BR112016001526B1 - método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico - Google Patents

método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico Download PDF

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Abstract

“PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO CONTÍNUA DE ÁCIDO (MET)ACRÍLICO E APARELHO PARA O PROCESSO” A presente invenção refere-se a um método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico e um aparelho usado para o método de recuperação. O método de recuperação contínua de ácido (met)acrílico, de acordo com a presente invenção, pode reduzir notavelmente a quantidade de solvente de extração usada e o consumo de energia do processo total e minimizar a polimerização de ácido (met)acrílico no processo de recuperação, assim, permitindo a recuperação estável de ácido (met)acrílico e a operação de um processo contínuo.

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] A presente invenção refere-se a um método de recuperação contínua de ácido (met)acrílico e um aparelho para o método.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA
[002] O ácido (met)acrílico é geralmente preparado pela oxidação de propano de fase gasosa, propileno, (met)acroleína e os similares na presença de um catalisador. Por exemplo, propano, propileno e os similares são convertidos em ácido (met)acrílico através de (met)acroleína pela oxidação de fase gasosa na presença de um catalisador apropriado em um reator, e um gás misto do produto de reação incluindo ácido (met)acrílico, propano ou propileno não reagido, (met)acroleína, um gás inerte, dióxido de carbono, vapor d’água, e vários subprodutos orgânicos (ácido acético, gases pesados e os similares) é obtido na etapa final do reator.
[003] O gás misto contendo ácido (met)acrílico contata um solvente de absorção, tal como água de processo, em uma torre de absorção do ácido (met)acrílico e é recuperado como uma solução aquosa de ácido (met)acrílico. Adicionalmente, o gás insolúvel com remoção de ácido (met)acrílico é reciclado por uma reação de síntese de ácido (met)acrílico e, uma parte do mesmo é incinerada e descarregada. A solução aquosa de ácido (met)acrílico é destilada e purificada para obter o ácido (met)acrílico.
[004] Enquanto isto, vários métodos de controlar as condições de processo ou uma sequência do processo e os similares para melhorar a eficiência da recuperação de ácido (met)acrílico foi sugerida. Representativamente, como um método para separar água e ácido acético da solução aquosa de ácido (met)acrílico, obtido na torre de absorção do ácido (met)acrílico, um método de destilação azeotrópica, usando um solvente hidrofóbico em uma coluna de destilação, é conhecido. O método de destilação azeotrópica é um método de recuperar eficazmente ácido (met)acrílico recuperando ácido acético, que é um subproduto principal de síntese de ácido (met)acrílico, junto com água, através de um processo de destilação usando um solvente hidrofóbico.
[005] Particularmente, os inventores sugeriram na Publicação de Patente Coreana Aberta à Inspeção Pública No. 2009-0041355, que um solvente hidrofóbico é usado em uma coluna de destilação e o ácido acético contendo água de resíduos recuperados da parte superior de uma coluna de destilação é reciclado para uma torre de absorção do ácido (met)acrílico e reusado. Como tal, o método de destilação azeotrópica, em uma coluna de destilação, tem os efeitos de reduzir a quantidade de água de resíduos e, simultaneamente, eficazmente inibir o influxo de substâncias orgânicas e simplificando a etapa de purificação subsequente.
[006] No entanto, o método de destilação azeotrópica e os métodos de recuperação de ácido (met)acrílico anteriormente descritos têm problemas pelo fato de que uma grande quantidade de energia é consumida no processo de destilação de uma solução aquosa de ácido (met)acrílico, a carga de tratamento no processo de destilação é grande e um polímero é produzido devido à polimerização de ácido (met)acrílico para tornar normal a operação impossível, desse modo diminuindo a estabilidade de uma operação do processo.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO Problema Técnico
[007] É um objetivo de a presente invenção prover um método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico que pode notavelmente reduzir o consumo de energia e ainda permite recuperação estável de ácido (met)acrílico e operação de um processo contínuo.
[008] É outro objetivo da presente invenção prover um aparelho que pode ser usado para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico.
Solução Técnica
[009] De acordo com a presente invenção, é provido um método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico incluindo: um processo de absorção em que um gás misto, incluindo ácido (met)acrílico, subprodutos orgânicos e vapor, que é produzido por uma reação de síntese de ácido (met)acrílico, é contatado com água para obter uma solução aquosa de ácido (met)acrílico; um processo de extração em que a solução aquosa de ácido (met)acrílico, obtida através do processo de absorção é contatado com um solvente de extração em uma coluna de extração para obter uma solução de extrato de ácido (met)acrílico e uma solução de rafinado e; um processo de destilação em que uma alimentação, incluindo a solução de extrato de ácido (met)acrílico obtida através do processo de extração, é destilada para obter ácido (met)acrílico, em que a solução de rafinado, obtida através do processo de extração, é alimentada para, pelo menos, um ponto que corresponde de 10 a 30 % da parte superior da torre de absorção do ácido (met)acrílico, e a razão em peso do solvente de extração para a solução aquosa de ácido (met)acrílico alimentada para a coluna de extração, é maior do que 0,3 e menor do que 1,0.
[0010] De acordo com a presente invenção, o processo de absorção pode ser conduzido em uma torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo empacotada, e a solução de rafinado obtida através do processo de extração pode ser alimentada para, pelo menos, um ponto que corresponde a 10 a 30 % da parte mais alta baseado na altura de enchimento total da torre de absorção do ácido (met)acrílico.
[0011] De acordo com a presente invenção, o processo de absorção pode ser conduzido em uma torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo bandeja de múltiplos estágios e a solução de rafinado obtida através do processo de extração pode ser alimentada para, pelo menos, um ponto que corresponde à 10 a 30 % do estágio superior, em comparação com o número do estágio total da torre de absorção do ácido (met)acrílico.
[0012] O solvente de extração pode ser um solvente hidrofóbico tendo um ponto de ebulição de 10 a 120 °C.
[0013] A solução de rafinado obtida através do processo de extração pode incluir 30 a 60 % em peso de ácido (met)acrílico, 30 a 60 % em peso de um solvente de extração, 3 a 10 % em peso de água e uma quantidade restante de subprodutos orgânicos.
[0014] Adicionalmente, a solução de rafinado, obtida através do processo de extração, pode incluir ácido (met)acrílico no teor de 15 % em peso ou menos.
[0015] Enquanto isto, de acordo com a presente invenção, um aparelho para recuperação contínua de ácido (met)acrílico é provido, incluindo: uma torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) equipada com uma entrada de gás misto para o qual gás misto, incluindo ácido (met)acrílico, subprodutos orgânicos e vapor, que é produzido por uma reação de síntese de ácido (met)acrílico, é alimentado e, uma saída de solução aquosa em que uma solução aquosa de ácido (met)acrílico obtida pelo contato do gás misto com água é descarregada; a coluna de extração de ácido (met)acrílico (200) equipada com uma entrada de solução aquosa conectada com a saída de solução aquosa da torre de absorção (100), através de uma linha de transferência da solução aquosa (102), uma saída do extrato do qual a solução de extrato de ácido (met)acrílico é obtida pelo contato da solução aquosa de ácido (met)acrílico introduzida com um solvente de extração é descarregada e, uma saída de rafinado da qual a solução de rafinado é descarregada e; uma coluna de destilação (300) equipada com uma entrada do extrato conectada com a saída do extrato da coluna de extração (200), através de uma linha de transferência de extrato (203) e, uma saída de ácido (met)acrílico, da qual o ácido (met)acrílico obtido pela destilação da solução de extrato introduzida, é descarregada, em que a saída de rafinado da coluna de extração (200) é conectada a, pelo menos, um ponto que corresponde a 10 a 30 % da parte superior da torre de absorção (100), através de uma linha de transferência de rafinado (201), e o aparelho é operado de tal maneira que a razão em peso do solvente de extração para a solução aquosa de ácido (met)acrílico alimentada para a coluna de extração (200) é maior do que 0,3 e menor do que 1,0.
[0016] De acordo com a presente invenção, a torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) pode ser uma torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo coluna empacotada e a saída de rafinado da coluna de extração (200) pode ser conectada a pelo menos um ponto, que corresponde a 10 a 30 % da parte superior, em comparação com a altura de enchimento total da torre de absorção (100) através de uma linha de transferência de rafinado (201).
[0017] Adicionalmente, de acordo com a presente invenção, a torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) pode ser uma torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo bandeja de múltiplos estágios e a saída de rafinado da coluna de extração (200) pode ser conectada a pelo menos um ponto, que corresponde a 10 a 30 % do estágio superior, em comparação com o número do estágio total da torre de absorção (100) através de uma linha de transferência de rafinado (201).
