BRPI0505097B1 - método para minimizar a decomposição de cianoidrinas em um processo de reação exotérmica envolvendo reação de hidrólise de acetona cianoidrina com ácido sulfúrico, e que produz uma quantidade de calor - Google Patents

Abstract

"MÉTODO PARA MINIMIZAR A DECOMPOSIÇÃO DE CIANOIDRINAS EM UM PROCESSO DE REAÇÃO EXOTÉRMICA ENVOLVENDO CIANOIDRINAS E QUE PRODUZ UMA QUANTIDADE DE CALOR". A presente invenção fornece um método para minimizar a decomposição de cianoidrinas em reações químicas exotérmicas envolvendo cianoidrinas. O método compreende fornecer um meio de reação e reagentes a um reator tubular tendo o meio de mistura interna, misturando o meio de reação e reagentes para formar uma mistura de reação homogênea, removendo calor do processo de reação e reagindo os reagentes para produzir um produto misturado tendo uma temperatura global. O método pode também compreender o resfriamento do meio de reação a uma temperatura de 1 a 10198>C mais fria do que a temperatura global do produto misturado antes de fornecer o meio de reação ao reator tubular

Description

A presente invenção diz respeito a minimizar a decomposição térmica de cianoidrinas em reações químicas envolvendo cianoidrinas, tais como reações de hidrólise da acetona cianoidrina, por meio da qual os rendimentos do produto global são aumentados.

Existem muitos processos químicos que envolvem cianoidrinas, como reagentes ou produtos. Por exemplo, processos comerciais bem conhecidos para a produção de ácido metacrílico (“MAA”) e ésteres destes, tais como metacrilato de metila (“MMA”) e metacrilato de butila (“BMA”), da acetona cianoidrina tipicamente envolve uma série de reações, incluindo a reação de hidrólise inicial da acetona cianoidrina com ácido sulfúrico. O processo para a produção de MAA e ésteres de MAA também incluem o craqueamento dos produtos de hidrólise e uma outra reação, tal como uma reação de acidificação para formar MAA, ou uma reação de esterificação para formar ésteres de MAA. Além disso, a acetona cianoidrina propriamente dita é o produto da reação da acetona com cianeto de hidrogênio. O mercado comercial para MAA e ésteres destes é extremamente sensível ao custo e, portanto, qualquer aperfeiçoamento em rendimento do produto, de qualquer modo pequeno, pode resultar em uma significante economia de custo.

É conhecido que as cianoidrinas são suscetíveis a decomposição na presença de ácidos fortes (por exemplo, ácido sulfúrico ou fosfórico) ou bases fortes (por exemplo, cáustico ou dietilamina) para formar cianeto de hidrogênio e outros produtos de composição (dependendo da natureza da cianoidrina) em temperaturas elevadas, tais como, por exemplo, maior do que cerca de 70°C. A decomposição da cianoidrina em reações onde as cianoidrinas são elas mesmas os produtos desejados resulta diretamente em rendimento dos produtos diminuído. A decomposição de cianoidrina em reações onde as cianoidrinas são intermediárias ou reagentes em outras reações, tais como na produção de MAA e seus ésteres, indiretamente resulta 5 em rendimentos de produto diminuídos, visto que uma porção de cianoidrina é destruída ao invés de ser consumida por outras reações para produzir os produtos de reação pretendidos, desejados. Deste modo, a minimização da decomposição da cianoidrina é uma meta contínua dos fabricantes químicos cujas reações envolvem cianoidrinas. )0 Também é conhecido que durante as temperaturas mais elevadas, a taxa de reação geralmente aumenta nas reações químicas envolvendo cianoidrinas, tais reações também são tipicamente exotérmicas. Deste modo, em vista do potencial de decomposição das cianoidrinas em altas temperaturas, o controle rigoroso da temperatura da reação nos processos 15 envolvendo cianoidrinas é importante para manter as taxas de reação, enquanto minimiza-se a decomposição das cianoidrinas.

Um método conhecido na técnica para o controle rigoroso da temperatura de reação das reações envolvendo cianoidrinas, incluindo a k reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico, é para conter a 20 zona de reação (onde a reação ocorre) em um ou mais reatores de tanque agitado contínuo (“CSTR”). Os CSTRs são tipicamente tachos ou tanques bem agitados e, por várias razões, um processo de reação pode incluir dois ou mais CSTRs conectados em série. Os CSTRs são muitas vezes selecionados para conter as zonas de reação de reações químicas particulares requerendo 25 homogeneidade, porque estes são bem conhecidos e entendidos na técnica para fornecer um ambiente de reação homogêneo, isto é, onde a composição da mistura de reação e a temperatura de reação são homogêneas por toda a zona de reação. Isto significa que a composição e a temperatura em que a reação se realiza dentro de um CSTR é entendida e adotada na técnica a ser a mesma como a composição e a temperatura em todas as posições dentro do CSTR, assim como a corrente de saída do CSTR. Tal uniformidade de temperatura e composição é útil para otimizar o rendimento das reações químicas, incluindo aquelas envolvendo cianoidrinas, tais como reações de hidrólise da acetona cianoidrina, de acordo com métodos da técnica anterior.

Por exemplo, a Encyclopedia of Chemical Technology, por Kirk-Othmer, 4o Edição, Vol. 16, John Wiley & Sons, 1995, pp. 16 a 18 e Figura 4, divulga a preparação de MAA e seus ésteres usando o processo bem conhecido que começa-se hidrolisando a acetona cianoidrina com ácido sulfurico em um CSTR. Similarmente, a Patente de Publicação U.S. No. 2003/0208093 (US ‘093) divulga um processo para a produção de MAA e seus ésteres em que uma série de dois a três CSTR’s são usados para a reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico. A US ‘093 divulga que a temperatura de reação de hidrólise é tipicamente de 70°C a 135°C (isto significa que a temperatura da mistura de reação bruta no CSTR é de 70°C a 135°C). De acordo com as divulgações de ambos os documentos, a reação de hidrólise produz uma mistura de hidrólise compreendendo oc- sulfatoisobutiramida (“SIBAM”), oc-hidroxiisobutiramida (“HIBAM”), e uma quantidade menor de metacrilamida (“MAM”). A mistura de hidrólise é objetivada a um craqueamento da reação em que o SIBAM e HIBAM são convertidos a mais MAM. O produto MAM resultante pode então ser reagido ainda com água para produzir MAA e com alcanóis (por exemplo, metanol, butanol) para produzir ésteres de MAA (por exemplo, MMA, BMA).

Entretanto, surpreendentemente e contrário ao conhecimento geral na técnica, foi descoberto que onde CSTRs são usados em reações envolvendo cianoidrinas, tais como a reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico, regiões estáveis de alta temperatura ocorrem dentro e em volta da posição onde a alimentação do reagente é introduzida dentro do CSTR (a seguir, citado como o “ponto de adição”). Estas regiões localizadas de alta temperatura (aqui citadas como “pontos quentes”) podem de até 10°C, ou até mesmo de 20°C, mais altas do que a temperatura de outro modo uniforme da mistura de reação bruta dentro do CSTR. Estes pontos quentes promovem a decomposição térmica da cianoidrina, e por meio disso, conduz a uma fonte significante de rendimento do produto diminuído.

