo uma solução de ácido acrílico. O gás de reação que permanece não absorvido na coluna de absorção é retirado como um gás residual. O gás residual pode ser fornecido a quaisquer etapas incluindo a etapa de oxidação de fase gás catalítica. O gás residual pode ser fornecido alternativamente, através de qualquer outra etapa de tratamento, à etapa de combustão da presente invenção.

A solução de ácido acrílico contém, além de ácido acrílico, matérias-primas não reagidas, tais como, propileno e semelhantes, subprodutos, tais como, aldeído fórmico, acroleina, furfural, benzaldeído, ácido fórmico, ácido acético, ácido maleico, dímero de ácido acrílico, juntamente com aditivos, tais como, inibidores de polimerização.

A solução de ácido acrílico obtida por absorção dos produtos de reação pode ser alimentada diretamente através da tubulação 4, ou indiretamente através de quaisquer etapas de acordo com as necessidades específicas, â coluna de destilação 9. Se quaisquer etapas adicionais forem envolvidas, os gases e líquidos residuais das mesmas podem também ser fornecidos e tratados na etapa de combustão da presente invenção. Para a finalidade de redução dos compostos de ebulição baixa, tal como acroleina que permanece na solução de ácido acrílico, a coluna de divisão 6, por exemplo, pode ser adicionalmente instalada conforme mostrado na figura 1. A solução de ácido acrílico, com compostos de ebulição baixa, tais como, acroleina removida na coluna de divisão 6, é então alimentada através da tubulação 7 para a coluna de destilação azeotrópica 9. Neste meio tempo, os compostos de ebulição baixa vaporizados na coluna de divisão são retirados como gás residual, através da tubulação 8 e coluna de absorção 2 para o exterior. O gás residual da coluna de divisão pode ser fornecido, em conjunto ou separadamente com o gás residual da coluna de absorção para a etapa de combustão da presente invenção. Alternativamente, o gás residual pode ser enviado a quaisquer outras etapas.

Quando água é usada como o líquido de absorção, água e compostos de ebulição baixa tais como, ácido acético contidos na solução de ácido acrílico são subseqüentemente removidos por destilação azeotrópica na coluna de destilação azeotrópica 9, em presença de um solvente azeotrópico (composto de pelo menos um solvente). Embora a coluna de destilação de desidratação azeotrópica usando um solvente que forma um azeotropo com água é descrita aqui como um exemplo na presente invenção, quaisquer outras etapas de destilação podem ser empregadas no lugar da destilação azeotrópica para separação e remoção das impurezas da solução de ácido acrílico e neste caso, o processo, condição e o número de destilações ou a combinação dos mesmos, podem ser apropriadamente selecionados de acordo com as necessidades específicas.

O solvente azeotrópico apropriado pode ser selecionado de solventes azeotrópicos bem conhecidos na técnica, porém é preferivelmente um solvente azeotrópico que não forma um azeotropo com ácido acrílico. Um solvente azeotrópico escassamente solúvel em água é mais preferível, uma vez ele separa mais facilmente o azeotropo condensado no solvente e uma fase aquosa e para recuperar e reutilizar o solvente. Exemplos favoráveis do solvente azeotrópico incluem tolueno, xileno, hexano, heptano, ciclohexano, metilisobutilcetona, acetato de butila, etc. O solvente azeotrópico pode ser um solvente simples ou uma mistura de dois ou mais solventes e é favorável de um ponto de vista de eficiência na destilação azeotrópica adicionar o solvente em uma quantidade suficiente para exercer uma separação eficaz.