EFEITOS VANTAJOSOS
[0018] O método de recuperação contínua de ácido (met)acrílico, de acordo com a presente invenção, pode notavelmente reduzir a quantidade de solvente de extração usada e o consumo de energia do processo total, e minimizar a polimerização de ácido (met)acrílico no processo de recuperação desse modo possibilitando a recuperação estável de ácido (met)acrílico e a operação de um processo contínuo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0019] A figura 1 esquematicamente mostra o método e aparelho para recuperação contínua de ácido (met)acrílico de acordo com uma modalidade da invenção. NÚMEROS DE REFERÊNCIA 1: ácido (met)acrílico contendo gás misto 100: torre de absorção do ácido (met)acrílico 102: linha de transferência de solução aquosa de ácido (met)acrílico 150: torre de absorção de ácido acético 200: coluna de extração de ácido (met)acrílico 201: linha de transferência de rafinado 203: linha de transferência de extrato 300: coluna de destilação 350: tanque de separação de fase 400: torre de separação de gases pesados CAA: ácido (met)acrílico bruto HPAA: ácido (met)acrílico de alta pureza
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES
[0020] A seguir, um método de recuperação contínua de ácido (met)acrílico e um método de recuperação, de acordo com as modalidades da invenção, serão explicados.
[0021] Primeiro, os termos técnicos usados aqui são somente para mencionar modalidades específicas e não são destinados a limitar a invenção. Adicionalmente, formas no singular usadas aqui incluem formas no plural, a menos que elas tenham claramente significados opostos. Adicionalmente, o significado de ‘compreendendo’, como usado aqui, incorpora uma propriedade específica, área, número inteiro, etapa, operação, elemento ou componente e não exclui a adição de outras propriedades específicas, áreas, números inteiros, etapas, operações, elementos ou componentes.
[0022] A menos que descrito de outra maneira, os termos usados aqui são definidos como a seguir.
[0023] O termo 'ácido (met)acrílico’ geralmente se refere ao ácido acrílico, metácido acrílico ou uma mistura dos mesmos.
[0024] O termo 'gás misto contendo ácido (met)acrílico' geralmente se refere a um gás misto que pode ser produzido quando o ácido (met)acrílico é preparado pela oxidação de fase gasosa. Como um exemplo não limitante, o gás misto contendo ácido (met)acrílico pode ser obtido pela oxidação de fase gasosa de pelo menos um composto selecionado do grupo que consiste em propano, propileno, butano, i-butileno, t-butileno, e (met)acroleína (‘composto de matéria-prima’) na presença de um catalisador, em que o gás misto contendo ácido (met)acrílico pode incluir ácido (met)acrílico, não reagido por compostos de matéria-prima, (met)acroleína, um gás inerte, monóxido de carbono, dióxido de carbono, vapor d’água e vários subprodutos orgânicos (ácido acético, gases leves, gases pesados e os similares), e os similares.
[0025] No presente documento, o termo ‘gases leves’ ou ‘gases pesados’ comumente se refere a um tipo de subprodutos que podem ser produzidos no processo de preparar e recuperar o ácido (met)acrílico visado e têm peso molecular mais elevado ou mais baixo do que o ácido (met)acrílico. Adicionalmente, o material flutuante solúvel em água fracamente formado pelos subprodutos orgânicos é referido como ‘escória’.
[0026] O termo 'solução aquosa de ácido (met)acrílico' se refere a uma solução aquosa contendo ácido (met)acrílico e, por exemplo, ela pode ser obtida pelo contato do gás misto contendo ácido (met)acrílico com um solvente de absorção incluindo água.
[0027] O termo ‘alimentação’ se refere a uma mistura líquida contendo um soluto a ser extraído e pode ser uma mistura de um soluto que é solúvel em um solvente de extração e material inerte, que não é solúvel em um solvente de extração. No presente documento, se o solvente de extração for adicionado ao alimento, o soluto é dissolvido no solvente de extração do alimento por transferência de massa. Dessa forma, o solvente de extração em que uma significativa quantidade de solutos é dissolvida forma uma solução de extrato e o alimento que é privado de uma significativa quantidade de solutos forma uma solução de rafinado.
[0028] Enquanto isto, em extração de líquido- líquido, usando colunas agitadas, tais como uma coluna tipo Karr e uma coluna tipo Scheibel, uma fase relativamente leve é alimentada para o estágio inferior da coluna de extração e uma fase relativamente pesada é alimentada para o estágio superior da coluna de extração. Adicionalmente, a extração é prolongada pelo contato de materiais alimentados para a coluna de extração para obter uma fase leve e uma fase pesada de novas composiçãos.
[0029] A fase leve da nova composição obtida através do processo de extração é obtida através da saída superior da coluna de extração e a fase pesada da nova composição é obtida através da saída inferior da coluna de extração.
[0030] Em geral, a fase pesada da nova composição, obtida através do processo de extração, antes de ser descarregada para a saída inferior da coluna de extração, permanece estacionária na parte inferior da coluna de extração e uma parte da mesma é descarregada para a saída inferior da coluna de extração. No presente documento, a seção da coluna de extração, em que a fase pesada permanece estacionária, é referida como ‘seção estacionária inferior’ (ou ‘seção estacionária de fase pesada’).
[0031] Por exemplo, no processo de extração de ácido (met)acrílico incluído em uma solução aquosa de ácido (met)acrílico usando um solvente de extração, a solução aquosa de ácido (met)acrílico que está em uma fase relativamente pesada é alimentada para o estágio superior da coluna de extração e o solvente de extração que está em uma fase relativamente leve é alimentado para o estágio inferior da coluna de extração. Adicionalmente, a extração é prolongada através do contato da mesma e uma solução de extrato em que uma significativa quantidade de ácido (met)acrílico é dissolvida e uma solução de rafinado que é desprovida de uma significativa quantidade de ácido (met)acrílico são obtidas. No presente documento, a solução de extrato que está em uma fase relativamente leve, é obtida através da saída superior da coluna de extração e a solução de rafinado que está em uma fase relativamente pesada é obtida através da saída inferior da coluna de extração.
[0032] A seguir, referindo-se ao desenho em anexo, uma modalidade específica da invenção será explicada em detalhe de modo que aquele versado na técnica possa praticá-la facilmente. No entanto, a presente invenção pode ser concretizada em várias formas e não é limitada aos exemplos.
[0033] Enquanto isso, durante os estudos sobre um método de recuperação contínua de ácido (met)acrílico, foi confirmado que o método de recuperação de ácido (met)acrílico anteriormente descrito através de destilação azeotrópica consome uma grande quantidade de energia no processo de destilação e tem reduzida estabilidade de processo devido à produção de um polímero pela polimerização de ácido (met)acrílico durante o processo de destilação.
[0034] Assim, como um resultado de estudos contínuos, os inventores confirmaram que se um processo de extração de ácido (met)acrílico for introduzido entre um processo de absorção de ácido (met)acrílico e um processo de destilação como mostrado na figura 1, uma carga de operação do processo de destilação pode ser notavelmente reduzida. Além disso, foi confirmado que se uma solução de rafinado do processo de extração for alimentada a um ponto específico de uma torre de absorção do ácido (met)acrílico, e simultaneamente a razão em peso de um solvente de extração para uma solução aquosa de ácido (met)acrílico no processo de extração é controlada, o consumo de energia em comparação com a taxa de recuperação de ácido (met)acrílico pode ser notavelmente reduzido e a operação mais estável de um processo contínuo é possibilitada. 1. Um método de recuperação contínua de ácido (met)acrílico.
[0035] De acordo com uma modalidade da invenção, um método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico é provido, incluindo: um processo de absorção em que um gás misto incluindo ácido (met)acrílico, subprodutos orgânicos e vapor, que é produzido por uma reação de síntese de ácido (met)acrílico é contatado com água para obter uma solução aquosa de ácido (met)acrílico; um processo de extração em que a solução aquosa de ácido (met)acrílico obtida através do processo de absorção é contatado com um solvente de extração em uma coluna de extração para obter uma solução de extrato de ácido (met)acrílico e uma solução de rafinado; e um processo de destilação em que uma alimentação incluindo a solução de extrato de ácido (met)acrílico obtida através do processo de extração é destilada para obter ácido (met)acrílico, em que a solução de rafinado obtida através do processo de extração é alimentada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % da parte superior da torre de absorção do ácido (met)acrílico, e a razão em peso do solvente de extração para a solução aquosa de ácido (met)acrílico alimentada à coluna de extração é maior do que 0,3 e menor do que 1,0.
[0036] A seguir, referindo-se à figura 1, cada processo que pode ser incluído na modalidade da invenção será explicado. Processo de Absorção
[0037] Um processo de absorção é um processo para a obtenção de uma solução aquosa de ácido (met)acrílico e ele pode ser conduzido pelo contato de um gás misto contendo ácido (met)acrílico obtido através da reação de síntese de ácido (met)acrílico com um solvente de absorção incluindo água.