Deste modo, por exemplo, em um processo para a produção de MAA e seus ésteres, que envolve a reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico em um CSTR, onde a temperatura de reação é mantida dentro da faixa presumivelmente segura de 80°C a 90°C, o ponto quente no ponto de adição da acetona cianoidrina é maior do que 90°C, que promove a decomposição da acetona cianoidrina na produção dos produtos de hidrólise preferidos (isto é, SIBAM, HIBAM e MAM) que são necessários para as reações mais a jusante e produção final de MAA e seus ésteres. Tais perdas de rendimento irrecuperáveis podem ser tão altas quanto 3% e são, portanto, bastante significantes em todo o processo de produção de MAA e éster de MAA.

De todas as variáveis do processo na reação de hidrólise debatida acima, estudos têm revelado que a temperatura de reação é a mais significante no que diz respeito a decomposição da acetona cianoidrina. Na média, uma experimentação laboratorial pelos requerentes revelou que a decomposição da acetona cianoidrina diminui o rendimento de hidrólise em cerca de 1% para cada 10°C de aumento na temperatura de reação da hidrólise. Por exemplo, em reações de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico, conduzido em um CSTR de escala laboratorial, foi determinado que um aumento na temperatura de hidrólise de 10°C, de 85°C para 95°C, resultou em um incremento de 1% na perda de rendimento do produto.

Adicionalmente, a mistura rápida e completa dos reagentes com o meio de reação na zona de reação é importante por várias razões, incluindo facilitar o controle da temperatura em reações envolvendo cianoidrinas. A Patente U.S. N2 5.763.687 divulga que a mistura completa em uma reação química para produzir compostos mononitro aromáticos pode ser realizada pelo uso de um reator tubular tendo uma configuração interna 5 particular. Mais particularmente, uma pluralidade de membros tabulares enrolados são arranjados e posicionados dentro do reator tubular tal que quando os reagentes são alimentados ao reator estes são eficientemente misturados conforme passam através do reator.

Em vista das dificuldades precedentes e deficiências das |0 reações conduzidas envolvendo cianoidrinas usando CSTRs, que resultam na formação recentemente descoberta de um ponto quente prejudicial no ponto de adição ao CSTR, existe uma necessidade quanto a um método para conduzir tais reações que minimize o potencial para decomposição das cianoidrinas. O método da presente invenção alcança esse objetivo usando-se 15 um aparelho reator que garante mistura rápida e completa dos reagentes com o meio da reação na zona de reação e manipulando-se a temperatura de reação.

Em uma forma de realização geral da presente invenção, um método para minimizar a decomposição de cianoidrinas em um processo de 20 reação exotérmico envolvendo cianoidrinas é fornecido. O método compreende as etapas de: (a) fornecer um meio de reação a um reator tubular contendo pelo menos uma zona de reação neste e tendo um meio de mistura interna posicionado na pelo menos uma zona de reação; (b) fornecer um ou mais reagentes ao reator tubular; e (c) misturar o meio de reação com um ou 25 mais reagentes em pelo menos uma zona de reação, formando deste modo uma mistura de reação bruta tendo uma composição substancialmente homogênea e uma temperatura de reação substancialmente homogênea. A reação exotérmica produz uma quantidade de calor e, por essa razão, o método da presente invenção compreende ainda (d) remover uma quantidade de calor do processo de reação exotérmica, a quantidade de calor sendo equivalente à quantidade de calor produzida pelo processo de reação exotérmica; e (e) reagir um ou mais reagentes na pelo menos uma zona de reação para produzir um produto misturado tendo uma temperatura global.

O reator tubular pode, de fato compreender dois ou mais reatores tubulares arranjados em paralelo ou em série entre si. O meio de mistura interno do reator tubular pode ser pelo menos um dispositivo selecionado do grupo consistindo de: misturadores estáticos, placas de orifício, tubos venturi, misturadores a jato, extratores, placas perfuradas, espargidores, agitadores, misturadores rotativos, circuitos fechados de circulação de alta velocidade, e bicos pulverizadores. Além disso, o meio de reação e o um ou mais reagentes podem ser fornecidos ao reator tubular a uma razão de meio de reação:reagentes de entre 2:1 e 200:1.

Em uma forma de realização particular da presente invenção, a etapa de remover uma quantidade de calor pode ser realizada por resfriamento do meio de reação a uma temperatura entre 1°C e 10°C menor do que a temperatura global anterior para fornecer o meio de reação ao reator tubular.

Em outra forma de realização particular da presente invenção, um primeiro do um ou mais reagentes pode ser fornecido ao reator tubular em pelo menos um de uma pluralidade de pontos de adição por uma pluralidade de dispositivos injetores posicionados circunferencialmente ao redor do aparelho do reator tubular. A etapa de misturar o meio de reação com o um ou mais reagentes para formar uma mistura de reação homogênea bruta pode ser efetuada, pelo menos em parte, selecionando e usando um ou mais da pluralidade de dispositivos injetores para fornecer o pelo menos um primeiro do um ou mais reagentes ao reator tubular.

Ainda em outra forma de realização da presente invenção, o processo de reação exotérmica envolvendo cianoidrinas é uma reação de hidrólise, em que um primeiro reagente compreende acetona cianoidrina, e um segundo reagente compreende um ácido selecionado do grupo consistindo de: ácido sulfurico, oleum e misturas destes. Nesta forma de realização, a razão molar do ácido: acetona cianoidrina presente na mistura de reação bruta pode estar na faixa de 1.3:1 a 1.9:1. Adicionalmente, nesta forma de realização, o produto misturado da reação de hidrólise pode compreender um ou mais produtos selecionados do grupo consistindo de: a— sulfatoisobutiramida, a-hidroxiisobutiramida, e metacrilamida; e o método pode além disso compreender: (f) converter termicamente o produto misturado da reação de hidrólise em um reator de craqueamento para produzir uma mistura de reator de craqueamento compreendendo metacrilamida e ácido metacrílico; e (g) reagir a mistura do reator de craqueamento em pelo menos um reator com um material selecionado de alcanol e água para produzir um monômero selecionado de ácido metacrílico e ésteres deste.

As características e vantagens adicionais tomar-se-ão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada das várias formas de realização da presente invenção, consideradas em conjunção com os desenhos anexos, em que números de referência iguais indicam características iguais, e em que:

A Figura 1 é uma representação esquemática de uma forma de realização da presente invenção em que o processo de reação é uma reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido; e

A Figura 2 é uma representação esquemática de um processo da técnica anterior conhecido para a hidrólise de acetona cianoidrina com ácido, fornecido para comparação.

