BR112018010955B1 - Processo para purificar metacrilato de metila - Google Patents

Abstract

Um processo para purificação de metacrilato de metila através da alimentação de uma mistura de produto compreendendo metanol, metacrilato de metila e sais de metal alcalino dos mesmos, metacroleína, água e subprodutos pesados para uma coluna de destilação tendo pelo menos 15 bandejas. A mistura de produtos e um hidrocarboneto C6-C7 entram na coluna de destilação acima do meio da coluna de destilação. Uma corrente aérea compreendendo hidrocarbonetos C6-C7, metacroleína, metanol, água e metacrilato de metila e uma corrente de fundo compreendendo água, metacrilato de metila e o sal de metal alcalino dos mesmos e subprodutos pesados são removidos a partir da coluna.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[001] A invenção se refere a um processo para a purificação de um produto de reação de metacrilato de metila (MMA) a partir do efluente de um reator de esterificação oxidativa (OER).

[002] O uso de esterificação oxidativa para preparar MMA a partir de metacroleína e metanol é bem conhecido. Por exemplo, US 4.518.462 divulga um processo tendo uma coluna de recuperação de metanol usando hexano como um arrastador. No entanto, este processo não é adequado para produtos de reação que contêm sais de MMA. Existe a necessidade de um processo mais eficiente para separar os componentes dos produtos de reação resultantes da preparação do metacrilato de metila.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] A presente invenção é dirigida a um processo para purificar o metacrilato de metila; o referido método compreendendo: (a) alimentar um mistura de produto de reação compreendendo metanol, metacrilato de metila e sais de metal alcalino dos mesmos, metacroleína, água e subprodutos pesados em uma coluna de destilação tendo pelo menos 15 bandejas; em que a referida mistura de produto de reação e um hidrocarboneto C6-C7 entram na coluna de destilação acima do meio da coluna de destilação; (b) remover uma corrente aérea compreendendo hidrocarboneto C6-C7, metacroleína, metanol, água e metacrilato de metila; e (c) remover uma corrente de fundo compreendendo água, metacrilato de metila e o sal de metal alcalino dos mesmos e subprodutos pesados.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

[004] A Figura é um esquema de um processo da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[005] Todas as composições percentuais são porcentagens em peso (% em peso), e todas as temperaturas estão em °C, salvo indicação em contrário. Os subprodutos pesados são subprodutos doe OER que possuem pontos de ebulição mais altos do que o metacrilato de metila, e que compreendem oligômeros de metacrilato de metila além de produtos desconhecidos. Os oligômeros de metacrilato de metila compreendem o dímero de metacrilato de metila e quantidades menores de oligômeros superiores, incluindo, por exemplo, o trímero. De preferência, os sais de metais alcalinos são sais de sódio ou potássio, de preferência, sódio.

[006] O hidrocarboneto C6-C7 funciona como um arrastador. Acredita-se que o mesmo rompe o azeotrópico de metanol/MMA, permitindo a remoção e recuperação de metanol. De preferência, o hidrocarboneto C6-C7 é alifático. De preferência, o hidrocarboneto C6-C7 é um hidrocarboneto saturado, de preferência, um alcano acíclico. Em uma modalidade preferencial, uma mistura de hidrocarbonetos C6-C7 é usada. De preferência, o hidrocarboneto C6-C7 ou uma mistura do mesmo tem um ponto de ebulição à pressão atmosférica (101 kPa) de 65-100°C, de preferência, pelo menos 67°C; de preferência, não superior a 90°C, de preferência, não superior a 80°C, de preferência, não superior a 75°C. De preferência, o hidrocarboneto C6-C7 é n- hexano.