[0038] Como um exemplo não limitante, a reação de síntese de ácido (met)acrílico pode ser conduzida pela reação de oxidação de pelo menos um composto selecionado do grupo que consiste em propano, propileno, butano, isobutileno e (met)acroleína na presença de um catalisador de fase gasosa. No presente documento, a reação de oxidação de fase gasosa pode ser pode ser avançada usando um reator de oxidação de fase gasosa de uma estrutura comum e sob condições de reação comuns. Como o catalisador para a reação de oxidação de fase gasosa, os catalisadores comuns podem ser usados e, por exemplo, os catalisadores sugeridos na Patente Registrada Coreana No. 0349602 e No. 037818 e os similares podem ser usados. No gás misto contendo ácido (met)acrílico produzido pela reação de oxidação de fase gasosa, em adição ao produto de ácido (met)acrílico desejado, os compostos de matéria-prima não reagida, (met)acroleína intermediária, um gás inerte, dióxido de carbono, vapor e vários subprodutos orgânicos (ácido acético, gases leves, gases pesados e os similares) podem ser incluídos.
[0039] Adicionalmente, referindo-se à figura 1, a solução aquosa de ácido (met)acrílico pode ser obtida pela alimentação de um gás misto contendo ácido (met)acrílico (1) a uma torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) para contatá-la com um solvente de absorção incluindo água.
[0040] No presente documento, o tipo da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) pode ser determinadi considerando a eficiência de contato do gás misto (1) com o solvente de absorção e os similares. Como exemplos não limitantes, a torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) pode ser uma torre de coluna de enchimento ou uma torre de bandeja de múltiplos estágios. Dentro da torre de enchimento, um material de enchimento tal como um anel Raschig, um anel Pall, um de sela, gaze, embalagem estruturada e os similares podem ser aplicados.
[0041] Adicionalmente, considerando a eficiência do processo de absorção, o gás misto (1) pode ser alimentado à parte inferior da torre de absorção (100), e o solvente incluindo água pode ser alimentado à parte superior da torre de absorção (100).
[0042] O solvente de absorção pode incluir água tal como água de torneira, água deionizada e os similares e ele pode incluir água de processo reciclada introduzida de outros processoes (por exemplo, uma fase aquosa reciclada de um processo de extração e/ou um processo de destilação). Adicionalmente, no solvente de absorção, uma quantidade traço de subprodutos orgânicos introduzida de outros processos (por exemplo, ácido acético) pode ser incluída. No entanto, considerando a eficiência de absorção de ácido (met)acrílico, é preferível que os subprodutos orgânicos possam ser incluídos no teor de 15 % em peso ou menos no solvente de absorção alimentadp na torre de absorção (100) (particularmente, na água de processo reciclada).
[0043] Além disso, de acordo com a modalidade da invenção, uma solução de rafinado que é obtida em uma coluna de extração de ácido (met)acrílico (200) como descrito abaixo pode ser reciclada para uma torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) e usada como um solvente de absorção. Particularmente, é mais vantajoso, em termos de melhoria na eficiência do processo, que a solução de rafinado seja alimentada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % da parte superior da torre de absorção (100), o que será explicado em detalhe com relação a uma coluna de extração de ácido (met)acrílico (200) abaixo.
[0044] Adicionalmente, a torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) pode ser operada em uma pressão interna de 1 a 1,5 bar (0,1 a 0,15 MPa) ou 1 a 1,3 bar (0,1 a 0,13 MPa) e em uma temperatura interna de 50 a 100°C ou 50 a 80°C, considerando as condições de condensação e o teor de umidade de acordo com pressão de vapor d’água saturado e os similares.
[0045] Enquanto isso, no processo de absorção, uma solução aquosa de ácido (met)acrílico é descarregada para a parte inferior da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100), e o gás não condensável com remoção de ácido (met)acrílico é descarregado para a parte superior da mesma. No presente documento, pode ser favorável em termos de eficiência do processo total que 40 % em peso ou mais ou 40 a 90 % em peso ou 50 a 90 % em peso de ácido (met)acrílico possam ser incluídos na solução aquosa de ácido (met)acrílico.
[0046] A solução aquosa de ácido (met)acrílico obtida pode ser alimentada a uma coluna de extração de ácido (met)acrílico (200) através de uma linha de transferência da solução aquosa (102), como mostrado na figura 1. Se um processo de extração for introduzido entre um processo de absorção de ácido (met)acrílico e um processo de destilação como mostrado na figura 1, mais solvente de absorção incluído na solução aquosa de ácido (met)acrílico pode ser removido no processo de extração, assim reduzindo uma carga de tratamento do processo de destilação e reduzindo o consumo de energia.
[0047] Enquanto isso, pelo menos uma parte do gás não condensável descarregado para a parte superior da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) pode ser alimentada em um processo de recuperação de subprodutos orgânicos (particularmente, ácido acético) incluídos no gás não condensável, e o restante pode ser alimentado a um incinerador de gás residual e descartado. A saber, de acordo com uma modalidade da invenção, um processo de contato do gás não condensável com um solvente de absorção para recuperar o ácido acético incluído no gás não condensável pode ser avançado.
[0048] O processo de contato do gás não condensável com um solvente de absorção pode ser conduzido em uma torre de absorção de ácido acético (150). Como um exemplo não limitante, um solvente de absorção (água de processo) para a absorção de ácido acético pode ser alimentado à parte superior da torre de absorção de ácido acético (150) e uma solução aquosa contendo ácido acético pode ser descarregada para a parte inferior da torre de absorção de ácido acético (150). Adicionalmente, a solução aquosa contendo ácido acético pode ser alimentada à parte superior da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) e usada como um solvente de absorção. Em adição, o gás não condensável com remoção de ácido acético pode ser reciclado para o processo de síntese de ácido (met)acrílico e reusado.
[0049] No presente documento, para a absorção eficaz de ácido acético, a torre de absorção de ácido acético (150) pode ser operada na pressão interna de 1 a 1,5 bar (0,1 a 0,15 MPa) ou 1 a 1,3 bar (0,1 a 0,13 MPa), e à temperatura interna de 50 a 100°C ou 50 a 80°C. Em adição, as condições de operação específicas da torre de absorção de ácido acético (150) podem seguir a descrição da Publicação de Patente aberta à inspeção pública Coreana No. 2009-0041355. Processo de Extração
[0050] Enquanto isso, um processo de extração em que uma solução aquosa de ácido (met)acrílico é contatada com um solvente de extração em uma coluna de extração para obter uma solução de extrato de ácido (met)acrílico e uma solução de rafinado é conduzido. No presente documento, a solução aquosa de ácido (met)acrílico pode ser preparada pelo processo de absorção explicado acima.
[0051] O processo de extração pode ser conduzido em uma coluna de extração de ácido (met)acrílico (200). A solução aquosa de ácido (met)acrílico alimentada à coluna de extração (200) contata com um solvente de extração, e é descarregada como uma solução de extrato na qual uma quantidade significativa de ácido (met)acrílico é dissolvida e uma solução de rafinado que é desprovida de uma quantidade significativa de ácido (met)acrílico, respectivamente.
[0052] No presente documento, a solução de extrato que está em uma fase relativamente leve é obtida através da saída superior da coluna de extração (200), e a solução de rafinado que está em uma fase relativamente pesada é obtida através da saída inferior da coluna de extração. Antes da solução de rafinado ser descarregada da coluna de extração (200), uma determinada quantidade da mesma permanece estacionária na seção estacionária da parte inferior da coluna de extração, e uma parte da mesma é descarregada para a saída inferior da coluna de extração.
[0053] Como tal, pelo contato da solução aquosa de ácido (met)acrílico com um solvente de extração em uma coluna de extração (200) (a saber, a extração com pequeno consumo de energia em comparação com a destilação), a maior parte da água incluída na solução aquosa de ácido (met)acrílico pode ser removida. Dessa forma, uma carga de tratamento do processo de destilação subsequente pode ser reduzida, assim melhorando a eficiência energética do processo total. Além disso, pela redução da carga de tratamento do processo de destilação, a polimerização de ácido (met)acrílico que pode ser gerada durante a destilação pode ser minimizada, para garantir a recuperação mais aperfeiçoada da eficiência de ácido (met)acrílico.
[0054] Enquanto isso, a solução de rafinado obtida no processo de extração é reciclada para o processo de absorção explicado acima como um solvente de absorção. Particularmente, de acordo com a modalidade da invenção, a solução de rafinado pode ser alimentada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % ou 10 a 25 % ou 15 a 30 % ou 10 a 20 % ou 15 a 25 % da parte superior, em vez da parte superior da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100). Além disso, simultaneamente, a razão em peso (S/F) do solvente de extração para a solução aquosa de ácido (met)acrílico (isto é, alimentação) alimentada à coluna de extração (200) pode ser controlada para mais do que 0,3 e menos do que 1,0, ou maior do que 0,3 e 0,8 ou menos, ou 0,5 ou mais e menos do que 1,0, ou 0,5 ou mais e 0,8 ou menos.
[0055] Como tal, ao reciclar a solução de rafinado obtida através do processo de extração para um ponto específico da torre de absorção (100) e, simultaneamente, controlar a razão em peso (S/F) do solvente de extração, a quantidade do solvente de extração usado e o consumo da energia do processo pode ser notavelmente reduzido. A saber, através dcas condições de processo explicadas acima, o método de recuperação da modalidade acima pode minimizar a perda de ácido (met)acrílico no processo de absorção e o processo de extração mesmo com uma quantidade menor de solvente de extração e menor consumo de energia. Adicionalmente, o refluxo do solvente pode ser aumentado no processo de destilação subsequente, assim aumentando adicionalmente a eficiência da recuperação de ácido (met)acrílico.