Como debatido logo acima, as cianoidrinas são submetidas a decomposição quando na presença de ácidos fortes em temperaturas elevadas, por exemplo, em temperaturas maiores do que cerca de 70°C, resultando deste modo em rendimento do processo reduzido. Além disso, no contexto de uma reação de hidrólise da acetona cianoidrina (“ACH”) com ácido sulfurico, a decomposição da acetona cianoidrina para acetona e cianeto de hidrogênio resulta não somente na redução do rendimento de produtos de hidrólise e, sucessivamente, dos produtos de MAA e éster MAA a jusante, mas também pode levar a complicações adicionais no sistema de hidrólise.

Por exemplo, o cianeto de hidrogênio formado pela decomposição da acetona cianoidrina é rapidamente hidrolisado e convertido em formamida na reação de hidrólise. Subseqüentemente e em uma taxa mais lenta, a formamida é termicamente craqueada para formar gás de monóxido de carbono (CO) e sal de sulfato de amónia. A menos que a mistura de produto seja adequadamente desgaseificada, a presença de CO pode se manifestar como bomba de cavitação e pode contribuir com a inoperabilidade em todo o processo e unidade. Aumentos na temperatura global do processo pode auxiliar no processo de desgaseificação, entretanto, a temperatura de reação de hidrólise aumentada leva a níveis aumentados de decomposição da acetona cianoidrina.

Adicionalmente, sob as condições de operação típicas descritas na Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, a acetona é sulfonada pelo ácido sulfurico a uma mistura de ácidos mono- e dissulfônicos. Na seção de hidrólise, o ácido acetona monossulfônico (“AMSA”) predomina e conforme a reação progride mais, o ácido acetona dissulfônico (“ADSA”) aumenta e toma-se o predominante. Esta série de reações é importante porque cada sulfonação da reação de acetona é acompanhada pela geração estequiométrica de água. Como é bem conhecido na técnica e mostrado na US ‘093, quando a água está presente na mistura da reação de hidrólise, ela reagirá para converter SIBAM em HIBAM, que é mais difícil e requer temperaturas mais altas para converter a MAM na reação de craqueamento subseqüente.

Em uma forma de realização geral, o método da presente invenção para minimizar a decomposição de cianoidrinas em um processo de reação exotérmica envolvendo cianoidrinas, compreende as etapas de fornecer um meio de reação a um reator tubular e fornecer um ou mais reagentes ao reator tubular. O reator tubular contém pelo menos uma zona de reação e tem meios de mistura interna posicionados em pelo menos uma zona de reação. O 5 método da presente invenção compreende ainda misturar o meio de reação com o um ou mais reagentes na pelo menos uma zona de reação. Esta mistura forma uma mistura de reação bruta tendo uma composição substancialmente homogênea e uma temperatura de reação substancialmente homogênea. O método também compreende remover uma quantidade de calor do processo 10 de reação exotérmica, onde a quantidade de calor removida é equivalente a quantidade de calor produzida pelo processo de reação exotérmica. As quantidades de calor removidas e produzidas são equivalentes, para o propósito da presente invenção, onde as quantidades são quase iguais a de um outro, com + ou - 10%, ou até mesmo por exemplo, 1%. Ultimamente, o 15 método da presente invenção compreende a etapa de reagir um ou mais reagentes em pelo menos uma zona de reação para produzir um produto misturado tendo uma temperatura global. A temperatura global do produto misturado é otimamente medido após a reação cessar (tal como, por exemplo, quando substancialmente todos de pelo menos um do um ou mais reagentes 20 reagiu) e o produto misturado saiu do reator tubular.

Por um processo de reação exotérmica “envolvendo cianoidrinas” é pretendido significar que um ou mais dos reagentes e produtos dos processos de reação compreendem uma ou mais cianoidrinas. Além disso, como será identificado por pessoas de habilidade comum, uma reação 25 exotérmica é uma reação que produz uma quantidade de calor, onde a quantidade depende de vários fatores, incluindo mas não limitando aos tipos e quantidades de reagentes e a temperatura e duração da reação.

O termo “cianoidrinas” como aqui usado significa compostos tendo a fórmula geral:

em que R e R’ podem ser os mesmos ou diferentes e são selecionados do grupo consistindo de hidrogênio e hidrocarbonetos. A estrutura dos hidrocarbonetos não é particularmente limitada e pode compreender cadeias retas, cadeias ramificadas, anéis aromáticos, etc. e os hidrocarbonetos podem ser saturados, substituídos, ou insaturados. Além disso, R e R’ juntos podem formar parte de uma porção alicíclica ou heterocíclica.

Com respeito ao reator tubular, o método da presente invenção inclui formas de realização em que existe mais do que um reator tubular, ou até uma pluralidade de reator tubulares (tais como, por exemplo, em um tipo de concha e tubo do aparelho do reator), usado para realizar o processo de reação exotérmica envolvendo cianoidrinas. Onde mais do que um reator tubular é utilizado, pelo menos um, e preferivelmente todos os reatores tubulares contém pelo menos uma zona de reação e tem o meio de mistura interna posicionados na pelo menos uma zona de reação.

Além disso, o meio de mistura interna do reator tubular é pelo menos um dispositivo selecionado do grupo consistindo de: misturadores estáticos compreendendo elementos de mistura estática, placas de orifício, tubo venturi, misturador a jato, extratores, placas perfuradas, espargidores, agitadores, misturadores rotativos, circuitos fechados de circulação de alta velocidade, e bicos de pulverização. Os elementos de mistura estática podem ser um ou mais elementos selecionados do grupo consistindo de: lâminas, pinos, defletores, suplementos tabulares, e outros dispositivos indutores de cisalhamento. Tais dispositivos e elementos de mistura estática são bem conhecidos e comercialmente disponíveis, de companhias tais como a Koch-Glitsch, Inc. of Wichita, KS, Chemineer, Inc. of Dayton, OH, e Sulzer Chemtech Ltd. of Tulsa, OK.

Como será reconhecido pelas pessoas de habilidade comum na técnica, onde o processo de reação envolve o uso de substâncias corrosivas (tais como por exemplo, ácido sulfurico ou cáustico), o reator tubular e seu 5 meio de mistura interna deve se construído com materiais resistentes a corrosão, incluindo mas não limitado a aço inoxidável (por exemplo, série 300, 904L, 6-moly), tântalo, zircônio, e HASTELLOY® (por exemplo, B, B-2, B-3, C-22, e C-276).

