BRPI0721099A2 - Processos para preparar cianohidrina de acetona, um metacrilato de alquila e um ácido metacrílico, aparelho para preparar os referidos metacrilatos, processo para preparar polímeros à base de nesses metacrilatos e uso dos mesmos e de um ácido metacrílico - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOS PARA PREPARAR CIANOHIDRINA DE ACETONA, UM METACRILATO DE ALQUILA E UM ÁCIDO METACRÍLICO, APARELHO PARA PREPA- RAR OS REFERIDOS METACRILATOS, PROCESSO PARA PREPARAR 5 POLÍMEROS À BASE DE NESSES METACRILATOS E USOS DOS MES- MOS E DE UM ÁCIDO METACRÍLICO".

A presente invenção refere-se, em termos gerais, a um processo para preparar ciano-hidrina de acetona, a um processo para preparar um metacrilato de alquila, a um processo para reparar ácido metacrílico, a um 10 aparelho para preparar metacrilatos de alquila, a um processo para preparar polímeros, à base de, pelo menos parcialmente, em metacrilatos de alquila, ao uso dos metacrilatos de alquila, obteníveis do processo de acordo com a invenção, em produtos químicos, e a produtos químicos, à base de nos me- tacrilatos de alquila, obteníveis pelos processos de acordo com a invenção. 15 Ciano-hidrina de acetona é uma das matérias-primas importan-

tes na preparação de ácido metacrílico e metacrilatos de alquila. Esses dois compostos são monômeros, que são de grande importância para diversos plásticos de expansão e cuja procura está crescendo constantemente, como resultado do aumento crescente no uso desses plásticos de expansão, de 20 modo que a matéria-prima ciano-hidrina de acetona também é necessário em quantidades crescentemente maiores. Ciano-hidrina de acetona é obtida, por exemplo, de ácido hidrociânico e acetona ou então de acetona e sais hidrociânicos. Em comparação com acetona, ácido hidrociânico e sais hidro- ciânicos são compostos significativamente mais tóxicos, que precisam ser 25 manuseados com cuidado muito grande e, portanto, com um nível alto de medidas de segurança técnicas. A fim de manter essas medidas de segu- rança dentro de limites comercialmente aceitáveis, a condução da reação na preparação de ciano-hidrina de acetona é de especial importância. Além do interesse geral em obter altos rendimentos, com concentrações de reagen- 30 tes mínimas, um fator adicional, nesse caso, é o interesse de segurança, que, com a ciano-hidrina de acetona como o produto dessa reação, uma quantidade mínima de ácido hidrociânico como reagente dessa reação, este-

Segue-se folha 1a ja presente no acabamento de cianidrina de acetona para processamento adicional.

Na técnica anterior, o documento EP 1 371 632 A1, por exemplo,

Segue-se folha 2 aborda esse aspecto de segurança por um processo para preparar ciano- hidrina de acetona, no qual é usada uma composição de cianeto metálico. Esse procedimento é desvantajoso, especialmente como resultado do inter- mediário de cianeto metálico, quando uma instalação para preparar ácido 5 hidrociânico e uma instalação para preparar ciano-hidrina de acetona estão presentes no mesmo local, e o ácido hidrociânico preparado pode, desse modo, ser alimentado diretamente à instalação para preparar ciano-hidrina de acetona.

No presente contexto, havia, portanto, um desejo geral de elimi- nar, pelo menos em parte ou, até mesmo, completamente, as desvantagens que surgem da técnica anterior.

Era um outro objetivo da presente invenção, em virtude de uma conversão máxima, manter as medidas de segurança, que têm de ser ob- servadas, particularmente, na purificação de ciano-hidrina de acetona, tão baixas quanto possível.

Era um outro objetivo da invenção por à disposição um processo para preparar ciano-hidrina de acetona, no qual é formado um nível mínimo de produtos secundários.

Além disso, era um objetivo da invenção aperfeiçoar, no total, a preparação de ácido metacrílico ou metacrilatos de alquila, a fim de, desse modo, obter um caminho menos dispendioso para polímeros baseados nos mesmos.

Uma contribuição para a solução de pelo menos um dos objetos acima mencionados é feita pelo tema das reivindicações formadoras de ca- tegoria, sendo que as reivindicações secundárias, dependentes das mes- mas, constituem modalidades preferidas da presente invenção.

A presente invenção refere-se, desse modo, a um processo para preparar ciano-hidrina de acetona, que compreende como etapas:

A. por acetona e ácido hidrociânico em contato em um reator para dar uma mistura de reação, sendo que a mistura de reação é circulada,

para obter ciano-hidrina de acetona;

B. resfriar pelo menos parte, de preferência, pelo menos 10% em peso, e mais preferivelmente, pelo menos 50% em peso, e, de modo es- pecialmente preferido, pelo menos 70% em peso, com base, em cada caso, na mistura de reação, da mistura de reação, passando a mesma através de uma região de resfriamento de um refrigerador, sendo que o refrigerador 5 inclui um elemento de resfriamento ou pelo menos dois elementos de resfri- amento;

C. descarregar pelo menos uma parte da ciano-hidrina de aceto- na obtida do reator,

sendo que o volume da região de resfriamento do refrigerador, baseado no volume interno total do refrigerador, é maior do que o volume do elemento de resfriamento ou de pelo menos dois elementos de resfriamento do refrige- rador.

A mistura de reação pode ser circulada, de preferência, em um chamado reator de circuito, no qual a mistura de reação é bombeada em circulação, de preferência, através de um sistema de tubos. A corrente da mistura de reação através da região de resfriamento pode ser efetuada, em primeiro lugar, devido ao fato de a região de resfriamento formar diretamente parte do reator de circuito. Em outra modalidade, porém, é possível que, tan- to quanto o circuito do reator de circuito, está prevista uma região de resfri- amento, na qual parte da mistura de reação que circula dentro do reator de circuito é passada paralelamente ao reator de circuito. Em geral, a mistura de reação circula com uma velocidade de corrente de volume em um âmbito de cerca de 30 a cerca de 700 m3/h, de preferência, em um âmbito de cerca de 100 a cerca de 500 m3/h e, de modo particularmente preferido, em um âmbito de cerca de 150 a cerca de 400 m3/h. A corrente da mistura de rea- ção através da região de resfriamento, por um lado, pode estar dentro dos mesmos âmbitos de velocidade mencionados acima. Além disso, pode ser preferido que a região de resfriamento seja atravessada dentro de um âmbi- to de cerca de 10 a 50 vezes, de preferência, em um âmbito de cerca de 20 a 40 vezes, e, de modo particularmente preferido, em um âmbito de cerca de a 35 vezes, por uma quantidade específica da mistura de reação. Na re- gião de resfriamento, a mistura de reação é levada a uma temperatura em um âmbito de cerca de 0 a cerca de 50°C, de preferência, em um âmbito de cerca de 20 a 45°C, e, de modo particularmente preferido, em um âmbito de cerca de 30 a 40°C. É desejável manter a mistura de reação substancial- mente isotérmica. Também é preferível que, pelo menos na região de resfri- 5 amento, esteja presente uma pressão em um âmbito de cerca de 10 a cerca de 1000 kPa (0,1 a cerca de 10 bar), de preferência, em um âmbito de cerca de 50 a cerca de 500 kPa (0,5 a cerca de 5 bar), e, de modo particularmente preferido, em um âmbito de cerca de 90 a cerca de 150 kPa (0,9 a 1,5 bar). Também é preferível, pelo menos na região de resfriamento, esteja presente 10 um pH em um âmbito de cerca de 5 a cerca de 9, de preferência, em um âmbito de 6 a cerca de 8, e, de modo particularmente preferido, em um âm- bito de cerca de 6,5 a cerca de 7,5.

Em geral, a região de resfriamento pode ter qualquer configura- ção, que é conhecida dos que são versados na técnica e que parece apro- priada. Por exemplo, a região de resfriamento de um refrigerador frequente- mente tem um ou pelo menos dois elementos de resfriamento, que garantem a transferência de calor entre o meio que está resfriando a mistura de reação e o meio de resfriamento presente no(s) elemento(s) de resfriamento(s). O volume interno total do refrigerador refere-se, em geral, ao volume especifi- cado pelo fabricante do refrigerador. Frequentemente, esse volume é o vo- lume da região na qual ocorre a transferência de calor. Normalmente, tubos que levam ao refrigerador e que levam para fora do refrigerador não fazem parte do volume interno total do refrigerador, uma vez que eles não têm uma função de resfriamento. O volume da região de resfriamento normalmente é determinado subtraindo o volume do elemento de resfriamento, previsto na região de resfriamento, ou dos elementos de resfriamento, ali previstos, do volume interno total do refrigerador. O volume de um elemento de resfria- mento geralmente é maior do que a capacidade de volume de agente de resfriamento desse elemento de resfriamento, uma vez que os componentes do elemento de resfriamento também são levados em consideração na de- terminação de seu volume. Pode ser preferível, de acordo com a invenção, que o volume da região de resfriamento seja pelo menos cerca de 1,01 ve- zes, de preferência, pelo menos cerca de 1,1 vezes e, de modo particular- mente preferido, pelo menos cerca de 1,5 vezes o tamanho do volume do elemento de resfriamento ou dos elementos de resfriamento do refrigerador.

Também é preferível no processo de acordo com a invenção que pelo menos alguma mistura de reação corra em uma direção de corrente de refrigerador diferente da direção de corrente principal pelo menos durante o resfriamento. A direção de corrente principal é determinada como o eixo en- tre o ponto de entrada da mistura de reação no refrigerador e o ponto de sa- ída da mistura de reação do refrigerador. De acordo com a invenção, pode ser preferível que pelo menos cerca de 5%, de preferência, pelo menos cer- ca de 20% e, de modo particularmente preferido, pelo menos cerca de 40% da mistura de reação corram em uma direção de corrente do refrigerador diferente do que a direção de corrente principal dentro do refrigerador duran- te o resfriamento. Também é possível de acordo com a invenção que pelo menos uma corrente parcial, de preferência, com pelo menos 10% em volu- me, de preferência, pelo menos 20% em volume e, de modo particularmente preferido, pelo menos 50% em volume da mistura de reação alimentada na região de resfriamento seja conduzida de passagem por uma parede externa que limita a região de resfriamento. Essa condução de passagem por uma parede externa é efetuada, de preferência, devido às correntes de circula- ção, que se estendem, de preferência, em forma de espiral da entrada da mistura de reação na região de resfriamento até a saída da mistura de rea- ção da região de resfriamento. Essas condições de corrente tanto podem ser visualizadas em uma situação real, por exemplo, adicionando um corante tal como fucsina a fios, ou como simuladas por meio de programas de compu- tador apropriados e modelos matemáticos.

Também é preferível de acordo com a invenção que a direção de corrente do refrigerador seja obtida por desvio da mistura de reação. Por sua vez, é preferível, nesse caso, que a mistura de reação seja desviada por 30 um ou pelo menos dois meios de desvio, previstos no refrigerador ou ligados ao refrigerador. Em geral, esses meios de desvio podem estar previstos em todas as regiões do refrigerador ou ser ligados ao refrigerador. Também po- de ser preferível que os meios de desvio estejam dispostos, principalmente, na região do refrigerador, na qual a mistura de reação entra no refrigerador com uma velocidade de corrente comparativamente alta. Depois, a densida- de do meio de desvio diminui, a partir da região de entrada da mistura de reação até a região de saída da mistura de reação do refrigerador.

Em princípio, meios de desvio úteis são todos os dispositivos que são conhecidos dos que são versados na técnica e que parecem ser apropriados. Meios de desvio particularmente preferidos de acordo com a invenção são elementos de injeção, elementos de agitação ou elementos de desvio, ou uma combinação de pelo menos dois dos mesmos.

Elementos de injeção úteis incluem todos os dispositivos que são conhecidos dos que são versados na técnica e que injetam a mistura de reação. Os mesmos podem distribuir a mistura de reação dentro da região de resfriamento, em primeiro lugar, devido à pressão da mistura de reação, 15 como jatos passivos, e, em segundo lugar, devido a jatos ativos ou dispositi- vos similares. Meios de agitação úteis igualmente são todos os agitadores que são conhecidos dos que são versados na técnica e que parecem ser apropriados, tais como agitadores de pás ou agitadores de rosca. Elementos de desvio úteis também são, em princípio, todos os dispositivos conhecidos 20 dos que são versados na técnica. Os mesmos são, particularmente, internas planas, tais como placas, que são conhecidas, por exemplo, de misturadores estáticos para mistura e distribuição. É preferível que o meio de desvio seja previsto na região de resfriamento. Desse modo, os elementos de desvio podem ser montados, particularmente, nas paredes da região de resfriamen-

to ou nas paredes dos elementos de resfriamento ou em ambas.