[0056] No processo de extração, se a razão em peso (S/F) do solvente de extração para a alimentação for de 0,3 ou menos, a eficiência da remoção do solvente de absorção no processo de extração pode ser reduzida, e o longo tempo de funcionamento pode ser impossível e, assim, o efeito da introdução do processo de extração pode se tornar insignificante. Adicionalmente, se a razão em peso (S/F) do solvente de extração para a alimentação for de 1,0 ou mais, o efeito da redução de consumo de energia pode se tornar insignificante. Particularmente, à medida que a razão em peso (S/F) aumenta, embora a eficiência da extração possa ser melhorada, a perda de ácido (met)acrílico pode aumentar no subsequente processo de destilação, e o refluxo do solvente para impedir isto pode se tornar excessivamente alto, o que não é preferível.
[0057] Enquanto isso, o ponto de alimentação da solução de rafinado para a torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) pode ser determinado considerando a parte onde a absorção substancial é alcançada, de acordo com o tipo da torre de absorção (100). Por exemplo, no caso do processo de absorção ser conduzido em uma torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo empacotada, a solução de rafinado obtida através do processo de extração pode ser alimentada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % da parte mais alta baseado na altura de enchimento total da torre de absorção do ácido (met)acrílico. Adicionalmente, no caso do processo de absorção ser conduzido em uma torre de absorção de ácido (met)acrílico tipo bandeja de múltiplos estágios, a solução de rafinado obtida através do processo de extração pode ser alimentada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % a partir do estágio superior em comparação com o número do estágio total da torre de absorção do ácido (met)acrílico.
[0058] No presente documento, no caso da solução de rafinado ser alimentada a um ponto que excede 30 % da parte superior da torre de absorção (100), a eficiência de absorção pode ser reduzida e a perda de ácido (met)acrílico através da solução de rafinado pode aumentar no processo de extração, assim reduzindo a eficiência total do processo. Adicionalmente, no caso da solução de rafinado ser alimentada a um ponto menor do que 10 % da parte superior da torre de absorção (100), embora a eficiência de absorção possa ser melhorada, subprodutos orgânicos incluídos na solução de rafinado podem não ser recuperados suficientemente na torre de absorção (100).
[0059] Enquanto isso, é preferível que o solvente de extração alimentado à coluna de extração (200) possa ter solubilidade e hidrofobicidade com o ácido (met)acrílico. Adicionalmente, considerando o tipo de solvente e as propriedades exigidas no subsequente processo de destilação, é preferível que o solvente de extração possa ter um menor ponto de ebulição do que o ácido (met)acrílico. Por exemplo, o solvente de extração pode ser um solvente hidrofóbico tendo um ponto de ebulição de 120°C ou menos, ou 10 a 120°C, ou 50 a 120°C.
[0060] Especificamente, o solvente de extração pode ser pelo menos um selecionado do grupo que consiste em benzeno, tolueno, xileno, n-heptano, ciclo-heptano, ciclo- hepteno, 1-hepteno, etil-benzeno, metil-ciclo-hexano, n- butil acetato, isobutil acetato, isobutil acrilato, n- propil acetato, isopropil acetato, metil isobutil cetona, 2-metil-1-hepteno, 6-metil-1-hepteno, 4-metil-1-hepteno, 2- etil-1-hexeno, etilciclopentano, 2-metil-1-hexeno, 2,3- dimetilpentano, 5-metil-1-hexeno, e isopropil-butil-éter.
[0061] De acordo com uma modalidade da invenção, é favorável para garantir a eficiência da extração que a temperatura da solução aquosa de ácido (met)acrílico alimentada à coluna de extração (200) possa ser 10 a 70°C.
[0062] Como a coluna de extração (200), as colunas de extração comuns de um tipo de contato líquido-líquido podem ser usadas sem limitações específicas. Como exemplos não limitantes, a coluna de extração (200) pode ser uma coluna de pratos alternativos tipo Karr, um contator de disco giratório, uma coluna Scheibel, uma coluna Kuhni, uma torre de extração e pulverização, uma torre de extração e enchimento, uma coluna de enchimento pulsada e os similares.
[0063] Através do processo de extração, uma solução de extrato de ácido (met)acrílico é descarregada para a parte superior da coluna de extração (200), e a solução descarregada de extrato é alimentada a uma coluna de destilação (300) através de uma linha de transferência (203). Adicionalmente, uma solução de rafinado é descarregada para a parte inferior da coluna de extração (200), e a solução descarregada de rafinado é reciclada para um ponto específico da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) através de uma linha de transferência (201).
[0064] No presente documento, na solução de extrato, em adição ao composto desejado, ácido (met)acrílico, um solvente de extração, água e subprodutos orgânicos podem ser incluídos. De acordo com uma modalidade, em um estado constante onde a operação estável é conduzida, 30 a 60 % em peso de ácido (met)acrílico, 30 a 60 % em peso de um solvente de extração, 3 a 10 % em peso de água e uma quantidade restante de subprodutos orgânicos podem ser incluídos na solução de extrato. A saber, a maior parte da água (por exemplo, 90 % em peso ou mais de água incluída na solução aquosa) incluída na solução aquosa de ácido (met)acrílico pode ser recuperada como uma solução de rafinado através do processo de extração.
[0065] Visto que a maior parte da água é recuperada da coluna de extração (200), a carga de destilação de uma coluna de destilação (300) pode ser reduzida ao menor consumo de energia. Adicionalmente, uma vez que as condições de destilação podem ser adaptadas, a polimerização de ácido (met)acrílico pode ser minimizada no processo de destilação, assim garantindo a estabilidade da operação e melhorando a eficiência da recuperação de ácido (met)acrílico.
[0066] A solução de rafinado descarregada a partir da coluna de extração (200) pode consistir principalmente em água, mas pode incluir ácido (met)acrílico não extraído. No entanto, de acordo com uma modalidade da invenção, 15 % em peso ou menos ou 3 a 15 % em peso de ácido (met)acrílico podem ser incluídos na solução de rafinado, assim minimizando a perda de ácido (met)acrílico no processo de absorção e no processo de extração. Processo de Destilação
[0067] Um processo de destilação em que uma alimentação incluindo a solução de extrato de ácido (met)acrílico é destilada para obter ácido (met)acrílico é conduzido.
[0068] De acordo com uma modalidade da invenção, a alimentação pode ser uma solução de extrato de ácido (met)acrílico alimentada a partir do processo de extração explicado acima. Neste caso, a alimentação é elimentada a uma coluna de destilação (300) através de uma linha de transferência da solução de extrato de ácido (met)acrílico (203), como mostrado na figura 1.
[0069] Como explicado acima, de acordo com o método de recuperação de ácido (met)acrílico anterior, a solução aquosa de ácido (met)acrílico obtida na torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) é alimentada na coluna de destilação (300) e destilada. Pelo contrário, de acordo com o método de recuperação de uma modalidade da invenção, a solução aquosa de ácido (met)acrílico é alimentada na coluna de extração de ácido (met)acrílico (200) e extraída e a seguir a solução de extrato com um teor minimizado de água é destilada na coluna de destilação (200). Dessa forma, a carga de tratamento no processo de destilação pode ser reduzida. Adicionalmente, a temperatura em torno da parte introdutória da solução de extrato na coluna de destilação (300) pode ser mantida baixa, assim minimizando a polimerização de ácido (met)acrílico durante o processo de destilação, e possibilitando a operação mais estável do processo contínuo. Além disso, o consumo de energia no processo de destilação pode ser notavelmente reduzido, assim ainda melhorando a eficiência da energia do processo total.
[0070] No presente documento, para a destilação eficaz é vantajoso que um ponto de alimentação, ao qual a alimentação é fornecida, possa ser uma parte central da coluna de destilação (300) e, preferivelmente, que ele possa ser qualquer ponto que corresponda a 40 a 60 % de estágios totais do estágio superior da coluna de destilação (300).
[0071] À medida que a alimentação fornecida para a coluna de destilação (300) contata um solvente azeotrópico introduzido na parte superior da coluna de destilação (300) e é aquecida até uma temperatura ótima, a destilação por evaporação e condensação é alcançada.
[0072] No presente documento, a fim de separar eficazmente ácido (met)acrílico incluído na alimentação a partir dos componentes restantes (por exemplo, água, ácido acético, solventes de extração e os similares), a destilação é preferivelmente conduzida pela destilação azeotrópica.
[0073] Um solvente usado para a destilação azeotrópica é preferivelmente um solvente azeotrópico hidrofóbico que possa formar um azeótropo com água e ácido acético e não possa formar um azeótropo com ácido (met)acrílico. Adicionalmente, o solvente azeotrópico hidrofóbico preferivelmente tem um ponto de ebulição menor do que o ácido (met)acrílico (por exemplo, um ponto de ebulição de 120°C ou menos ou 10 a 120°C ou 50 a 120°C).