O meio de reação pode ser qualquer material apropriado para |0 misturar com, conter, e transportar os reagentes da reação química desejada, sem serem consumidos pela reação, e dependerá da natureza da reação química desejada e dos reagentes necessários. Por exemplo, sem limitação, um meio apropriado de reação pode incluir os mesmos tipos de compostos como são esperados a ser produzidos pelo processo de reação envolvendo 15 cianoidrinas. De fato, o meio de reação pode ser apropriadamente incluído de produtos capturados e reciclados do processo de reação. Deste modo, no caso de uma reação de hidrólise da acetona cianoidrina e ácido sulfurico que é esperada para produzir SIBAM, HIBAM e MAM, o meio de reação pode apropriadamente compreender um ou mais dos SIBAM, HIBAM e MAM. Em 20 algumas formas de realização, o meio de reação pode ainda compreender materiais diluentes, tais como por exemplo, hexano, dióxido de enxofre, ou hidrocarbonetos de cadeia reta.

É entendido que um ou mais dos reagentes (tais como, por exemplo, o ácido em uma reação de hidrólise) podem ser fornecidos 25 indiretamente ao reator tubular primeiro adicionando-se um ou mais dos reagentes ao meio de reação antes de fornecer o meio de reação ao reator tubular.

Um ou mais reagentes usados no processo de reação dependerão da reação desejada e os produtos de reação e está bem dentro da capacidade das pessoas de habilidade comum selecionar os reagentes apropriados. Por exemplo, onde é desejado produzir SIBAM, HIBAM e MAM para outra conversão a MAA e ésteres destes, os reagentes apropriados podem ser acetona cianoidrina e um ácido selecionado do grupo consistindo 5 de ácido sulfurico, oleum e misturas destes (como divulgado na US ‘093, debatida anteriormente acima). Onde acetona cianoidrina é por si mesma o produto desejado, os reagentes podem ser acetona e cianeto de hidrogênio (como descritas na Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology), e uma base forte, tal como hidróxido de sódio, pode estar presente. Nesta |0 reação, a água também pode estar presente como um diluente, e a reação pode ser tipicamente realizada ente 0°C e 20°C, com temperaturas elevadas (maiores do que cerca de 20°C) promovendo a decomposição da cianoidrina neste sistema de reação. Onde é desejado produzir uma cianoidrina particular conhecida como cianoidrina metil etil cetona, os reagentes podem ser ácido 15 hidrociânico e metil etil cetona (como divulgado na Patente U.S. N2 6.743.938), e a reação pode ser realizada na presença de uma base forte, tal como dietilamina. Deste modo, a cianoidrina pode ser o reagente ou o produto no processo de reação e o método da presente invenção pode ser k vantajosamente aplicado em qualquer processo de reação exotérmica 20 envolvendo cianoidrinas.

A etapa de mistura do meio de reação com um ou mais reagentes para formar a mistura de reação bruta, tendo uma composição substancialmente homogênea e uma temperatura de reação substancialmente homogênea é realizada, pelo menos em parte, de acordo com a presente 25 invenção, pelo uso do reator tubular tendo o meio de mistura interna descrito acima.

Outra maneira de misturar rápida e completamente o meio de reação e o um ou mais reagentes para formar uma mistura de reação homogênea bruta, de acordo com a presente invenção, seria fornecer pelo menos um dos reagentes ao reator tubular em uma pluralidade de pontos de adição, usando uma pluralidade de dispositivos injetores, tais como sem limitação, bicos injetores, que são posicionados em tomo do aparelho reator tubular. Os dispositivos injetores podem ser posicionados ao redor do reator 5 tubular de modo circunferencial, longitudinal ou ambos. Além disso, todos os dispositivos injetores não precisam ser usados a qualquer tempo dado, mas preferivelmente, pelo menos um, e preferivelmente mais do que um dispositivo injetor deve ser usado para fornecer pelo menos um dos reagentes ao reator tubular em vários pontos de adição diferentes. Esta organização ^0 serve para distribuir o reagente mais uniformemente dentro do meio de reação. Em um forma de realização particular da presente invenção, a velocidade da injeção do reagente ou reagentes sendo fornecido através de dispositivos injetores pode ser a mesma em cada dispositivo injetor sendo usado. Adicionalmente, a velocidade da injeção do(s) reagente(s) pode(m) ser 15 mantida(s), por exemplo, sem limitação, entre 10 pés/s e 80 pés/s (3 m/s e 24 m/s), ou entre 20 pés/s e 65 pés/s (6 m/s e 20 m/s), ou até entre 28 pés/s e 42 pés/s (8,5 m/s e 13 m/s), para obter uma mistura eficiente.

Também é possível, de acordo com a presente invenção, manter uma eficiência de mistura ótima usando os dispositivos injetores 20 operando menos injetores a taxas de produção global mais baixas e, similarmente, operando mais dos dispositivos injetores em taxas de produção mais altas, ao invés de usar o mesmo número de dispositivos injetores todas as vezes e ajustando a taxa de fluxo através de cada bico. Acredita-se que o primeiro procedimento, seja melhor do que o ultimo procedimento, por que o 25 último procedimento resultaria em velocidades de injeção variáveis e, por essa razão, em eficiências de mistura variáveis, em diferentes locais dentro da zona de reação. Por exemplo, operando 10 dispositivos injetores à diferentes velocidades de injeção para obter uma taxa de alimentação reagente global de 100 libras por hora (45,4 Kg por hora) criaria condições de mistura variáveis no reator tubular e uma mistura de reação bruta não homogênea. Operando 10 dispositivos injetores cada um a 10 libras por hora (4,5 Kg por hora) obter-se- ia uma mistura mais uniforme e uma mistura de reação bruta mais homogênea. Se uma decisão é feita para diminuir a taxa de produção tal que 5 apenas uma taxa de alimentação de 50 libras por hora (22,7 Kg por hora) do reagente é necessária, então apenas 5 dos dispositivos injetores podem ser operados, cada um com as mesmas 10 libras por hora (4,5 Kg por hora), enquanto os outros 5 dispositivos injetores são desativados ou desligados, deste modo mantendo a uniformidade da mistura dentro do reator tubular. |0 Acredita-se que outra otimização dos procedimentos anteriores, assim como os cálculos e conversões necessárias para determinar o procedimento de operação de injetor ótima, estão bem dentro da capacidade de pessoas de habilidade comum na técnica.

Em uma forma de realização particular da presente invenção, 15 que é uma reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico, a taxa de reação de um reagente, tal como acetona cianoidrina, é controlada tal que a temperatura no ponto de adição nunca é maior do que a temperatura global do produto misturado que deixa o reator tubular. Isto serve para minimizar, ou até eliminar, os pontos quentes que podem de outra maneira 20 desenvolver no ponto de adição dos reagentes através dos dispositivos injetores.

Como com a maioria das reações exotérmicas, o calor produzido pelo processo de reação exotérmica envolvendo cianoidrinas deve ser removido a fim de sustentar o processo de reação no decorrer do tempo 25 em um estado contínuo fixo. O calor pode ser removido resfriando o reator tubular, que vai também, é claro, resfriar a zona de reação e a mistura de reação bruta contida, usando qualquer meio de refrigeração convencional tal como por exemplo, qualquer um ou mais dos seguintes dispositivos: Tocadores de calor de concha e tubo, refrigeradores em espiral, trocadores de placa e estrutura, seções de tubulação encamisadas e vasos com serpentinas internas ou camisa. É possível usar promotores de turbulência nos tubos dos trocadores de calor de concha e tubo para melhorar a eficiência refrigeradora e/ou resistência ao entupimento.