Elementos de resfriamento úteis são todos aqueles que são co- nhecidos, em termos gerais, dos que são versados na técnica e que pare- cem ser apropriados. É possível, nesse caso, que os elementos de resfria- mento sejam corpos ocos alongados, com corrente de agente de resfriamen- 30 to. Os elementos de resfriamento podem ter uma configuração em formato de barra ou em formato de placa. Desse modo, refrigeradores de feixes de tubos ou de placa, ou uma combinação de ambos, são úteis, sendo dada preferência especial a refrigeradores de feixes de tubos. Em refrigeradores de feixes de tubos, também é preferível que os meios de desvio, de prefe- rência, configurados como elementos de desvio, estejam presentes na pare- de externa do refrigerador, apontando para a região de resfriamento.

Também é preferível no processo de acordo com a invenção que

o tempo de permanência da mistura de reação no refrigerador seja selecio- nado de tal modo que um nível mínimo de produtos secundários é formado a conversões máximas em ciano-hidrina de acetona. Por exemplo, o tempo de permanência da mistura de reação no refrigerador está no âmbito de cerca de 0,1 a 2 h, de preferência, em um âmbito de cerca de 0,2 a cerca de 1,5 h e, de modo particularmente preferido, em um âmbito de cerca de 0,3 a cerca de 1 h.

A presente invenção refere-se, ainda, a um processo para pre- parar um metacrilato de alquila, que compreende as etapas: a. preparar uma ciano-hidrina de acetona pelo processo de a-

cordo com a invenção;

b. por a ciano-hidrina de acetona em contato com um ácido inor- gânico para obter uma metacrilamida;

c. por a metacrilamida em contato com álcool para obter um me- tacrilato de alquila;

d. opcionalmente, purificar o metacrilato de alquila.

Além disso, a presente invenção refere-se a um processo para preparar ácido metacrílico, que compreende as etapas:

a) preparar uma ciano-hidrina de acetona por um processo de acordo com a invenção;

β) por a ciano-hidrina de acetona com um ácido inorgânico para obter uma metacrilamida;

γ) reagir a metacrilamida com água para dar ácido metacrílico. A presente invenção refere-se, ainda, a um aparelho para prepa- rar metacrilatos de alquila, que compreende, ligado a uma outra forma de condução de fluido:

- um elemento de instalação para preparar ciano-hidrina de ace- tona, seguido de;

- um elemento de instalação para preparar metacrilamida, segui- do de;

- um elemento de instalação para preparar metacrilato de alquila, opcionalmente seguido de;

- um elemento de instalação para purificar o metacrilato de alqui- la, opcionalmente seguido de;

- um elemento de instalação para polimerização, opcionalmente

seguido de;

- uma parte de instalação para acabamento,

sendo que o elemento de instalação para preparar ciano-hidrina de acetona , que compreende um reator de circuito com um refrigerador, sendo que o refrigerador compreende uma região de resfriamento, que pode ser passada com corrente e um elemento de resfriamento. Ligado em forma de condução de fluido significa no presente contexto que gases, líquidos e misturas de gás-líquido ou outras substâncias de fluência livre podem ser conduzidos. Em conexão com modalidades preferidas do refrigerador ou da região de resfriamento e também do elemento de resfriamento ou dos elementos de resfriamento, faz-se referência às observações sobre esse assunto nesse texto.

Também é preferível de acordo com a invenção que o processo de acordo com a invenção para preparar um metacrilato de alquila seja efe- tuado em um aparelho da invenção.

A presente invenção também se refere a um processo para pre- parar polímeros baseados, pelo menos em parte, em metacrilatos de alquila, que compreende as etapas de:

A1) preparar um metacrilato de alquila por um processo de acor- do com a invenção;

A2) polimerizar o metacrilato de alquila e, opcionalmente, um comonômero;

A3) fazer o acabamento do metacrilato de alquila.

Comonômeros úteis incluem todos aqueles que são conhecidos dos que são versados na técnica e que parecem ser apropriados, sendo da- da preferência especial a monômeros polimerizáveis com radicais livres. En- tre os mesmos, deve ser feita menção, especialmente, a estireno, acrilato de butila ou acrilonitrila, metil acrilato ou acrilato de etila.

A polimerização pode ser realizada como uma polimerização em

solução, glóbulo, emulsão ou suspensão, ou então como polimerização em massa. O polímero é preparado, por exemplo, por precipitação do polímero que contém solvente em um não-solvente para o polímero como um precipi- tante. Por exemplo, um polímero que compreende acetona como solvente e metacrilato de polimetila é precipitado em um agente de precipitação com- posto de metanol e água, separado do agente de precipitação e secado.

Além disso, a invenção refere-se ao uso de um metacrilato de alquila ultrapuro, obtenível pelo processo de acordo com a invenção, em fi- bras, filmes, revestimentos, composições de moldagem, moldagens, adju- vantes para produção de papel, adjuvantes para produção de couro, agentes de floculação e aditivos de sondagem, como produtos químicos preferidos.

Além disso, a invenção refere-se a fibras, filmes, revestimentos, composições de moldagem, moldagens, adjuvantes para produção de papel, adjuvantes para produção de couro, agentes de floculação e aditivos de sondagem como produtos químicos preferidos, que estão baseados em um éster metacrílico puro, obtenível pelo processo de acordo com a invenção.

Diversos elementos de processo e partes de instalações são ilustrados no presente, que podem, em princípio, ser combinados com a pre- sente invenção, individualmente, ou como um conjunto de dois ou mais dos elementos de processo mencionados. Em alguns casos, pode ser vantajoso quando os elementos de processo apresentados no presente texto são com- binados com a presente invenção, de modo que eles são combinados no total, para dar um processo para preparar ésteres de ácido metacrílico ou um processo para preparar ácido metacrílico. Mas, também deve ser desta- cado que efeitos vantajosos também podem ser normalmente obtidos quan- do o tema da presente invenção, como tal, é usado em outra área ou apenas combinado com alguns dos elementos de processo apresentados no presen- te.

Preparação de ciano-hidrina de acetona

Nesse elemento de processo, ciano-hidrina de acetona é prepa- rado por processos usualmente conhecidos (vide, por exemplo, Ullmann's Enzyklopàdie der technischen Chemie1 4th Edition, Volume 7). Freqüente- mente, os reagentes usados são acetona e ácido hidrociânico. A reação é uma reação exotérmica. A fim de impedir a decomposição da ciano-hidrina de acetona formada nessa reação, o calor de reação é tipicamente removido por um aparelho apropriado. A reação pode ser conduzida, em princípio, em um processo em lotes ou em um processo contínuo; quando um processo contínuo é preferido, a reação é freqüentemente realizada em um reator de circuito, que está equipado apropriadamente.

Uma característica principal de um método que leva ao produto desejado em altos rendimentos é, muitas vezes, o fato de que o produto de reação é resfriado por um tempo de reação suficiente e o equilíbrio da rea- ção é deslocado para a direção do produto de reação. Além disso, o produto de reação é freqüentemente misturado com um estabilizador apropriado, para a vantagem do rendimento total, a fim de evitar decomposição no de- correr do acabamento posterior, para dar as matérias-primas. A mistura dos reagentes acetona e ácido hidrociânico podem,

em princípio, ser efetuada, essencialmente, de qualquer maneira. O método de mistura depende, particularmente, do fato de se é selecionado um modo em lotes, por exemplo, em um reator de lotes, ou um modo contínuo, por exemplo, em um reator de circuito. Em princípio, pode ser vantajoso quando a acetona é alimentada

à reação por meio de um recipiente de reservatório, que tem uma torre de purificação. Linhas de ventilação que conduzem ar de descarga, que contém acetona e ácido hidrociânico, podem, desse modo, ser conduzidas, por e- xemplo, através desse recipiente de reservatório. Na torre de purificação, que está ligada ao recipiente de reservatório, o ar de descarga, que escapa do recipiente de reservatório, pode ser purificado com acetona, que remove ácido hidrociânico do ar residual e recicla o mesmo no processo. Para esse fim, por exemplo, alguma quantidade de acetona introduzida do recipiente de reservatório na reação é conduzida na corrente parcial através de um refri- gerador, de preferência, através de um refrigerador de salmoura, para a par- te superior da torre de purificação e, desse modo, o resultado desejado é obtido.

Dependendo do tamanho da quantidade de produtos finais a ser produzida, pode ser vantajoso alimentar a acetona à reação de mais do que apenas um recipiente de reservatório. Nesse contexto, é possível que cada um dos dois ou mais recipientes de reservatório sustente uma torre de purifi- cação. Mas, em muitos casos, é suficiente se apenas um dos recipientes de reservatório estiver equipado com uma torre de purificação correspondente. Nesse caso, porém, freqüentemente é recomendável que linhas correspon- dentes, que conduzem ar residual e podem transportar acetona e ácido hi- drociânico, sejam conduzidas através desse recipiente ou através dessa tor- re de purificação.

A temperatura da acetona no reservatório pode, em princípio, estar dentro de um âmbito essencialmente arbitrário, desde que a acetona esteja no estado líquido, à temperatura apropriada. A temperatura no recipi- ente de reservatório, porém, é de, vantajosamente, cerca de 0 a cerca de 20°C.

Na torre de purificação, a acetona usada para purificar é resfria- da por meio de um refrigerador apropriado, por exemplo, por meio de um refrigerador de placa com salmoura, para uma temperatura de cerca de 0 a cerca de 10°C. A temperatura da acetona, ao entrar na torre de purificação, é, portanto, de preferência, por exemplo, de cerca de 2 a cerca de 6°C.

O ácido hidrociânico necessário na reação pode ser introduzido no reator tanto em forma líquida como em forma gasosa. Pode ser, por e- xemplo, gás bruto, do processo de BMA ou do processo de Andrussow.

O cianeto de hidrogênio pode, por exemplo, ser liquidificado, por exemplo, pelo uso de uma salmoura de resfriamento apropriada. Em vez de ácido hidrociânico liqüefeito, pode ser usado gás de forno de coque. Por e- xemplo, gases de forno de coque que contêm cianeto de hidrogênio, depois de purificação com potassa, são purificados continuamente na contracorren- te com acetona, que contém 10% de água, e a reação para dar ciano-hidrina de acetona pode ser realizada na presença de um catalisador alcalino em duas colunas de purificação de gás ligadas em série.

Em uma outra modalidade, uma mistura de gás, que compreen-

de cianeto de hidrogênio e gases inertes, especialmente, um gás bruto do processo de BMA ou do processo de Andrussow, pode ser reagida com ace- tona na presença de um catalisador alcalino e ciano-hidrina de acetona em um reator de gás-líquido. No processo descrito aqui, é dada preferência ao uso de um gás

bruto de BMA ou um gás bruto de Andrussow. A mistura de gás resultante dos processos usuais mencionados acima, para preparar cianeto de hidro- gênio, pode ser usada como tal ou depois de uma purificação com ácido. O gás bruto do processo de BMA, no qual são formados, essencialmente, áci- do hidrociânico e hidrogênio de metano e amônia, contém, tipicamente 22,9% em volume de HCN, 71,8% em volume de H2, 2,5% em volume de NH3, 1,1% em volume de N2, 1,7% em volume de CH4. No processo de An- drussow conhecido, ácido hidrociânico e água são formados de metano e amônia e oxigênio atmosférico. O gás bruto do processo de Andrussow, quando oxigênio é usado como fonte de oxigênio, contém, tipicamente, 8% em volume de HCN, 22% em volume de H2O, 46,5% em volume de N2, 15% em volume de H2, 5% em volume de CO, 2,5% em volume de NH3 e 0,5% em volume de CH4 e CO2.

Quando é usado um gás bruto do processo de BMA ou do pro- cesso de Andrussow, que não foi purificado com ácido, a amônia presente no gás bruto freqüentemente age como um catalisador para a reação. Como a amônia presente no gás bruto freqüentemente excede a quantidade ne- cessária como catalisador e, portanto, pode levar a perdas altas de ácido sulfúrico usado para estabilização, esse gás bruto muitas vezes é submetido a uma purificação com ácido, a fim de eliminar a amônia do mesmo. Mas, quando é usado esse gás bruto purificado com ácido, é necessário, então, adicionar um catalisador alcalino apropriado ao reator em uma quantidade catalítica. Em princípio, compostos alcalinos inorgânicos ou orgânicos po- dem funcionar como catalisador.