[007] De preferência, a coluna de destilação tem pelo menos 20 bandejas, de preferência, pelo menos 25; de preferência, não mais de 40 bandejas, de preferência, não mais de 35 bandejas. De preferência, o ponto em que a mistura do produto de reação entra na coluna de destilação é o mais alto em 40% das bandejas, de preferência, o mais alto em 30%, de preferência, o mais alto em 20%, de preferência, o mais alto em 10%, de preferência, o mais alto em 7%. De preferência, o ponto em que a mistura do produto da reação entra na coluna de destilação está nas dez bandejas mais altas, de preferência, nas oito bandejas mais altas, de preferência, nas seis bandejas mais altas, de preferência, nas quatro bandejas mais altas, de preferência, nas três bandejas mais altas, de preferência, nas duas bandejas mais altas, de preferência, na bandeja superior. De preferência, a mistura de produto de reação compreende pelo menos 0,8% em peso de sais de metal alcalino de metacrilato de metila, de preferência, pelo menos 1% em peso, de preferência, pelo menos 1,5% em peso, de preferência, pelo menos 1,8% em peso; de preferência, não mais que 3% em peso, de preferência, não mais que 2,5% em peso, de preferência, não mais que 2% em peso. De preferência, a mistura de produto de reação compreende de 40 a 80% em peso de metanol, de preferência, de 45 a 70% em peso, de preferência, de 50 a 68% em peso. De preferência, a mistura de produto de reação compreende de 5 a 40% em peso de metacrilato de metila, de preferência, de 10 a 35% em peso, de preferência, de 15 a 32% em peso. De preferência, a mistura de produto de reação compreende de 1 a 10% em peso de água, de preferência, de 3 a 9% em peso, de preferência, de 4 a 8% em peso. De preferência, a quantidade de hidrocarboneto(s) C6-C7 que entra na coluna como refluxo é de 2 a 10 vezes a quantidade de metanol na mistura de produtos, de preferência, 3 a 5 vezes. De preferência, quando hidrocarboneto C6-C7 adicional precisa ser adicionado, ele entra na coluna de destilação nas dez bandejas mais altas, de preferência, nas oito bandejas mais altas, de preferência, nas seis bandejas mais altas, de preferência, nas quatro bandejas mais altas, de preferência, nas três bandejas mais altas, de preferência, nas duas bandejas mais altas, de preferência, na bandeja superior

[008] Em uma modalidade preferencial, antes do processo aqui descrito, o produto direto do OER passa através de uma coluna de destilação separada para remover componentes leves, isto é, aqueles que têm pressão de vapor mais elevada do que o metanol. Os componentes leves compreendem principalmente formato de metila. Níveis típicos de formato de metila no produto direto são de 1 a 6% em peso e a mistura do produto de reação alimentada à coluna de destilação no método desta invenção contém tipicamente não mais que 1% em peso de formato de metila.

[009] A corrente aérea passa através de um condensador e depois entra em um separador de água, do qual a fase orgânica é retornada para a mesma seção da coluna de destilação onde a mistura de produto entra, e a fase aquosa é removida. De preferência, água é adicionada ao separador de água. De preferência, a quantidade de água adicionada ao separador de água é 0,2 a 1 vez a quantidade da corrente aérea, de preferência, 0,25 a 0,6 vez. De preferência, a corrente de fundo entra em um separador de água depois de passar por um trocador de calor para resfriar. A fase orgânica é predominantemente MMA e, de preferência, é processada adicionalmente para obter MMA de alta pureza. A fase aquosa contém sal de metal alcalino de metacrilato de metila e água.

[0010] A água pode ser decantada da corrente por meio de métodos padrões. Em uma modalidade preferencial, por meio de um recipiente que contém um defletor vertical ou uma série de defletores e é suficientemente dimensionado para que a fase orgânica e a aquosa se separem em fases individuais. A fase orgânica mais leve prossegue sobre o defletor vertical e a fase de água mais pesada flui por baixo do defletor. Os líquidos separados são retirados das seções do recipiente que acumularam o sobrefluxo e o subfluxo de cada fase.

[0011] A temperatura e a pressão na coluna de destilação dependem da composição do material a ser destilado. Em uma modalidade preferencial da invenção, a coluna é operada a pressão reduzida, tal como de cerca de 100 a cerca de 760 mmHg (13 a 101 kPa), ou de 200 a 400 mmHg (26 a 53 kPa). De preferência, a pressão da coluna é ajustada para manter a temperatura do fundo abaixo de 120°C, de preferência, abaixo de 100°C.

[0012] De preferência, o inibidor de polimerização é adicionado à coluna para minimizar a polimerização de MMA. De preferência, o inibidor é adicionado acima do meio da coluna, de preferência, sob refluxo. As quantidades de inibidor são tipicamente pequenas e os tipos e as quantidades de uso típicas são bem conhecidos no campo.

