BRPI0300726B1 - método e aparelho para a produção de ácido poliacrílico - Google Patents
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Abstract
"método e aparelho para a produção de ácido poliacrílico". um método para produzir ácido poliacrílico inclui um processo combinado de um processo de produção de ácido acrílico e um processo de produção de ácido poliacrílico. o processo de produção de ácido acrílico inclui as etapas de oxidar cataliticamente propileno e/ou propano em uma fase gasosa para produzir produto de reação, absorver o produto de reação em um solvente e purificar ácido acrílico a partir de uma solução aquosa de ácido acrílico que contém o solvente por purificação. o processo de produção de ácido poliacrílico inclui a etapa de utilizar meio térmico recuperado no processo de produção de ácido acrílico para purificar ácido poliacrílico a partir da solução aquosa de ácido acrílico ou a partir de ácido acrílico.
Description
(54) Título: MÉTODO E APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE ÁCIDO POLIACRÍLICO (73) Titular: NIPPON SHOKUBAI CO., LTD.. Endereço: 1-1, Koraibashi 4 Chome, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 541004, JAPÃO(JP) (72) Inventor: YUKIHIRO MATSUMOTO; SEI NAKAHARA; KUNIHIKO ISHIZAKI.
Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 27/11/2018, observadas as condições legais
Expedida em: 27/11/2018
Assinado digitalmente por:
Alexandre Gomes Ciancio
Diretor Substituto de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados • · • · • · • ·
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MÉTODO E APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE ÁCIDO POLIACRÍLICO
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
1. Campo da Invençãp ácido poliacrílico mediante utilização de vapor e líquido refrigerado produzidos em um processo de produção de ácido do mesmo método.
ácido acrílico é uma matéria-prima para diversos produtos químicos. Em especial, tem sido relatado que ácido poliacrílico desejado tal como resina hidro-absorvente é passível de ser produzido em uma planta ácido poliacrílico adjacências de uma produzido na construída no mesmo planta de produção de de planta de local ou nas ácido acrílico, ácido acrílico de pureza elevada produção de ácido acrílico como matéria-prima.
ácido métodos. Por propileno e/ou acrílico exemplo, propano produzido por meio de diversos conhecido um método em que fornecido a um evaporador para o propileno e/ou propano gaseificado é fornecido a um gasosa onde o propileno e/ou propano gaseificado é colocado em contato com um gás na presença de um catalisador para produzir uma solução aquosa de ácido acrílico que contém o subproduto, a qual é em seguida extraída para um
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dispositivo de destilação/purificação que inclui coluna de οΊ destilação azeotrópica, coluna de passagem de extremidades reforçadas e coluna de retificação para destilação e purificação seqüencialmente nesta ordem, produzindo desse modo ácido acrílico de pureza elevada. Além disso, o ácido acrílico de elevada pureza obtido deste modo é fornecido a uma planta de produção de ácido poliacrílico construída no mesmo local ou nas adjacências da planta de produção de ácido acrílico para produzir o ácido poliacrílico desejado 10 tal como resina hidro-absorvente.
Em especial, ao produzir ácido acrílico de pureza elevada em grandes quantidades a baixo custo em uma escala industrial, têm sido feitos esforços no sentido de reduzir condiçoes de produção. Por
No.
reciclagem de meio propileno liquefeito o custo de produção mediante reciclagem de diversas substâncias provenientes de alguns processos para reutilização em outros processos, além da regulação das ição nos respectivos processos de Lo, a Publicação da Patente Japonesa 2001-131109 descreve um método de térmico utilizado na gaseificação de em um evaporador. Nesta publicação, o meio térmico é transformado em refrigerante refrigerado líquido mediante utilização de calor latente produzido por gaseificação de propileno liquefeito ou similar. Nesta tecnologia, calor latente, que foi desperdiçado convencionalmente, é utilizado através da utilização de um trocador de calor tal como refrigerador e condensador utilizados em um processo de produção de ácido acrílico com a finalidade de economizar energia para refrigeração.
Em um processo de produção de ácido acrílico, o vapor • · • · • · • ·
3/55 ··· • · • · • · • · • · • · • · • · • · ♦ ·· · • · · • · • · • · • · · · em um fase gasosa.
Contudo, além do vapor mencionado acima obtido a partir do calor de reação, o vapor é passível de ser obtido por diversos meios. Por exemplo, o vapor é recuperado a partir de uma produzido em um dispositivo de oxidação catalítica de fase gasosa, ou a partir de uma etapa de recuperação de calor de recuperação de combustão produzido no instante da combustão de gás de escapamento ou do rejeito provenientes de um processo de diferentes etapas acima tem sido utilizada no processo convencional de produção de ácido acrílico. Contudo, que o vapor recuperado por um dispositivo de recuperação calor tal como uma caldeira para recuperação de calor em de de de fase gasosa é vapor de pressão elevada com uma pressão especificamente limitada, porém normalmente não é inferior a 183°C e inferior a 270°C), o ácido acrílico no processo de produção pode ser superaquecido se tal vapor de pressão elevada for utilizado como meio térmico para um aquecedor 25 tal como uma caldeira de recozimento que está anexada a um dispositivo de destilação de ácido acrílico, podendo resultar na produção de substância polimerizada. Doravante, a pressão do calibrador é simplesmente indicada como G.
Em virtude deste inconveniente, o vapor de pressão elevada 30 deve ser despressurizado antes de utilização. Além disso,
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- quando o vapor for vapor de pressão média não inferior a 0,6 MPaG e inferior a 1,0 MPaG (temperatura: por exemplo não inferior a 164°C e inferior a 183°C), tal vapor de pressão média é utilizável como meio térmico para aquecimento em uma coluna de destilação azeotrópica ou em uma coluna de remoção de componente de ebulição elevada sem despressurização do vapor. Contudo, é provável que substância polimerizada possa ser gerada em uma coluna em um estágio final de produção de ácido acrílico de pureza 10 elevada mesmo com o suprimento de tal vapor de pressão média. Conseqüentemente, também é necessário despressurizar o vapor de pressão média para utilização em tal estágio final de produção de ácido acrílico de pureza elevada e o número de localizações onde o vapor de pressão média é 15 utilizável é limitado. Em virtude do mencionado acima, é conveniente fornecer o vapor de pressão baixa como meio térmico para dentro de uma caldeira de recozimento que está anexada a uma coluna para produção de ácido acrílico como produto final, em que o vapor de pressão baixa não é 20 inferior a 0,2 MPaG e inferior a 0,6 MPaG (temperatura: por exemplo não inferior a 133°C e inferior a 164°C). É desnecessário mencionar que estes vapores de pressão baixa, de pressão média e de pressão elevada são utilizados como meio térmico para um trocador de calor que não seja para o 25 aquecimento de uma coluna de destilação, bem como para uma fonte de energia para acionamento de uma turbina. Contudo, a quantidade de consumo de vapor em um processo de produção de ácido acrílico em relação à quantidade total de vapor obtido por recuperação de calor de reação e de calor de 30 combustão no processo de produção de ácido acrílico
• · • · • ♦ • ·
5/55 • · · • · • · · • · · • ··· • · · • ♦ · • · · • · · diminui, em especial, à medida que a pressão do vapor a ser fornecida aumenta. Isto significa que quanto mais elevada for a pressão, menor o número de localizações onde o vapor é utilizável como quantidade de consumo meio térmico. Consequentemente, a de vapor é reduzida quando comparada à quantidade de fato de que uma vapor produzida, tendo como consequência o grande quantidade do vapor é descarregada fora do uma vez sistema
Em especial, elevada seja despressurizado antes de utilização, o vapor de pressão elevada pressão é raramente reutilizado e a maior parte do vapor de elevada é descarregada fora do sistema de reação.
2001-131109 descreve latente (refrigerante a como reutilizar uma técnica de reciclagem de calor refrigerado líquido) no que se refere calor latente reutilizado por
Contudo, até o presente momento, ainda não foi um sistema de reciclagem integrado em que um produção de evaporador.
desenvolvido processo de ácido poliacrílico para produção de ácido poliacrílico produzido em um processo de produção de ácido acrílico para o processo de produção de ácido poliacrílico e o processo acrílico estejam integrados.
Em virtude do mencionado acima, é um objetivo desta vapor obtido mediante recuperação da fonte de calor tal como calor de reação produzido em um processo de ácido acrílico, em um processo combinado de um processo
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• · • · • · • * * · • · • · ··· · ♦· · : •· •· •··· ácido poliacrílico para produzir ácido poliacrílico mediante utilização de ácido acrílico produzido no processo ίί eficaz de calor latente recuperado por propileno e similar.
Um outro objetivo desta invenção é propiciar um aparelho capaz de implementar o método acima.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Um método da invenção que satisfez o objetivo acima é produção de ácido acrílico inclui as etapas de oxidar cataliticamente propileno e/ou propano em uma fase gasosa para produzir produto de reação, absorver o produto de reação em um solvente e purificar de uma solução aquosa de ácido ácido acrílico a partir acrílico que contém o ácido poliacrílico inclui a etapa de introduzir calor recuperado no processo de produção de ácido acrílico no ácido poliacrílico a partir da solução aquosa de ácido acrílico ou a partir deste ácido.
De acordo com outro aspecto desta invenção, é propiciado um aparelho de produção de ácido poliacrílico que compreende: um evaporador para gaseificar propileno e/ou propano; um dispositivo para oxidar cataliticamente o propileno e/ou propano gaseificado em uma fase gasosa;
dispositivo para absorver produto de reação produzido dispositivo de oxidação catalítica de fase gasosa em um no um • · • · • · • ·
···
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solvente; um dispositivo para purificar ácido acrílico a partir de uma solução aquosa de ácido acrílico que contêm o solvente produzido no dispositivo de absorção por destilação; um dispositivo para neutralizar a solução 5 aquosa de ácido acrílico e o ácido acrílico antes (neste caso, neutralização por monômero) ou durante ou após polimerização (em ambos os casos, neutralização por gel) ;
um dispositivo para polimerizar o ácido acrílico e um dispositivo para secar a substância polimerizada. No 10 aparelho, é propiciada uma tubulação para alimentar o meio térmico obtido em um dispositivo de recuperação de calor para dentro de um aparelho de produção de ácido acrílico.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 é um desenho esquemático que mostra um processo de produção de ácido acrílico de acordo com uma modalidade desta invenção e um exemplo de um fluxo de utilização de calor latente nesta invenção.
A Figura 2 é um desenho esquemático que mostra um φ exemplo de um fluxo de utilização de vapor nesta invenção. 20 DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO
Um aspecto desta invenção reside no fato de que um processo de produção de ácido acrílico e um processo de produção de ácido poliacrílico são implementados integralmente.