De acordo com a presente invenção, o calor também pode ser removido do processo de reação exotérmica resfriando o meio de reação a uma temperatura entre 1°C e 10°C menos do que a temperatura global do produto misturado antes de fornecer o meio de reação ao reator tubular. Este aspecto da presente invenção resulta na formação de uma mistura de reação |0 bruta resfriada na mistura dos reagentes com o meio de reação na pelo menos uma zona de reação do reator tubular, que fornece um ambiente mais frio para a cianoidrina, independente se a cianoidrina é um reagente que é adicionado, ou um produto que é formado na zona de reação.

Adicionalmente, é vantajoso remover o calor das cianoidrinas 15 enquanto estas estão na pelo menos uma zona de reação com o meio de reação para minimizar sua decomposição. De acordo com o método da presente invenção, isto pode ser realizado, pelo menos em parte, fomecendo-se um excesso do meio de reação para a pelo menos uma zona de reação em comparação com a quantidade de reagentes fornecidos, no qual o meio de 20 reação vem a ser um dissipador de calor e absorve parte do calor das cianoidrinas. Por exemplo, o meio de reação e o um ou mais reagentes podem ser fornecidos a uma razão de meio de reação:reagentes entre 2:1 e 200:1, ou entre 3:1 e 100:1, ou até entre de 4:1 a 40:1. É mencionado que relações de meio de reação:reagentes mais altos são melhores porque acredita-se que elas 25 fornecem uma dissipação de calor maior capaz de absorver quantidades maiores de calor.

Em outra forma de realização da presente invenção, um ou _ mais dos reagentes podem ser resfriados antes de serem fornecidos ao reator tubular, por exemplo, usando trocadores de calor separados (não mostrados). Onde o processo de reação exotérmica envolvendo cianoidrinas é uma reação de hidrólise da acetona cianoidrina e ácido sulfurico que produz um produto misturado compreendendo SIBAM, HIBAM, e MAM, como debatido anteriormente, para outra reação para produzir MAA e ésteres deste, o método pode compreender ainda converter termicamente o produto misturado da reação de hidrólise em um reator de craqueamento para produzir uma mistura de reator de craqueamento compreendendo metacrilamida e ácido metacrílico. A mistura de reator de craqueamento pode então ser reagida em pelo menos um reator com um material selecionado de alcanóis e água para produzir um monômero selecionado de ácido metacrílico e ésteres destes. Exemplos de alcanóis apropriados incluem mas não são limitados a metanol, etanol, e butanol.

Além disso, para as características precedentes, é possível que as pessoas de habilidade comum na técnica reconheçam e desenvolvam muitas adições e modificações ao método da presente invenção, todos dos quais são intencionados a estar dentro do escopo da invenção. Por exemplo, onde o processo de reação exotérmica é uma reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico, o processo de reação pode ser um sistema de duas etapas, isto é, tendo dois reatores tubulares e onde a alimentação reagente de acetona cianoidrina é dividida entre os dois reatores, com entre 50% e 95% da reação de cianoidrina sendo fornecido ao primeiro reator, e a sobra para o segundo reator.

Como pode ser reconhecido por pessoas de habilidade comum, os processos de reação envolvendo cianoidrinas também podem envolver a necessidade de transportar e bombear correntes de processos que são altamente viscosos. Um ou mais do meio de reação e o produto misturado pode ser transportado e circulado através e entre o aparelho de processo usando bombas de serviço de alta viscosidade, tais como, mas não limitado às bombas de disco (comercialmente disponíveis da Discflo Corporation of

Santee, Califórnia), bombas de deslocamento positivo, ou bombas de engrenagem. Um ou mais dos reagentes, tais como o ácido em uma reação de hidrólise, pode ser injetado no meio de reação antes de fornecer o meio de reação ao reator tubular para fornecer razões molares localizadas mais altas e 5 para reduzir os efeitos de viscosidade.

As condições no processo de reação, tais como onde o processo de reação é uma reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico, pode fazer a desgaseificação do produto misturado vantajosamente. Em tais circunstâncias, qualquer meio de desgaseificação ^0 convencional é apropriado, incluindo mas não limitado a, um ou mais dispositivos selecionados do grupo que consiste de placas de colisão, aglutinadores, defletores, separadores centrífugos (tais como desgaseificadores “Porta-Test Revolution”, da NATCO Group, Inc. of Houston, TX), câmaras de vácuo, distribuidores, bicos, válvulas reguladoras, 15 tanques evaporadores, câmaras de sedimentação, Bombas de desgaseificação tipo ASP (comercialmente disponíveis da Yokota Manufacturing Co., Ltd. of Hiroshima, Japão), e Dispositivo de Desgaseificação em-linha Kurabo (disponível na Kurabo Industries Ltd. Osaka, Japão).

Como seria facilmente determinável pelas pessoas de 20 habilidade comum na técnica, também pode ser vantajoso adicionar um ou mais inibidores de polimerização ao processo de reação, tais como, por exemplo, a um ou mais dos reagentes antes de fornecê-los ao reator tubular. Os inibidores de polimerização apropriados vão depender, pelo menos em parte, dos tipos de reagentes e produtos envolvidos no processo de reação. Por 25 exemplo, onde o processo de reação exotérmica é uma reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico, um inibidor apropriado seria incluído, apesar de que não limitada a, fenotiazina.

Além disso, onde o processo de reação exotérmica é uma reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico, a razão molar de ácido:acetona cianoidrina presente na mistura de reação bruta esta na faixa de 1.3:1 a 1.9:1

Estas e outras modificações similares sugerirão prontamente por si só àqueles habilitados na técnica, e são intencionadas a estarem abrangidas dentro do espírito da presente invenção aqui divulgada e do escopo das reivindicações anexas.

EXEMPLOS

Os seguintes Exemplos fornecem rendimentos comparativos para dois processos de reação de hidrólise em escala comercial operando em condições idênticas. Os resultados destes Exemplos demonstram a vantagem de rendimento produzido pelo método da presente invenção em relação aos processos de reação com base em CSTR da técnica anterior envolvendo cianoidrinas, particularmente quando aplicado a uma reação de hidrólise da acetona cianoidrina com ácido sulfurico. As composições do reagente cianoidrina e reagente ácido sulfurico foram as mesmas tanto para o Exemplo 1 quanto para o Exemplo 2.