Subprodutos de ebulição baixa possuindo um ponto de ebulição inferior aquele do ácido acrílico e compostos de ebulição baixa, tais como, água são retirados através da tubulação 11 como um destilado azeotrópico (doravante, ocasionalmente referido como destilado) com o solvente azeotrópico da parte superior da coluna de destilação. Ácido acrílico, impurezas de ebulição alta, tais como, ácido maleico e dímero de ácido acrílico e inibidores de polimerização são removidos através da tubulação 10 da parte inferior da coluna de destilação azeotrópica e alimentados para a próxima etapa. 0 azeotropo é alimentado, através da linha 11, mostrada na figura, em um aparelho para separação de mistura azeotrópica 12, tal como um decantador, onde o azeotropo separa-se em uma fase orgânica (solvente azeotrópico) e uma fase aquosa (contendo subprodutos de ebulição baixa) . A fase aquosa pode ser descarregada como uma água residual. A água residual pode ser enviada para e tratada em uma etapa adicional para recuperação dos solventes azeotrópicos que ainda permanecem lá, por exemplo, por meio de destilação, antes de descarregados como uma água residual. Embora o solvente azeotrópico separado no aparelho de separação de azeótropo 12 seja reciclado através da linha 13 na coluna de destilação azeotrópica 9 na figura, ele pode também ser fornecido para quaisquer outras etapas não mostradas na figura. Alternativamente, um solvente azeotrópico fresco pode se separadamente fornecido à coluna de destilação 9, através de uma tubulação não mostrada na figura e o processo de fornecimento de solvente não é especificamente restrito ao exemplo na figura. Além disto, a condição operacional da coluna de destilação azeotrópica 9 não é especificamente restrita e qualquer condição pode ser empregada, à medida que a condição seja apropriada como um processo de produção para ácido acrílico.

A retirada do ácido acrílico bruto da parte inferior da coluna de destilação azeotrópica 9 é alimentado através da tubulação 10, para a coluna de destilação 15 (retificação). Antes de ser alimentado à coluna de destilação 15, o ácido acrílico bruto pode ser adicionalmente tratado em outras etapas de destilação com o fim de reduzir a quantidade de impurezas, por exemplo, em uma coluna de separação especialmente projetada para remover ácido acético ou impurezas de ebulição alta não mostrada na figura. Os líquidos contendo impurezas descarregados destas etapas adicionais podem também ser tratados como o óleo residual da presente invenção. Naturalmente, o ácido acrílico bruto pode ser fornecido a outra etapa de purificação no lugar da coluna de destilação 15. Por exemplo, o ácido acrílico bruto pode ser alimentado a uma coluna de destilação azeotrópica adicional, onde o ácido acrílico puro, essencialmente isento de ácido acético, água e solvente azeotrópico é obtido por destilação azeotrópica adicional. Em outras palavras, a coluna de destilação 15 pode ser substituída por qualquer combinação de outras etapas de separação e purificação empregadas como um processo de produção para ácido acrílico para necessidades e condições específicas.

O ácido acrílico bruto na presente invenção é um líquido contendo ácido acrílico como o componente principal que foi obtido por destilação azeotrópica da solução de ácido acrílico, conforme descrito acima. Uma vez que o ácido acrílico bruto contém subprodutos e impurezas, tais como, ácido acético, aldeído fórmico, acroleina, ácido propiônico, ácido maléico, acetona, furfural, benzaldeído, etc., ele é subseqüentemente sujeito à purificação adicional (por exemplo, por destilação, cristalização, etc.) para remover estas impurezas e subprodutos. O ácido acrílico purificado essencialmente isento de aldeídos após tal etapa de purificação é referido como ácido acrílico de alta pureza.

Embora na presente invenção, o ácido acrílico de alta pureza seja obtido por destilação de ácido acrílico bruto na coluna de destilação 15, se o ácido acrílico bruto contém impurezas de ebulição alta possuindo um ponto de ebulição superior ao do ácido acrílico e impurezas de ebulição baixa possuindo um ponto de ebulição inferior aquele do ácido acrílico, é favorável para a finalidade de obtenção de ácido acrílico de pureza alta que o ácido acrílico bruto seja fornecido antes da etapa de destilação adicional, conforme descrito acima, para diminuir as impurezas de ebulição alta e/ou baixa.