[0013] O tipo de coluna de destilação pode ser selecionado de acordo com critérios bem conhecidos dos versados na técnica.

[0014] A Figura representa uma coluna de destilação A na qual a mistura de produtos 1 é introduzida na coluna. Os produtos de fundo, 6 da coluna são divididos, com a corrente 8 passando por um trocador de calor E, com a corrente orgânica 9 e a corrente aquosa 10 removidas da coluna e o reciclo 7 devolvido para a coluna através da caldeira D. A corrente aérea 2 deixa a coluna no topo e passa através do condensador B e a corrente resultante 3 entra no divisor C, com a fase aquosa 5 removida da coluna e a fase orgânica 4 retornada para a coluna.

EXEMPLOS Exemplo 1

[0015] Este experimento é realizado usando a configuração do processo mostrada na Figura 1. A coluna de destilação é uma coluna Oldershaw 28 mm de 30 bandejas i.d., e o n-hexano é usado como solvente arrastador. Uma caldeira thermosiphon aquecida a vapor é usada para fornecer fervura à coluna. A pressão no topo da coluna é de 700 mmHg absoluto. A temperatura do topo é de 48°C, e a temperatura do fundo é de 83°C.

[0016] Uma mistura que contém 29,9% de MMA, 58,1% de metanol, 2,1% de metacroleína, 7,1% de água, e 1,2% de metacrilato de sódio, com o equilíbrio sendo de leves (pressão de vapor mais elevada do que do metanol) e pesados orgânicos (pressão de vapor mais baixa do que do MMA) é alimentado através linha 1 a uma taxa de 197 g/h para a bandeja superior da coluna de destilação.

[0017] Surpreendentemente, a precipitação de sal não é observada nas bandejas ou na caldeira após 8 horas de tempo de execução. Nenhum metacrilato de sódio é detectado na corrente de MMA de brutos orgânicos do fundo, pelo que mais processos a jusante não terão dificuldades com a precipitação de sal. Tabela 1 - Composições da Corrente e Condições do Processo para o Ex. 1 NA - não aplicável

Exemplo 2

[0018] Uma simulação de ASPEN do local de alimentação em uma coluna de destilação de 30 bandejas (a bandeja 1 é a bandeja do topo), assumindo que 60% de eficiência da bandeja produziu os seguintes resultados para a % de MMA reciclado para a coluna.

[0019] A eficiência da coluna aumenta à medida que a localização da alimentação da mistura do produto de reação aumenta na coluna.

Claims (8)

1. Processo para purificar metacrilato de metila; o referido método compreendendo: (a) alimentar um mistura de produto de reação compreendendo metanol, metacrilato de metila e metacrilatos de metal alcalino, metacroleína, água e subprodutos pesados em uma coluna de destilação tendo pelo menos 15 bandejas; em que a referida mistura de produto de reação e um hidrocarboneto C6-C7 entram na coluna de destilação acima do meio da coluna de destilação; (b) remover uma corrente aérea compreendendo hidrocarboneto C6-C7, metacroleína, metanol, água e metacrilato de metila; e (c) remover uma corrente de fundo compreendendo água, metacrilato de metila e metacrilato de metal alcalino e subprodutos pesados, caracterizado pelo fato de que uma porção da corrente aérea retorna à coluna de destilação nos 30% mais altos das bandejas e a quantidade de hidrocarbonetos C6-C7 na referida corrente aérea que entra na coluna é de 2 a 10 vezes a quantidade de metanol na mistura de produto de reação.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura do produto de reação compreende pelo menos 0,8% em peso do sal de sódio de ácido metacrílico.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a mistura de produto de reação compreende de 1 a 10% em peso de água.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a mistura de produto de reação entra na coluna de destilação nos 30% mais altos das bandejas.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o hidrocarboneto C6-C7 é um hidrocarboneto saturado tendo um ponto de ebulição à pressão atmosférica de 65-100°C.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura do produto de reação entra na coluna de destilação nos 20% mais altos das bandejas.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a coluna de destilação tem de 20 a 40 bandejas.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a mistura de produto de reação entra na coluna de destilação nas quatro bandejas mais altas.