Cianeto de hidrogênio em forma gasosa ou líquida, ou uma mis- tura de gás que compreende cianeto de hidrogênio e acetona é alimentado continuamente a um reator de circuito no modo contínuo. Nesse caso, o rea- tor de circuito compreende pelo menos um meio para alimentar acetona, ou dois ou mais desses meios, pelo menos um meio, para alimentar ácido hi- drociânico líquido ou gasosos, ou dois ou mais desses meios, e pelo menos um meio, para alimentar um catalisador.

Catalisadores apropriados são, em princípio, quaisquer compos- tos alcalinos, tais como amônia, solução de hidróxido de sódio ou solução de hidróxido de potássio, que podem catalisador a reação de acetona e ácido hidrociânico para dar ciano-hidrina de acetona. Mas, também foi constatado que é vantajoso quando o catalisador usado é um catalisador orgânico, es- pecialmente, uma amina. Exemplos apropriados são aminas secundárias ou terciárias, tais como dietilamina, dipropilamina, trietilamina, tri-n-propilamina e similares.

Um reator de circuito, que pode ser usado no elemento de pro- cesso descrito, compreende pelo menos uma bomba, ou duas ou mais bom- bas, e pelo menos um aparelho de mistura, ou dois ou mais desses apare- lhos de mistura.

Bombas apropriadas são, em princípio, todas as bombas que são apropriadas para garantir a circulação da mistura de reação no reator de circuito.

Aparelhos de mistura apropriados são tanto aparelhos de mistu- ra com elementos móveis como os chamados misturadores estáticos, nos quais estão previstas resistências à corrente imóveis. No caso do uso de misturadores estáticos, exemplos apropriados são aqueles que permitem uma transferência operacional de pelo menos cerca de 1 kPa (10 bar), por exemplo, pelo menos cerca de 1,5 kPa (15 bar) ou, pelo menos cerca de 2 kPa (20 bar), sob condições operacionais, sem restrições significativas no funcionamento. Misturadores apropriados podem consistir em plástico ou metal. Plásticos apropriados são, por exemplo, PVC, PP; HDPE, PVDF, PVA ou PTFE. Misturas de metal podem consistir, por exemplo, em ligas de ní- quel, zircônio, titânio e similar. São igualmente apropriados, por exemplo, misturadores retangulares.

O catalisador é adicionado ao reator de circuito, de preferência,

a jusante da bomba e a montante de um elemento de mistura presente no reator de circuito. Na reação descrita, catalisadores são usados, por exem- plo, em uma quantidade tal que a reação total é realizada a um pH de não mais do que 8, particularmente, não mais do que cerca de 7,5 ou cerca de 7. Pode ser preferível quando o pH na reação varia dentro de um âmbito de cerca de 6,5 a cerca de 7,5, por exemplo, cerca de 6,8 a cerca de 7,2.

Alternativamente à adição do catalisador ao reator de circuito a jusante da bomba e a montante de um aparelho de mistura, também é pos- sível no processo descrito alimentar o catalisador ao reator de circuito junto com a acetona. Nesse caso, pode ser vantajoso se for assegurada uma mis- tura apropriada de acetona e catalisador, antes da alimentação ao reator de circuito. Uma mistura apropriada pode ser efetuada, por exemplo, pelo uso de um misturador com pares móveis ou pelo de um misturador estático.

Quando um processo contínuo em um reator de circuito é sele- cionado como modo de operação no processo descrito, pode ser apropriado examinar o estado da mistura de reação por análises instantâneas ou contí- nuas. Isso oferece a vantagem de que, opcionalmente, também é possível reagir rapidamente a mudanças no estado da mistura de reação. Além disso, desse modo é possível, por exemplo, adicionar os reagentes muito precisa- mente, a fim de minimizar perdas de rendimento.

Análises correspondentes podem ser efetuadas, por exemplo, por amostragem no reator de circuito. Métodos de análise apropriados são, por exemplo, medições de pH, medição da exotermicidade ou medição da composição da mistura de reação por processos espectroscópicos apropria- dos.

Especialmente dentro do contexto do monitoramento de conver- são, aspectos de qualidade e segurança, constatou-se que é útil determinar a conversão da mistura de reação por meio do calor removido da mistura de reação e comparar o mesmo com o calor que é liberado teoricamente.

No caso de uma seleção apropriada do reator de circutio, a rea- ção efetiva pode, em princípio, ser efetuada dentro dos sistemas de tubo dispostos dentro do reator de circuito. Mas, como a reação é exotérmica, a fim de evitar perda de rendimento, devem ser garantidos um resfriamento suficiente e remoção suficiente do calor da reação. Freqüentemente, verifi- cou-se que é vantajoso quando a reação se dá dentro de um trocador de calor, de preferência, dentro de um trocador de calor de feixe de tubos. De- pendendo da quantidade de produto a ser produzida, a capacidade de um trocador de calor apropriado pode ser selecionada de modo diferente. Para processos em escala industrial, mostrou-se que, particularmente, trocadores de calor com um volume de cerca de 10 a cerca de 40 m3 são particularmen- te apropriados. Os trocadores de calor de feixes de tubos usados de prefe- rência, são trocadores de calor que têm um feixe de tubos que é atravessa- do por um líquido, dentro de um deixe do invólucro, que é atravessado por líquido. Dependendo do diâmetro do tubo, densidade de carga etc., a trans- ferência de calor entre os dois líquidos pode ser ajustada apropriadamente. Em princípio, é possível no processo descrito conduzir a reação no sentido de que a mistura de reação é conduzida através do trocador de calor no pró- prio feixe de tubos e a reação ocorre dentro do feixe de tubos, sendo que o calor é removido do feixe de tubos para o líquido do invólucro.

Mas, também foi constatado que é exeqüível e, em muitos ca- sos, é viável, conduzir a mistura de reação através do invólucro do trocador de calor, enquanto o líquido usado para resfriamento é circulado dentro do feixe de tubos. Em muitos casos, verificou-se ser vantajoso quando a mistu- ra de reação é distribuída dentro do invólucro por meio de resistências à cor- rente, de preferência, placas defletoras, para obter um tempo de permanên- cia mais alto e mistura melhor. A relação de volume de invólucro para o volume do feixe de tu-

bos, dependendo do modelo do reator, pode ser de cerca de 10:1 a cerca de 1:10; o volume do invólucro é, de preferência, maior do que o volume do fei- xe de tubos (baseado na capacidade dos tubos).

A remoção de calor do reator é ajustada com um agente de res- friamento apropriado, por exemplo, com água, de modo que a temperatura de reação está dentro de uma faixa de cerca de 25 a 45°C, particularmente, cerca de 30 a cerca de 38°C, particularmente, cerca de 33 a cerca de 35°C.

Um produto é removido continuamente do reator de circuito. O produto tem uma temperatura dentro das temperaturas de reação mencio- nadas acima, por exemplo, uma temperatura de cerca de 35°C. O produto é resfriado por meio de um ou mais trocadores de calor, especialmente, por meio de um ou mais trocadores de calor de placa. Por exemplo, é usado res- friamento com salmoura. A temperatura do produto depois do resfriamento deve ser de cerca de 0 a 10°C, particularmente, 1 a cerca de 5°C. O produto é, de preferência, transferido para um recipiente de armazenamento, que tem uma função de buffer. Além disso, o produto no recipiente de armaze- namento pode ser resfriado adicionalmente, por exemplo, removendo cons- tantemente uma corrente parcial do recipiente de armazenamento para um trocador de calor apropriado, por exemplo, para um trocador de calor de pla- ca, ou mantido a uma temperatura de armazenamento apropriada. É perfei- tamente possível que uma reação continuada possa ocorrer no recipiente de armazenamento.

O produto pode ser reciclado dentro do recipiente de armaze- namento, em princípio, de qualquer maneira. Mas, em alguns casos, mos- trou que é vantajoso que o produto seja reciclado por meio de um sistema composto de um ou mais bocais para dentro do recipiente de armazenamen- to, de modo que uma mistura correspondente do produto armazenado ocorre dentro do recipiente de armazenamento.

O produto também é removido continuamente do recipiente de armazenamento para dentro de um recipiente de estabilização. O produto é misturado ali com um ácido apropriado, por exemplo, com H2SO4. Isso desa- tiva o catalisador e ajusta a mistura de reação para um pH de cerca de 1 a cerca de 3, particularmente, cerca de 2. Um ácido apropriado é, particular- mente, ácido sulfúrico, por exemplo, ácido sulfúrico com um teor de 90 a cerca de 105%, particularmente, de cerca de 93 a cerca de 98% de H2SO4.

O produto estabilizado é retirado do recipiente de estabilização e transferido para o estágio de purificação. Uma parte do produto estabilizado retirado pode ser reciclado, por exemplo, dentro do recipiente de estabiliza- ção, de modo que mistura suficiente do recipiente é garantida, por meio de um sistema composto de um ou mais bocais. Preparação de ACH

Em um outro elemento de processo, que pode ser usado em co- nexão com a presente invenção, ciano-hidrina de acetona, que foi obtida em um estágio precedente, por exemplo, da reação de acetona com ácido hi- drociânico, é submetida a um tratamento destilativo. A ciano-hidrina de ace- tona bruta, estabilizada, é liberada de componentes de baixa ebulição por meio de uma coluna correspondente. Um processo de destilação apropriado pode ser conduzido, por exemplo, por meio de apenas uma coluna. Mas, também é possível usar, em uma purificação apropriada de ciano-hidrina de acetona bruta, uma combinação de duas ou mais colunas de destilação, também combinadas com um evaporador de filme de precipitação. Além dis- so, dois ou mais evaporadores de filme de precipitação ou, então, duas ou mais colunas de destilação podem ser combinados uns com os outros. A ciano-hidrina de acetona bruta chega do armazenamento para

a destilação, em geral, com uma temperatura de cerca de 0 a cerca de 15°C, por exemplo, uma temperatura de 5 a cerca de 10°C. Em princípio, a ciano- hidrina de acetona bruta pode ser introduzida diretamente na coluna. Mas, foi constatado que, em alguns casos, é útil quando a ciano-hidrina de aceto- na bruta, resfriada por meio de um trocador de calor, primeiramente absorve parte do calor do produto já purificado por destilação. Portanto, em uma ou- tra modalidade do processo descrito aqui, a ciano-hidrina de acetona bruta é aquecida por meio de um trocador de calor para uma temperatura de cerca de 60 a 80°C.

A ciano-hidrina de acetona é purificada por destilação por meio

de uma coluna de destilação, de preferência, com mais de 10 bandejas, ou por meio de uma bateria de duas ou mais colunas de destilação apropriadas, correspondentes. O fundo da coluna é aquecido, de preferência, com vapor. Foi constatado que é vantajoso quando a temperatura do fundo não excede uma temperatura de 140°C; bons rendimentos e boa purificação foram obti- dos quando a temperatura do fundo não é maior do que cerca de 130°C ou não é mais alta do que cerca de 110°C. Os dados de temperatura estão ba- seados na temperatura da parede do fundo da coluna.

A ciano-hidrina de acetona bruta é alimentada ao corpo de colu- na no terço superior da coluna. A destilação é realizada, de preferência, sob pressão reduzida, de preferência, a uma pressão de cerca de 5 kPa a cerca de 90 kPa (50 a cerca de 900 mbar), particularmente, cerca de 5 kPa a cerca de 25 kPa (50 a cerca de 250 mbar) e com bons resultados, entre 5 kPa a cerca de 15 kPa (50 e 150 mbar).

Na parte superior da coluna, impurezas gasosas, especialmente, acetona e ácido hidrociânico, são removidas, as substâncias gasosas remo- vidas são resfriadas por meio de um trocador de calor ou uma bateria de dois ou mais trocadores de calor. É dada preferência, nesse caso, ao uso de resfriamento por salmoura, com uma temperatura de cerca de 0 a cerca de 10°C. Isso dá aos componentes gasosos dos vapores a oportunidade de condensar-se. O primeiro estágio de condensação pode dar-se, por exem- pio, a uma pressão normal. Mas, também é possível e, em alguns casos, foi constatado como sendo vantajoso, que esse estágio de condensação seja realizado sob pressão reduzida, de preferência, à pressão existente na desti- lação. O produto de condensação é passado para um recipiente coletor res- friado e ali coletado a uma temperatura de cerca de 0 a cerca de 15°C, parti- cularmente, a cerca de 5 a cerca de 10°C.

Os compostos gasosos, que não se condensam na primeira eta- pa de condensação, são removidos da câmara de pressão reduzida por meio de uma bomba de vácuo. Em princípio, qualquer bomba de vácuo pode ser suada nesse caso. Mas, em muitos casos, verificou-se que é vantajoso usar uma bomba de vácuo que, devido à sua configuração, não leva à intro- dução de impurezas líquidas na corrente de gás. Nesse caso, portanto, é dada preferência, por exemplo, ao uso de bombas de vácuo de funciona- mento a seco.