Na coluna de destilação 15, a destilação (retificação) do ácido acrílico bruto é realizada, provendo ácido acrílico de pureza alta. No caso do exemplo mostrado na figura, o ácido acrílico no ácido acrílico bruto alimentado na coluna de destilação 15 é evaporado por destilação, e o vapor existente da parte superior da coluna é conduzido através da linha 18 para o condensador 19, onde o vapor é resfriado e condensado. 0 condensado assim obtido no condensador 19 é transferido através da tubulação 2 0 para o tanque de refluxo condensado 21. Uma parte do condensado armazenado no tanque de refluxo de condensado 21 pode ser reciclada como um líquido de refluxo para dentro da coluna de destilação 15 e então para o condensador 19. A outra parte do condensado no tanque de refluxo do condensado 21 é fornecido, através ou não de outras etapas de tratamento, para o processo de produção de resina de absorção de água 24, como uma matéria-prima. 0 condensado é ácido acrílico de alta pureza (ácido acrílico purificado) essencialmente isento de impurezas. A pureza do ácido acrílico de alta pureza pode variar de acordo com a condição de destilação, porém geralmente não é inferior a 99,5% de massa. Impurezas de ponto de ebulição alto e inibidores de polimerização presentes no ácido acrílico bruto são separadas do ácido acrílico por destilação e concentradas no fundo da coluna de destilação e descarregados através da tubulação 6 corro u>n óleo residual.

Outros aparelhos anexados à coluna de destilação 15 não são parcialmente restritos e qualquer dispositivo de aquecimento, tal como, caldeira de recozer, um evaporador de película fina, um aquecedor, jaquetas de aquecimento, etc. Pode ser instalado, caso desejado. Neste meio tempo na presente invenção, uma parte do líquido do fundo na coluna de destilação 15 contendo inibidores de polimerização e impurezas é circulada para a caldeira de recozer 17, que serve como uma fonte de aquecimento adicional, enquanto a outra parte da mesma é descarregada. 0 líquido da parte inferior pode ser descarregado e fornecido à etapa de tratamento de líquido residual da presente invenção ou a quaisquer outras etapas de tratamento.

Embora não mostrado na figura, é desejável adicionar um inibidor de polimerização às soluções de alimentação nas várias etapas de destilação, em uma quantidade necessária para prevenir a polimerização do ácido acrílico. Um processo apropriado de adição do inibidor de polimerização é, porém não especificamente limitado a, por exemplo, um processo de adição de inibidor anteriormente nos líquidos de alimentação a serem alimentados nas colunas de destilação, tais como, a solução de ácido acrílico e a solução de refluxo de condensado ou de adição do inibidor de polimerização (tanto em pó, líquido ou gás) diretamente na coluna de destilação. No caso, por exemplo, onde o oxigênio molecular deve ser fornecido como o inibidor de polimerização na coluna de destilação, uma corrente de oxigênio pode ser diretamente alimentada ao fundo da coluna por meio de borbulhamento de ar 2 eemelaante. Alternativamente, o oxigênio pode ser fornecido indiretamente por alimentação de um solvente no qual o inibidor de polimerização seja dissolvido anteriormente.

O inibidor de polimerização não é especificamente limitado, à medida que eles são eficazes para inibir a polimerização do ácido acrílico e exemplos apropriados dos mesmos incluem hidroquinona, monometiléter de hidroquinona, fenotiazina, 4-hidróxi-2,2,6,6- tetrametilpiridina, nitrosofenol, compostos de sal de cobre, tais como, dimetilditiocarbamato de cobre, compostos de manganês, tais como, acetato de manganês, etc. O inibidor de polimerização pode ser um composto simples ou uma mistura de vários compostos e a composição dos inibidores de polimerização na mistura pode ser apropriadamente selecionada para satisfazer requisitos individuais.

Parte do ácido acrílico de pureza alta é fornecido através da tubulação 23 para o processo de produção de resina de absorção de água 24. No processo de produção de resina de absorção de água, ácido acrílico é submetido ao processamento na etapa de neutralização 25, etapa de polimerização 26 e etapa de secagem 27, para produção de resinas de absorção de água. Qualquer processamento pode também ser adicionado para o fim de aperfeiçoar as propriedades físicas das resinas e, assim, por exemplo, uma etapa de reticulação pode estar presente simultaneamente ou após a etapa de polimerização. Embora apenas um exemplo utilizando o ácido acrílico de alta pureza seja descrito aqui, o ácido acrílico bruto ou uma mistura de ácido acrílico de alta pureza ou bruto e água pode também ser usada no processo de produção de resina sob una determinada condição.

A neutralização na etapa de neutralização 25 pode ser realizada por qualquer processo bem conhecido na técnica, e um exemplo apropriado do processo é, porém não limitado a isto, um processo para adição de uma quantidade predeterminada de compostos básicos, em pó ou dissolvidos em uma solução aquosa, para o ácido acrílico ou os ácidos poliacrílicos (ou o sal dos mesmos) obtido conforme descrito acima. A etapa de neutralização pode ser colocada a montante ou a jusante ou colocada a montante e a jusante da etapa de polimerização.