O processo de produção de ácido acrílico inclui as etapas de oxidar cataliticamente propileno e/ou propano em uma fase gasosa para produzir produto de reação, absorver o produto de reação em um solvente e purificar ácido acrílico a partir de uma solução aquosa de ácido acrílico que contém o solvente por meio de purificação. 0 processo de produção
8/55 • ··· · · ··· • · ····· · ·· · ···· · • · ······ de ácido poliacrílico inclui a etapa de introduzir calor processo de produção ácido poliacrílico a acrílico ou a partir de ácido poliacrílico para purificar de ácido acrílico. Além disso, do calor latente que é recuperado no instante de propileno e/ou propano é alimentado para contendo ácido acrílico principal de monômero (de preferivelmente 90% mol ácido outro todo ou parte de evaporação processo de (co)polímero e/ou seu sal como ingrediente preferência 70% mol ou mais, mais ou substancialmente 100% mol).
ácido poliacrílico incluem água (sal), poliacrílico mais e mais preferível-mente
Especificamente, exemplos de ácido poliacrílico solúvel em é, ácido hidro-absorvente (sal)). Exemplos preferidos de sal de ácido poliacrílico incluem sal monovalente.
Exemplos mais preferidos de ácido poliacrílico incluem sal de metal alcalino e sal de amônio. Estes ácidos poliacrílicos podem ser co-polimerizados com outros monômeros ou podem ser reticulados por um agente de
5% mol (valor correspondente a ácido acrílico), ou podem ser polimerizados por enxerto com outro polímero hidrofílico tal como amido e álcool polivinílico. Polímero solúvel em água é um polímero que é solúvel em água com substancialmente 100% de solubilidade.
Resina hidro-absorvente é ácido poliacrílico insolúvel em água, que incha em água que possui estrutura reticulada e é um material capaz de absorver água deionizada ou salina • · · • · · · • · · ·
9/55 três vezes, de preferência dez a cem vezes o seu peso, e capaz de produzir hidrogel insolúvel em água contendo componente solúvel em água (teor solúvel em água) de 25% em massa ou menos, de preferência 10% em massa ou menos.
Exemplos de tal resina hidro-absorvente e métodos de medição de suas propriedades físicas e químicas estão descritos na Patente U.S. No. 6.107.358, Patente U.S. No. 6.174.978 e Patente U.S. No. 6.241.928.
Doravante é descrita uma modalidade do método da invenção com referência à Figura 1. A Figura 1 ilustra um processo de produção de ácido acrílico que utiliza propileno e/ou propano (doravante simplesmente denominado propileno) como matéria-prima, e um processo de produção de ácido poliacrílico (nesta modalidade, o processo de 15 produção de resina hidro-absorvente é exemplificado como tal processo) que utiliza ácido acrílico produzido no processo de produção de ácido acrílico. Esta invenção não se limita ao processo de produção mencionado abaixo e pode ser opcionalmente alterado ou modificado desde que tal modificação e alteração não obstruam os efeitos desta invenção. Em virtude disto, o vapor a ser produzido e o calor latente a ser recuperado no processo de produção de ácido acrílico não estão limitados aos tipos mencionados abaixo e o vapor e o calor latente, que não sejam aqueles 25 ilustrados, podem ser apropriadamente processados de acordo com o método da invenção.
Com referência a Figura 1, propileno liquefeito é alimentado para um evaporador 2, que ê um dispositivo de evaporação para gaseificar propileno liquefeito através de 30 uma tubulação 1. 0 meio térmico líquido para gaseificar • · • · • ·
10/55 • · · · • · · · • · · · • · · · propileno liquefeito é o evaporador 2 através de calor 5 (regulador propileno liquefeito é meio térmico líquido.
alimentado de um de uma tubulação de temperatura).
reservatório 3 para e de um trocador
No evaporador 2, o gaseificado por troca
Conseqüentemente, a de calor com o temperatura do ser inferior temperatura do meio térmico líquido. Contudo, se temperatura do necessário que do propileno propileno liquefeito for demasiado baixa, uma pressão de processamento para evaporação liquefeito fazendo com que gaseificado e o grande. Então, é o volume propileno seja conseqüentemente baixa, específico entre o propileno liquefeito seja extremamente necessário que o volume da câmara evaporador seja grande a fim de reter a velocidade evaporação rio evaporador em uma faixa apropriada, o do de que conseqüentemente aumenta o tamanho do evaporador. A fim de evitar o aumento das dimensões do regular a temperatura do meio alimentada para o evaporador 2 preferivelmente 5°C ou
A temperatura alimentado para entre propileno suficientemente pode ser elevada no evaporador mais.
evaporador, é preferível térmico líquido a em 0°C ou mais, do propileno suficientemente o evaporador gaseificado e pequeno, e a ser mais liquefeito para elevada mediante meio térmico líquido a ser
2. Então, o volume específico propileno liquefeito torna-se desvantagem mencionada acima superada. Contudo, evaporador 2 pode temperatura excessivamente mostrado) para alimentar propileno, o que pode exigir uma • ·
11/55 bomba de alimentação de pressão elevada para alimentar o propileno liquefeito com a mente regulada, para dentro
Mais especificamente, meio térmico líquido como alimentada uma bomba liquefeito necessário do evaporador 2.
quando a temperatura tanto do do propileno liquefeito a ser para o evaporador 2 for elevada, é necessária de pressão elevada para alimentar propileno para dentro construir o dispositivos periféricos do evaporador 2. Portanto evaporador 2, a tubulação 1 em associação com os mesmos de modo que estes dispositivos possam suportar uma determinada pressão. Isto pode elevar o custo relacionado com alimentação e o custo da instalação. Por esta razão, preferível regular a temperatura do meio térmico líquido em
50°C ou menos, mais preferivelmente 40°C ou menos e ainda mais preferivelmente 35 °C ou menos. Além disso, é preferível regular o limite inferior da temperatura do propileno líquido para gaseificação em -30°C ou mais, mais preferivelmente -20°C ou mais e regular o seu limite
menos.
superior em 30°C ou menos, mais preferivelmente 20°C ou
É conveniente manter a temperatura do meio térmico líquido a ser alimentado para o evaporador 2 em uma faixa pré-determinada que garanta produção estável da quantidade 25 evaporada a partir do evaporador 2. É preferível propiciar um regulador de temperatura tal como um trocador de calor 5 para permitir que meio térmico líquido de uma temperatura desejada seja alimentado para o evaporador 2. É desnecessário mencionar que pode ser propiciado no 30 reservatório 3 um regulador de temperatura (não mostrado) • · · • · • · ·
12/55 para regular a temperatura do meio térmico líquido alimentado a partir do mesmo.
método para regular a temperatura do meio térmico líquido não é especificamente limitado. Por exemplo, o meio térmico ser introduzido no trocador de calor 5 para a (pressão:
da temperatura não inferior a pode ser
0,2 MPaG e inferior a 0,6 baixa
MPaG, a 133°C e inferior a
164°C) , ou vapor de a 0,6 MPaG inferior
1,0 MPaG, inferior pode ser quantidade temperatura
183°C). A regulada, de do determinada. É meio meio temperatura do por exemplo, térmico de tal meio térmico líquido mediante ajuste da modo que mantenha a térmico líquido em conveniente utilizar vapor de um dispositivo de recuperação de calor uma faixa préobtido a descrito partir abaixo como meio térmico no trocador de calor para reduzir custos relacionados com regulação de temperatura. Além disso, no caso de redução da temperatura do meio térmico líquido, é conveniente introduzir um refrigerante refrigerado líquido temperatura.
O trocador de calor utilizado nesta modalidade pode ser um dispositivo conhecido. Exemplos do trocador de calor 25 conhecido incluem trocador de calor tipo invólucro-e-tubo, trocador de calor de placa e trocador de calor em espiral, sendo todos eles utilizados na elevação da temperatura e dispositivo de esfriamento tipo absorção que é utilizado no esfriamento.
Desde que o meio térmico esteja na forma líquida, o • · ·
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mesmo é utilizável como meio térmico líquido. Contudo, é recomendável utilizar um líquido que esteja pelo menos isento de solidificação por meio de calor latente produzido no instante da troca de calor com propileno liquefeito, por 5 exemplo, meio térmico líquido. Exemplos do meio térmico líquido incluem água tal como água industrial e água da torneira, salmoura tal como solução aquosa de etilenoglicol e solução aquosa de etanol. Nesta modalidade, a salmoura utilizada como meio térmico líquido. Contudo, o meio térmico líquido é selecionado opcionalmente de acordo com as condições de acrílico.
| A pressão | interna | do | evaporador | 2 | não é | especifica- | |
| mente limitada. | Contudo, | se | a pressão | for | muito | baixa, | pode |
| não ser obtida | eficácia | de | evaporação | suficiente. Por | esta |
o limite inferior da razão, é preferível estabelecer pressão interna do evaporador 2 elevado, mais preferivelmente 0,2 em
MPaG ainda mais preferivelmente 0,3 MPaG ou
0,1 MPaG ou mais ou mais elevado e mais elevado. Por outro lado, se a pressão estiver demasiado elevada é necessária a construção do evaporador, tubo de alimentação etc, para que estes dispositivos possam suportar uma determinada pressão. Por esta razão, é preferível estabelecer um 25 limite superior da pressão interna do evaporador 2 a 2,0
MPaG ou menos, mais preferivelmente 1,5 MPaG ou menos e ainda mais preferivelmente 1,0 MPaG ou menos.
Embora não ilustrados, podem ser propiciadas uma válvula de comando de pressão, uma válvula de comando de
0 taxa de fluido ou uma bomba de alimentação de líquido em • · ·
14/55 • · • · • · • · • · • · • · • · uma posição apropriada nas tubulações 1
4, outras tubulações de acordo com as necessidades para ótima da pressão interna do evaporador.
Calor latente produzido por propileno liquefeito no evaporador 2 e é recuperado por esfriamento do meio térmico líquido.
(Doravante, meio térmico líquido refrigerado é denominado refrigerante refrigerado líquido). 0 refrigerante refrigerado líquido ê retirado do evaporador e alimentado de volta ao reservatório 3 através de um tubo 8.