[0074] Especificamente, o solvente azeotrópico hidrofóbico pode ser pelo menos um selecionado do grupo que consiste em benzeno, tolueno, xileno, n-heptano, ciclo- heptano, ciclo-hepteno, 1-hepteno, etil-benzeno, metil- ciclo-hexano, n-butil acetato, isobutil acetato, isobutil acrilato, n-propil acetato, isopropil acetato, metil isobutil cetona, 2-metil-1-hepteno, 6-metil-1-hepteno, 4- metil-1-hepteno, 2-etil-1-hexeno, etilciclopentano, 2- metil-1-hexeno, 2,3-dimetilpentano, 5-metil-1-hexeno e isopropil-butil-éter.
[0075] Em adição, considerando a eficiência da produção de acordo com o processo contínuo, é preferível que o solvente azeotrópico hidrofóbico seja o mesmo que o solvente de extração do processo de extração. Como tal, se o mesmo tipo de solvente for usado no processo de extração e no processo de destilação, pelo menos uma parte do solvente que é destilado na coluna de destilação (300) e recuperado através de um tanque de separação de fase (350) pode ser alimentada na coluna de extração de ácido (met)acrílico (200) e reciclada como um solvente de extração.
[0076] Através do processo de destilação, dentre a alimentação, os componentes que não o ácido (met)acrílico são descarregados para a parte superior da coluna de destilação (300) com o solvente azeotrópico, e o ácido (met)acrílico é descarregado para a parte inferior da coluna de destilação (300).
[0077] A solução descarregada superior da coluna de destilação (300) pode ser alimentada para o tanque de separação de fase (350) e reusada após um tratamento predeterminado. O tanque de separação de fase (350) é um aparelho para a separação de líquidos imiscíveis por gravidade ou força centrífuga e os similares, em que um líquido relativamente leve (por exemplo, uma fase orgânica) pode ser recuperado da parte superior do tanque de separação de fase (350) e, um líquido relativamente pesado (por exemplo, uma fase aquosa) pode ser recuperado da parte inferior do tanque de separação de fase (350).
[0078] Por exemplo, a solução descarregada superior da coluna de destilação (300) pode ser separada em uma fase orgânica incluindo um solvente azeotrópico e uma fase aquosa incluindo água no tanque de separação de fase (350). A fase orgânica separada pode ser alimentada para a parte superior da coluna de destilação (300) e usada como um solvente azeotrópico e, se necessário, pelo menos uma parte da fase orgânica pode ser alimentada à coluna de extração (200) e usada como um solvente de extração. Adicionalmente, pelo menos uma parte da fase aquosa separada no tanque de separação de fase (350) pode ser alimentada à torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) e usada como um solvente de absorção e uma parte do mesmo pode ser tratada como água residual.
[0079] Na fase aquosa, o ácido acético pode ser parcialmente incluído e a concentração de ácido acético incluída na fase aquosa pode variar de acordo com o tipo de solventes azeotrópicos e a razão de refluxo e os similares. Como exemplos não limitantes, a concentração de ácido acético incluída na fase aquosa pode ser 1 a 50 % em peso, ou 2 a 40 % em peso ou 3 a 30 % em peso.
[0080] Enquanto isso, embora a solução aquosa de ácido (met)acrílico passe através da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100), da coluna de extração (200), da coluna de destilação (300) e os similares, pelo menos uma parte de ácido (met)acrílico incluída na solução aquosa pode formar dímeros oou oligômeros. Para minimizar tal polimerização de ácido (met)acrílico, os inibidores comuns de polimerização podem ser adicionados à coluna de destilação (300).
[0081] Adicionalmente, na menor solução descarregada da coluna de destilação (300), em adição ao ácido (met)acrílico, gases pesados tais como polímeros de ácido (met)acrílico, inibidores de polimerização e os similares podem ser incluídos. Assim, se necessário, uma etapa de alimentação da menor solução descarregada da coluna de destilação (300) em uma torre de separação de gases pesados (400) e separação de gases pesados incluídos na menor solução descarregada pode ser ainda conduzida. Em adição, o ácido (met)acrílico (CAA) bruto recuperado através do processo pode ser passado através de um processo de cristalização adicional e obtido como ácido (met)acrílico (HPAA) com alta pureza. No presente documento, o processo de separação de gases pesados e o processo de cristalização e os similares podem ser conduzidos sob condições comuns e as condições do processo não são especificamente limitas.
[0082] Enquanto isso, no método de recuperação contínua de ácido (met)acrílico, cada etapa explicada acima pode ser conduzida orgânica e continuamente. Adicionalmente, em adição às etapas explicadas acima, os processos, que podem ser comumente conduzidos antes ou após ou simultaneamente com cada etapa, podem ser ainda incluídos.
[0083] No método de recuperação contínua de ácido (met)acrílico de acordo com a modalidade da invenção, os processos explicados acima podem ser conduzidos orgânica e continuamente. Adicionalmente, em adição aos processos explicados acima, os processos que podem ser comumente conduzidos antes ou após cada processo podem ser ainda conduzidos. Por exemplo, um processo de alimentação da solução aquosa de ácido (met)acrílico obtido na torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) para uma torre de remoção separada antes da alimentação à coluna de extração de ácido (met)acrílico (200), para remover os gases leves (acroleína, propionaldeído, acetaldeído, formaldeído, isopropil acetato e os similares) pode ser adicionalmente conduzido. 11. Um aparelho para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico
[0084] De acordo com outra modalidade da invenção, como mostrado na figura 1, um aparelho para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico é provido, incluindo: uma torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) equipada com uma entrada de gás misto na qual um gás misto incluindo ácido (met)acrílico, subprodutos orgânicos, e vapor, que é produzido por uma reação de síntese de ácido (met)acrílico, é alimentado e, uma saída de solução aquosa da qual uma solução aquosa de ácido (met)acrílico obtida pelo contato do gás misto com a água é descarregada; uma coluna de extração de ácido (met)acrílico (200) equipada com uma entrada de solução aquosa conectada com a saída de solução aquosa da torre de absorção (100) através de uma linha de transferência da solução aquosa (102), uma saída do extrato da qual a solução de extrato de ácido (met)acrílico obtida pelo contato da solução aquosa de ácido (met)acrílico introduzida com um solvente de extração é descarregada e, uma saída de rafinado da qual a solução de rafinado é descarregada e; uma coluna de destilação (300) equipada com uma entrada do extrato conectada com a saída do extrato da coluna de extração (200) através de uma linha de transferência de extrato (203) e, uma saída de ácido (met)acrílico da qual o ácido (met)acrílico obtido pela destilação da solução de extrato introduzida é descarregado, em que a saída de rafinado da coluna de extração (200) é conectada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % da parte superior da torre de absorção (100) através de uma linha de transferência de rafinado (201), e o aparelho é operado tal que a razão em peso do solvente de extração para a solução aquosa de ácido (met)acrílico alimentada à coluna de extração (200) é maior do que 0,3 e menor do que 1,0.
[0085] Especificamente, no aparelho da modalidade acima, a torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) é conectada à coluna de extração de ácido (met)acrílico (200) através de uma linha de transferência da solução aquosa de ácido (met)acrílico (102). Adicionalmente, a coluna de extração de ácido (met)acrílico (200) é conectada à coluna de destilação (300) através de uma linha de transferência do extrato de ácido (met)acrílico (203).
[0086] Particularmente, o aparelho da modalidade acima inclui uma linha de transferência de rafinado (201) conectada tal que a solução de rafinado obtida na coluna de extração de ácido (met)acrílico (200) é alimentada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % da parte superior da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100).
[0087] O tipo da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) pode ser determinado considerando a eficiência de contato do gás misto (1) com o solvente de absorção. Como um exemplo não limitante, a torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) pode ser uma torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo coluna empacotada, do tipo bandeja de múltiplos estágios, e os similares. Dentro da torre de absorção tipo coluna de enchimento, os materiais de enchimento tais como um anel Raschig, um anel Pall, um de sela, gaze, embalagem estruturada e os similares podem ser aplicados.
[0088] No presente documento, no caso da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) ser uma torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo coluna empacotada, a saída de rafinado da coluna de extração (200) é conectada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % da parte mais alta baseado na altura de enchimento total da torre de absorção (100) através da linha de transferência de rafinado (201).
[0089] Adicionalmente, no caso da torre de absorção do ácido (met)acrílico (100) ser uma torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo bandeja de múltiplos estágios, a saída de rafinado da coluna de extração (200) é conectada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % a partir do estágio superior em comparação com o número do estágio total da torre de absorção (100) através da linha de transferência de rafinado (201).
[0090] Como a coluna de extração de ácido (met)acrílico (200), colunas de extração comuns de um tipo de contato líquido-líquido podem ser usadas sem limitação específica. Como exemplos não limitantes, a coluna de extração pode ser uma coluna de pratos alternativos tipo Karr, um contator de disco giratório, uma coluna Scheibel, uma coluna Kuhni, uma coluna de extração e pulverização, uma torre de extração de enchimento, uma coluna de enchimento pulsada e os similares.