Exemplo 1 (Comparativo - Processo da técnica anterior)

Um primeiro processo de hidrólise (“Técnica anterior”) do tipo divulgado em Kirk-Othmer e US ‘093 é ilustrado pela Figura 2, e compreende dois Reatores CSTR em série. Este sistema foi operado a uma razão molar de H2SO4:ACH de 1,48, e a uma divisão de adição de ACH de 2,3:1, em que 70% em peso da alimentação de ACH total foram adicionados ao primeiro estágio da reação, e 30% em peso da alimentação de ACH total foram adicionados ao segundo estágio de reação. O ácido sulfurico a uma concentração de 99,5% e ACH a uma concentração de 98,5% foram utilizados como reagentes neste sistema.

Especificamente, o Io estágio de reação do sistema de hidrólise utilizado neste exemplo compreendeu um CSTR 230 de Io estágio, uma bomba centrífuga 210, um trocador de calor 220, e a tubulação de circulação do Io estágio (203, 204, 205). O CSTR 230 compreendeu um vaso de 5000 gal (19 metros cúbicos) e uma roda centrífuga dupla, um agitador de lâmina intensa para uma maior eficiência de mistura do conteúdo do reator. A adição de ACH na sub superfície ao CSTR 230 do Io estágio foi fornecida por 5 intermédio de 201 usando um primeiro tubo de imersão. Similarmente, a adição de ácido sulfurico na sub superfície ao CSTR 230 do Io estágio foi fornecida por intermédio de 202 usando um segundo tubo de imersão. Estes tubos de imersão serviram para direcionar o fluxo de reagentes dentro da zona turbulenta próxima à ponta das lâminas do agitador de modo a maximizar a ^0 eficiência da mistura. O inibidor PTZ na solução de acetona (não mostrado) foi também adicionado dentro do CSTR 230 para retardar a formação de polímero. A temperatura do líquido bruto no fundo do CSTR 230 pôde ser monitorada usando par termelétrico T230.

A corrente 203 fornece mistura de hidrólise à bomba 210, que então circula a mistura de hidrólise através da tubulação de circulação do Io estágio a uma taxa contínua de cerca de 2,8 milhões lbs/h (isto é, 4000 gpm, 15.140 litros/min). A corrente 204 transportou a mistura de hidrólise da descarga da bomba 210 ao trocador de calor 220, onde este foi resfriado. O trocador de calor 220 foi um trocador tipo concha e tubo, com o fluxo do 20 processo (mistura de hidrólise) passando através do lado da concha e a corrente de água ajustado a 60°C nominal passando através do lado do tubo. A mistura de hidrólise resfriada saiu do trocador de calor por intermédio da corrente 205 e retomou ao TR 230. Os gases removidos da mistura de hidrólise foram aliviados em um tubo de queima do processo (não mostrado) 25 para descarte. A mistura de hidrólise desgaseificada transbordou para o lado do CSTR 230 e foi transportada a diante para o 2o estágio de reação por intermédio da corrente 209. O 2o estágio de reação do sistema de hidrólise utilizado neste exemplo compreendeu um CSTR 260 do 2o estágio, uma bomba centrífuga 240, um trocador de calor 250, e tubulação de circulação do 2o estágio associada (213, 214, 215). O CSTR 260 compreendeu um vaso de 5000 gal (19 metros cúbicos) e uma roda centrífuga dupla, um agitador de lâmina intensa para uma maior eficiência de mistura do conteúdo do reator. A adição 5 de ACH de sub superfície ao CSTR 230 do 2o estágio foi fornecido por intermédio de 211 usando um primeiro tubo de imersão. A adição opcional de ácido sulfúrico (212) na sub superfície ao CSTR 230 do 2o estágio não foi usada neste exemplo. Como com os tubos de imersão do CSTR do Io estágio, estes tubos de imersão do 2o estágio serviram para direcionar o fluxo de |0 reagentes dentro da zona turbulenta perto da ponta das lâminas do agitador de modo a maximizar a eficiência da mistura. A temperatura do líquido bruto no fundo do CSTR 260 pôde ser monitorada usando o par termelétrica T260.

A corrente 213 forneceu uma mistura de hidrólise à bomba 240, que então circulou a mistura de hidrólise através da tubulação de 15 circulação do 2o estágio a um taxa contínua de cerca de 4,2 milhões Ibs/h (isto é, 6000 gpm, 22.700 litros/min). A corrente 214 transportou a mistura de hidrólise da descarga da bomba 240 para o trocador de calor 250, onde esta foi resfriada. O trocador de calor 250 foi um trocador tipo concha e tubo, com . o fluxo do processo (mistura de hidrólise) passando através do lado da concha 20 e um fluxo de água ajustado a 65°C nominal passando através do lado do tubo. A mistura de hidrólise resfriada saiu do trocador de calor por intermédio da corrente 215 e retomou ao CSTR 260. Os gases removidos da mistura de hidrólise foram aliviados em um tubo de queima do processo (não mostrado) para descarte. A mistura de hidrólise desgaseificada transbordou do lado do 25 CSTR 260 e foi transportada adiante ao reator de craqueamento (100) por intermédio da corrente 219.

Neste exemplo, a temperatura global da mistura de reação que sai do CSTR (230) no Io estágio da reação, como medido pelo par termelétrico T230, foi mantido constante a 85° C; a temperatura global da mistura de reação que sai do CSTR (260) no 2o estágio da reação, como medido pelo par termelétrico T260, foi mantido constante a 101° C.

Sob condições de estado constante, as amostras da mistura final de hidrólise foram coletadas da corrente 219 usando recipientes de 5 amostra bem isolados (garrafas de vácuo marca Thermos®).

Uma alíquota (~10 g) da mistura de hidrólise representativa foi removida e colocada em uma jarra tarada contendo uma barra de agitação e seu peso foi registrado. O ácido metanossulfônico (pureza a 99,5%, ~3 g, da Aldrich Chemical Company) foi adicionado como um padrão interno por intermédio de uma seringa e os pesos foram todos registrados. A mistura foi agitada em um banho de água em temperatura constante a 60°C por 40 min. Uma alíquota (~0,2 g) da mistura resultante foi removida e colocada em um Tubo de RMN e diluído com nitrometano deuterado (CD3NO2, da Aldrich Chemical Company). A mistura clara e homogênea foi analisada pela RMN 15 em um instrumento Varian Inova 500.

O rendimento molar total de SIBAM, HIBAM e MAM produzido pelo processo anterior é relatado na Tabela 1.

Exemplo 2

Um sistema de hidrólise melhorado (“Inventivo”), de acordo ^70 com o método da presente invenção, é ilustrado na Figura 1 e compreendeu dois estágios de reação de fluxo contínuo. Este sistema foi operado sob as mesmas condições usadas para o sistema de hidrólise com base no CSTR do Exemplo 1 precedente.

Especificamente, este sistema de hidrólise melhorado foi 25 operado a uma razão molar de H2SO4:ACH de 1,48, e a uma divisão de adição de ACH de 2,3:1, em que 70% em peso da alimentação de ACH total foram adicionados ao primeiro estágio da reação e 30% em peso da alimentação ACH total foram adicionados ao segundo estágio da reação. Como no exemplo anterior, o ácido sulfurico a uma concentração de 99,5% e

ACH a uma concentração de 98,5% foram utilizados como reagentes.