A temperatura do refrigerante refrigerado líquido imediatamente após ter sido retirado do evaporador 2 difere dependendo da temperatura do propileno liquefeito a ser alimentado para o evaporador, desempenho de processamento do evaporador, quantidade de alimentação de propileno liquefeito e meio térmico líquido, etc. Conseqüentemente, a temperatura do refrigerante refrigerado líquido não tem limite específico. Contudo, por exemplo, presume-se que o meio térmico líquido na faixa de temperatura mencionada acima é alimentado para o evaporador e a temperatura do refrigerante refrigerado líquido retirado do evaporador é inferior a -10°C. Em tal caso, o coeficiente de transferência de calor é reduzido devido à viscosidade maior do refrigerante refrigerado líquido. Isto significa 25 que a eficácia da troca de calor é baixa. Em virtude do mencionado acima, é conveniente regular as condições de operação do processo de produção de ácido acrílico tais como quantidade de alimentação de meio térmico líquido, temperatura do meio térmico líquido a ser alimentado para o 30 evaporador e propileno líquido a ser removido do evaporador • · · ··· · • ·
15/55
• · ' de tal modo que o limite inferior da temperatura do refrigerante refrigerado líquido seja estabelecido em -10°C ou mais, mais preferivelmente -5°C ou mais e ainda mais preferivelmente 0°C ou mais. Por outro lado, se a temperatura do refrigerante refrigerado líquido após troca de calor for muito elevada, é necessário reduzir ainda mais a temperatura do refrigerante refrigerado líquido mediante utilização de um dispositivo de esfriamento tal como um refrigerador a fim de utilizar o refrigerante refrigerado 10 líquido como refrigerante em um condensador descrito abaixo ou um trocador de calor. Isto não é conveniente uma vez que o custo exigido para regulação da temperatura do refrigerante refrigerado líquido sobe. Por esta razão, é recomendável regular as condições de operação de tal modo 15 que o limite superior da temperatura do refrigerante refrigerado líquido após troca de calor seja estabelecido em 40 °C ou menos, mais preferivelmente 35 °C ou menos e ainda mais preferivelmente 30°C ou menos.
Se a quantidade total do refrigerante refrigerado líquido for deixada no processo de produção de ácido acrílico sem que seja descarregada para fora do sistema de reação, isto é, sem que seja alimentada para o processo de produção de ácido poliacrílico, é necessário aumentar as dimensões do reservatório 3 a fim de manter o refrigerante 25 refrigerado líquido no mesmo. Isto se deve à impossibilidade ou dificuldade do condensador, refrigerador e similares propiciados no processo de produção de ácido acrílico, em consumir completamente a quantidade total do refrigerante refrigerado líquido. Além disso, se a quantidade total do 30 refrigerante refrigerado líquido for deixada no processo de
recuperação de calor. Por esta razão, é conveniente alimentar todo ou parte do refrigerante refrigerado líquido para um dispositivo de processo de produção de ácido poliacrílico, em especial um dispositivo de esfriamento 37,
através de tubulação 4a ou de uma tubulação não mostrada na
Figura. Por esta razão, o refrigerante refrigerado líquido pode ser alimentado de volta ao reservatório 3 a partir do evaporador 2 através da tubulação 8 e, em seguida, alimentado para o dispositivo de esfriamento 37 através de uma tubulação 4a, como ilustrado na Figura 1, ou pode ser diretamente alimentado para o dispositivo de esfriamento 37 sem ser alimentado de volta ao reservatório 3. Além disso, alternativamente, um certo número de tubulações pode ser propiciado para utilização do refrigerante refrigerado líquido como refrigerante em um dispositivo desejado tais como diversos trocadores de calor, refrigerador e condensador no processo de produção de ácido acrílico.
Alternativamente, o refrigerante refrigerado líquido pode ser alimentado para outro(s) dispositivo(s) após regulação da sua temperatura por um regulador de temperatura (não mostrado) propiciado em uma posição apropriada na tubulação de acordo com as necessidades. Além disso, alternativamente, a alteração da temperatura pode ser suprimida mediante cobertura da tubulação com um elemento isolador térmico. Como um arranjo adicionalmente 30 alterado, podem ser propiciadas uma bomba de alimentação de • · · • · • · • · • ·
17/55 líquido, uma válvula de comando de taxa •··· • ·· • ·· • ·· • · ·· ♦· • · • · • · • · de fluido • · • · • · • · uma válvula de comando de pressão, opcionalmente dispostas para regular a refrigerado refrigerado condensador líquido. No caso em que o refrigerante líquido é alimentado para o trocador de calor, e similares, como refrigerante, a operação de troca de calor, ser realizada de temperatura, por tal como esfriamento e condensação, pode um modo estável através de um regulador do refrigerante refrigerado líquido em uma faixa de temperatura desejada.
Propileno gaseificado é alimentado a partir do evaporador 2 através de uma
7,
Quando o propileno gaseificado é alimentado para o reator
7, o propileno gaseificado é colocado em contato com oxigênio molecular que é introduzido no reator 7 por outra de fase gasosa. Exemplos de oxigênio molecular incluem ar, ar rico em oxigênio e oxigênio puro. O tipo do dispositivo de tem limite específico. Contudo, é recomendável utilizar um reator tipo invólucro-e-tubo uma vez que possui excelente capacidade de troca de calor.
As condições de operação do reator 7 não têm limite específico. Por exemplo, no caso de implementação de reação de oxidação catalítica de fase gasosa de dois estágios no reator 7, gás contendo acroleína é produzido a partir do 30 propileno gaseificado na camada catalítica de primeiro • · · • · • · • · • ·
18/55 • · · · · • · · ·· • · · · · • · · ·· • · · ·· estágio. Neste instante, é recomendável regular temperatura de reação do reator na faixa de 250 a 450°C, espacial na faixa de faixa de 0 a 0,5 MPaG e a
300 a 5000 h’1 (STP) para velocidade obter alta eficácia de reação. O gás contendo acroleína produzido na camada catalítica de primeiro estágio é introduzido na camada catalítica de segundo estágio para produzir gás contendo ácido acrílico na camada catalítica de segundo
estágio. No caso da camada catalítica de segundo estágio, é preferível regular o limite inferior da temperatura de reação em 100°C ou mais, mais preferivelmente 150°C ou mais, o limite superior da temperatura de reação em 380°C ou menos, mais preferivelmente 300°C ou menos, a pressão de reação na faixa de 0 a 0,5 MPaG e a velocidade espacial na 15 faixa de 300 a 5000 h’1 (STP) a fim de obter alta eficácia de reação. 0 catalisador a ser carregado nas camadas catalíticas de primeiro e segundo estágios no reator pode
ser um catalisador de oxidação que é geralmente usado na produção de ácido acrílico. É desnecessário mencionar que pode ser aplicado um método conhecido para produzir gás contendo ácido acrílico utilizando um catalisador de estágio único ou de múltiplos estágios, além do método de oxidação catalítica de fase gasosa de dois estágios, como método para produção de gás contendo ácido acrílico.
Como mencionado acima, calor de reação é produzido por oxidação catalítica de fase gasosa de propileno gaseificado. 0 calor de reação pode ser removido através do contato indireto do calor com um meio. Por exemplo, quando o propileno gaseificado é alimentado para a camada catalítica de primeiro estágio carregada no tubo do reator
19/55
7, é produzido calor de reação na camada catalítica de primeiro estágio por oxidação catalítica de fase gasosa. 0 calor de reação no tubo é removido mediante alimentação de
meio térmico de temperatura elevada tal como 50% em massa de nitrato de potássio ou 50% em massa de nitrito de sódio a uma determinada temperatura de reação (por exemplo, na faixa de 250 a 450°C) para a parte do invólucro do reator
7. Sendo assim, parte do meio térmico com o calor que é recuperado é removida e é recuperada como vapor por de de calor) , pelo que o meio de calor é esfriado até uma temperatura pré-determinada.
O meio térmico é então alimentado para a parte do invólucro do reator regular a temperatura de reação no reator em uma de modo a faixa pré15 determinada. A remoção de calor de reação acima é também realizada com relação à camada catalítica de segundo estágio similar à camada catalítica de primeiro estágio mediante alimentação de um meio térmico de temperatura elevada a uma temperatura de reação pré-determinada para dentro do reator.
Em alguns casos, é propiciado um dispositivo de recuperação de calor individualmente para o reator de primeiro estágio e para o reator de segundo estágio para permitir que o dispositivo de recuperação de calor para o 25 reator de primeiro estágio produza vapor de pressão elevada e o dispositivo de recuperação de calor para o reator de segundo estágio produza vapor de pressão média. Em outros casos, um único dispositivo de recuperação de calor que é normalmente utilizado para o reator de primeiro estágio e para o reator de segundo estágio é propiciado para produzir
2½ vapor de pressão elevada ou vapor de pressão média.
De acordo com a modalidade desta invenção, um dispositivo de recuperação de calor para recuperar calor de reação ou calor de combustão não tem limite especificado.
Um dispositivo de recuperação de calor conhecido tal como uma caldeira cilíndrica, natural, uma caldeira caldeira de fluxo direto recomendável elevada não recuperação secagem do através de
Por obtida na for mais uma caldeira tubular de circulação de circulação controlada, uma podem ser utilizadas como exemplos alimentar todo ou parte do vapor de pressão inferior de calor processo de de uma tubulação.
exemplo, se a
1,0 MPaG que reaçao para temperatura primeira camada catalítica elevada do que a do calor camada catalítica de mediante recuperação catalítica de primeiro é obtido mediante um dispositivo de ácido poliacrílico do de de segundo estágio, do calor de calor de reação primeiro estágio o vapor obtido reação na camada na camada catalítica de segundo estágio. Conseqüentemente, é conveniente alimentar o vapor obtido a partir da camada catalítica de primeiro estágio para dentro do dispositivo 25 de secagem no processo de produção de ácido poliacrílico através de uma tubulação. Em especial, vapor de pressão elevada obtido a partir da camada catalítica de primeiro estágio de 2,0 MPaG ou mais, de preferência 3,0 MPaG ou mais é adequado como meio térmico no dispositivo de secagem para realizar secagem eficaz.