Como os compostos básicos usados para neutralização de ácido acrílico e ácidos poliacrílicos, os compostos básicos bem conhecidos na arte, por exemplo, sais de carbonato, sais de bicarbonato, hidróxidos de metal alcalino, amônia, aminas orgânicas, etc., podem ser usados apropriadamente. A extensão de neutralização do ácido poliacrílico é arbitrária e ácido acrílico pode ser ajustado a qualquer extensão de neutralização (por exemplo, na faixa de 30 a 100 moles porcento).

O processo de polimerização na etapa de polimerização não é especificamente limitado, e assim os processos de polimerização bem conhecidos na arte, tais como, polimerização empregando um inibidor de polimerização, polimerização por radiação, polimerização por feixe de elétrons e polimerização de raio ultravioleta empregando um fotosensibilizador podem ser apropriadamente usados. Adicionalmente, outras condições específicas tais como, o tipo e concentração do iniciador de polimerização e as outras condições de polimerização podem ser- selecionadas arbitrariamente para satisfazer requisitos individuais. Os agentes de reticulação e outros monômeros juntamente com os aditivos bem conhecidos na arte, tais como, agentes de transferência de cadeia solúveis em água e polímeros hidrófilos podem naturalmente ser adicionados, caso desejado.

Após polimerização e neutralização, os polímeros de sal de acrilato resultantes (doravante, referidos como "resinas de absorção de água") são submetidos a etapa de secagem. O processo de secagem da resina não é especificamente limitado e as resinas de absorção de água podem ser secas por qualquer dispositivo de secagem bem conhecido na técnica, tal como, secadores de ar quente, secadores de leito fluidizado, secadores do tipo Nautor, etc. em uma temperatura de secagem desejada (preferivelmente, a 70 a 230°C). O gás de alta temperatura, fornecido através da tubulação 28 à etapa de secagem 27 para secagem e descarregado através da tubulação 29 do mesmo, pode ser fornecido diretamente como um gás residual para a etapa de tratamento de gás residual da presente invenção ou alternativamente para coluna de absorção 30, onde o gás de temperatura alta residual é lavado com um líquido de absorção, tal como uma solução de NaOH aquosa separadamente alimentada ao mesmo, matérias orgânicas no gás residual sendo absorvidas por contato de gás-líquido. A solução de absorção resultante pode também ser fornecida a uma água residual para a etapa de tratamento de água residual da presente invenção.

As resinas de absorção de água secas na etapa de secagem podem ser usadas como estão ou adicionalmente convertidas nas formas desejadas por meio de granulação, moagem e reticulação de superfície ou nos produtos desejados para satisfazer os requisitos nas aplicações individuais, por exemplo, por adição de uma variedade de aditivos, tais como, agentes de redução, aromatizantes, ligantes, etc.

Os processos de produção geral de ácido acrílico e das resinas de absorção de água consecutivas são conforme descrito com referência à figura 1. Doravante serão descritos os processos de tratamento de combustão de gás residual e líquido residual (água e óleo residuais) do processo de produção de ácido acrílico e gás e água residuais do processo de produção de resina de absorção de água.

De acordo com a presente invenção, todos os gases, águas e óleos residuais dos processos de produção de ácido acrílico e resina de absorção de água podem ser fornecidos a uma etapa de combustão ou partes dos gases, águas e óleos residuais descarregados dos mesmos podem ser combinados em uma proporção arbitrária e fornecidos à etapa de combustão, por ajuste do fornecimento de resíduo à capacidade de produção. Para o fim de reduzir a quantidade de tratamento, é favorável concentrar os gases, águas e óleos residuais antes de serem fornecidos à etapa de combustão.

Na presente invenção, os aparelhos de combustão preferidos são, porém não especificamente limitados, aqueles bem conhecidos na técnica, tais como, fornos de combustão vertical e fornos de combustão horizontal para combustão de gás/líquidos mistos residuais e líquidos residuais e aqueles tais como, combustorec catalíticcs utilizando catalisadores para combustão de gases residuais.