A corrente de gás que escapa no lado da pressão da bomba, é conduzida através de um outro trocador de calor, que está, de preferência, resfriado com salmoura, a uma temperatura de cerca de 0 a cerca de 15°C.

Componentes que se condensam, nesse caso, também são coletados no recipiente coletor, que já coleta os produtos de condensação obtidos sob condições de vácuo. A condensação realizada no lado da pressão da bomba de vácuo pode ser efetuada, por exemplo, por um trocador de calor, mas também com uma bateria de dois ou mais trocadores de calor dispostos em série ou em paralelo. Substâncias gasosas que permanecem depois dessa etapa de condensação, são removidas e encaminhadas a qualquer outra utilização, por exemplo, uma utilização térmica.

Os concentrados coletados também podem ser utilizados adicio- nalmente, conforme desejado. Mas, por razões econômicas, verificou-se que é extremamente vantajoso reciclar os produtos de condensação na reação para preparar ciano-hidrina de acetona. Isso é efetuado, de preferência, em um ou mais pontos, que permitem acesso ao reator de circuito. Os produtos de condensação podem, em princípio, ter qualquer composição, desde que não decomponham a preparação da ciano-hidrina de acetona. Em muitos casos, porém, uma quantidade predominante do produto de condensação consistirá em acetona e ácido hidrociânico, por exemplo, em uma relação molar de cerca de 2:1 a cerca de 1:2, freqüentemente, em uma relação de cerca de 1:1.

A ciano-hidrina de acetona obtida do fundo da coluna de destila- ção primeiramente é resfriada para uma temperatura de cerca de 40 a cerca de 80°C pela ciano-hidrina de acetona bruta, fria, alimentada por meio de um primeiro trocador de calor. Subseqüentemente, a ciano-hidrina de acetona é resfriada para uma temperatura de cerca de 30 a cerca de 35°C por meio de pelo menos um outro trocador de calor e, opcionalmente, armazenada inter- medianamente. Amidação

Em um outro elemento de processo, tal como freqüentemente previsto na preparação de ácido metacrílico ou de ésteres de ácido metacrí- lico, ciano-hidrina de acetona é submetida a uma hidrólise. A diferentes ní- veis de temperatura, depois de uma série de reações, isso forma metacrila- mida como produto.

A reação é realizada de uma maneira conhecida dos que são

versados na técnica por uma reação entre ácido sulfúrico concentrado e cia- no-hidrina de acetona. A reação é exotérmica, o que significa que o calor de reação é vantajosamente removido do sistema.

Nesse caso, a reação também pode ser novamente realizada em um processo em lotes ou em processos contínuos. Esses últimos foram considerados vantajosos em muitos casos. Quando a reação é realizada em um processo contínuo, foi considerado útil o uso de reatores de circuito. A reação pode ser efetuada, por exemplo, em apenas um reator de circuito. Mas, pode ser vantajoso quando a reação é realizada em uma bateria de dois ou mais reatores de circuito.

No processo descrito, um reator de circuito apropriado tem um ou mais pontos de alimentação para ciano-hidrina de acetona, um ou mais pontos de alimentação para ácido sulfúrico concentrado, um ou mais sepa- radores de gás, um ou mais trocadores de calor e um ou mais misturadores e, muitas vezes, uma bomba como meio de transporte.

Tal como já descrito, a hidrólise de ciano-hidrina de acetona com ácido sulfúrico, para dar metacrilamida, é exotérmica. O calor de reação que se forma na reação precisa, porém, ser retirada, pelo menos em grande par- te, do sistema, uma vez que o rendimento cai com temperatura crescente na reação. Em princípio, é possível obter uma remoção rápida e completa do calor de reação com trocadores de calor apropriados. Mas, também pode ser desvantajoso esfriar demais a mistura, uma vez que é necessária uma trans- ferência de calor suficiente para troca adequada nos trocadores de calor. Como a viscosidade da mistura aumenta fortemente com temperatura de- crescente, a circulação dentro do reator de circuito e a corrente através do mesmo, primeiramente, são complicadas e, em segundo lugar, uma remo- ção suficiente da energia de reação do sistema não pode mais ser garantida. Além disso, temperaturas excessivamente baixas na mistura de reação podem levar a uma cristalização dos componentes da mistura de re- ação nos trocadores de calor. Isso piora adicionalmente a transferência de calor, em conseqüência de que pode ser detectada uma nítida redução de rendimento. Além disso, o reator de circuito não pode ser carregado com as quantidades ótimas de reagentes, de modo que a eficiência do processo é prejudicada no total.

Em uma modalidade do processo, uma parte, de preferência, cerca de dois terços a cerca de três quartos, da taxa de corrente de volume de uma corrente de ciano-hidrina de acetona é introduzida em um primeiro reator de circuito. Um primeiro reator de circuito tem, de preferência, um ou mais trocadores de calor, uma ou mais bombas, um ou mais elementos de mistura e um ou mais separadores de gás. As correntes de circulação que passam através do primeiro reator de circuito estão, de preferência, no âmbi- to de cerca de 50 a 650 m3/h, de preferência, em um âmbito de 100 a 500 m3/h e, de modo particularmente preferido, em um âmbito de cerca de 150 a 450 m3/h. Em pelo menos outro reator de circuito, que se segue ao primeiro reator de circuito, as correntes de circulação estão, de preferência, no âmbi- to de cerca de 40 a 650 m3/h, de preferência, em um âmbito de 50 a 500 m3/h e, de modo particularmente preferido, em um âmbito de cerca de 60 a 350 m3/h. Além disso, uma diferença de temperatura preferida sobre os tro- cadores de calor é de cerca de 1 a 20°C, sendo dada preferência especial a cerca de 2 a 7°C.

A ciano-hidrina de acetona pode, em princípio, ser alimentada ao reator de circuito em qualquer ponto. Mas, foi constatado como vantajoso quando a alimentação é feita a um elemento de mistura, por exemplo, a um misturador com partes móveis ou um misturador estático, ou a um ponto de boa mistura. O ácido sulfúrico é vantajosamente alimentado a montante da adição de ciano-hidrina de acetona. Mas, de outro modo, é igualmente pos- sível alimentar o ácido sulfúrico ao reator de circuito em qualquer ponto.

A relação dos reagentes no reator de circuito é controlada de modo que um excesso de ácido sulfúrico esteja presente. O excesso de áci- do sulfúrico, baseado na relação molar dos componentes, é de cerca de 1,8:1 a cerca de 3:1 no primeiro reator de circuito e de cerca de 1,3:1 a cerca de 2:1 no último reator de circuito.

Em alguns casos, mostrou-se vantajoso realizar a reação no rea- tor de circuito com esse excesso de ácido sulfúrico. O ácido sulfúrico pode servir, nesse caso, por exemplo, como um solvente e manter baixa a visco- sidade da mistura de reação, o que pode garantir uma remoção mais alta de calor de reação e uma temperatura mais baixa da mistura de reação. Isso pode acarretar vantagens de rendimento significativas. A temperatura na mistura de reação é de cerca de 90 a cerca de 120°C.

A remoção de calor é garantida por um ou mais trocadores de calor no reator de circuito. Foi constatado que é vantajoso quando os troca- dores de calor têm um sistema de sensor apropriado, para controlar a ação de resfriamento, a fim de evitar resfriamento excessivamente grande da mis- tura de reação, pelas razões acima citadas. Por exemplo, pode ser vantajoso medir a transferência de calor no trocador de calor ou nos trocadores de ca- lor, ponto por ponto ou continuamente, e ajustar a ação de resfriamento dos trocadores de calor à mesma. Isso pode ser feito, por exemplo, por meio do próprio agente de resfriamento. Também é possível obter o aquecimento apropriado da mistura de reação por variação correspondente da adição dos reagentes e pela geração de mais calor de reação. Uma combinação das duas possibilidades também é concebível. O reator de circuito deve ter, adi- cionalmente, pelo menos um separador de gás. Um método é remover pro- duto formado continuamente do reator de circuito por meio do separador de gás. Outro método é de modo a remover os gases formados na reação da câmara de reação. O gás formado é, principalmente, monóxido de carbono. O produto removido do reator de circuito é, de preferência, transferido para um segundo reator de circuito. Nesse segundo reator de circuito, a mistura de reação, que compreende ácido sulfúrico e metacrilamida, tal como foi ob- tida pela reação no primeiro reator de circuito, é reagida com a corrente par- cial restante da ciano-hidrina de acetona. Nesse caso, o excesso de ácido sulfúrico do primeiro reator de circuito, ou pelo menos parte do excesso de ácido sulfúrico, reage com a ciano-hidrina de acetona, para formar mais me- tacrilamida. A realização da reação em dois ou mais reatores de circuito tem a vantagem de que, devido ao acesso de ácido sulfúrico no primeiro reator de circuito, a aptidão para bombeamento da mistura de reação e, portanto, a transferência de calor e, essencialmente, o rendimento, são aperfeiçoados. Por sua vez, pelo menos um elemento de mistura, pelo menos um trocador de calor e pelo menos um separador de gás estão dispostos no segundo reator de circuito. A temperatura de reação no segundo reator de circuito também é de cerca de 90 a cerca de 120°C. O problema da aptidão para bombeamento da mistura de rea-

ção, da transferência de calor e de uma temperatura de reação mínima ocor- re em todo reator de circuito adicional, tal como ocorre no primeiro. Portanto, o segundo reator de circuito também tem, vantajosamente, um trocador de calor, cuja ação de resfriamento pode ser controlada por um sistema de sen- sor apropriado.

A ciano-hidrina de acetona é novamente alimentada a um ele- mento de mistura apropriado, de preferência, a um misturador estático ou a um ponto de boa mistura.

O produto é removido do separador, especialmente, separador de gás, do segundo reator de circuito e aquecido para uma temperatura de cerca de 130 a cerca de 180°C, para completar a reação e formar a metacri- lamida.

O aquecimento é realizado, de preferência, de modo que a tem- peratura máxima seja atingida apenas por um período mínimo, por exemplo, por um tempo de cerca de um minuto a cerca de 30 minutos, particularmen- te, por um tempo de cerca de dois a cerca de oito ou cerca de três a cerca de cinco minutos. Isso pode, em princípio, ser efetuado em qualquer apare- lho para atingir essa temperatura por um período de tal modo curto. Por e- xemplo, a energia pode ser fornecida de maneira convencional, por energia elétrica ou por vapor. Mas, também é possível abastecer a energia por meio de uma radiação eletromagnética, por exemplo, por meio de micro-ondas.

Em diversos casos, constatou-se ser vantajoso quando a etapa de aquecimento é efetuada em um trocador de calor com disposição de dois estágios ou estágios múltiplos de serpentinas de tubos, que podem estar presentes, de preferência, em uma disposição pelo menos dupla, oposta. Isso aquece a mistura de reação rapidamente para uma temperatura de cer- ca de 130 a 180°C.

O trocador de calor pode ser combinado, por exemplo, com um ou mais separadores de gás. Por exemplo, é possível guiar a mistura de re- ação através de um separador de gás depois que ela deixa a primeira ser- pentina de tubos no trocador de calor. Isso pode remover, por exemplo, componentes gasosos formados durante a reação pela mistura de reação. Também é possível tratar a mistura de reação com um separador de gás, depois de ela deixar a segunda serpentina. Adicionalmente, pode ser consi- derado vantajoso tratar a mistura de reação com um separador de gás, tanto depois de ela deixar a primeira serpentina de tubos e depois de deixar a se- gunda serpentina de tubos.

A solução de amida obtenível desse modo tem, em geral, uma temperatura de mais de 100°C, tipicamente, uma temperatura de cerca de 130 a 180°C.

Os compostos gasosos obtidos na amidação podem, em princí- pio, ser dispostos de qualquer maneira ou guiados para processamento adi- cional. Mas, pode ser vantajoso, em alguns casos, se os gases apropriados forem combinados em uma linha de transporte de tal modo que sejam op- cionalmente pressurizados, quer continuamente, quer conforme necessário, por exemplo, com pressão de vapor, e, desse modo, podem ser transporta- dos adicionalmente. Esterificação

Uma outra etapa que constitui um elemento de processo e pode ser usada na presente invenção em conexão com o processo de acordo com a invenção é uma hidrólise de metacrilamida para ácido metacrílico e sua subsequente esterificação para ésteres metacrílicos. Essa reação pode ser realizada em um ou mais tanques aquecidos, por exemplo, aquecidos por vapor. Mas, em muitos casos, verificou-se que é vantajoso quando a esterifi- cação é realizada em pelo menos dois tanques sucessivos, mas, por exem- plo, também em três ou quatro ou mais tanques sucessivos. Nesse caso, uma solução de metacrilamida é introduzida no tanque ou no primeiro tan- que de uma bateria de tanques, que compreende dois ou mais tanques.