| 21/55 | • · · ♦ · ♦ ♦ · e < * · ♦ · « « · · · • · « · ··«· ♦ · · · · · » R « ♦ «······· * · ♦ · « * « | • ♦ ♦ * • « · • · • * • · • ♦ · · | • ♦ • • · • · * · • | |
| Deve-se | entender que existe | a probabilidade | de | |
| produção de | substância polimerizada quando tal vapor | de | ||
| pressão elevada é alimentado como meio | térmico para dentro | |||
| do trocador | de calor e reaquecedor | no dispositivo | de |
destilação/purificação do processo de produção de ácido acrílico, utilizar o que não é conveniente. Contudo, é possível tal vapor de pressão elevada como meio térmico mediante vapor de em de pressão e ou baixa para dentro do trocador de calor e reaquecedor no processo de
Calor segundo estágio no reator 7 é removido de modo similar de ao da camada catalítica de primeiro estágio, mediante alimentação do calor de reação para dentro do dispositivo de recuperação de calor tal como uma caldeira e mediante
produção de vapor saturado no mesmo. A pressão de vapor produzido no dispositivo de recuperação de calor difere dependendo das condições de operação do dispositivo de
recuperação de calor. Embora seja preferível utilizar vapor obtido a partir da camada catalítica de primeiro estágio a fim de secar de modo eficaz a resina hidro-absorvente como mencionado acima, no caso em que o vapor produzido no 25 dispositivo de recuperação de calor for vapor de pressão elevada na faixa de 1,0 MPaG a aproximadamente 4,0 MPaG, este vapor de pressão elevada obtido a partir da camada catalítica de segundo estágio pode ser alimentado como meio térmico para a etapa de secagem para secar resina hidro30 absorvente. Em tal caso, é conveniente propiciar pelo menos • · ·
22/55 • · ·· • · ·w • · ·· • · ·♦ • · • ·· um regulador de pressão para regulação de pressão do vapor de pressão elevada. Especificamente, é preferível propiciar um regulador de pressão para manter a pressão para produzir vapor saturado no dispositivo de recuperação de calor em 5 uma faixa pré-determinada. Além disso, é preferível propiciar um regulador de pressão em uma posição apropriada na tubulação para alimentar vapor para o aparelho de produção de resina hidro-absorvente para manter a pressão do vapor a ser alimentada para o aparelho de produção de resina hidro10 absorvente em uma faixa pré-determinada. Quando a quantidade gerada de vapor de pressão elevada excede a quantidade de vapor de pressão elevada a ser consumida no aparelho de produção de resina hidro-absorvente, é conveniente propiciar um regulador de pressão em uma 15 posição apropriada na tubulação de alimentação de vapor e alimentar o vapor para o dispositivo de destilação/purificação de ácido acrílico através do regulador de pressão de tal modo que a pressão do vapor na tubulação de alimentação de vapor seja mantida em uma faixa pré-determinada. Além 20 disso, pode ser preferível absorver água de descarga em um dispositivo de recuperação de calor de recuperação de calor produzido a partir do vapor de pressão elevada para produzir vapor de pressão média ou baixa e alimentar o vapor de pressão média ou baixa para o dispositivo de 25 destilação/purificação de ácido acrílico ou para o aparelho de produção de resina hidro-absorvente. Em geral, uma vez que a quantidade de vapor obtida a partir da camada catalítica de primeiro estágio é suficiente para propiciar uma certa quantidade de calor necessária para secar resina 30 hidro-absorvente e similares, a utilização de vapor de • · acima, é conveniente
23/55 necessária.
da
Em produzir vapor camada camada catalítica de de pressão média como de ácido acrílico. Do baixa, meios coluna segundo estágio • ··· · · ··· • · · · · · • · · · · ······ • · catalítica • ·· de virtude do mencionado de pressão média na e utilizar tal vapor meio térmico no processo de produção mesmo modo, é conveniente despressude aquecimento/isolamento térmico propiciados ou em na ·· ·· • · • · tf em uma vapor para regular a pressão de vapor no interior da tubulação em uma faixa pré-determinada para descarregar
Como mencionado acima, de acordo com esta modalidade, fase gasosa é utilizado na etapa de aquecimento do processo de produção de ácido poliacrílico. Exemplos da etapa de aquecimento a ser aplicada nesta invenção incluem uma etapa em que o aquecimento é necessário tal superficial. Em particular, uma etapa como etapa de de reticulação de aquecimento preferida é uma etapa de secagem, uma vez que o teor de monômero residual na resina hidro-absorvente pode ser reduzido mediante secagem da resina hidro-absorvente com a utilização de vapor na etapa de secagem.
Gás produzido para uma no reator 7, é alimentado através de um tubo 10 coluna de absorção 11, que é um dispositivo de • ·
24/55 • «· · · • · · · · • · · · · ······ contendo ácido acrílico com um solvente. Quando a temperatura do gás contendo ácido acrílico a ser alimentado para a coluna muito elevada, é muito provável que a coluna de possa ser facilmente polimerizada, o esta razão, é recomendável acrílico até uma temperatura alimentado para a coluna de esfriar de 200°C que pode o gás contendo ácido ou menos antes de ser
11. Consequentemente, dispositivo de recuperação de calor nas adjacências de uma do reator 7 ou particular, recuperação em de uma posição apropriada na tubulação 10.
desejável anexar calor tal como uma para esfriar o produto
Em um dispositivo caldeira à coluna de de
7, bem como para a recuperação de calor.
Quando a temperatura de produto de reação na saída do reator 7 estiver na faixa de 150 a 380°C, por exemplo, alimentado para uma caldeira para recuperação de calor.
recuperação de calor for inferior pressão a 0,6 média
Quando o vapor de
MPaG e inferior a 1,0 vapor obtido por pressão média não
MPaG, tal vapor de pode ser utilizado otimamente como meio térmico em uma coluna de destilação, caldeira de recozimento, aquecedor, trocador de calor, etc, instalados em um estágio de destilação/purificação final exceto uma coluna de purificação 24. Além disso, quando o vapor obtido
25/55 inferior a 0,2 MPaG e inferior a pressão baixa pode ser utilizado de recozimento, estão anexados probabilidade desnecessário elevada pode de aquecedor, à coluna produção
0,6 MPaG, tal vapor como meio térmico de na trocador de calor, os quais de substância polimerizada.
mencionar que o vapor de pressão ser utilizável como meio térmico
Um solvente de absorção é refrigerador de solvente de absorção absorção 11 através de uma tubulação média ou mediante alimentado para para de um a coluna de produzir uma contato gáslíquido de gás contendo ácido acrílico com o solvente de para uma etapa seguinte através de uma tubulação enquanto que a é descarregada escapamento. 0 para fora do sistema de reação como gás gás de escapamento contém gás de absorvido. O gás volta ao reator para oxidação alimentado para de escapamento pode ser alimentado de através de uma catalítica uma etapa de fase gasosa ou pode ser de combustão (não mostrada). O método de processamento de gás de escapamento não tem limite específico.
Por exemplo, a temperatura do gás de escapamento obtido do gás de escapamento é geralmente elevada.
Conseqüentemente, calor de combustão obtido a partir da queima de gás de escapamento pode ser calor tal como uma caldeira para produzir vapor. O vapor produzido é
26/55 utilizável como meio térmico em um trocador de calor dependendo da pressão do vapor.
Nesta modalidade, o equipamento de combustão utilizado na queima de gás de escapamento ou rejeitos, que 5 será descrito posteriormente, não tem limitação específica.
Contudo, é recomendável utilizar equipamento de combustão conhecido tal como uma fornalha de combustão vertical e uma fornalha de combustão transversal,
fase gasosa líquida.
também não é limitado.
No caso de queima do gás de escapamento, por exemplo, pode ser utilizado um método de gás que utilize um catalisador ou um método de gás-líquido que utilize um combustível.
convencionalmente conhecidos podem ser utilizados como solvente para alimentação para a coluna de absorção 11. Exemplos do solvente de absorção incluem um solvente de baixa ebulição (com ponto de ebulição inferior ao do ácido acrílico) tal como água e água contendo ácido hidrofóbico inerte de difeniléter solvente, o orgânico, ponto de do ácido e difenila).
ácido acrílico e solvente orgânico acrílico) (por exemplo,
Quando se utiliza água como contido no gás que contém ácido acrílico purificado mediante contato da água com gás contendo ácido acrílico na coluna de é obtida uma solução aquosa de ácido o teor de ácido acrílico:
sua parte remanescente em
Se o gás contendo contato com um solvente a
80% agua e ácido acrílico (por exemplo, em massa consistindo a impurezas).
acrílico for colocado em de alta ebulição tal como um • · ·
27/55 • · · · · ······ ······· • · · · solvente combinado de, por exemplo, difeniléter e difenila, parte do gás contendo ácido acrílico é absorvida no solvente de alta ebulição, produzindo desse modo uma solução de ácido acrílico. A temperatura de operação da não tem limite específico.
Contudo, é conveniente regular a
Ao absorver ácido acrílico, é temperatura na faixa de preferível a na parte a 70°C de um solvente de temperatura mais baixa para obter regular a coluna de continuar temperatura do solvente a ser alimentado para a absorção dentro de uma faixa pré-determinada para a operaçao de absorção de modo estável. É conveniente controlar a o limite inferior preferivelmente 5°C seja 35°C ou menos, do temperatura do solvente seja ou mais e o limite solvente
0°C ou superior mais preferivelmente 30°C custo requerido para manter a tal nível baixo, isto é, para de modo que mais, mais do solvente ou menos.
temperatura do esfriamento do de refrigerante solvente solvente, em refrigerado líquido como meio térmico em um trocador de calor 5a
Ao elevar a temperatura do refrigerante refrigerado líquido, o custo requerido para aquecer o refrigerante refrigerado líquido é eliminado recuperado por uma caldeira ou similar como meio térmico no trocador de calor 5a.
Solução de ácido acrílico (de preferência solução aquosa de ácido acrílico) obtida na coluna de absorção é
28/55
• · • · alimentada para a etapa seguinte através da tubulação 15. A solução de ácido acrílico pode conter, além de ácido acrílico, produto não reagido tal como propileno que permanece em estado não reagido, subproduto tal como 5 formaldeído, acroleína, furfuraldeído, benzaldeído, ácido fórmico, ácido acético, ácido maléico, dímero de ácido acrílico e aditivo, tal como inibidor de polimerização.
A solução de ácido acrílico pode ser diretamente
alimentada para uma coluna de separação azeotrópica 18 através da tubulação 15 ou pode ser indiretamente
alimentada para a mesma através de uma etapa arbitrária de acordo com as necessidades. Por exemplo, solução de ácido acrílico pode ser alimentada para uma coluna de remoção 16 antes de ser alimentada para a coluna de separação 15 azeotrópica para reduzir o teor de acroleína na solução de ácido acrílico. Após remover acroleína na coluna de remoção
16, a solução contendo ácido acrílico é introduzida na
coluna de purificação/separação (coluna de separação azeotrópica) 18 através de uma tubulação 17. Alternativa mente, a acroleína pode ser removida na coluna de remoção
e descarregada para fora do sistema de reação através de uma tubulação 14a como gás de escapamento ou pode ser removida para fora do sistema de reação através de uma tubulação 14 após passar através da coluna de absorção 11.
O gás de escapamento pode ser submetido a um processo arbitrário ou pode ser alimentado para uma etapa de combustão não ilustrada, similar ao modo de processamento de gás de escapamento removido do sistema de reação através da tubulação 14, de tal modo que calor de combustão produzido na etapa de combustão seja recuperado como vapor
29/55
• .· e seja utilizado como meio térmico no processo de produção de ácido acrílico.
Na coluna de destilação azeotrópica 18, a destilação azeotrópica é realizada com a utilização de um solvente azeotrópico (pelo menos um tipo de solvente azeotrópico) para remover substância como água e acrílico. Nesta realizada com a utilização de um solvente azeotrópico que é azeotrópico com de destilação azeotrópica 18 não tem limite específico.
Desde que um processo de conhecido seja funcionamento, a
Alternativamente, executável sob uma de pode de ácido acrílico ser utilizado um método de vez da destilação azeotrópica, para separar e remover impurezas de ácido acrílico. 0 método de destilação, o número de vezes de alvo de uma solução aquosa e o dispositivo combinados de acordo com a finalidade da destilação.
Um solvente conhecido pode ser utilizado como solvente azeotrópico.