Na presente invenção, os óleos residuais descarregados do processo de produção de ácido acrílico (doravante, referidos como "óleos residuais de ácido acrílico") e as águas residuais do processo de produção de resina de absorção de água (doravante referidos como "águas residuais de resina de absorção de água) são preferivelmente queimados simultaneamente. As águas residuais de resina de absorção de água sendo de difícil combustão, requerem um auxiliar de combustão adicional para a queima das mesmas, resultando em um custo de combustão mais alto. Queimando-se simultaneamente os óleos residuais de ácido acrílico e as águas residuais de resina de absorção de água, os óleos residuais de ácido acrílico altamente inflamáveis servem como um auxiliar de combustão, permitindo a combustão eficaz das águas residuais de resina de absorção de água. Assim, a combustão simultânea permite a redução no custo de combustão, em comparação ao caso das águas residuais de resina de absorção de água sendo queimadas sozinhas. Além disto, o tratamento simultâneo dos óleos residuais de ácido acrílico e das águas residuais de resina de absorção de água conduzem à diluição dos óleos residuais de ácido acrílico, resultando na prevenção dos depósitos de combustão de adesivo, presumivelmente derivados do Na presente em uma concentração relativamente alta nos óleos residuais de ácido acrílico, na parede interna do forno de combustão e, assim, na redução notável no número de limpezas do forno de combustão.

Os óleos residuais acrílicos e as águas residuais de resina absorvente de água podem ser fornecidos ao mesmo forno de combustão, através de tubulações de alimentação em separado e misturados para combustão. Contudo, é preferível que os óleos residuais de ácido acrílico e as águas residuais de resina de absorção de água sejam pré- misturados e o líquido misturado seja então alimentado ao forno de combustão, uma vez que isto impede o entupimento devido a adesão dos óleos residuais de ácido acrílico nas tubulações de alimentação e nas pontas dos dispositivos de fornecimento do líquido misturado no interior do forno de combustão (por exemplo, bocal, etc.). Além disto, por combinação dos resíduos em um líquido misto, os óleos residuais de ácido acrílico com uma viscosidade relativamente alta tornam-se menos viscosos por diluição, permitindo assim que se evite o entupimento nos bocais quando a mistura é aspergida para o forno de combustão, por meio de bocais e semelhantes, e para atomizar o líquido misturado de uma maneira favorável para combustão.

A proporção de mistura dos óleos residuais de ácido acrílico e das águas residuais de resina de absorção de água no líquido misturado está, porém não limitado a isto, preferivelmente na faixa de 3 a 30 volume porcento (águas residuais/óleos residuais) a fim de queimar as águas residuais de resina de absorção de água com alta eficácia e para diminuir a viscosidade dos óleos residuais de ácido acrílico a tal extensão que o efeito descrito acima possa ser obtido.

As águas residuais com inflamabilidade baixa são também descarregadas do processo de produção de ácido acrílico (doravante referido como "águas residuais de ácido acrílico") e as águas residuais podem também ser combinadas e queimadas em conjunto com os óleos residuais de ácido acrílico e as águas residuais de resina de absorção de água. As águas residuais de resíduo de ácido acrílico podem ser, como no caso das águas residuais de resina de absorção de água, alimentadas ao forno de combustão através de uma tubulação de alimentação diferente daquela das águas residuais de resina de absorção de água e dos óleos residuais de ácido acrílico, ou alternativamente, pré- misturadas com os óleos residuais de ácido acrílico ou com as águas residuais de resina de absorção de água e a mistura é então alimentada ao forno de combustão. As águas residuais de ácido acrílico podem ser, naturalmente, pré- misturadas com o líquido misturado dos óleos residuais de ácido acrílico e as águas residuais de resina de absorção de água e a mistura é então fornecida ao forno de combustão. Quando o ácido acrílico e as águas residuais de resina de absorção de água são combinadas com os óleos residuais de ácido acrílico, a soma do ácido acrílico e das águas residuais de resina de absorção de água está preferivelmente na faixa de 3 a 3 0 volumes porcento com relação aos óleos residuais de ácido acrílico (100%). Neste caso, a proporção de mistura do ácido acrílico e águas residuais de resina de absorção de água não é especificamente restrita.