O Io estágio da reação do sistema de hidrólise utilizado neste exemplo compreendeu um aparelho de mistura de ACH 10, um dispositivo desgaseificante 20, uma bomba centrífuga 30, um trocador de calor 40, e uma 5 tubulação de circulação de Io estágio associado (3, 4, 5, 7, 8). O ácido sulfurico (6) foi adicionado na mistura de hidrólise na corrente 5 através de um T de mistura. A corrente 5 forneceu uma mistura de hidrólise à bomba 30, que então circulou a mistura de hidrólise através da tubulação de circulação do Io estágio a uma taxa contínua de cerca de 2,5 milhões lbs/h (isto é, 3500 fl|0 gpm, 13.250 litros/min). A corrente 7 transportou a mistura de hidrólise da descarga da bomba 30 ao trocador de calor 40, onde este foi resfriado. O trocador de calor 40 foi um trocador tipo concha e tubo, com o fluxo do processo (mistura de hidrólise) passando através do lado da concha e um fluxo de água ajustado a 60°C nominal passando através do lado do tubo. A 15 mistura de hidrólise resfriada saiu do trocador de calor por intermédio da corrente 8. A temperatura da mistura de hidrólise resfriada pôde ser monitorada usando par termelétrico T8. A mistura de hidrólise então entrou no aparelho de mistura ACH 10, em que ACH foi adicionado na corrente da mistura de hidrólise. O aparelho de mistura ACH 10 compreendeu uma z0 unidade do misturador estático isolado consistindo de quatro elementos misturadores Koch SMXL (disponível na Koch-Glitsch, Inc. of Wichita, Kansas) instalados em série dentro um de uma seção de tubulação de 12” (30,48 cm) de diâmetro. A unidade de misturador estático foi aproximadamente de 190 polegadas (4,83 m) de comprimento. O aparelho de 25 mistura ACH 10 também compreende dois grupos de Injetores ACH: um primeiro grupo de quatro injetores (1) localizados a uma distância de cerca de 30” (76,2 cm) da extremidade da entrada do aparelho de mistura e um segundo grupo de quatro injetores (2) localizados a uma distância de cerca de 45” (114,3 cm) da extremidade da entrada do elemento de mistura. Cada um dos quatro injetores em um grupo, foram uniformemente espaçados ao longo da circunferência da seção de tubos - por exemplo, cada injetor posicionado a 0o, 90°, 180°, e 270° relativos à linha de centro da seção de tubos. Cada injetor compreendeu um orifício de diâmetro interno de 0,290” (0,7 cm), montado a fluxo à parede de seção de tubos, através do qual o ACH líquido fluiu a uma velocidade de cerca de 36 pés por segundo (11 metros por segundo) dentro da unidade de mistura estática. A esta velocidade, um jato de ACH foi produzido tendo energia cinética o suficiente para atravessar da parede de seção de tubos na direção da linha de centro da unidade de mistura estática, garantindo deste modo uma mistura rápida e eficiente. Para a taxa de operação deste exemplo específico, seis dos oito injetores foram utilizados: todos os quatro do primeiro grupo de injetores e dois do segundo grupo de injetores. Dos injetores em operação, todos foram operados à mesma taxa de fluxo do ACH. Como um resultado da reação de hidrólise de ACH exotérmica, a mistura de hidrólise esquentou dentro do aparelho de mistura de ACH. A mistura de hidrólise aquecida saiu do aparelho de mistura de ACH por intermédio da corrente 3 e entrou no aparelho desgaseificante 20. O inibidor PTZ em solução de acetona (9) foi adicionado dentro de uma mistura de hidrólise da corrente 3 para retardar a formação de polímero.

O aparelho desgaseificante 20 compreendeu um vaso de desgaseificação de 5.600 galões (21 metros cúbicos) não agitado em que foi instalado um separador líquido/gás centrífugo modelo “Porta-Test Revolution” (projetado e produzido por NATCO Group, Inc. de Houston, Texas). Os gases removidos da mistura de hidrólise foram aliviados em um tubo de queima do processo (não mostrado) para descarte; a mistura de hidrólise desgaseificada foi coletada como um líquido bruto no fundo do vaso de desgaseificação. A temperatura do líquido bruto no fundo do vaso de desgaseificação pôde ser monitorada usando par termelétrico T20. A mistura de hidrólise desgaseificada foi recolhida do fundo do vaso de desgaseificação e foi dividida em duas correntes: a corrente 49 transportou uma primeira porção da mistura de hidrólise adiante para o 2o estágio da reação, enquanto a corrente 5 retomou uma segunda porção da mistura de hidrólise para a bomba centrífuga 30 para manter o Io estágio de circulação.

O 2o estágio de reação do sistema de hidrólise inventivo utilizado neste exemplo compreende um aparelho de mistura ACH 50, um aparelho desgaseificante 60, uma bomba centrífuga 70, um trocador de calor 80, e uma tubulação de circulação do 2o estágio associada (13,14,15,17,18). A mistura de hidrólise da corrente 49 entrou no 2o estágio e foi combinada com a mistura de |0 hidrólise na corrente 15. Neste exemplo específico, o ácido sulfurico opcional (16) não foi adicionado. A corrente 15 forneceu mistura de hidrólise para a bomba 70, que então circulou a mistura de hidrólise através da tubulação de circulação do 2o estágio a uma taxa contínua de cerca de 2,2 milhões lbs/h (isto é, 3000 gpm, 11.360 litros/min). A corrente 17 transportou a mistura de hidrólise 15 da descarga da bomba 70 para o trocador de calor 80, onde esta foi resfriada. O trocador de calor 80 foi um trocador do tipo concha e tubo, com o fluxo do processo (mistura de hidrólise) passando através do lado do tubo e um fluxo de água ajustado a 70°C nominal passando através do lado da concha. A mistura de hidrólise resfriada saiu do trocador de calor por intermédio da corrente 18. A 20 temperatura da mistura de hidrólise resfriada pôde ser monitorada usando o par termelétrico TI8. A mistura de hidrólise então entrou no aparelho de mistura ACH 50, em que ACH foi adicionado dentro de um fluxo de mistura de hidrólise. O aparelho de mistura ACH 50 compreendeu uma unidade de mistura estática sozinha consistindo de quatro elementos misturadores Koch SMXL 25 instalados em série dentro de uma seção de tubos de 12” (30,48 cm) de diâmetro.