É conveniente utilizar um solvente azeotrópico que possua uma propriedade tal que o solvente não seja azeotrópico com ácido acrílico. Um solvente azeotrópico que é dificilmente solúvel em água é preferido, uma vez que tal solvente azeotrópico é facilmente separável da fase líquida destilada recuperável e utilizável.
azeotrópico incluem tolueno, e deste
Exemplos xileno, modo de tal hexano, facilmente solvente heptano, • · ·
30/55 • · ·
• · cicloexano, metilisobutilcetona e butilacetato. Um ou mais tipos de mistura azeotrópica podem ser utilizados como solvente azeotrópico. É conveniente utilizar uma certa quantidade de solvente azeotrópico capaz de exibir efeito 5 de separação suficiente a fim de aperfeiçoar a eficácia da destilação azeotrópica.
Subproduto que possua ponto de ebulição mais baixo do que o ácido acrílico, e substância de ebulição leve tal
| 9 | como a água | , é destilada | através da | parte | superior da |
| 10 | coluna de | destilação 18 | juntamente | com | o solvente |
| • | azeotrópico | como gás fracionário destilado | (doravante | ||
| denominado | gás destilado | ) através | da tubulação 19. |
Impurezas de alta ebulição tais como ácido maléico e dímero de ácido acrílico e ácido acrílico e inibidor de parte inferior da coluna de destilação 18 como ácido acrílico para uma etapa seguinte através de
O gás destilado é alimentado uma tubulação 23.
para um condensador 26a
Sendo assim, o gás destilado é transformado em líquido destilado que é alimentado para meio de separação de solvente azeotrópico 20 tal como um decantador. No meio de o líquido destilado separado em fase de óleo (solvente azeotrópico) e fase líquida (líquido de absorção).
O solvente azeotrópico após a separação é alimentado de volta para a coluna de recirculação através de uma tubulação 21 nesta modalidade. Alternativamente, o solvente azeotrópico pode ser introduzido em outra etapa (não mostrada). Um exemplo específico da recirculação não é • · ·
31/55
• · ilustrado nos desenhos desta especificação. Do mesmo modo, a fase líquida pode ser alimentada para outra etapa de processamento. Por exemplo, no caso de processamento de rejeitos por meio de combustão, é preferível que calor de 5 combustão produzido pelo processo de combustão seja introduzido em um dispositivo de recuperação de calor tal como uma caldeira para recuperar o calor de combustão como vapor e que o vapor seja utilizado como meio térmico para diversos dispositivos no processo de produção de ácido 10 acrílico.
É conveniente alimentar refrigerante refrigerado líquido do reservatório 3 para o condensador 26a através da tubulação 4a e utilizar o refrigerante refrigerado líquido como refrigerante. A utilização do refrigerante refrigerado líquido serve para eliminar o custo exigido para esfriamento por meio de um refrigerante. De modo similar ao caso do trocador de calor 5a, é conveniente regular a temperatura alimentado do refrigerante refrigerado líquido a ser para um condensador 26 em uma faixa pré20 determinada e a fim de aperfeiçoar a eficácia de condensação.
Ácido acrílico bruto azeotrópica é introduzido no tal como a coluna uma tubulação 23. Antes da alimentação do ácido acrílico bruto para a coluna de purificação 24, pode ser propiciada uma outra etapa de destilação para reduzir ainda mais o teor das impurezas no ácido acrílico bruto. Por exemplo, uma solução contendo ácido acrílico pode ser alimentada 30 para uma coluna de destilação/purificação arbitrária tal • · · • ·
32/55 como uma coluna de passagem de extremidades não-reforçadas (não mostrada) e uma coluna de passagem de extremidades reforçadas (não mostrada) para reduzir o teor das impurezas na solução contendo ácido acrílico. Por outras palavras, 5 dispositivos de destilação/purificação de ácido acrílico utilizáveis em um processo normal de produção de ácido acrílico podem ser combinados de acordo com a finalidade, condição de destilação, etc. Prefere-se alimentar um refrigerante refrigerado líquido de temperatura regulada 10 como refrigerante para um dispositivo desejado tal como um
refrigerador, condensador e trocador de calor, se a operação de aquecimento ou esfriamento tal como condensação, refrigeração ou aquecimento for necessária em tal coluna de destilação. Do mesmo modo, é preferível alimentar vapor obtido por recuperação de calor como meio térmico para dentro de um dispositivo desejado tal como aquecedor, caldeira de recozimento e trocador de calor,
após regular a temperatura e a pressão do vapor de acordo com as necessidades.
Nesta modalidade, uma solução de ácido acrílico é um líquido de gás contendo ácido acrílico em uma coluna de absorção, ou um líquido em que o teor de acroleína é reduzido mediante passagem do líquido de absorção através de uma coluna de remoção após a coluna de absorção. O ácido acrílico bruto é um líquido que contém ácido acrílico como ingrediente principal e é obtido mediante destilação da solução de ácido acrílico. O ácido acrílico bruto contém subprodutos tais como ácido acético, formaldeído, acroleína, ácido propiônico, ácido maléico, acetona, furfuraldeído, benzaldeído e impurezas. Estes
33/55 * * · • · · · · • · · ·· • · · ·· • · · ·· · ·· ·· • · • · subprodutos e impurezas são removidos por purificação do ácido acrílico bruto (tal como destilação e
Sendo assim, é produzido o ácido acrílico substancialmente isento de aldeído (teor de aldeído a 0,001% em massa, a 0,0005% em massa). Tal ácido acrílico, substancialmente isento de aldeído, é denominado ácido acrílico de pureza elevada
Na coluna de preparação
24, ácido acrílico bruto de modo a obter ácido acrílico de pureza elevada.
Sendo assim, ácido acrílico de pureza elevada é obtido por ilustrado da
Figura 1, ácido acrílico contido em ácido acrílico bruto quando o mesmo é transformado em é alimentado para a coluna de purificação 24. 0 vapor produzido deste modo é destilado para fora através da parte superior da coluna de purificação 24 e é de uma tubulação transformado em um introduzido em um condensador 26 através
25. No condensador 26, o vapor é condensado. 0 condensado no condensador pode ser alimentado para um reservatório de refluxo 28 através de condensado alimentado uma tubulação 27 para armazenamento. Parte do no reservatório de refluxo 2 8 pode ser de volta à coluna de purificação 24 como líquido de refluxo. 0 condensador 26 está anexado à coluna de esfriar a substância destilada para fora através da parte superior da coluna de
Ao realizar a troca de calor com vapor de ácido acrílico temperatura de no um condensador em uma condensador, é conveniente regular refrigerante a ser introduzido no faixa pré-determinada para efetuar uma • ♦ • · · • ·
3?
34/55 caso, é conveniente alimentar um refrigerante refrigerado líquido para o condensador através do tubo 4a. Ao reduzir a temperatura do refrigerante refrigerado líquido, pode ser propiciado um dispositivo de esfriamento (não mostrado) para efetuar a temperatura do refrigerante refrigerado líquido. Ao elevar temperatura do refrigerante refrigerado líquido, o refrigerante refrigerado líquido pode ser introduzido no trocador de calor mostrado na
Figura 1, enquanto se introduz vapor de pressão baixa ou média produzido a partir de uma caldeira como meio térmico
O condensado produzido no condensador 26 é ácido acrílico de pureza elevada (ácido acrílico purificado) substancialmente isento de impurezas. A pureza do ácido acrílico de pureza elevada varia dependendo da condição de geral, é obtido ácido acrílico com pureza de 99,5% em massa ou mais.
condensado no reservatório de refluxo 28 é alimentado como matéria-prima para o processo de produção
de ácido poliacrílico (na Figura 1, correspondente a um processo de produção de resina hidro-absorvente 33) através de uma tubulação 30. 0 ácido acrílico de pureza elevada pode ser alimentado para outra etapa para um processo 25 desejado antes de ser alimentado para o processo de produção de ácido poliacrílico.
Impurezas de alta ebulição e inibidor de polimerização contidos no ácido acrílico bruto ficam acumuladas na parte inferior da coluna de purificação 24 30 após separação do ácido acrílico bruto em ácido acrílico e
··· ··· ··
35/55 ·· · ···· · ·· ······ ········· • ·· • · · as impurezas e o inibidor de polimerização mediante destilação. As impurezas de alta ebulição e o inibidor de polimerização acumulados deste modo são descarregados como rejeitos. Os rejeitos líquidos podem ser alimentados para 5 outra etapa para um processamento desejado. Por exemplo, os rejeitos podem ser alimentados para uma etapa de combustão através da tubulação 31, e calor de combustão produzido pela combustão é introduzido em um dispositivo de recuperação de calor tal como uma caldeira e recuperado 10 como vapor saturado. O vapor saturado recuperado pode ser alimentado para um dispositivo desejado como meio térmico.
É desnecessário mencionar que nesta modalidade, calor de combustão que é produzido por combustão de diversos rejeitos (água de refugo e óleo usado) e/ou gás de 15 escapamento e é descarregado para fora do processo de produção de ácido acrílico pode ser recuperado por qualquer método de recuperação de calor de modo que o calor recuperado possa ser utilizado como meio térmico.
De acordo com esta modalidade pode ser utilizado qualquer dispositivo capaz de trocar calor tal como um refrigerador e condensador, além daqueles ilustrados. Nesta modalidade, é conveniente utilizar refrigerante refrigerado líquido (calor latente) que é recuperado no evaporador 2 como refrigerante em tal refrigerador e condensador não 25 ilustrado.
Nesta modalidade uma parte do líquido inferior que contém inibidor de polimerização e impurezas pode ser realimentada para uma caldeira de recozimento 32 e outra parte do líquido inferior pode ser extraída da coluna de 30 purificação 24 pela tubulação 31 e fornecida a uma etapa de
36/55 • · ··· · · ··· · ·* ·· · ···· · · · · ·· ······ · ·· ········· · · · ·· · · · · ···· processamento de rejeitos, ou pode ser fornecida a outra etapa de processamento. Deve ser entendido que dispositivos de aquecimento/isolamento
térmico tais como caldeira de recozimento, invólucro de isolamento térmico para coluna de pré-aquecedor para pré-aquecimento da matériaprima a ser alimentada e estão equipados em relação a várias colunas de tais como separaçao separação coluna de destilação azeotrópica, de de coluna de componentes de ácido acético, coluna de coluna de separação de componentes de como a coluna de purificação 24. É desejável fornecer vapor ácido acrílico como meio térmico ao meio de aquecimento/ isolamento térmico equipado a estas colunas de destilação para reduzir o custo necessário para aquecimento.