Alternativamente, os gases residuais descarregados do processo de produção de ácido acrílico (doravante, referidos como "gases residuais de ácido acrílico") podem ser combinados aos óleos residuais de ácido acrílico e as águas residuais de resina de absorção de água e queimados em conjunto. Quando os gases residuais de ácidc acrílico, contendo as matérias orgânicas e semelhantes conforme descrito acima, são introduzidos no forno de combustão onde os óleos residuais de ácido acrílico e as águas residuais de resina de absorção de água (ou, adicionalmente com as águas residuais de ácido acrílico) são queimados, as impurezas, tais como, matérias orgânicas e semelhantes nos gases residuais de ácido acrílico podem também ser queimadas e removidas.

De acordo com a presente invenção, os gases residuais do processo de produção de resina de absorção de água (doravante, referidos como "gases residuais de resina de absorção de água") podem ser queimados com os óleos residuais de ácido acrílico. Quando os gases residuais de resina de absorção de água contendo matérias orgânicas tais como, ácido acrílico, conforme descrito acima são queimados em conjunto com os óleos residuais de ácido acrílico, as matérias orgânicas nos gases residuais de resina de absorção de água podem também ser queimados e removidos pelo calor da combustão dos óleos residuais do ácido acrílico.

Alternativamente, os gases residuais de ácido acrílico podem ser queimados com óleos residuais de ácido acrílico e gases residuais de resina de absorção de água.

Quando os gases residuais de ácido acrílico, contendo compostos inflamáveis e semelhantes, são introduzidos no forno de combustão onde os óleos residuais de ácido acrílico estão sendo queimados, as matérias orgânicas nos gases residuais de ácido acrílico podem também ser queimadas e removidas, fornecendo um gás residual de combustão isento ou com uma quantidade reduzida de matérias orgânicas. No caso onde um gás misto de gases residuais de ácido acrílico e os gases residuais de resina de absorção de água e os óleos residuais de ácido acrílico são queimados em conjunto, a concentração de compostos inflamáveis nos gases residuais de ácido acrílico pode ser diluída pelos gases residuais de absorção de água, conduzindo a eficácia maior de combustão e remoção de compostos inflamáveis nos gases de combustão a serem tratados, em comparação ao recipiente onde apenas os óleos residuais de ácido acrílico e os gases de ácido acrílico são queimados simultaneamente. Os óleos residuais de ácido acrílico altamente viscosos algumas vezes causam problemas de entupimento nas tubulações de alimentação e os depósitos de combustão de adesivo no forno de combustão, e assim são favoravelmente diluídos conforme descrito acima, com outras águas residuais. Conseqüentemente, os óleos residuais de ácido acrílico diluídos com as águas residuais de ácido acrílico e/ou as águas residuais de resina de absorção de água e os gases residuais de resina de absorção de água ou um gás misto dos gases residuais de resina de absorção de água e os gases residuais de ácido acrílico são preferivelmente queimados simultaneamente.

De acordo com a presente invenção, os gases residuais de ácido acrílico e os gases residuais de resina de absorção de água podem ser queimados em conjunto. Apenas quando os gases residuais de ácido acrílico são queimados, os gases residuais possuindo uma concentração alta de matérias orgânicas e semelhantes, algumas vezes causam problemas de entupimento no forno de combustão e nos trocadores de calor, devido à adesão das matérias orgânicas e semelhantes. Portanto, a pré-mistura do ácido acrílico e dos gases residuais de resina de absorção de água permite a diminuição da concentração de matérias orgânicas nos gases residuais de ácido acrílico e os problemas de entupimento e assim o uso de gases residuais de resina de absorção de água como um diluente para os gases residuais de ácido acrílico permite a redução do custo de combustão e combustão eficaz e remoção das matérias orgânicas contidas nos gases residuais de absorção de água. No caso onde os gases residuais de ácido acrílico e os gases residuais de resina de absorção de água devem ser queimados simultaneamente, porém estes gases não são suficientemente inflamáveis quando misturados, combustíveis tais como, propano, gás natural, querosene, etc. podem ser fornecidos como um auxiliar de combustão ao forno de combustão, de modo a aumentar a eficácia de combustão. Alternativamente, o forno de combustão pode ser substituído com um aparelho de combustão catalítica. 0 aparelho de combustão catalítica é um aparelho empacotado com um catalisador suportado ou não de metal nobre conhecido na técnica. Por exemplo, quando o gás residual de ácido acrílico e os gases residuais de resina de absorção de água são aquecidos e introduzidos simultaneamente no aparelho de combustão catalítica, matérias orgânicas nos gases residuais são oxidativamente decompostos por combustão. Mesmo no aparelho de combustão catalítica, os gases residuais de ácido acrílico também causam os problemas de entupimento da superfície do catalisador e assim são preferivelmente diluídos com os gases residuais de resina de absorção de água conforme descrito acima.