[0091] Adicionalmente, a coluna de destilação (300) pode ser uma coluna de enchimento incluindo materiais de enchimento dentro de ou uma coluna de múltiplos estágios, preferivelmente, uma coluna de criva ou uma coluna de bandeja de fluxo dual e os similares.
[0092] Em adição, a torre de absorção de ácido acético (150), a linha de transferência da solução aquosa de ácido (met)acrílico (102), a linha de transferência de extrato (203), o tanque de separação de fase (350), a torre de separação de gases pesados (400) e os similares podem ter construções comuns no campo técnico ao qual a invenção pertence.
[0093] A seguir, exemplos preferíveis são apresentados para auxiliar no entendimento da invenção. No entanto, estes exemplos são apenas para ilustrar a invenção e o escopo da invenção não é limitado aos mesmos. Exemplo 1
[0094] Usando um aparelho com a construção como mostrado na figura 1 e um simulador de processo Aspen Plus (Aspen Technology, Inc.), um processo de recuperação contínua de ácido acrílico foi conduzido como a seguir. Processo de Absorção
[0095] Gás misto obtido através da oxidação de propileno foi preparado. A composição do gás misto foi de cerca de 16,6 % em peso de ácido acrílico, cerca de 0,3 % em peso de acroleína, cerca de 0,5 % em peso de ácido acético, cerca de 0,3 % em peso de propileno não reagido, cerca de 2,6 % em peso de monóxido de carbono e dióxido de carbono, cerca de 10,1 % em peso de vapor d’água, cerca de 69,1 % em peso de nitrogênio e oxigênio e cerca de 0,3 % em peso de gases pesados.
[0096] A torre de absorção de ácido acrílico (100) é uma torre de bandeja com um número total de estágios teóricos de 10 e a temperatura interna foi controlada até 50 a 100°C. O gás misto foi alimentado ao estágio da torre de absorção mais baixa (100) em uma temperatura de cerca de 160°C, uma pressão de cerca de 1,3 bar (0,13 MPa) e um fluxo de massa de cerca de 62,860 kg/h. Adicionalmente, a água de processo, que é um solvente de absorção de ácido acrílico, foi alimentado ao 2° estágio do estágio superior da torre de absorção (100) (o 2° estágio dentre o total de 10 estágios).
[0097] Adicionalmente, a partir da parte inferior da torre de absorção (100), uma solução aquosa de ácido acrílico (composição: cerca de 66,1 % em peso de ácido acrílico, cerca de 4,2 % em peso de ácido acético, cerca de 28,4 % em peso de água, cerca de 1,3 % em peso de outros) foi obtida em um fluxo de massa de cerca de 15.814 kg/h. A solução aquosa de ácido acrílico foi alimentada a uma coluna de extração de ácido acrílico (200) através de uma linha de transferência (102). Processo de Extração
[0098] Uma coluna de extração de ácido acrílico (200) é uma torre de bandeja com um número total de estágios teóricos de 5, e uma solução aquosa de ácido acrílico foi introduzida no estágio superior.
[0099] Adicionalmente, uma parte do fluxo de refluxo incluindo tolueno obtido como uma camada orgânica na solução descarregada superior de uma coluna de destilação (300) foi usada como um solvente de extração da coluna de extração (200). No presente documento, a razão em peso (S/F) do solvente de extração para a solução aquosa de ácido acrílico foi controlada até cerca de 0,7.
[00100] Após conduzir a operação estável, em um estado constante, uma solução de extrato foi obtida da parte superior da coluna de extração (200), e uma solução de rafinado foi obtida da parte inferior da coluna de extração (200). O fluxo de massa e a concentração de cada fluxo na operação de estado constante da coluna de extração (200) são mostrados na Tabela a seguir 1. TABELA 1
Figure img0001
Figure img0002
[00101] Como mostrado na Tabela 1, foi confirmado que o teor de ácido acrílico incluído na solução de rafinado foi de cerca de 5,9 % em peso, e o teor de tolueno incluído na solução de extrato é cerca de 47,3 % em peso. Adicionalmente, uma taxa de remoção de água na coluna de extração (200) foi medida como sendo de cerca de 71,8 %.
[00102] A solução de extrato foi alimentada a uma coluna de destilação (300) através de uma linha de transferência (203). Adicionalmente, a solução de rafinado foi alimentada no 2° estágio a partir do estágio superior da torre de absorção (100) (2° estágio dentre o total de 10 estágios) e reusada como um solvente de absorção. No presente documento, a quantidade de ácido acrílico que foi descarregada para a parte superior da torre de absorção (100) e perdida foi de 135,9 kg/h. Processo de Destilação
[00103] Uma coluna de destilação (300) é uma torre de bandeja com um número total de estágios teóricos de 20, e a pressão de operação foi mantida em cerca de 110 torr. A solução de extrato foi introduzida no 9° estágio a partir do estágio superior da coluna de destilação (300) em um fluxo de massa de cerca de 23.227 kg/h. Adicionalmente, uma parte de fluxo de refluxo de tolueno separada no tanque de separação de fase (350) foi introduzida no estágio superior, o 1° estágio da coluna de destilação (300). Adicionalmente, do estágio superior da coluna de destilação (300), tolueno, água e ácido acético, incluídos na solução de extrato foram descarregados e do estágio inferior, ácido acrílico foi descarregado.
[00104] No presente documento, o fluxo de refluxo de tolueno alimentado na coluna de destilação (300) foi controlado até cerca de 16.578 kg/h, de modo que o fluxo de tolueno total alimentado na coluna de destilação possa ser o memso como aquele no caso onde apenas processos de absorção-destilação são conduzidos sem o processo de extração (a saber, de modo que a quantidade total de tolueno alimentada na coluna de destilação possa ser a mesma).
[00105] Adicionalmente, no tanque de separação de fase (350), a concentração de ácido acrílico incluída na camada orgânica foi confirmada como sendo de cerca de 0,9 % em peso, e a concentração de ácido acrílico incluída na camada aquosa foi confirmada como sendo de cerca de 0,8 % em peso.
[00106] A energia consumida na coluna de destilação (300) foi de cerca de 3,8 Gcal/h (4,42 MW). Para referência, no caso onde apenas processos de absorção- destilação são conduzidos sem o processo de extração, a energia consumida no processo de destilação é cerca de 5,8 Gcal/h (6,74 MW). Em comparação, de acordo com o Exemplo 1, a taxa de redução de energia na coluna de destilação (300) é cerca de 34,5 %.
[00107] Através do processo contínuo acima, dentre cerca de 10.723 kg/h de ácido acrílico alimentados na torre de absorção (100), cerca de 10.116 kg/h de ácido acrílico foram recuperados da parte inferior da coluna de destilação (300), e uma taxa de recuperação em uma operação de ácido acrílico foi de cerca de 94,3 %. No presente documento, a “taxa de recuperação em uma operação” significa uma taxa de recuperação quando a perda de ácido acrílico gerada em cadum processo unitário não é recuperada. Exemplo 2
[00108] O processo de absorção e o processo de extração foram conduzidos pelo mesmo método que o Exemplo 1.
[00109] No entanto, no processo de destilação, dentre o fluxo de refluxo de tolueno alimentado na coluna de destilação (300), o teor de tolueno foi controlado até ser maior do que no Exemplo 1, e o fluxo de refluxo de tolueno mostrou ser de cerca de 25.000 kg/h.
[00110] Adicionalmente, no tanque de separação de fase (350), a concentração de ácido acrílico incluída na camada orgânica foi confirmada como sendo de cerca de 0,6 % em peso, e a concentração de ácido acrílico incluída na camada aquosa foi confirmada como sendo de cerca de 0,6 % em peso.
[00111] A energia consumida na coluna de destilação (300) foi de cerca de 4,7 Gcal/h (5,46 MW), o que mostra uma taxa de redução de energia de cerca de 19,0 % em comparação com um método sem o processo de extração.
[00112] Através do processo contínuo acima, dentre cerca de 10.723 kg/h de ácido acrílico alimentado na torre de absorção (100), cerca de 10.167 kg/h de ácido acrílico foram recuperados da parte inferior da coluna de destilação (300), e a taxa de recuperação em uma operação de ácido acrílico mostrou ser de cerca de 94,8 %. Exemplo 3
[00113] O processo de absorção e o processo de extração foram conduzidos pelo mesmo método que o Exemplo 1.
[00114] No entanto, no processo de destilação, dentre o fluxo de refluxo de tolueno alimentado na coluna de destilação (300), o teor de tolueno foi controlado até ser menor do que no Exemplo 1, e o fluxo de refluxo de tolueno mostrou ser de cerca de 10.000 kg/h.
[00115] Adicionalmente, no tanque de separação de fase (350), a concentração de ácido acrílico incluída na camada orgânica foi confirmada como sendo de cerca de 1,0 % em peso, e a concentração de ácido acrílico incluída na camada aquosa foi confirmada como sendo de cerca de 1,0 % em peso.
[00116] Em adição, a energia consumida na coluna de destilação (300) foi de cerca de 3,1 Gcal/h (3,60 MW), que mostra uma taxa de redução de energia de cerca de 46,6 % em comparação com um método sem o processo de extração.