Freqüentemente, é preferível realizar uma reação de esterifica-

ção correspondente com uma bateria de dois ou mais tanques. Portanto, referência é feita, doravante, exclusivamente a essa variante.

No processo descrito aqui, é possível, por exemplo, alimentar uma solução de amida, tal como obtenível da reação de amidação descrita aqui em um primeiro tanque. O tanque é aquecido, por exemplo, com vapor. A solução de amida abastecida geralmente tem uma temperatura elevada, por exemplo, uma temperatura de cerca de 100 a cerca de 180°C, que cor- responde, essencialmente, à temperatura de saída da solução de amida da reação de amidação apresentada acima. Um alcanol também é alimentado aos tanques, que pode ser usado para a esterificação.

Alcanóis apropriados, nesse caso, são, em princípio, quaisquer alcanóis com 1 a 4 átomos de carbono, que podem ser lineares ou ramifica- dos, saturados ou insaturados, sendo dada preferência especial a metanol. Esses alcanóis podem ser igualmente usados junto com ésteres metacríli- cos, que é o caso, especialmente, em transesterificações.

O tanque também é carregado com água, de modo que há uma concentração de água total no tanque de cerca de 13 a cerca de 26% em peso, particularmente, cerca de 18 a cerca de 20% em peso.

A quantidade de solução de amida e de alcanol é controlada de tal modo que existe uma relação molar total de amida para alcanol de cerca de 1:1,4 a cerca de 1:1,6. O alcanol pode ser distribuído sobre a bateria de tanques, de modo que a relação molar no primeiro reator é de cerca de 1:1,1 a cerca de 1:1,4 e, nos estágios de reação subsequentes, com base na cor- rente de amida total, são estabelecidas relações molares de cerca de 1:0,05 a cerca de 1:0,3. O alcanol alimentado à esterificação pode estar composto de "alcanol fresco" e alcanol de correntes de reciclagem dos estágios de a- cabamento e, caso necessários, também de correntes de reciclagem dos processos a jusante do sistema de produção.

O primeiro tanque pode ser carregado com água, em princípio, de tal modo que água seja alimentada ao tanque de qualquer fonte, desde que essa água não tenha ingredientes que possam afetar negativamente a reação de esterificação ou os estágios de processo a jusante. Por exemplo, água desmineralizada ou água de fonte pode ser alimentada ao tanque. Mas, também é possível alimentar uma mistura de água e compostos orgâ- nicos ao tanque, tais como obtidos, por exemplo, na purificação de ácido metacrílico ou ésteres metacrílicos. Em uma modalidade preferida do pro- cesso apresentado aqui, o tanque é carregado, pelo menos em parte, com uma mistura de água e esses compostos orgânicos.

Quando uma bateria de dois ou mais tanques é usada na reação de esterificação, as substâncias gasosas formadas, especialmente, os éste- res metacrílicos, podem, em princípio, ser retirados individualmente de cada tanque e alimentados a uma purificação. Mas, em alguns casos, constatou- se que é vantajoso quando em uma bateria de dois ou mais tanques, os pro- dutos gasosos do primeiro tanque são primeiramente alimentados no segun- do recipiente de reação sem os compostos gasosos de primeiro tanque sen- do alimentado diretamente a uma purificação. Esse procedimento oferece a vantagem de que, freqüentemente, uma alta evolução de espuma no primei- ro tanque não precisa ser neutralizada por um aparelho antiespumante com- plicado. No caso da passagem de substâncias gasosas do primeiro tanque para o segundo tanque, a espuma que foi formada no primeiro tanque e po- de ter sido arrastada, também entra na câmara de reação do segundo tan- que, de maneira simples. Como a formação de espuma ali geralmente é sig- nificativamente mais baixa, não há necessidade de usar um aparelho anties- pumante.

O segundo tanque, disposto a jusante de um primeiro tanque, primeiramente recebe o excedente do primeiro tanque; em segundo lugar, ele é alimentado com as substâncias gasosas formadas no primeiro tanque ou que estão presentes no primeiro tanque. O segundo tanque e quaisquer tanques subsequentes também são carregados com metanol. É preferível aqui que a quantidade de metanol diminua em pelo menos 10% de tanque para tanque, com base, em cada caso, no tanque precedente. A concentra- ção de água no segundo tanque e nos outros tanques pode diferir do primei- ro tanque; as diferenças de concentração, no entanto, freqüentemente são pequenas.

Os vapores formados no segundo tanque são removidos do tan- que e introduzidos no fundo de uma coluna de destilação.

Quando a esterificação é realizada com uma bateria de três ou mais tanques, o excedente do segundo tanque é transferido, em cada caso, em um terceiro tanque, e o excedente do terceiro tanque, opcionalmente, em um quarto tanque. Os outros tanques também são aquecidos com vapor. A temperatura nos tanques 3 e, opcionalmente, 4, é de preferência, ajustada para cerca de 120 a cerca de 140°C.

Os vapores que escapam dos tanques são passados para uma coluna de destilação, sendo que isso é efetuado, de preferência, na região inferior da coluna de destilação. Os vapores compreendem uma mistura a- zeotrópica de vapor carreador, ésteres metacrílicos e alcanol e, dependendo do alcanol usado, têm uma temperatura de cerca de 60 a cerca de 120°C, por exemplo, cerca de 70 a cerca de 90°C, quando metanol é usado. Na co- Iuna de destilação, o éster metacrílico é separado em forma gasosa dos componentes do vapor, que fervem a temperaturas mais altas. As frações de alta ebulição (principalmente, ácido metacrílico, ésteres hidróxi-isobutíricos e água) são recicladas para o primeiro tanque de reação. O éster metacrílico formado é removido na parte superior da coluna e resfriado por meio de um trocador de calor ou uma bateria de dois ou mais trocadores de calor. Foi constatado que é útil, em alguns casos, quando o éster metacrílico é resfria- do por meio de pelo menos dois trocadores de calor, sendo que, nesse caso, um primeiro trocador de calor, com água, realiza a condensação e um resfri- amento para uma temperatura de cerca de 60 a cerca de 30°C, enquanto um segundo trocador de calor, resfriado com salmoura, realiza um esfriamento para cerca de 5 a cerca de 15°C. Uma corrente parcial do condensado res- friado com água pode ser introduzida como refluxo nas colunas, para contro- Ie de concentração na coluna. Mas, também é possível resfriar o éster meta- crílico formado por meio de uma bateria de mais de dois trocadores de calor. Nesse caso, é possível, por exemplo, primeiramente, realizar um resfriamen- to por meio de dois trocadores de calor resfriados com água, ligados em sé- rie, e, depois, obter um resfriamento adicional por meio de um trocador de calor resfriado com salmoura, apropriado.

Por exemplo, no processo apresentado aqui, o éster metacrílico formado pode ser resfriado no estado gasoso por meio de um primeiro tro- cador de calor com resfriamento com água. Tanto substâncias condensadas como não condensadas são então passadas para um segundo trocador de calor, onde ocorre uma condensação adicional por meio de resfriamento com água. Nesse ponto, por exemplo, substâncias gasosas podem então ser transferidas para um trocador de calor resfriado com salmoura. O condensa- do nesse trocador de calor resfriado com salmoura é depois introduzido na corrente de destilado, enquanto as substâncias gasosas restantes podem ser utilizadas adicionalmente ou enviadas para descarte. O condensado de éster metacrílico do segundo trocador de calor resfriado com água é depois resfriado em um trocador de calor resfriado com água ou resfriado com sal- moura para uma temperatura de menos de 15°C, de preferência, de cerca de 8 a cerca de 12°C. Essa etapa de resfriamento pode levar ao éster meta- crílico formado com um teor significativamente mais baixo de ácido fórmico do que seria o caso sem a etapa de resfriamento correspondente. O con- densado resfriado é então transferido para um separador de fases. Nesse caso, a fase orgânica (éster metacrílico) é separada da fase aquosa. A fase aquosa, que, assim como água, também pode ter um teor de compostos or- gânicos, especialmente, alcanol, da etapa de destilação, pode, em princípio, ser usado adicionalmente, conforme desejado. Mas, tal como já descrito a- cima, pode ser preferível reciclar essa mistura de água e compostos orgâni- cos de volta para o processo de esterificação por alimentação da mesma ao primeiro tanque de reação.

A fase orgânica removida é alimentada a um purificador. Ali, o éster metacrílico é purificado com água desmineralizada. A fase aquosa se- parada, que compreende uma mistura de água e compostos orgânicos, es- pecialmente, alcanol, pode, por sua vez, ser usada, em princípio, adicional- mente, conforme desejado. Mas, por razões econômicas, é vantajoso reci- clar essa fase aquosa de volta para a etapa de esterificação alimentando a mesma, por exemplo, ao primeiro tanque.

Como ésteres metacrílicos têm uma forte tendência a polimeri- zar-se, em muitos casos, é vantajoso quando se toma cuidado na esterifica- ção de ácido metacrílico, para que essa polimerização seja evitada.

Em instalações para preparar ácido metacrílico ou ésteres meta- crílicos, a polimerização ocorre, freqüentemente, quando ácido metacrílico ou éster metacrílico, inicialmente têm uma velocidade de corrente baixa, de modo que possam formar-se zonas de calmaria locais, nas quais pode ser estabelecido um contato, que dura por um longo período, entre ácido meta- crílico ou éster metacrílico e um iniciador de polimerização, o que, subse- quentemente, pode levará polimerização.

A fim de evitar esse comportamento de polimerização, pode ser vantajoso otimizar a corrente de substâncias no sentido de que, inicialmente, a velocidade de corrente do éster metacrílico ou do ácido metacrílico seja suficientemente alta em substancialmente todos os pontos no sistema, para que o número de zonas de calmaria seja minimizado. Além disso, pode ser vantajoso misturar a corrente de ácido metacrílico ou éster metacrílico com estabilizadores apropriados, de modo que a polimerização seja em grande parte suprimida.

Para esse fim, as correntes no processo apresentado aqui po- dem, em princípio, ser misturadas com estabilizadores, de modo que ocorre um nível mínimo de polimerização no sistema em si. Para esse fim, a parte da instalação, particularmente, na qual o ácido metacrílico ou o éster meta- crílico está presente em alta concentração, durante ou depois da destilação, é abastecida com estabilizadores apropriados. Por exemplo, verificou-se que é viável abastecer um estabiliza-

dor na parte superior da coluna de destilação à corrente de éster metacrílico ali removida. Além disso, verificou-se que é vantajoso lavar essas partes da instalação, na qual ácido metacrílico ou éster metacrílico é circulado com uma temperatura de mais de cerca de 20°C, de preferência, com uma tem- peratura no âmbito de cerca de 20 a cerca de 120°C, com uma solução de estabilizador em éster metacrílico. Por exemplo, uma parte do condensado obtido nos trocadores de calor, junto com um estabilizador apropriado, é re- ciclada para a parte superior da coluna de destilação, de modo que a parte superior da coluna é pulverizada constantemente em seu interior com éster metacrílico estabilizado ou ácido metacrílico estabilizado. Isso é feito, de pre- ferência, de tal modo que não possam formar-se zonas de calmaria na parte superior da coluna, nas quais existe um risco de polimerização de ácido me- tacrílico ou éster metacrílico. Os próprios trocadores de calor também podem ser carregados, correspondentemente, com uma solução estabilizada de ácido metacrílico ou éster metacrílico, de modo que aqui também não pos- sam formar-se zonas de calmaria. Também foi constatado que é vantajoso no processo apresenta-

do aqui quando, por exemplo, os gases inferiores, que compreendem monó- xido de carbono de processos precedentes, especialmente, da etapa de a- midação, são passados através da instalação de esterificação, junto com vapor. Desse modo, a mistura de gás é novamente purificada para remover compostos que podem ser removidos em forma sólida ou líquida. Em se- gundo lugar, os mesmos são coletados em um ponto central e podem ser enviados para utilização adicional ou para descarte.