Alternativamente, na presente invenção, as águas residuais de ácido acrílico e/ou os gases residuais de ácido acrílico e as águas residuais de resina de absorção de água e/ou gases residuais de resina de absorção de água podem ser misturados e queimados em qualquer proporção. Por exemplo, quando as águas residuais de resina de absorção de água são queimadas em conjunto com ácido acrílico e gases residuais de resina de absorção de água, as águas residuais de resina de absorção de água relativamente inflamáveis podem ser queimadas, acompanhadas por gases residuais, conduzido a redução no custo de combustão.

Alternativamente, as águas residuais de resina de absorção de água podem ser queimadas com os gases residuais de ácido acrílico ou os gases residuais de resina de absorção de água com as águas residuais de ácido acrílico.

A adição das águas residuais de resina de absorção de água às águas residuais de ácido acrílico permitem redução adicional na concentração de matérias orgânicas na água residual de ácido acrílico. Para a finalidade de aumentar a eficácia de combustão, as águas residuais de ácido acrílico e/ou as águas residuais de resina de absorção de água são aspergidas e queimadas em conjunto com os gases residuais de ácido acrílico e/ou os gases residuais de resina de absorção de água em um forno de combustão ao qual auxiliares de combustão, tal como, querosene e ar foram fornecidos e queimadas para manter a temperatura interna do forno a cerca de 600 a 1.200°C.

De acordo com a presente invenção, os gases residuais, óleos e águas descarregados de um processo de produção de ácido acrílico e os gases residuais e águas descarregados de um processo de produção de ácido poliacrílico (tal como, resina de absorção de água) utilizando o mesmo ácido acrílico, são combinados em uma proporção apropriada e queimados simultaneamente.

Empregando-se a combustão simultânea, estes gases residuais, óleos e águas podem ser tratados eficazmente de uma maneira avançada.

Exemplos

Doravante, exemplos da presente invenção serão descritos com referência à figura 2.