[00117] Através do processo contínuo acima, dentre cerca de 10.723 kg/h de ácido acrílico alimentados na torre de absorção (100), cerca de 10.098 kg/h de ácido acrílico foram recuperados da parte inferior da coluna de destilação (300), e a taxa de recuperação em uma operação de ácido acrílico mostrou ser de cerca de 94,2 %. Exemplo Comparativo 1
[00118] O processo de absorção foi conduzido pelo mesmo método que no Exemplo 1.
[00119] No entanto, no processo de destilação, a razão em peso (S/F) do solvente de extração para a solução aquosa de ácido acrílico foi controlada até cerca de 0,3. O fluxo de massa e a concentração de cada fluxo em operação de estado constante da coluna de extração (200) são mostrados na Tabela a seguir 2. TABELA 2
Figure img0003
[00120] No caso do Exemplo Comparativo 1, a eficiência na remoção de água na coluna de extração (200) (taxa de remoção de cerca de 58,0 %) diminuiu em comparação com o Exemplo 1 (taxa de remoção de cerca de 71,8 %), e assim, longo tempo de funcionamento não foi possível. Adicionalmente, no caso do Exemplo Comparativo 1, o teor de ácido acrílico incluído na solução de rafinado foi tão alto quanto cerca de 10,4 % em peso, assim, mostrando maior perda de ácido acrílico em comparação com o Exemplo 1. Exemplo Comparativo 2 Processo de Absorção
[00121] O processo de absorção foi conduzido pelo mesmo método que no Exemplo 1, exceto pelo fato de que o solvente de absorção de ácido acrílico de água de processo e a solução de rafinado obtida do processo de extração foram alimentados no estágio superior da torre de absorção (100). Processo de Extração
[00122] O processo de extração foi conduzido pelo mesmo método que no Exemplo 1, exceto pelo fato de que a razão em peso (S/F) do solvente de extração para a solução aquosa de ácido acrílico foi controlada até cerca de 2. O fluxo de massa e a concentração de cada fluxo em operação de estado constante da coluna de extração (200) são mostrados na Tabela a seguir 3. TABELA 3
Figure img0004
[00123] No caso do Exemplo Comparativo 2, a eficiência na remoção de água na coluna de extração (200) (taxa de remoção de cerca de 88,5 %) foi superior ao Exemplo 1, e o teor de ácido acrílico incluído na solução de rafinado foi tão baixo quanto cerca de 1,6 % em peso, assim, mostrando menor perda de ácido acrílico em comparação com o Exemplo 1.
[00124] A solução de extrato foi alimentada na coluna de destilação (300) através de uma linha de transferência (203). Adicionalmente, a solução de rafinado foi alimentada no estágio superior da torre de absorção (100) em um fluxo de massa de 3000 kg/h e reusada como um solvente de absorção. No presente documento, a quantidade de ácido acrílico que foi descarregada para a parte superior da torre de absorção (100) e perdida mostrou ser de 73,0 kg/h. Processo de Destilação
[00125] A solução de extrato foi introduzida no 9° estágio a partir do estágio superior da coluna de destilação (300) idêntica ao Exemplo 1 em um fluxo de massa de cerca de 43.294 kg/h. Uma parte de fluxo de refluxo de tolueno separada no tanque de separação de fase (350) foi introduzida no estágio superior, o 1° estágio da coluna de destilação (300). Do estágio superior da coluna de destilação (300), tolueno, água e ácido acético incluídos na solução de extrato foram descarregados, e do estágio inferior, ácido acrílico foi descarregado.
[00126] No presente documento, o fluxo de refluxo de tolueno alimentada na coluna de destilação (300) foi controlado até cerca de 7158 kg/h, de modo que o fluxo de tolueno total alimentado na coluna de destilação possa ser o mesmo que aquela no caso onde apenas processos de absorção-destilação são conduzidos sem o processo de extração (a saber, de modo que a quantidade total de tolueno alimentada na coluna de destilação possa ser a mesma).
[00127] No tanque de separação de fase (350), a concentração de ácido acrílico incluída na camada orgânica foi confirmada como sendo de cerca de 3,1 % em peso, e a concentração de ácido acrílico incluída na camada aquosa foi confirmada como sendo de cerca de 3,0 % em peso, as quais são maiores do que a concentração de ácido acrílico perdida para o tanque de separação de fase (350) no Exemplo 1. Assim, no caso do Exemplo Comparativo 2, a fim de impedir a perda de ácido acrílico, fluxo de refluxo excessivo de tolueno foi exigido.
[00128] A energia consumida na coluna de destilação (300) foi de cerca de 4,7 Gcal/h (5,47 MW), assim, mostrando uma taxa de redução de energia de cerca de 19,0 % em comparação com o caso em que apenas processos de absorção-destilação são conduzidos sem o processo de extração.
[00129] Através do processo contínuo acima, dentre cerca de 10,723 kg/h de ácido acrílico alimentados na torre de absorção (100), cerca de 9263 kg/h de ácido acrílico foram recuperados da parte inferior da coluna de destilação (300), e a taxa de recuperação em uma operação de ácido acrílico foi de cerca de 86,4 %.
[00130] Em resumo, no caso do Exemplo Comparativo 2, embora a eficiência da extração fosse superior ao Exemplo 1, a perda de ácido acrílico na coluna de destilação aumentou. Assim, o fluxo de refluxo excessivo de tolueno foi exigido para impedir a perda de ácido acrílico, e o consumo de energia no processo de destilação mostrou ser de alto. Adicionalmente, no caso do Exemplo Comparativo 1, a taxa de recuperação de ácido acrílico em comparação com o consumo de energia mostrou ser baixo em comparação com o Exemplo 1. Exemplo Comparativo 3
[00131] O processo de absorção foi conduzido pelo mesmo método que no Exemplo 1, exceto pelo fato de que o solvente de absorção de ácido acrílico de água de processo e a solução de rafinado obtida do processo de extração foram alimentados no estágio superior da torre de absorção (100). O processo de extração e o processo de destilação foram conduzidos pelo mesmo método que no Exemplo 1.
[00132] A solução de rafinado alimentada na torre de absorção (100) no processo de extração foi alimentada no estágio superior da torre de absorção (100) em um fluxo de massa de 3000 kg/h e reusada como um solvente de absorção.
[00133] No presente documento, a quantidade de ácido acrílico que foi descarregada para a parte superior da torre de absorção (100) e perdida mostrou ser de 151,0 kg/h. Tal perda de ácido acrílico é cerca de a 10 % de aumento mesmo em comparação com o Exemplo Comparativo 1. Exemplo Comparativo 4
[00134] O processo de absorção foi conduzido pelo mesmo método que no Exemplo 1 (a solução de rafinado do processo de extração foi alimentada no 2° estágio da torre de absorção). Processo de Extração
[00135] O processo de extração foi conduzido pelo mesmo método que no Exemplo 1, exceto pelo fato de que a razão em peso (S/F) do solvente de extração para a solução aquosa de ácido acrílico foi controlada até cerca de 1. O fluxo de massa e a concentração de cada fluxo em operação de estado constante da coluna de extração (200) são mostrados na Tabela a seguir 4. Tabela 4
Figure img0005
[00136] No caso do Exemplo Comparativo 4, a eficiência na remoção de água na coluna de extração (200) (taxa de remoção de cerca de 77,4 %) foi superior ao Exemplo 1 (taxa de remoção de cerca de 71,8 %), e o teor de ácido acrílico incluído na solução de rafinado mostrou ser baixo em comparação com o Exemplo 1.
[00137] A solução de extrato foi alimentada para coluna de destilação (300) através de uma linha de transferência (203). Adicionalmente, a solução de rafinado foi alimentada no 2° estágio da torre de absorção (100) em um fluxo de massa de 3000 kg/h e reusada como um solvente de absorção. No presente documento, a quantidade de ácido acrílico que foi descarregada para a parte superior da torre de absorção (100) e perdida mostrou ser de 95,5 kg/h. Processo de Destilação
[00138] A solução de extrato foi introduzida no 9° estágio a partir do estágio superior da coluna de destilação (300) idêntico ao Exemplo 1 em um fluxo de massa de cerca de 27.848 kg/h. Adicionalmente, uma parte de fluxo de refluxo de tolueno separada no tanque de separação de fase (350) foi introduzida no estágio superior, o 1° estágio da coluna de destilação (300). Do estágio superior da coluna de destilação (300), tolueno, água e ácido acético incluídos na solução de extrato foram descarregados, e ácido acrílico foi descarregado do estágio inferior.
[00139] No presente documento, o fluxo de refluxo de tolueno alimentado na coluna de destilação (300) foi controlado até cerca de 29.000 kg/h, de modo que a razão de refluxo possa ser a mesma que no Exemplo 2 (razão de refluxo de cerca de 1,9).
[00140] No tanque de separação de fase (350), a concentração de ácido acrílico incluída na camada orgânica foi confirmada como sendo de cerca de 0,7 % em peso, e a concentração de ácido acrílico incluída na camada aquosa foi confirmada como sendo de cerca de 0,7 % em peso, as quais são um pouco maiores do que a concentração de ácido acrílico perdida para o tanque de separação de fase (350) no Exemplo 2.