O éster metacrílico obtido ou o MMA obtido na esterificação e subsequente pré-purificação, ou o ácido metacrílico obtido, são subsequen- temente encaminhados a um tratamento adicional. A esterificação resulta em ácido sulfúrico diluído como substância residual remanescente, que também pode ser encaminhado a uma utilização adicional. Pré-purificação do éster ou do ácido

No processo apresentado aqui, o objeto da presente invenção também pode ser usado em conexão com um processo para pré-purificar ácido metacrílico ou éster metacrílico, tal como descrito no elemento de pro- cesso abaixo. Por exemplo, em princípio, ácido metacrílico bruto ou éster metacrílico bruto pode ser submetido a uma purificação adicional, a fim de chegar a um produto muito puro. Essa purificação, que constitui um outro elemento de processo pode, por exemplo, ser em um estágio. Mas, verificou- se que é vantajoso, em muitos casos, quando essa purificação compreende pelo menos dois estágios, sendo que, nesse caso, os componentes de baixa ebulição do produto são removidos em uma primeira pré-purificação, tal co- mo descrito aqui. Para esse fim, éster metacrílico bruto ou ácido metacrílico bruto é transferido, primeiramente, para uma coluna de destilação, na qual os componentes de baixa ebulição e água podem ser removidos. Para esse fim, o éster metacrílico bruto é enviado a uma coluna de destilação, sendo que, nesse caso, a adição é realizada, por exemplo, na metade superior da coluna. O fundo da coluna é aquecido com vapor, por exemplo, de tal modo que uma temperatura de parede de cerca de 50 a cerca de 120°C é obtida. A purificação é realizada sob pressão reduzida. A pressão dentro da coluna, no caso do éster, é, de preferência, de cerca de 10 kPa a cerca de 60 kPa (100 a cerca de 600 mbar). A pressão dentro da coluna, no caso do ácido, é de preferência, de cerca de 4 kPa acerca de 30 kPa (40 a cerca de 300 mbar).

Na parte superior da coluna, os componentes de baixa ebulição são removidos. Particularmente, os mesmos podem ser, por exemplo, ace- tona e formiato de metila. Os vapores são depois condensados por meio de um ou mais trocadores de calor. Por exemplo, foi constatado que é útil, em alguns casos, primeiramente, realizar uma condensação por meio de dois trocadores de calor resfriados com água, ligados em série. Mas, também é possível usar apenas um trocador de calor nesse ponto. Os trocadores de calor são operados, de preferência, em um estado vertical, para aumentar a velocidade de corrente e a fim de evitar a formação de fases estacionárias, é dada preferência a obter umedecimento máximo. Um trocador de calor res- friado com salmoura pode estar ligado a jusante do trocador de calor resfria- do com água ou trocadores de calor resfriados com água, mas também é possível ligar a jusante uma bateria de dois ou mais trocadores de calor res- friados com salmoura. Na bateria de trocadores de calor, os vapores são condensados, dotados de estabilizador e, por exemplo, alimentados a um separador de fases. Como os vapores também podem conter água, qualquer fase aquosa que ocorre é descartada ou enviada a uma utilização adicional. Um exemplo de uma possível utilização adicional é reciclagem para uma reação de esterificação, por exemplo, para uma reação de esterificação, tal como foi descrita acima. Nesse caso, a fase aquosa é, de preferência, reci- clada para o primeiro tanque de esterificação.

A fase orgânica removida é alimentada como refluxo à parte su- perior da coluna. Uma parte da fase orgânica, por sua vez, pode ser usada para pulverizar as partes superiores dos trocadores de calor e a parte supe- rior da coluna. Como a fase orgânica removida é uma fase que foi misturada com estabilizador, é, possível, desse modo, em primeiro lugar, evitar, eficien- temente, a formação de zonas de calmaria. Em segundo lugar, a presença do estabilizador causa uma supressão adicional da tendência à polimeriza- ção dos vapores removidos.

A corrente de condensado obtida dos trocadores de calor é, de preferência, misturada, adicionalmente, com água desmineralizada, de tal modo que possa ser obtida uma ação de separação suficiente no separador de fase.

Os compostos gasosos, que permanecem depois da condensa-

ção na bateria de trocadores de calor podem ser novamente submetidos, de preferência, por meio de ejetores de vapor como geradores de pressão re- duzida, a uma condensação por meio de um ou mais outros trocadores de calor. Foi constatado que é vantajoso, por razões econômicas, quando essa pós-condensação condensa não apenas as substâncias gasosas da pré- purificação. Por exemplo, é possível alimentar outras substâncias gasosas a essa pós-condensação, tais como obtidas da purificação principal de ésteres metacrílicos. A vantagem desse procedimento reside, por exemplo, em transferir uma proporção de éster metacrílico que não foi condensado no estágio de purificação principal mais uma vez, por meio do separador de fa- se para a coluna de purificação na pré-purificação. Desse modo, é garantido, por exemplo, que podem ocorrer uma maximização em rendimento e perdas mínimas de ésteres metacrílicos. Além disso, a seleção apropriada da confi- guração e da operação desses outros trocadores de calor possibilita que a composição do offgas (gás de escapamento) que deixa esses trocadores de calor, especialmente, o teor de baixa ebulição, ser ajustada.

Devido à alimentação da água na pré-purificação do éster meta-

crílico, o teor de água na esterificação e a concentração total dos componen- tes de baixa ebulição no metacrilato de metila bruto pode aumentar continu- amente. A fim de evitar isso, pode ser vantajoso descarregar do sistema par- te da água alimentada ao sistema, de preferência, continuamente. Essa des- carga pode, em princípio, ser efetuada, por exemplo, em uma ordem de ta- manho, na qual água é alimentada ao sistema na pré-purificação. A fase a- quosa separada no separador de fase tem, tipicamente, um teor de compo- nentes orgânicos. Portanto, pode ser vantajoso alimentar essa água a uma forma de descarga, que utiliza esse teor de substâncias orgânicas. Por exemplo, pode ser vantajoso quando água, contaminada

desse modo com substâncias orgânicas, é alimentada à câmara de combus- tão em um processo de clivagem de ácido sulfúrico. Devido aos componen- tes oxidáveis, seu valor calorífico ainda pode ser utilizado, pelo menos parci- almente. Além disso, um descarte, possivelmente caro, da água contamina- da com substâncias orgânicas, portanto, é freqüentemente evitado. Purificação fina do éster metacrílico

Para a purificação fina do éster metacrílico, o éster metacrílico pré-purificado, bruto, é submetido a uma outra destilação. Isso libera o éster metacrílico bruto de seus componentes de alta ebulição com a ajuda de uma coluna de destilação, para obter um éster metacrílico puro. Para esse fim, o éster metacrílico bruto é introduzido em uma coluna de destilação, algumas vezes, na metade inferior, de um modo conhecido dos que são versados na técnica.

A coluna de destilação pode, em princípio, corresponder a qual- quer configuração que pareça ser apropriada aos que são versados na téc- nica. Mas, foi constatado que, em muitos casos, é vantajoso para a pureza do produto resultante quando a coluna de destilação é operada com uma ou mais guarnições, que correspondem, aproximadamente, às seguintes exi- gências:

Em primeiro lugar, tal como nas outras correntes de linhas atra- vessadas pelo éster metacrílico, um nível mínimo de chamados "espaços mortos" devem formar-se nas colunas. Os espaços mortos levam a um tem- po de permanência relativamente longo dos ésteres metacrílicos, o que favo- rece sua polimerização. Isso, por sua vez, leva a paralisações de produções dispendiosas e limpeza das partes apropriadas bloqueadas com políme- ro.Um meio para evitar a formação de espaços mortos é, tanto pela configu- ração como por um modo de operação suficiente das colunas, sempre car- regar as mesmas com uma quantidade suficiente de líquido, de modo que é obtida uma lavagem constante das colunas e, especialmente, das partes de montagem interna das colunas, tais como guarnições. Por exemplo, as colu- nas podem ter dispositivos de pulverização, que são configurados para pul- verizar as partes de montagem interna das colunas. Além disso, as partes de montagem interna das colunas podem ser ligadas umas às outras, de modo que praticamente não se formam espaços mortos, ou melhor, não se formam de modo algum espaços mortos. Para esse fim, as partes de montagem in- terna podem ser ligadas umas às outras ou à coluna por meio de costuras de aderência interrompidas. Essas costuras de aderência têm pelo menos cerca de 2, de preferência, pelo menos cerca de 5, e, de modo particular- mente preferido, pelo menos cerca de 10 interrupções por 1 m de compri- mento de costura de aderência. O comprimento dessas interrupções pode ser selecionado de modo que perfazem pelo menos cerca de 10%, preferi- velmente pelo menos cerca de 20% e mais preferivelmente pelo menos cer- ca de 50%, mas, em geral, não mais do que 95%, do comprimento da costu- ra de aderência. Outra medida de configuração pode ser que, nas regiões internas da coluna, especialmente as que entram em contato com os ésteres metacrílicos, menos do que cerca de 50%, de preferência, menos do que cerca de 25% e, de modo particularmente preferido, menos do que cerca de 10% de todas as superfícies, especialmente, de partes internas da coluna, estendem-se horizontalmente. Por exemplo, os stubs que se abrem para o interior da coluna podem estar configurados conicamente ou com superfícies oblíquas. Outra medida pode consistir em manter a quantidade de éster me- tacrílico líquido presente no fundo da coluna tão baixa quanto possível du- rante a operação da coluna e, em segundo lugar, em evitar superaquecimen- to dessa quantidade, apesar de temperaturas moderadas e superfícies de evaporação grandes durante a evaporação. Nesse contexto, pode ser vanta- joso que a quantidade de líquido no fundo da coluna perfaça o âmbito de cerca de 0,1 a 15% e, de preferência, cerca de 1 a 10% da quantidade total de éster metacrílico na coluna. As medidas propostas nesse parágrafo tam- bém podem encontrar aplicação na destilação de ácido metacrílico.

Na purificação do éster metacrílico, seus componentes de alta ebulição são separados do produto por destilação. Para esse fim, o fundo da coluna é aquecido com vapor. A temperatura do fundo é, de preferência, de cerca de 50 a cerca de 80°C, particularmente, cerca de 60 a cerca de 75°C, com temperatura de parede de menos de cerca de 120°C.

O material obtido no fundo da coluna é, de preferência, removido continuamente e resfriado por meio de um trocador de calor ou uma bateria de diversos trocadores de calor para uma temperatura no âmbito de cerca de 40 a cerca de 80°C, de preferência, cerca de 40 a cerca de 60°C, e, de modo particularmente preferido, no âmbito de cerca de 50 a 60°C.

Esse material, que compreende, predominantemente, éster me- tacrílico, éster hidróxi-isobutírico, ácido metacrílico e componentes estabili- zadores, subseqüentemente, por meio de um recipiente de armazenamento, por exemplo, é descartado ou enviado a outro uso. Foi constatado que é vantajoso, em muitos casos, quando o material obtido no fundo da coluna é reciclado para a reação de esterificação. Por exemplo, o material do fundo da coluna é reciclado para o primeiro tanque de esterificação. Isso produz a vantagem de que, com vista a um método viável de modo muito econômico e com um rendimento muito alto, compostos de ebulição relativamente alta, presentes nos fundos de coluna, sejam reciclados para a reação de esterifi- cação.

Na parte superior da coluna, o éster metacrílico purificado por destilação é retirado e resfriado por meio de um trocador de calor ou uma bateria de dois ou mais trocadores de calor. O calor do vapor pode ser re- movido por meio de trocadores de calor resfriados com água ou por meio de trocadores de calor resfriados com salmoura ou por meio de uma combina- ção de ambos. Foi verificado que é útil, em alguns casos, quando os vapores da coluna de destilação são transferidos para dois ou mais trocadores de calor ligados em paralelo, que são operados por meio de resfriamento com água. As frações não condensadas dos trocadores de calor resfriados com água podem, por exemplo, ser introduzidos em um trocador de calor resfria- do com salmoura ou uma bateria de dois ou mais trocadores de calor resfri- ados com salmoura, que podem estar dispostos em série ou em paralelo. Os condensados obteníveis dos trocadores de calor são introduzidos em um recipiente coletor e encaminhados a um recipiente por meio de uma bomba, através de um outro trocador de calor ou uma bateria de dois ou mais outros trocadores de calor. A corrente de condensado é resfriada, por exemplo, por meio de uma bateria de um ou dois trocadores de calor resfriados com água e um ou dois trocadores de calor resfriados com salmoura, para uma tempe- ratura no âmbito de cerca de 0 a cerca de 20°C, de preferência, cerca de 0 a cerca de 15°C e, de modo particularmente preferido, em um âmbito de cerca de 2 a 10°C.

Uma corrente parcial é retirada da corrente de condensado e é reciclada para a coluna de destilação através da parte superior da coluna. A corrente de condensado pode ser alimentada na parte superior da coluna, em princípio, de qualquer modo, por exemplo, através de distribuidores. Mas, pode ser vantajoso se uma parte da corrente de condensado for ali- mentada na linha de vapor acima da parte superior da coluna, por exemplo, pulverizada. Também é preferível que essa alimentação também introduza estabilizador na parte superior da coluna.