é desejável adicionar inibidor de polimerização de uma certa quantidade necessária para ser uma coluna de destilação de acordo com as necessidades.
modo de adicionar inibidor de polimerização não é limitado. Por
| 25 | um líquido | tal como ácido | acrílico bruto | e | líquido | de |
| refluxo antes do líquido ser introduzido | na | coluna | de | |||
| destilação | e a mistura pode | ser adicionada à | coluna | de | ||
| destilação. | Alternativamente, | o inibidor de polimerização | ||||
| pode ser | fornecido diretamente à coluna | de | destilação | |||
| 30 | (neste caso o inibidor de | polimerização | pode | estar | em |
• · · <2
37/55 • · ·· • · · ·· • · · ·· • · · qualquer forma de pó, líquido ou gás). Por exemplo, no caso em que oxigênio molecular é fornecido para dentro da coluna como inibidor de polimerização, o oxigênio molecular pode ser fornecido diretamente à parte inferior da coluna de destilação por meio de borbulhar ar ou similar, ou pode ser fornecido indiretamente após mente limitado um efeito de
Exemplos de inibidores de polimerização incluem hidroquinona, monometiléter de hidroquinona, fenotiazina,
4-hidróxi-2,2,6,6-tetrametilpiperidina, nitrosofenol, composto de sal de cobre tal como dimetiltiocarbamato de cobre e composto de manganês tal como acetato de manganês. 0 inibidor de polimerização pode ser uma mistura na qual um ou mais tipos são combinados. A composição do inibidor de com a finalidade de utilização.
de ácido acrílico ou ácido acrílico (de preferência ácido acrílico de pureza elevada) é fornecida ao processo de produção de resina hidroabsorvente 33 (nesta modalidade, a resina hidro-absorvente é resina gel por processo hidrofílica absorção de hidro-absorvente é insolúvel em água que se transforma em água) por de resina produzida meio da tubulação hidro-absorvente, a
30. No resina de um processo especificado, por ácido acrílico produzido no acrílico em uma etapa de neutralização 34 (uma etapa
etapa de secagem 36 e etapa de esfriamento 37, uma após a outra nesta ordem. É desnecessário dizer que uma etapa desejada pode ser propiciada entre estas etapas para melhorar diversas propriedades químicas e físicas da resina hidro-absorvente.
Por exemplo, uma etapa de reticulação pode ser propiciada
A etapa de neutralização é uma etapa opcional que é propiciada de acordo com as necessidades. Como exemplo de uma quantidade pré-determinada de pó de substância básica, solução aquosa e ácido acrílico com ácido poliacrílico (sal) produzido no processo de produção de ácido poliacrílico. Contudo, o método de neutralização não tem limite específico e pode ser aplicado um método conhecido.
A etapa de neutralização pode ser realizada antes da polimeri zação durante ou neutralização (neste caso, neutralização com monômero), ou com gel) ou pode ser realizada
No exemplo da Figura 1, os casos, antes e após a etapa de polimerização vem após a etapa de neutralização. Quando a etapa de neutralização se segue à etapa de polimerização, o arranjo do dispositivo de neutralização (dispositivo de polimerização) pode ser alterado dependendo da ordem de 25 implementação destas etapas. Além disso, o dispositivo de polimerização e o dispositivo de neutralização podem ser idênticos ou diferentes entre si.
Exemplos de substância básica utilizada em neutralização de ácido acrílico incluem substâncias básicas 30 conhecidas tais como carbonato (sal de hidrogênio),
39/55 hidróxido de metal alcalino, amônio e amina orgânica. A razão de neutralização de ácido acrílico não tem limite específico. O agente de em quantidade tal que se obtenha uma razão de neutralização específica (por exemplo na faixa de 30 a 100% mol, de preferência remover o calor de reação produzido no pode ser introduzido um dispositivo de no meio de esfriamento instante, instante da refrigeração, por exemplo, tal como uma torre de é conveniente fornecer refrigerante refrigerado líquido como refrigerante ao dispositivo de esfriamento pelo tubo 4a para eliminar o custo exigido para esfriamento.
acrílico é introduzida com as necessidades. O polimerização não tem limite específico. Um método de conhecido tal como polimerização com iniciador de radial, polimerização com raio radioativo, polimerização com utilização de
UV com utilização de fotossensibilizador pode ser aplicável. Na etapa de polimerização, é conveniente neutralizar ácido acrílico de acordo com as necessidades de tal modo que a solução aquosa de ácido acrílico (sal) tenha a concentração de ácido não inferior a 20% em massa e não superior a 80% em massa,
De acordo com esta modalidade, são arbitrariamente
40/55 • ··· · ··· · · ··· · ♦· • · ·· ····· ···· ·········· ··· • · · · ······ ·· • ········· · · •·· · · · · · ··· · selecionados diversos requisitos tais como iniciador de polimerização e desnecessário mencionar que um agente de reticulação agente de transferência polímero hidrofílico podem necessidades. Além disso dispositivo limitado e disponível é o tipo de um aditivo conhecido tal como
| e | outro monômero, | bem como | um |
| de | cadeia solúvel em água | e | |
| ser adicionados de | acordo com | as | |
| o tipo de | recipiente | e |
é utilizados na etapa um dispositivo de utilizável como tal dispositivo.
Em geral, o polímero de sal de ácido acrílico obtido após polimerização (doravante também denominado resina hidro-absorvente) é polímero de gel hidratado. O polímero de gel hidratado é fornecido a uma etapa de secagem a fim de remover da mesma o componente úmido. O método de secagem não tem limite específico.
conhecido tal como secador a fluida, secador de tambor,
Um dispositivo de ar quente, secador secador Nautor utilizado para secar o polímero de gel em uma temperatura específica (de preferência de 70 a recomendável utilizar vapor proveniente produção de ácido elevada produzido no dispositivo secagem de base pode ser faixa
230°C).
do processo de de acrílico, em particular mediante recuperação de vapor de pressão calor de reação de recuperação de calor fixado ao dispositivo de oxidação catalítica de fase gasosa como meio térmico é seco e fornecer tal vapor à etapa de secagem 36.
hidrogel (polímero hidratado) de ácido poliacrílico a calor com utilização de diversos secadores na etapa de secagem. Por exemplo, pode ser utilizado um secador tipo condutor de calor, de transferência de calor
41/55 • · tal como secador de tambor e secador de ser realizada mediante aquecimento de pás .
uma transferência de calor de tal secador através de calor e mediante contato do hidrogel com a • · · · · • · · ·· • · · · · • · · ·· • · · ·· secagem pode superfície de do suprimento superfície de transferência de calor do secador. É conveniente realizar secagem hidrogel reduzir a ar quente, de transferência de calor na qual o fica diretamente em contato com o vapor para o teor de monômero residual no hidrogel e para aperfeiçoar conveniente a eficácia da secagem. Mais especificamente é secar o hidrogel por meio de ar quente, em que • · o ar quente é gás que contém vapor (o limite inferior do inferior a 60 °C, o limite superior do ponto de orvalho não tem uma temperatura não inferior a 100°C, de preferência nao nao superior a 180°C para reduzir o teor de monômero residual e para aperfeiçoar a energia de absorção de água da resina normalmente minutos a hidro-absorvente.
na faixa de 1 minuto hora).
período de secagem está a 3 horas (de preferência,
Após a etapa de secagem, a resina hidro-absorvente é descarregada do sistema de reação em um estado de temperatura elevada. Consequentemente, é conveniente esfriar a resina hidro-absorvente até uma determinada faixa de na faixa de temperatura ambiente a 90°C, de preferência na faixa de a 80°C). O método de esfriamento da resina hidro-absorvente não é limitado. Por exemplo, ar frio pode ser soprado sobre a resina hidro30 absorvente ou a resina hidro-absorvente pode ser • ·
4?
42/55 introduzida em um dispositivo de refrigerador. A alimentação do líquido para o dispositivo de tubulação 4a como refrigerante é custo exigido para o esfriamento.
esfriamento refrigerante esfriamento • · · ♦· • · · ·· • · · · · • · · ·· • · · ·· • · · tal como • · ·· • · • · um refrigerado através da desejável para eliminar o
A resina hidro-absorvente esfriada deste modo até a faixa de temperatura triturada em um pré-determinada pode ser utilizada na encontra ou pode ser granulada ou formato desejado. Alternativamente, diversos aditivos tais como agente redutor, fragrância ou aglutinante podem ser opcionalmente adicionados de acordo com a finalidade de utilização.
É preferível esfriar o ácido poliacrílico após secagem nesta modalidade. Por exemplo, quando o hidrogel for granulado em um tamanho de aproximadamente um a diversos milímetros mediante secagem, ácido poliacrílico após secagem está presente em partículas secas com um tamanho de aproximadamente um a diversos milímetros.
Embora o estado das partículas secas difira dependendo do método de secagem, as de coagulante.
Conseqüentemente, é preferível triturar e partículas secas em pó de ácido poliacrílico classificar as
| de um determinado | tamanho | (por | exemplo, | diâmetro | de | |
| partícula de | peso | médio na | faixa | de 10 a | 1.000 μτη, | de |
| preferência na faixa de 100 | a 800 | μιη) de | acordo com | as | ||
| necessidades. | Além | disso, é | conveniente adicionar diversos | |||
| reformadores | (por | exemplo, | solução | aquosa | de agente | de |
superficial, reticulação graos e
aglutinante em desodorante) reformadores de acordo com as necessidades. A adição na etapa de esfriamento é eficaz uma vez dos que • · · e
43/55 • · • · • · • · • · • · • · • · • · · • · · • · · • · · • · · · torna pico da distribuição do tamanho das partículas pontiagudo. Além disso, os reformadores são uniformemente distribuídos no pó de ácido poliacrílico na físicas (por exemplo, etapa de esfriamento. Sendo assim, diversas propriedades químicas e pressão) da resina hidro-absorvente é eliminada com relação ao tamanho das partículas
O vapor fornecido descarregado da etapa de vapor vapor desde de pó.
para a etapa de secagem 36 é secagem 36 após calor latente do ser utilizado para aquecimento na etapa de secagem. O pode ser descarregado do sistema de reação. Contudo, que o vapor mantenha uma temperatura relativamente elevada e uma pressão relativamente alta apesar do fato de que que aquelas antes de ser introduzido na etapa de secagem, tal vapor pode ser novamente fornecido ao processo de produção de realização temperatura.
ácido acrílico
Em particular, como fonte de calor mediante apropriada da pressão e é conveniente produzir vapor mediante regulação da pressão descarregada da etapa de secagem remanescente para reutilização no de parte da drenagem
6 e coletar a drenagem fornecimento de água para uma caldeira. O vapor gerado no dispositivo de recuperação de drenagem pode ser fornecido ao dispositivo de destilação/purificação ou pode ser reutilizado como fonte
De acordo com esta modalidade, é preferível utilizar vapor obtido mediante recuperação de calor de reação • · ·
A · • · produzido no processo de produção processo de produção de ácido térmico em um dispositivo desejado
44/55
de ácido acrílico poliacrílico como no meio dependendo da temperatucomo meio térmico em um dispositivo desejado de acordo com as necessidades. O meio para redução da pressão e da específico. Qualquer meio de regulação é aplicável. Além disso, é conveniente descarregar vapor desnecessário para fora do sistema de reaçao sempre que no sistema de reação de um modo bem equilibrado.