[00141] A energia consumida na coluna de destilação (300) foi de cerca de 5,3 Gcal/h (6,16 MW), assim, mostrando uma taxa de redução de energia de cerca de 8,6 % em comparação com o case em que apenas processos de absorção-destilação são conduzidos sem o processo de extração.
[00142] Através do processo contínuo acima, dentre cerca de 10.723 kg/h de ácido acrílico alimentados para a torre de absorção (100), cerca de 10.224 kg/h de ácido acrílico foram recuperados da parte inferior da coluna de destilação (300), e a taxa de recuperação em uma operação de ácido acrílico foi de cerca de 95,3 %.
[00143] Em resumo, no caso do Exemplo Comparativo 4, embora a eficiência da extração fosse superior ao Exemplo 2, a perda de ácido acrílico na coluna de destilação aumentou apesar da razão de refluxo idêntica ao Exemplo 2. No caso do Exemplo Comparativo 4, o consumo de energia no processo de destilação mostrou ser alto em comparação com o Exemplo 2 e o Exemplo Comparativo 4 mostrou uma taxa de redução de energia de cerca de 8,6 % em comparação com o método sem o processo de extração, assim, confirmando que o efeito resultante da introdução do processo de extração foi insignificante. Exemplo Comparativo 5
[00144] O processo de absorção foi conduzido pelo mesmo método que no Exemplo Comparativo 4, exceto pelo fato de que o solvente de absorção de ácido acrílico de água de processo e a solução de rafinado obtida do processo de extração foram alimentados no estágio superior da torre de absorção (100). O processo de extração e o processo de destilação foram conduzidos pelo mesmo método que no Exemplo Comparativo 4.
[00145] A solução de rafinado alimentada na torre de absorção (100) no processo de extração foi alimentada para o estágio superior da torre de absorção (100) em um fluxo de massa de 3000 kg/h, e reusada como um solvente de absorção. No presente documento, a quantidade de ácido acrílico que foi descarregada para a parte superior da torre de absorção (100) e perdida mostrou ser de 88,8 kg/h. Tal perda de ácido acrílico foi de cerca de uma diminuição de 7 % em comparação com o Exemplo Comparativo 4.
[00146] No entanto, similar ao Exemplo Comparativo 4, no caso do Exemplo Comparativo 5, a perda de ácido acrílico na coluna de destilação aumentou apesar da razão de refluxo idêntica ao Exemplo 2. Adicionalmente, no Exemplo Comparativo 5, o consumo de energia no processo de destilação mostrou ser alto em comparação com o Exemplo 2, e o Exemplo Comparativo 5 mostrou uma taxa de redução de energia de cerca de 8,6 % em comparação com um método sem o processo de extração, assim confirmando que o efeito resultante da introdução do processo de extração foi insignificante. Exemplo Comparativo 6
[00147] O processo de absorção e o processo de extração foram conduzidos pelo mesmo método que no Exemplo Comparativo 2.
[00148] No entanto, a fim de diminuir a perda de ácido acrílico no processo de destilação, dentre o fluxo de refluxo de tolueno alimentado na coluna de destilação (300), o teor de tolueno foi controlado até ser maior do que o Exemplo Comparativo 2, e o fluxo de refluxo de tolueno mostrou ser de cerca de 15.000 kg/h.
[00149] Dessa forma, no tanque de separação de fase (350), a concentração de ácido acrílico incluída na camada orgânica foi de cerca de 1,9 % em peso, e a concentração de ácido acrílico incluída na camada aquosa foi de cerca de 1,8 % em peso, as quais são menores do que o Exemplo Comparativo 2, e a taxa de recuperação em uma operação de ácido acrílico aumentou levemente até 90,1 %.
[00150] No entanto, a energia consumida na coluna de destilação (300) foi de cerca de 5,5 Gcal/h (6,39 MW), mostrando uma taxa de redução de energia de cerca de 5,2 % em comparação com o método sem o processo de extração e assim foi confirmado que o efeito resultante da introdução do processo de extração foi insignificante. Exemplo Comparativo 7
[00151] O processo de absorção e o processo de extração foram conduzidos pelo mesmo método que no Exemplo Comparativo 2.
[00152] No entanto, a fim de diminuir adicionalmente a perda de ácido acrílico no processo de destilação, dentre o fluxo de refluxo de tolueno alimentado na coluna de destilação (300), o teor de tolueno foi controlado até ser maior do que o Exemplo Comparativo 2, e o fluxo de refluxo de tolueno mostrou ser de cerca de 25.000 kg/h.
[00153] Dessa forma, no tanque de separação de fase (350), a concentração de ácido acrílico incluída na camada orgânica foi de cerca de 1,3 % em peso, e a concentração de ácido acrílico incluída na camada aquosa foi de cerca de 1,2 % em peso, as quais são menores do que o Exemplo Comparativo 2, e a taxa de recuperação em uma operação de ácido acrílico aumentou levemente até 93,2 %. No entanto, a energia consumida na coluna de destilação (300) foi de cerca de 6,5 Gcal/h (7,56 MW) e assim foi confirmado que mais energia foi consumida em comparação com um método sem o processo de extração.

Claims (7)

1. Método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico caracterizado por compreender: um processo de absorção em que um gás misto incluindo ácido (met)acrílico, subprodutos orgânicos e vapor, que é produzido por uma reação de síntese de ácido (met)acrílico, é colocado em contato com água para obter uma solução aquosa de ácido (met)acrílico; um processo de extração em que a solução aquosa de ácido (met)acrílico obtida através do processo de absorção é colocada em contato com um solvente de extração em uma coluna de extração para obter uma solução de extrato de ácido (met)acrílico e uma solução de rafinado; e um processo de destilação em que uma alimentação incluindo a solução de extrato de ácido (met)acrílico obtida através do processo de extração é destilada para obter ácido (met)acrílico, em que o processo de absorção é conduzido em uma torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo coluna empacotada; uma razão em peso do solvente de extração para a solução aquosa de ácido (met)acrílico alimentada à coluna de extração é maior que 0,3 e menor que 1,0, e a solução de rafinado obtida através do processo de extração é alimentada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % abaixo da parte mais alta baseado na altura total da coluna de enchimento dentro da torre de absorção do ácido (met)acrílico.
2. Método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente de extração é um solvente hidrofóbico tendo um ponto de ebulição de 10 a 120°C.
3. Método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o solvente de extração é pelo menos um selecionado do grupo que consiste em benzeno, tolueno, xileno, n-heptano, ciclo-heptano, ciclo-hepteno, 1-hepteno, etil-benzeno, metil-ciclo-hexano, n-butil acetato, isobutil acetato, isobutil acrilato, n-propil acetato, isopropil acetato, metil isobutil cetona, 2-metil- 1-hepteno, 6-metil-1-hepteno, 4-metil-1-hepteno, 2-etil-1- hexeno, etilciclopentano, 2-metil-1-hexeno, 2,3- dimetilpentano, 5-metil-1-hexeno e isopropil-butil-éter.
4. Método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de extrato obtida através do processo de extração inclui 30 a 60 % em peso de ácido (met)acrílico, 30 a 60 % em peso de um solvente de extração, 3 a 10 % em peso de água e uma quantidade restante de subprodutos orgânicos.
5. Método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de rafinado obtida através do processo de extração inclui ácido (met)acrílico em um teor de 15 % em peso ou menos.
6. Método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a reação de síntese de ácido (met)acrílico é uma reação de oxidação de pelo menos um composto selecionado do grupo que consiste em propano, propileno, butano, isobutileno e (met)acroleína na presença de um catalisador de fase gasosa.
7. Método para a recuperação contínua de ácido (met)acrílico caracterizado por compreender: um processo de absorção em que um gás misto incluindo ácido (met)acrílico, subprodutos orgânicos e vapor, que é produzido por uma reação de síntese de ácido (met)acrílico, é colocado em contato com água para obter uma solução aquosa de ácido (met)acrílico; um processo de extração em que a solução aquosa de ácido (met)acrílico obtida através do processo de absorção é colocada em contato com um solvente de extração em uma coluna de extração para obter uma solução de extrato de ácido (met) acrílico e uma solução de rafinado; e um processo de destilação em que uma alimentação incluindo a solução de extrato de ácido (met)acrílico obtida através do processo de extração é destilada para obter ácido (met)acrílico, em que o processo de absorção é conduzido em uma torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo bandeja de múltiplos estágios; uma razão em peso do solvente de extração para a solução aquosa de ácido (met)acrílico fornecida à coluna de extração é maior que 0,3 e menor que 1,0, e a solução de rafinado obtida através do processo de extração é alimentada a pelo menos um ponto que corresponde a 10 a 30 % abaixo da parte superior da bandeja de múltiplos estágios presente dentro da torre de absorção do ácido (met)acrílico baseado no número total de estágios dentro da torre de absorção de ácido (met)acrílico do tipo bandeja de multiestágios.
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