A unidade de mistura estática foi de aproximadamente 210 polegadas (533,4 cm) de comprimento. O aparelho de mistura ACH 50 também compreende dois grupos de injetores ACH: um primeiro grupo de quatro injetores (1) localizados a uma distância de cerca de 30” (76,2 cm) da extremidade da entrada do aparelho de mistura e um segundo grupo de quatro injetores (2) localizados a uma distância de cerca de 45” (114,3 cm) da extremidade da entrada do elemento de mistura. Cada um dos quatro injetores em um grupo foram uniformemente espaçados ao longo da circunferência da seção de tubos - por exemplo, cada 5 injetor posicionado a 0o, 90°, 180°, e 270° relativos a linha de centro da seção de tubos. Cada injetor compreendeu um orifício de diâmetro interno de 0,175” (0,4 cm), montado a fluxo para a parede de seção de tubos, através de que o ACH líquido fluiu a uma velocidade de cerca de 62 pés por segundo (19 metros por segundo) dentro da unidade de mistura estática. A esta velocidade, um jato of fcO ACH foi produzido tendo energia cinética o suficiente para atravessar a parede de seção de tubos na direção da linha de centro da unidade de mistura estática, garantindo deste modo uma mistura rápida e eficiente. Para a taxa de operação deste exemplo específico, apenas o primeiro grupo de quatro injetores foram utilizados; dos injetores em operação, todos foram operados à mesma taxa de 15 fluxo do ACH. Como um resultado da reação de hidrólise dos ACH exotérmica, a mistura de hidrólise esquentou dentro do aparelho de mistura de ACH. A mistura de hidrólise aquecida saiu do aparelho de mistura ACH por intermédio da corrente 13 e entrou no aparelho desgaseificante 60. Neste exemplo específico, o inibidor PTZ opcional em solução de acetona (19) não foi 20 adicionado.

O aparelho desgaseificante 60 compreendeu um vaso de desgaseificação de 10.900 galões (41 metros cúbicos) não agitado em que foi instalado um separador gás/líquido centrífugo modelo “Porta-Test Revolution” (projetado e produzido por NATCO Group, Inc. of Houston, Texas). Os gases 25 removidos da mistura de hidrólise foram aliviados em um tubo de queima do processo (não mostrado) para descarte; a mistura de hidrólise desgaseificada coletada como um líquido bruto no fundo do vaso de desgaseificação. A temperatura do líquido bruto no fundo do vaso de desgaseificação pôde ser monitorada usando par termelétrico T60. A mistura de hidrólise desgaseificada foi recolhida do fundo do vaso de desgaseificação (14) e foi dividida em duas correntes: A corrente 99 transportou uma primeira porção da mistura de hidrólise adiante para o reator de craqueamento (100), enquanto a corrente 15 retomou uma segunda porção da mistura de hidrólise para a bomba centrífuga 70 para 5 manter a circulação do 2o estágio.

Neste exemplo, a temperatura global da mistura de reação que sai do aparelho desgaseificante do Io estágio (20), como medido pelo par termelétrico T20, foi mantido constante a 85° C; a temperatura global da mistura de reação que sai do aparelho desgaseificante do 2o estágio (60), |0 como medido pelo par termelétrico T60, foi mantida constante a 101° C.

Sob condições de estado constante, as amostras da mistura final de hidrólise foram coletadas da corrente 99 usando recipientes de amostra bem isolados (Garrafas de vácuo marca Thermos®).

Como no exemplo anterior, a amostra da mistura de hidrólise 15 foi acidificada, diluída, e analisada por RMN. O rendimento molar total de SIBAM, HIBAM e MAM produzida pelo método inventivo precedente é informado na Tabela 1. Tabela 1

Este exemplo comparativo ilustra que o sistema de reação de 20 fluxo contínuo da invenção fornece um rendimento de ACH mais alto do que o sistema com base em CSTR da técnica anterior quando usado para realizar reações de hidrólise de ACH.

Claims (8)

1. Método para minimizar a decomposição de cianoidrinas em um processo de reação exotérmica envolvendo reação de hidrólise de acetona cianoidrina com ácido sulfúrico, e que produz uma quantidade de calor, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) fornecer um meio de reação a um reator tubular contendo pelo menos uma zona de reação e tendo um meio de mistura interna posicionado na dita pelo menos uma zona de reação; (b) fornecer um ou mais reagentes ao dito reator tubular; (c) misturar o dito meio de reação com o dito um ou mais reagentes na dita pelo menos uma zona de reação, formando deste modo uma mistura de reação bruta tendo uma composição substancialmente homogênea e uma temperatura de reação substancialmente homogênea; (d) remover uma quantidade de calor do processo de reação exotérmica, a dita quantidade de calor sendo equivalente à dita quantidade de calor produzida pelo processo de reação exotérmica; e (e) reagir o dito um ou mais reagentes na dita pelo menos uma zona de reação para produzir um produto misturado tendo uma temperatura global, em que o dito meio de mistura interno é pelo menos um dispositivo selecionado do grupo consistindo de: misturadores estáticos, placas de orifício, tubo venturi, misturador a jato, extratores, placas perfuradas, espargidores, agitadores, misturadores rotativos, circuitos fechados de circulação de alta velocidade e bicos pulverizadores, e pelo menos um primeiro de dito um ou mais reagentes é fornecido ao dito reator tubular em pelo menos uma de uma pluralidade de pontos de adição por uma pluralidade de aparelhos injetores posicionados circunferencialmente em torno do dito aparelho de reator tubular.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de remover uma quantidade de calor é realizada esfriando- se o dito meio de reação a uma temperatura entre 1°C e 10°C menor do que a dita temperatura global antes de fornecer o dito meio de reação ao dito reator tubular.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito meio de reação e o dito um ou mais reagentes são fornecidos a uma razão de meio de reação:reagentes entre 2:1 e 200:1.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de misturar o dito meio de reação com o dito um ou mais reagentes é realizada, pelo menos em parte, selecionando-se e usando um ou mais da dita pluralidade de dispositivos injetores para fornecer o dito pelo menos um primeiro do dito um ou mais reagentes ao dito reator tubular.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um segundo do dito um ou mais reagentes é fornecido indiretamente ao dito reator tubular adicionando-se primeiro o dito pelo menos um segundo do dito um ou mais reagentes ao dito meio de reação antes de fornecer o dito meio de reação ao dito reator tubular.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito reator tubular compreende pelo menos dois reatores tubulares.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão molar de ácido:acetona cianoidrina presente na mistura de reação bruta está na faixa de 1,3:1 a 1,9:1.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito produto misturado da dita reação de hidrólise compreende um ou mais produtos selecionados do grupo consistindo de: a- sulfatoisobutiramida, a-hidroxiisobutiramida, e metacrilamida; o dito método compreendendo ainda os etapas de: (f) converter termicamente o produto misturado da reação de hidrólise em um reator de craqueamento para produzir uma mistura de reator de craqueamento compreendendo metacrilamida e ácido metacrílico; e (g) reagir a mistura de reator de craqueamento em pelo menos um reator com um material selecionado de alcanol e água para produzir um monômero selecionado de ácido metacrílico e ésteres destes.

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