Como mencionado acima, um processo de produção de ácido acrílico típico e poliacrílico que segue o processo de produção de ácido acrílico de acordo com uma modalidade desta invenção são descritos com referência à Figura 1. Doravante, é descrito com referência à Figura processo de de ácido entre si.
Figura vapor no processo ácido acrílico e do processo de poliacrílico continuamente associados ilustra esquematicamente um fluxo de produção de ácido acrílico e de no processo de produção de ácido poliacrílico.
Como mencionado acima, o reator é um fase gasosa dispositivo para cataliticamente propileno e/ou propano gaseificado evaporador. Um uma caldeira de oxidar obtido em um dispositivo de recuperação de calor tal como está fixada ao reator. O dispositivo de calor produz vapor mediante transferência de • · · • < ·
45/55 calor de reação sobre o meio térmico tal como água que é fornecida ao dispositivo de recuperação de calor. Na modalidade desta invenção, um dispositivo de oxidação catalítica de fase gasosa de dois estágios é exemplificado 5 como tal reator. Especificamente, o reator tem unidades de recuperação de calor 40a, 40b fornecidas respectivamente em uma camada catalítica de primeiro estágio 41 e em uma camada catalítica de segundo estágio 42 para recuperar calor de reação produzido nas respectivas camadas 10 catalíticas 41 e 42. Nesta modalidade, a pressão do vapor
obtido mediante recuperação de calor de reação na camada catalítica de primeiro estágio é regulada por uma válvula de comando de pressão 51 de modo que a pressão produzida na unidade de recuperação de calor 40a permaneça em uma pré15 determinada faixa. O vapor é fornecido como meio térmico a um dispositivo desejado do aparelho de produção de ácido poliacrílico através de uma tubulação 50. O aparelho de
produção de ácido poliacrílico incorpora um dispositivo de neutralização para neutralizar ácido acrílico (de
0 preferência, ácido acrílico purificado) , um dispositivo de
polimerização para polimerizar a substância neutralizada, um dispositivo de secagem para secar a substância polimerizada, um dispositivo de esfriamento para esfriar o ácido poliacrílico seco.
Quando o processo de produção de ácido poliacrílico é um processo de produção de resina hidro-absorvente, é conveniente fornecer o vapor para dentro do dispositivo de secagem para secar a substância polimerizada após neutralização e polimerização de ácido acrílico purificado. No dispositivo de secagem, a 3 0 temperatura do gás, tal como ar, pode ser elevada até uma
46/55 temperatura desejada mediante troca de calor com o vapor como meio térmico e o gás quente pode ser soprado sobre a substância polimerizada para livrar a substância polimerizada do componente úmido. Sendo assim, a substância 5 polimerizada é seca.
Nesta modalidade, parte do vapor produzido na camada catalítica de primeiro estágio é fornecida a um dispositivo de secagem 52 através de uma tubulação 50g, e parte do vapor é fornecida a um dispositivo desejado no processo de 10 produção de ácido acrílico por uma tubulação 50f. É
conveniente propiciar meio de despressurização 51 em uma posição apropriada na tubulação 50f para despressurizar vapor até um nível desejado. No caso em que a quantidade de fornecimento de vapor a partir da camada catalítica de primeiro estágio é excessiva, parte redundante do vapor pode ser descarregada do sistema de reação através de uma
Na Figura 2, apenas o vapor obtido a partir da camada catalítica de primeiro estágio fornecido ao processo vapor obtido a partir de da camada catalítica de segundo estágio é fornecido um dispositivo específico no processo de ácido vapor obtido na camada catalítica de segundo estágio pode ser fornecido ao processo de produção de ácido poliacrílico. Em particular, desde que o vapor seja vapor de pressão elevada de 1,0 MPaG ou mais, tal vapor pode ser fornecido a partir da camada catalítica de primeiro estágio e/ou da camada catalítica de segundo estágio dependendo da quantidade recuperada de vapor, quantidade de calor necessário no
47/55 processo de produção de ácido poliacrílico,
40c é fixado ao reator 7 produzido no reator 7, é por calor térmico em obtido por de recuperação um dispositivo calor de pressão média
MPaG), patê ou térmico pela (não todo • · • · • · • · • · • · • · • · ··· • · ·· • · • · de calor desejável utilizar vapor obtido do produto de reação como meio especificado. No caso onde vapor inferior a 0,6 MPaG e inferior a 1,0 o vapor pode ser alimentado como meio tubulação 50b sem despressurização, como ilustrado na Figura 2, ou pode ser despressurizado até um para um aquecedor arbitrário ou trocador de calor tal como um aquecedor para aquecimento inferiores em uma caldeira de recozimento fixada a um ou similar, trocador de calor para pré-aquecimento de líquido de de um refrigerante a ser alimentado para um condensador ou similar.
Adicionalmente, vapor é ainda obtido por calor de combustão por um dispositivo de recuperação de calor 40d, é produzido por queima de gás de escapamento descarregado de produção de ácido acrílico tal como gás de do processo escapamento absorver produto de reação em um solvente por um dispositivo de do processo de produção de ácido acrílico tal como rejeitos descarregados do dispositivo de destilação/purificação para
| • | • · í ··; · ..... 48/55 :·’ .: :: /: ·: ·::: .·’ ’/ • ··· · ,*····· · • · · · · | • · • • · • · • · • |
| purificação de ácido acrílico a partir de uma solução aquosa de ácido acrílico por um dispositivo de combustão 45. Tais vapores podem ser utilizados como meio térmico em um dispositivo desejado. No caso onde estes vapores são | ||
| 5 | vapor de pressão média, os vapores podem também ser alimentados diretamente como meio térmico para dentro de um dispositivo desejado como mencionado acima. Deve ser observado que uma torre de produção de ácido | |
| • | acrílico 47 para produção de ácido acrílico de elevada | |
| 10 | pureza como produto final é um dispositivo que pode muito provavelmente produzir substância polimerizada, entre uma variedade de dispositivos de destilação/purificação de ácido acrílico. Se for utilizado vapor de pressão média como meio térmico em um aquecedor ou um trocador de calor | |
| 15 | que está fixado a uma torre de produção de ácido acrílico 47, pode ser produzida substância polimerizada. Devido a isto, é desejável alimentar vapor a pressão baixa (não inferior a 0,2 MPaG e inferior a 0,6 MPaG) e alimentar o | |
| • | vapor com a sua temperatura sendo controlada na faixa | |
| 20 | desejada. É desejável fixar um dispositivo de recuperação de drenagem 40f ao dispositivo de secagem 52 para recuperar a drenagem de vapor descarregado do dispositivo de secagem 52 como um vapor de pressão média ou baixa, e utilizar o vapor | |
| 25 | como água a ser alimentada para dentro de uma caldeira. A reutilização do vapor obtido por recuperação do vapor alimentado para o dispositivo de secagem 52 como drenagem de vapor é vantajosa na supressão da quantidade de combustível a ser consumido pela caldeira, economizando | |
| 30 | água a ser alimentada para a caldeira, e também pela |
49/55 • · · • · • · • · • ·· diminuição da quantidade de combustão do combustível na
caldeira resultou na supressão da quantidade de NOx emitido. 0 custo de aquecimento é ainda diminuído devido à reutilização do vapor como meio vapor de pressão média ou baixa produzido no dispositivo de recuperação de drenagem 40f como meio térmico no aparelho de produção de ácido acrílico como o dispositivo de uma tubulação 50J para alimentar o vapor proveniente dispositivo de recuperação de drenagem 40f para
Ê desejável cobrir a tubulação com um elemento isolamento térmico de modo a impedir que a temperatura vapor diminua durante o transporte ilustrado, do de do do vapor é também propiciar através da preferível uma válvula de comando de pressão ou seu equivalente de modo a regular dependendo do local para o qual o vapor vai ser alimentado.
De acordo com a presente invenção mencionada acima, calor recuperado no processo de inclui vapor e refrigerante descritos adiante.
refrigerado, que serão
É recomendável utilizar todo ou parte do vapor obtido pela recuperação de calor de reação produzido no momento de oxidação catalítica de fase gasosa como meio térmico em uma etapa de aquecimento do poliacrílico, quer dizer, polimerização, etapa de pelo menos uma dentre etapa de secagem e etapa de reticulação
50/55
......- ··: .·.
De acordo com esta invenção, de preferência, o vapor é vapor de pressão elevada com uma pressão de calibração não inferior a 1,0 MPaG. É desejável recuperar o vapor usado no processo de produção de ácido poliacrílico por 5 drenagem para produzir vapor com uma pressão de calibração inferior a 1,0 MPaG e para usar o vapor como meio térmico para produzir ácido acrílico por destilação.
De acordo com esta invenção, de preferência, refrigerante refrigerado pode ser preparado por recuperação 10 de calor latente produzido por troca de calor de meio térmico líquido que é alimentado para um evaporador, com propileno e/ou propano, e alimentado para o processo de produção de ácido poliacrílico. É também preferível usar o refrigerante refrigerado para esfriar o ácido poliacrílico.
Esta invenção é especialmente adequada para o caso em que um processo para produção de resina hidro-absorvente é utilizado como um exemplo do processo de produção de ácido poliacrílico.
De preferência, no aparelho da invenção, dispositivo de recuperação de calor está fixado ao dispositivo de oxidação catalítica de fase gasosa, e a tubulação inclui pelo menos um regulador de pressão para alimentar o meio térmico obtido no dispositivo de recuperação de calor para dentro da etapa de secagem.
Doravante, a modalidade desta invenção será descrita em maior detalhe com referência ao exemplo. Deve ser entendido que esta invenção não se limita ao exemplo descrito abaixo.
[Exemplo]
Ácido acrílico e resina hidro-absorvente que utiliza • ·
51/55 ’· · · · • · · · · \ · · · · ;····· ······ o ácido acrílico foram produzidos de acordo com ο
aquosa que contém
| etilenoglicol de | 30% em | massa) | cuj a temperatura | foi | |
| regulada em | 12°C | por meio | de um : | regulador de temperatura | |
| 5 com uso de | meio | térmico | líquido | (aquecedor com uso | de |
| vapor) foi | alimentada a | partir | de um reservatório | de |
de meio térmico fluido de líquido a uma taxa de
| 26 m3/h | para i | dentro de um | evaporador | para | evaporar | |
| • | propileno. | Como | resultado da | evaporação | do | propileno |
| 10 | liquefeito | , foi | obtida água | refrigerada | a | 2,4°C . A |
quantidade total da água refrigerada foi reciclada para dentro do líquido. A água refrigerada no de meio térmico líquido foi alimentada para dentro do condensador e refrigerador que estão fixados à coluna de de ácido acrílico a uma taxa de fluido de 38 m3/h. De refrigerada foi alimentada para os modo similar, a água respectivos dispositivos no aparelho de produção de resina hidro-absorvente para neutralização, polimerização e secagem a uma taxa de fluido
de 3 8 m3/h. Após funcionamento destes dispositivos de um modo adequado, a água refrigerada depois da primeira utilização ficou em 13°C e a água refrigerada depois da última utilização ficou em 15°C. A temperatura da água refrigerada no reservatório de alimentação de meio térmico líquido foi 11°C. Foi necessário alimentar vapor de 0,2 MPaG a uma taxa de fluido de 50 kg/h para elevar a temperatura da água refrigerada no reservatório para 12°C.