Uma outra corrente parcial do condensado, destinada à recicla- gem na coluna, pode, por exemplo, ser desviada para a linha de vapor, an- tes da introdução, e introduzida diretamente na parte superior da coluna. Também nesse caso, é preferível que essa alimentação introduza estabiliza- dor na parte superior da coluna. A introdução na parte superior da coluna pode ser feita, por exemplo, de tal modo que o interior da parte superior da coluna seja pulverizada com o condensado, de modo que não possam for- mar-se zonas de calmaria na parte superior da coluna, nas quais o éster me- tacrílico pode polimerizar-se. Além disso, pode ser vantajoso adicionar um estabilizador para evitar polimerização a uma corrente parcial de condensa- do, que é reciclada na coluna. Isso pode ser feito, por exemplo, adicionando uma quantidade apropriada de inibidor de polimerização como estabilizador à corrente parcial de condensado, destinada à pulverização da parte superi- or da coluna. Foi constatado que é vantajoso, em alguns casos, quando a corrente parcial de condensado, depois da adição do estabilizador, mas an- tes da entrada na parte superior da coluna, passe através de um aparelho de mistura apropriado, de preferência, um misturador estático, a fim de obter uma distribuição muito uniforme do estabilizador na corrente parcial de con- densado.

As substâncias gasosas não condensáveis, que são obtidas no processo de purificação são encaminhadas, por exemplo, para descarte.

O produto bruto presente no recipiente intermediário, é mantido, com ajuda de um refrigerador de salmoura, a uma temperatura de cerca de 0 a cerca de 20°C, de preferência, cerca de 0 a cerca de 15°C, e de modo par- ticularmente preferido, em um âmbito de cerca de 2 a 10°C.

A fim de remover outras impurezas do produto e chegar aos me- tacrilatos de alquila ultrapuros, o produto também pode ser submetido a um estágio de purificação absortivo. Verificou-se que é útil, por exemplo, quando o produto puro como um todo, ou pelo menos uma parte do produto puro, é purificado adicionalmente com ajuda de uma peneira molecular. Particular- mente impurezas ácidas, especialmente, ácido fórmico formado no processo de preparação, podem, desse modo, ser removidas de um modo simples da corrente de produto. Adicionalmente, verificou-se que é útil, em alguns ca- sos, quando a corrente de produto, depois de passar através do estágio de purificação adsorvível, também passa através de um ou mais filtros, a fim de remover quaisquer sólidos presentes no produto. As correntes obtidas no acabamento compreendem, predomi- nantemente, compostos polimerizáveis. Tal como já descrito mais de uma vez nesse texto, a fim de evitara formação de zonas de calmaria, constatou- se que é vantajoso, também no caso do processo descrito aqui, quando as partes da instalação, que entram em contato com éster metacrílico, são constantemente banhadas com éster metacrílico. Em uma outra modalidade do processo apresentado aqui, uma corrente parcial de éster metacrílico é retirada, portanto, a jusante do recipiente intermediário, mas a montante do estágio de purificação adsorvível, a fim de banhar as regiões superiores dos trocadores de calor que recebem os vapores que se originam da coluna de destilação.

O produto obtido no estágio de purificação é subseqüentemente retirado do estágio de purificação, com uma temperatura no âmbito de cerca de -5 a cerca de 20°C, de preferência, cerca de 0 a cerca de 15°C e, de mo- do particularmente preferido, em um âmbito de cerca de 2 a 10°C. Separação do ácido consumido

No processo apresentado aqui, pode ser recomendável, por e- xemplo, em um outro elemento de processo, de submeter o ácido sulfúrico consumido, obtido no processo, a uma purificação, a fim de, subsequente- mente, reciclar o mesmo de volta para o processo. Nesse caso, por exem- plo, uma corrente que compreende ácido sulfúrico consumido, tal como pode ser obtido da esterificação, pode ser posto em contato com vapor em um recipiente de flutuação.Quando isso é feito, pelo menos uma parte dos sóli- dos presentes pode ser depositada na superfície do líquido e esses sólidos depositados podem ser separados. Os vapores são subseqüentemente con- densados em um trocador de calor, de preferência, com resfriamento com água, resfriados e reciclados para a reação de esterificação.

Foi constatado que é vantajoso, em alguns casos, quando corro- são é evitada nos trocadores de calor e a ação de resfriamento é aperfeiço- ada adicionalmente por introdução de uma mistura de água e compostos orgânicos, tal como obtida por lavagem no decorrer da esterificação na puri- ficação do éster metacrílico preparado, em trocadores de calor, de tal modo que as partes superiores dos trocadores de calor são pulverizadas com essa mistura. Além da ação redutora de corrosão e o resfriamento do ácido no trocadorde calor, esse procedimento tem uma outra vantagem. Material que se origina da esterificação (uma mistura de água e, predominantemente, me- tanol) é reciclado para o processo de esterificação, junto com o ácido meta- crílico e éster metacrílico, que se originam exatamente desse processo. No separador, a flutuação descrita acima produz misturas de ácido e sólidos. Depois de sua remoção, os mesmo são encaminhados a qualquer outro uso ou para descarte. É possível, por exemplo, incinerar a mistura resultante em uma instalação de clivagem e, portanto, obter novamente ácido sulfúrico e a fim de recuperar parte da energia usada no processo.

Os compostos gasosos não condensáveis obtidos na separação são encaminhados a qualquer outro uso ou descartados.

A instalação descrita aqui para remover sólidos do ácido consu- mido e para reciclar material do processo de esterificação para exatamente esse processo, também pode ser realizada, por exemplo, duas vezes, por razões de segurança operacional. Por exemplo, os dois ou mais recipientes de flutuação podem ser usados em tempos alternados. Como sólidos podem depositar-se nesses recipientes, é vantajoso remover os mesmos quando o recipiente de flutuação específico não está sendo usado.

O dito acima é ilustrado agora em detalhe, com referência a de- senhos e exemplos não restritivos. Os desenhos esquemáticos mostram:

figura 1: um sistema de instalações para preparar e processar ácido metacrílico ou metacrilato de metila, Figura 2: uma instalação para preparar ciano-hidrina de acetona,

Figura 3: uma instalação de acabamento para ciano-hidrina de

acetona,

Figura 4: uma instalação de amidação, Figura 5: uma instalação de esterificação, Figura 6: uma instalação de pré-purificação do éster,

Figura 7:uma instalação de purificação fina para o éster, Figura 8: um trocador de calor como parte da instalação para preparar ciano-hidrina de acetona.

A Figura 1 mostra os elementos preferidos de um sistema de instalação 1 para preparar ácido metacrílico ou ésteres metacrílicos e seus produtos de processamento adicional. O sistema de instalações 1 tem diver- sas instalação ligadas uma à outra, normalmente, em um modo condutor de fluido, como elementos desse sistema. Esse sistema de instalações inclui preparação de ciano-hidrina de acetona 20, seguida de acabamento de cia- no-hidrina de acetona 30, seguido de amidação 40, seguida de uma esterifi- cação/hidrólise 50/50a, seguida de um acabamento para éster ou ácido me- tacrílico 60, seguido, por sua vez, de uma purificação fina 70, após o que o éster, normalmente, metacrilato de metila ou ácido metacrílico, está presen- te. O éster puro/ácido puro obtido desse modo pode ser enviado a uma outra instalação de processamento 80. Outras instalações de processamento 80 úteis incluem, particularmente, aparelhos de polimerização e reatores para outras reações orgânicas. Nos reatores de polimerização, podem ser prepa- rados polimetacrilatos e, nos reatores para reações orgânicas, os monôme- ros puros obtidos aqui podem ser convertidos em outros compostos orgâni- cos. A outra instalação de processamento ou as outras instalações de pro- cessamento 80 é/são seguida(s) de um acabamento 90. Quando os outros produtos de processamento são polímeros de ácido metacrílico ou ésteres metacrílicos, especialmente, metacrilato de metila, os mesmos são proces- sados adicionalmente para dar fibras, composições de moldagem, especial- mente, granulados, filmes, placas, partes de automóveis e outras partes moldadas, por equipamento apropriado, tais como extrusores, extrusores de filme de sopro, máquinas de moldagem por injeção, moldes de fieira e simi- lares. Além disso, o sistema de instalação 1 compreende, em muitos casos, uma instalação de ácido sulfúrico 100. Para essa instalação, são úteis, em princípio, todas as instalações de ácido sulfúrico que alguém versado na técnica considere apropriadas. Nesse contexto, é feita referência, por exem- pio, ao capítulo 4, página 89 ff. em "lntegrated Pollution Prevention and Con- trai - Draft Reference Document on Best Available Techniques for the Manu- facture of Large Volume Inorganic Chemicals - Amino Acids and Fertilizers", obtenível através da Comissão Européia. A instalação de ácido sulfúrico 10 está ligada a uma série de outras instalações. Por exemplo, a preparação de ciano-hidrina de acetona 20 é abastecida com ácido sulfúrico concentrado através de uma linha de ácido sulfúrico 2. Além disso, uma outra linha de ácido sulfúrico 3 existe entre a instalação de ácido sulfúrico 100 e a amida- ção 40. O ácido sulfúrico diluído, também chamado de "Ácido Gasto" da es- terificação 50 (hidrólise 50a) é transferido para a instalação de ácido sulfúri- co 100 através das linhas para ácido sulfúrico gasto 4 e 5. Na instalação de ácido sulfúrico 100, o ácido sulfúrico diluído pode ser tratado. O tratamento do ácido sulfúrico diluído pode ser efetuado, por exemplo, tal como descrito nos documentos WO 02/23088 A1 ou WO 02/23089 A1. Em geral, as insta- lações são produzidas dos materiais que são familiares aos que são versa- dos na técnica e parecem apropriados para as cargas específicas. Normal- mente, o material é aço inoxidável, que precisa ter, particularmente, uma excepcional resistência a ácidos. As regiões das instalações que são opera- das com ácido sulfúrico e, especialmente, com ácido sulfúrico concentrado, são adicionalmente revestidas e protegidas com materiais cerâmicos ou plásticos. Além disso, o ácido metacrílico obtido na instalação de ácido me- tacrílico 50a pode ser alimentado através de uma linha de ácido metacrílico 6 à pré-purificação 60. Também foi constatado que é útil adicionar um esta- bilizador, indicado com "S", na preparação de ciano-hidrina de acetona 20, na amidação 40, na esterificação 50, na hidrólise 50a, na pré-purificação 60 e também na purificação final 70.

Na preparação de ciano-hidrina de acetona 20, mostrada na Fi- gura 2, a acetona é posta à disposição em um recipiente de acetona 21 e o ácido hidrociânico, em um recipiente de ácido hidrociânico 22. O recipiente de acetona 21 tem uma torre de purificação 23, que, em sua região superior, tem um ou mais elementos de resfriamento 24. Uma série de linhas de purga de gás 25, que se originam de diversas instalações no sistema de instalação 1, abre na torre de purificação 23. A acetona é alimentada a um reator de circuito 26 por meio da alimentação de acetona 27 e o ácido hidrociânico, por meio da alimentação de ácido hidrociânico 28. A jusante da alimentação de ácido hidrociânico 28 está disposta uma bomba 29, seguida, por sua vez, de uma alimentação de catalisador 210, que é seguida de um misturador estático 2110 mesmo é seguido de um trocador de calor 212, que tem uma série de resistências à corrente 213 e pelo menos uma linha de resfriamento 214. No reator de circuito 26, a mistura de reação, que consiste em acetona, ácido hidrociânico e catalisador, é conduzida em um circuito até um grau considerável, que está indicado por linhas cheias. Do trocador de calor 212, a mistura de reação é conduzida por meio das resistências à corrente, ao longo das linhas de resfriamento 214, e uma parte da corrente de circulação é passada para um outro trocador de calor 215, ao qual está ligado um reci- piente coletor 216, no qual está presente um bocal 217, como parte de um circuito de resfriamento 218 com um trocador de calor 219, que , em primeiro lugar, mantém o produto de reação em movimento e, em segundo lugar, frio. Através de uma saída 220, que se segue ao recipiente coletor 216, está Ii- gado um recipiente de estabilizador 221, no qual abre uma alimentação de ácido sulfúrico 222 e do qual a ciano-hidrina de acetona bruta é conduzida través da saída 223 para o acabamento de ciano-hidrina de acetona 30.