Exemplo 1

Um gás contendo ácido acrílico obtido por oxidação da fase gás de fases brutos contendo propileno foi alimentado através de uma tubulação 1 na coluna de absorção 2, e água destilada da coluna de destilação 9 foi alimentada como um solvente de absorção através da tubulação 3 dentro da mesma coluna de absorção, para fornecer uma solução de ácido acrílico. A solução de ácido acrílico foi fornecida à coluna de destilação azeotrópica 9 e um solvente azeotrópico foi alimentado através da tubulação 13a dentro da coluna de destilação azeotrópica. Impurezas de ebulição baixa contendo água são separadas como o destilado a partir da parte superior da coluna. O destilado foi alimentado através de um aparelho para separação de solventes azeotrópicos (decantador) 12, e após separação de óleo/água, uma parte da fase aquosa foi reciclada para coluna de absorção 2 e a outra parte foi descarregada (1,7 m3/hora) através da tubulação 14 como uma água residual (doravante referida como "água residual A"). Neste meio tempo, água residual A tinha uma composição de 1,8 porcento de massa de ácido acrílico, 5,7 porcento de massa de ácido acético e o restante de água (contendo uma quantidade de traço de impurezas). O líquido do fundo saindo do fundo da coluna de destilação azeotrópica foi alimentado através da tubulação 10 para a coluna de destilação 31 para separação das impurezas de ponto de ebulição alto. Por destilação na coluna de destilação, ácido acrílico bruto contendo uma pequena quantidade de aldeídos foi retirado da parte superior da coluna, enquanto o líquido do fundo saindo do fundo da coluna foi adicionado dentro do evaporador de película 32. O líquido no fundo foi concentrado no evaporador de película fina 32, e descarregado (250 kg/hora) como um óleo residual (óleo residual A) . 0 óleo residual A tinha uma composição de 3 porcento de massa de ácido acrílico, 37 porcento de massa de dímero de ácido acrílico, 6% de massa de ácido maleico, e o restante de outros líquidos orgânicos. Parte do ácido acrílico bruto assim obtido foi tratada com hidrato de hidrazina em um aparelho 33, e então alimentada à coluna de retificação 15. Por destilação na coluna de retificação, ácido acrílico de alta pureza foi destilado da parte superior da coluna. O liquido da parte inferior saindo do fundo da coluna foi, enquanto parte do mesmo era reciclado para a coluna através da caldeira de recozer 17, descarregado (4 0 kg/hora) como um óleo residual (óleo residual Β) . A composição do óleo residual B era constituída de 45% de massa de ácido acrílico, 32% de massa de dímero de ácido acrílico e o restante de outros líquidos orgânicos. O ácido acrílico de alta pureza obtido foi fornecido ao processo de redução de resina de absorção de água 24, onde o ácido acrílico foi neutralizado na etapa 25, polimerizado na etapa 26 e as resinas de ácido poliacrílico resultantes (por exemplo, resinas de absorção de água puras e polímeros semelhantes a gel aquoso) foram secos na etapa 27 por gás quente a uma temperatura de 150 a 200°C para fornecer as resinas de absorção de água. O gás quente, fornecido através da tubulação 28 para a tubulação 2 9 e descarregado da mesma a partir da etapa de secagem, foi removido na coluna de absorção 30 e lavado por contato com uma solução de absorção (solução de NaOH a 5% aquosa) fornecida através da tubulação não mostrada na figura, para fornecer (0,7 m3/hora) de água residual (água residual B) .

Óleos residuais AeBe águas residuais AeB foram fornecidos a um forno de combustão vertical não mostrado na figura e queimados lá a 950°C. Após um mês de operação, não havia mais deposição de combustão aderida à superfície interna do forno o que foi verificado por inspeção.

Exemplo 2

Os gases residuais (contendo 1.000 ppm em volume de ácido acrílico e 19,8% em volume de água) descarregados (555 Nm3/minuto) da parte superior da coluna de absorção no processo de produção de ácido acrílico descrito no Exemplo 1 acima, e o gás residual quente (contendo 30 ppm em volume de ácido acrílico e 19,8% em volume de água) descarregado (3 00 Nm3/minuto) do processo de produção de resina de absorção de água foram pré-aquecidos em uma placa trocadora de calor e fornecidos e queimados em um aparelho de combustão catalítica. Após um mês de operação, não foi encontrado depósito no trocador de calor quando da inspeção.

Exemplo 3

Os gases residuais (contendo 1.000 ppm em volume de ácido acrílico e 19,8% em volume de água) descarregados (555 Nm3/minuto) da parte superior da coluna de absorção no processo de produção de ácido acrílico descrito no Exemplo acima, a água residual A descarregada (1,7 m3/hora) após separação de óleo/água do destilado formam a parte superior da coluna de destilação azeotrópica e o gás residual quente (contendo 30 ppm em volume de ácido acrílico e 19,8% em volume de água) descarregado (300 Nm3/minuto) do processo de produção de resina de absorção de água são fornecidos ao forno de combustão. O gás residual, a água residual Aeo gás residual quente acima são alimentados e queimados no forno de combustão, isto é, fornecidos separadamente com o gás natural para manter a temperatura interna a 900°C, fornecendo um gás não perigoso purificado a ser liberado para fora.

Claims

1. Processo para tratamento de resíduos de um processo de produção de ácido acrílico e de um processo de produção de ácido poliacrílico caracterizado pelo fato de compreender: a combustão simultânea de pelo menos óleo residual do processo de produção de ácido acrílico e pelo menos água residual do processo de produção de ácido poliacrílico.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o líquido misto obtido por combinação do óleo residual do processo de produção de ácido acrílico e a água residual do processo de produção de ácido poliacrílico e todos ou parte dos gases residuais do processo de produção de ácido acrílico e/ou processo de produção de ácido poliacrílico são combinados e queimados.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o processo de produção de ácido poliacrílico é um processo de produção de resina de absorção de água.