Em seguida, o propileno evaporado foi contatado com ar para realizar oxidação catalítica de fase gasosa. Na • · ·
52/55 • · • · • · • ·
camada catalítica de primeiro estágio, foi obtido gás contendo principalmente acroleína à temperatura de reação de 320°C e foi obtido gás contendo principalmente ácido acrílico à temperatura de reação de 270°C na camada 5 catalítica de segundo estágio. Ao obter gás contendo acroleína, vapor de 4,0 MPaG fluiu a 7,5 toneladas métricas/hora (doravante, simplesmente denominado T/h) através da camada catalítica de primeiro estágio por meio de uma caldeira de remoção de calor de primeiro estágio 10 para remover calor de reação. De modo similar, ao obter gás contendo ácido acrílico, vapor de 2,0 MPaG fluiu a uma taxa de fluido de 7,0 T/h através da camada catalítica de segundo estágio por meio de uma caldeira de remoção de calor de segundo estágio para remover calor de reação.
0 gás de reação produzido no reator foi esfriado por vapor de 0,6 MPaG que fluiu a 0,8 T/h a partir de uma caldeira de calor de escapamento. Ácido acrílico foi absorvido em uma coluna de absorção com uso de água. Deste modo foi obtida uma solução aquosa de ácido acrílico. Parte 2 0 do gás destilada para fora através da parte superior da coluna de absorção foi reciclado para dentro do reator e a parte restante do gás foi processada em um dispositivo de combustão no qual o gás de escapamento foi queimado com uso de um catalisador. Calor de combustão produzido no momento 2 5 da queima do gás de escapamento foi recuperado por uma caldeira de calor de escapamento como vapor de 0,6 MPaG que fluiu a uma taxa de fluido de 2,2 T/h.
O vapor produzido deste modo foi usado como segue.
Especificamente, as tubulações são umas às outras por meio
0 de válvulas de comando de pressão respectivas de tal modo • ·
53/55 que a pressão de vapor decresce de
4,0 de 2,0 MPaG para 0,6 MPaG e de 0,6
MPaG ordem seqüencialmente.
Se for excessiva de vapor devido • · • · * · • · • ·
MPaG para • · • · • · • · • · • · • · • · para 2,0
0,2 MPaG
MPaG, nesta fornecida quantidade de vapor excessivamente • · • · • · • · elevada, o vapor tende a fluir para um local onde a pressão de vapor é baixa. No caso em que a quantidade de vapor é excessiva mesmo fluindo através da tubulação
MPaG, tal vapor em excesso é descarregado da válvula pressão.
regulada a para fora de comando
0,2 do de
Portanto, foi obtido ácido acrílico purificado para resina hidro-absorvente por meio aquosa
MPaG a de ácido acrílico. Neste momento, o
9,0 T/h exigido pela caldeira de aquecedor foi obtido a partir dos vapores de vapor de 0,6 recozimento e
4,0 MPaG,
2,0
MPaG e 0,6 MPaG. De modo similar, o vapor de 0,2 MPaG a
T/h exigido pela caldeira de recozimento e aquecedor obtido a partir dos vapores de 2,0 MPaG, 0,6 MPaG e
MPaG.
2,3 foi
0,2
Quando a resina hidro-absorvente foi produzida partir do ácido acrílico purificado por meio secagem, etc, 7,4 T/h de do vapor de primeiro elevação
4,0 MPaG obtido na caldeira de estágio foram consumidas da temperatura do ar usado de principalmente na na secagem que foi de 0,2 MPaG a uma taxa de fluido de 1,5 T/h foi produzido e recuperado como vapor condensado em uma coluna de ignição e foi usado para purificar ácido acrílico. Consequentemente, quando se observa a troca de calor de água refrigerada, • ·
54/55 e · • · • · • · • * • · • · • · vapor de 270 kg/h é necessário para elevar a temperatura da água refrigerada de 38 m3/h de
11°C para 15°C se for considerado que o processo
Isto significa que energia para acionar um dispositivo de esfriamento necessário para a produção de resina hidro-absorvente pode ser economizada pela quantidade de calor substancialmente correspondente ao vapor.
No que se refere ao vapor, uma vez que o vapor produzido no aparelho usado na pequena quantidade de
T/h foi descarregada resina hidro-absorvente, apenas a vapor a uma taxa de fluido de 0,25 mediante controle da válvula de comando de pressão para fluir o vapor a 0,2 MPaG. No caso não funcionou, vapor a uma taxa de fluido de 5,9 T/h foi descarregado para fora do sistema
Uma vez produzidos vapores de diferentes níveis de pressão no aparelho de os hidro-absorvente assim como no aparelho de produção de ácido acrílico, suprimindo deste modo perda de vapor, que no estado da técnica. Se o calor latente for apenas usado a temperatura da água refrigerada circulada no processo de ácido acrílico torna-se ainda ácido acrílico, o que técnica. De acordo com a utilizado no processo de tão no não foi presente baixa que necessita aparelho evitável invenção, de ácido ser de no estado da calor latente é poliacrílico do ·
• · ···
55/55 • · • · • · • · • · • · • · • · ··· • · • · • · • · • · • · • · • · • · *
···
mesmo modo que no processo de produção absorvente. Deste modo, adequadamente esfriada estado da técnica, e a de resina hidroa temperatura da água refrigerada é e necessita ser elevada como no energia necessária para acionar um refrigerador é economizada.
1/4
Claims (2)
1. Método para produzir ácido poliacrilico compreendendo um processo de produção de ácido acrílico que inclui oxidar cataliticamente propileno e/ou propano em uma fase gasosa para gerar um produto de reação contendo um ácido acrílico, absorver o produto da reação em um solvente, e separar por purificação ácido acrílico de uma solução aquosa de ácido acrílico contendo o solvente; e um processo de produção de ácido poliacrilico que inclui sujeitar o ácido acrílico ou a solução aquosa de ácido acrílico à polimerização, caracterizado pelo fato de todo ou parte do calor obtido por recuperação do calor de reação gerado na etapa de oxidação catalítica em fase gasosa é utilizado em uma etapa de aquecimento no processo de produção de ácido poliacrilico.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de um refrigerante resfriado, preparado na etapa de vaporização de propileno e/ou propano, no dito processo de produção de ácido acrílico por recuperação de calor latente gerado por troca de calor do meio térmico líquido em um evaporador, ser alimentado a um dispositivo de refrigeração do processo de produção de ácido poliacrilico.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato do ácido poliacrilico ser um ácido poliacrilico solúvel em água, um ácido poliacrilico hidroabsorvente ou um sal do mesmo.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3,
Petição 870180138045, de 05/10/2018, pág. 8/11
2/4 caracterizado pelo fato do ácido poliacrílico hidroabsorvente ou do sal do mesmo ser um ácido poliacrílico que incha em água, ser insolúvel em água e ter estrutura reticulada.
5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do ácido poliacrílico hidroabsorvente ou do sal do mesmo ser um material capaz de absorver água deionizada ou salina pelo menos três vezes o seu peso.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por pelo menos parte do vapor obtido da recuperação do calor de reação gerado na fase gasosa da oxidação catalítica ser alimentado ao processo de produção de ácido poliacrílico.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato do vapor ser vapor de alta pressão tendo uma pressão de calibração de não menos do que 1,0 MPa.
8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por vapor tendo uma pressão de calibração de menos do que 1,0 MPa ser gerado através da recuperação do vapor alimentado ao processo de produção de ácido poliacrílico através de drenagem, o vapor sendo usado como meio térmico para produzir ácido acrílico.
9. Aparelho para produção de ácido poliacrílico compreendendo:
um aparelho (2, 3, 5, 5a, 7, 11, 12, 16, 18, 20, 24,
Petição 870180138045, de 05/10/2018, pág. 9/11
3/4 um dispositivo (7, 41, 42) para oxidar cataliticamente o propileno e/ou propano gaseificado em uma fase gasosa;
um dispositivo (11) para absorver produto de reação produzido no dispositivo de oxidação catalítica de fase gasosa (7, 41, 42) em um solvente;
um dispositivo (24, 46) para purificar ácido acrílico a partir de uma solução aquosa de ácido acrílico que contém o solvente no dispositivo de absorção (11) por destilação;
um aparelho (33, 34, 35, 36, 37, 52) para produzir ácido poliacrílico que inclui um dispositivo (34) para neutralizar a solução aquosa de ácido acrílico e o ácido acrílico antes ou durante ou após polimerização;
um dispositivo (35) para polimerizar o ácido acrílico e um dispositivo (36, 52) para secar a substância polimerizada, dito aparelho sendo caracterizado por compreender ainda um dispositivo de recuperação de calor (40a, 40b, 40c, 40d, 40e) para recuperar calor produzido no dispositivo de oxidação catalítica da fase gasosa do aparelho de produção de ácido acrílico (2, 3, 5, 5a, 7, 11,
aparelho de produção de ácido poliacrílico (33, 34, 35, 36, 37, 52) .
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato do dispositivo de recuperação de calor (40a, 40b, 40c, 40d, 40e) estar fixado ao dispositivo
Petição 870180138045, de 05/10/2018, pág. 10/11
4/4 de oxidação catalítica de fase gasosa (7, 41, 42) e do aparelho incluir ainda pelo menos um regulador de pressão para alimentar o meio térmico obtido no dispositivo de recuperação de calor (40a, 40b, 40c, 40d, 40e) para dentro
5 do dispositivo de secagem (36, 52) no aparelho de produção de ácido poliacrílico (33, 34, 35, 36, 37, 52).
Petição 870180138045, de 05/10/2018, pág. 11/11 ι
2/2 *
τ
CM ó LL
50e
MÉTODO E APARELHO PARA A PRODUÇÃO DE ÁCIDO POLIACRÍLICO
Um método para produzir ácido poliacrílico inclui um processo combinado de um processo de produção de ácido acrílico e um processo de produção de ácido poliacrílico. O 5 processo de produção de ácido acrílico inclui as etapas de oxidar cataliticamente propileno e/ou propano em uma fase de reação em um solvente e purificar ácido acrílico a partir de uma contém o solvente por de ácido poliacrílico inclui a etapa de utilizar meio térmico purificar ácido poliacrílico a partir da solução aquosa de ácido acrílico ou a partir de ácido acrílico.
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