Na Figura 3, vinda da preparação de ciano-hidrina 20, a saída 223 abre em um trocador de calor 31, no qual a corrente vinda da prepara- ção de ciano-hidrina 20 é aquecida. Uma alimentação de vapor 32 está liga- da ao trocador de calor 31 e abre na região superior, de preferência, na regi- ão da parte superior, de uma coluna 33. A coluna 33 tem uma pluralidade de guarnições 34, que normalmente estão configuradas como bandejas. Na região inferior da coluna 33 está disposto o fundo da coluna 35, do qual uma saída de fundo 36 leva ao trocador de calor 31 e aquece as correntes con- duzidas através da saída 223 para o trocador de calor 31. Uma linha de pro- duto puro 37 está ligada ao trocador de calor 31, que é seguido, a jusante, da amidação 40. Na região da parte superior da coluna 33 está disposta uma saída de parte superior 38, que abre em um trocador de calor 39, ao qual está ligada uma bomba de vácuo 310 e, por sua vez, abre em um trocador de calor 311. Tanto o trocador de calor 39 como o trocador de calor 311 es- tão ligados por meio de linhas a um recipiente de resfriamento 312, ao qual está ligada uma linha de reciclagem 313 e está ligada ao reator de circuito 26 na preparação de ciano-hidrina de acetona 20.

A amidação 40 mostrada na Figura 4, em primeiro lugar, tem uma alimentação de ciano-hidrina de acetona 41 e uma alimentação de áci- do sulfúrico 42, que abrem em um reator de circuito 43. A alimentação de ciano-hidrina de acetona 41 ligada ao acabamento de ciano-hidrina de ace- tona 30 abre no circuito do reator de circuito 43, a jusante de uma bomba 44 e a montante de um misturador 45. A montante dessa bomba 44, abre a ali- mentação de ácido sulfúrico 42. O misturador 45 é seguido, a jusante, de um trocador de calor 46, que, por sua vez, abre em um separador de gás 47, do qual, em primeiro lugar, saem uma saída 48 e uma alimentação 49 para um outro reator de circuito 410. O outro reator de circuito 410 ou um terceiro, tem uma construção comparável ao primeiro reator de circuito 43. Do outro reator de circuito 410, uma alimentação 411 entra em um trocador de calor 412, que é seguido de um separador de gás 413, do qual, em primeiro lugar, saem uma saída de gás 414 e uma linha de amida 415, sendo que essa úl- tima leva à esterificação/hidrólise 50/instalação de MAA 50a.

A Figura 5 mostra a esterificação 50, na qual uma linha de sol- vente 51, que conduz água e solvente orgânico, e uma linha de amida 52, ligada à amidação 40, abrem em um tanque 53, que é aquecível por um a- quecedor de tanque 54. Além disso, uma linha de álcool 55, mostrada com linhas interrompidas, abre no tanque 53. A linha de álcool 55 abre tanto na região superior como na região inferior do tanque 53. O primeiro tanque 53 está ligado a um outro tanque 53', que tem um outro aquecedor de tanque 54', por meio de uma linha de vapor de éster 56, indicada por uma linha de traços e pontos. Esse outro tanque 53' está ligado, também, à linha de álcool 55, tanto pelo fundo como pela parte superior. A linha de vapor de éster 56 está ligada à região superior do tanque 53' e termina em um fundo 57 de uma coluna 58. Além disso, uma linha para ácido sulfúrico diluído 59 está presente na região superior do tanque 53'. Uma unidade de tanque 510 cir- cundada por uma elipse pontilhada, é formada por um tanque aquecível 53 e 54, com linha de álcool 55 e uma linha de vapor de éster 56. É possível que uma, duas ou mais dessas unidades de tanque se sucedam em uma suces- são à maneira de bateria, sendo que cada uma dessas unidades de tanque 510 está ligada por meio da linha de vapor de éster 56 ao fundo 57 da colu- na 58. Do fundo 57 da coluna 58, uma linha de alta ebulição 511 também leva ao tanque 53, a fim de alimentar água e solvente orgânico de volta à esterificação. Na região superior, de preferência, na parte superior da coluna 58, um primeiro trocador de calor 512, seguido de um outro separador de fases 513, estão ligados por meio de uma linha apropriada. Tanto na parte superior da coluna 58 como no primeiro trocador de calor 512, uma primeira alimentação de estabilizador 514 (estabilizador indicado com "S") e uma ou- tra alimentação de estabilizador 515 podem estar previstos, a fim de alimen- tar um inibidor ou estabilizador que evita polimerização indesejável. Ligada ao outro separador de fases 513 há um purificador 516, em cuja região infe- rior sai uma linha de solvente 517 e abre na linha de solvente 51 por meio de um trocador de calor 521. Da região superior do purificador 516, sai uma linha de éster bruto e abre no acabamento de éster 60. A linha de ácido gas- to 59, que sai da região superior do tanque 53' ou do tanque da última uni- dade de tanque 510 abre em um recipiente de flutuação 519, para remoção dos sólidos e componentes não solúveis no ácido gasto. Do recipiente de flutuação 519, uma saída de ácido gasto 520 entra na instalação de ácido sulfúrico 100, e uma linha de vapor de baixa ebulição 522, que conduz os componentes de baixa ebulição, para acabamento adicional e reciclagem, entra na esterificação.

O acabamento de éster, mostrado na Figura 6, está ligado à es- terificação 50 por meio de uma linha de éster bruto 61, sendo que a alimen- tação de éster bruto 61 abre na região central de uma coluna de destilação a vácuo 62. Essa coluna 62 tem peças de montagem interna 63 de coluna e um aquecedor de fundo 64 disposto na região inferior da coluna 62. Da regi- ão inferior da coluna 62, que constitui o fundo dessa coluna, sai uma saída de éster 65, abre na purificação fina de éster 70 e, portanto, alimenta o éster bruto, liberado de componentes de baixa ebulição, à purificação fina. Na re- gião superior da coluna 62, geralmente na parte superior, um primeiro troca- dor de calor 66 está ligado por meio de uma saída, tal como um outro troca- dor de calor ou uma pluralidade de trocadores de calor 67, que são seguidos de um separador de fases 69. No separador de fases 69, a corrente 68 e a mistura, que se origina do trocador de calor 67, está dividida em componen- tes orgânicos e aquosos, sendo que uma linha de reciclagem 611 na região superior está ligada ao separador de fases 69 e termina na região superior da coluna 62. Na região inferior do separador, uma saída de água 610 está presente e abre na esterificação 50, a fim de alimentar a água removida de volta à esterificação. Um gerador 613 de pressão reduzida está ligado aos trocadores de calor 66 e 67 por meio de uma linha de pressão reduzida 612.

Na Figura 7, a saída de éster 65, que se origina do acabamento de éster 60 termina em uma coluna de destilação 71. A mesma compreende uma pluralidade de peças de montagem interna 71 de coluna e na região inferior da coluna de destilação 71, um aquecedor de fundo de coluna 73. Da região da parte superior da coluna de destilação 71, uma linha de vapor de éster puro 74 entra em um primeiro trocador de calor 75, que é seguido de um (ou mais) outros trocadores de calor 76, que estão ligados a um gerador de pressão reduzida 717. A saída do outro trocador de calor 76 tem uma linha da qual, em primeiro lugar, abre uma linha de reciclagem de éster 77 na região superior, ou na parte superior da coluna de destilação 71. A linha de reciclagem de éster 77 tem um ponto de adição de estabilizador 79, que está disposto na linha de reciclagem de éster 77, a montante de um mistura- dor 78. Em segundo lugar, da linha do outro trocador de calor 76, sai uma saída de éster puro 710. Um trocador de calor 711 adicional e outro trocador de calor 712 estão ligados à mesma em uma ligação em série. Os mesmos são seguidos de um recipiente de peneira molecular 713, que tem guarni- ções de peneira molecular 714. Purificado adicionalmente pela peneira mo- lecular, o éster ultrapuro é transferido através da saída de éster ultrapuro, ligado ao recipiente de peneira molecular, para a instalação de processa- mento 80 adicional.

A Figura 8 é um corte da Figura 2, de modo que é feita referên- cia à descrição de figura para a Figura 2. Além disso: a mistura de reação é alimentada a uma região de resfriamento 85 limitada por uma saída de mis- tura de reação 88 através de um elemento de injeção 81, configurado como um bocal. A região de resfriamento 85 tem um volume simbolizado pela área pontilhada, que não inclui os volumes da pluralidade de elementos de resfri- amento, que estão simbolizados pela áreas sombreadas e que são passa- das pelo agente de resfriamento por meio da entrada de agente de resfria- mento 214 e da saída de agente de resfriamento 82. É visível da Figura 8 que o volume da região de resfriamento, simbolizada pela área pontilhada, é maior do que o volume dos elementos de resfriamento, simbolizado pela á- rea sombreada. Os elementos defletores ou resistências à corrente 213, configuradas como placas defletoras, podem ser previstas tanto em uma parede de refrigerador 89 que circunda a região de resfriamento 85, ou nos elementos de resfriamentos 83. A disposição e seleção dos elementos inje- tores 81 e dos elementos defletores 213 pode obter direções de corrente de resfriamento 87, que se desviam de uma direção de corrente principal 86, mostrada pela seta pontilhada, e, portanto, produzem uma boa mistura da mistura de reação na região de resfriamento 85. EXEMPLOS

Em uma disposição de reação correspondente à Figura 8, com um reator de circuito 26, HCN e acetona foram reagidos a 10°C, na presença de dietilamina como catalisador. As condições de reação são mostradas na tabela abaixo. Ex. 1. 2. 3. 4.

Volume da região de resfriamento 85, com relação ao volume ex- terno de elementos de resfriamento 83 1 : 1,7

1 : 1,7 1 : 0,7

1 : 0,7

Condições de reação

Sem resistên- cias à corrente

213 Resistências à corrente 213 Sem resistên- cias à corrente

213 Resistências à corrente 213

Tempo de permanên- cia do troca- dor de calor 212 0,2 h

0,3 0,5 h

0,6

Conver- são de ACH

75%

81% 83%

87% Listagem de Referência

1 sistema de instalações 2 linha de ácido sulfúrico 3 outra linha de ácido sulfúrico 4 linha de ácido sulfúrico gasto - éster 5 linha de ácido sulfúrico gasto - ácido 6 linha de ácido metacrílico 20 preparação de ciano-hidrina de acetona 30 acabamento de ciano-hidrina de acetona 40 amidação 50 esterificação 50a hidrólise 60 pré-purificação 70 purificação fina 80 outra instalação de processamento 90 acabamento 100 instalação de ácido sulfúrico 21 recipiente de acetona 22 recipiente de ácido hidrociânico 23 torre de purificação 24 elementos de resfriamento 25 linhas de purga de gás 26 reator de circuito 27 alimentação de acetona 28 alimentação de ácido hidrociânico 29 bomba 210 alimentação de catalisador 211 misturador 212 trocador de calor 213 resistência à corrente 214 linhas de resfriamento 215 trocador de calor 216 recipiente coletor 217 bocal 218 circuito de resfriamento 219 trocador de calor 220 saída 221 recipiente de estabilizador 222 alimentação de ácido sulfúrico 223 saída 31 trocador de calor 32 alimentação de vapor 33 coluna 34 guarnições 35 fundo de coluna com trocador de calor 36 saída do fundo 37 linha de produto puro 38 saída da parte superior 39 trocador de calor 310 bomba de vácuo 311 trocador de calor 312 recipiente de resfriamento 313 linha de reciclagem 41 alimentação de ciano-hidrina de acetona 42 alimentação de ácido sulfúrico 43 reator de circuito 44 bomba 45 misturador 46 trocador de calor 47 separador de gás 48 saída de gás 49 alimentação 410 outro reator de circuito 411 alimentação 412 trocador de calor 413 saída de gás 414 separador de gás 415 linha de amida 51 linha de solvente 52 linha de amida 53 primeiro tanque 54 aquecedor do primeiro tanque 53' outro tanque 54' aquecedor do outro tanque 55 linha de álcool 56 linha de vapor de éster 57 fundo de coluna 58 coluna 59 linha de ácido gasto 510 unidade de tanque 511 linha de alta ebulição 512 trocador de calor 513 separador de fases 514 alimentação de estabilizador 515 outra alimentação de estabilizador 516 coluna de extração 517 linha de solvente 518 linha de éster bruto 519 recipiente de flutuação 520 saída de ácido gasto 521 trocador de calor 522 linha de vapor de baixa ebulição 61 linha de éster bruto 62 coluna de destilação de vácuo 63 peças de montagem interna de coluna 64 aquecedor de fundo 65 saída de éster 66 trocador de calor 67 trocador de calor 68 alimentação de água 69 separador de fases 610 saída de água 611 linha de reciclagem 612 linha de pressão reduzida 613 gerador de pressão reduzida 71 coluna de destilação 72 peças de montagem interna de coluna 73 aquecedor de fundo de coluna 74 linha de vapor de éster puro 75 primeiro trocador de calor 76 outro trocador de calor 77 linha de reciclagem de éster 78 misturador 79 ponto de adição de estabilizador 710 saída de éster puro 711 trocador de calor adicional 712 outro trocador de calor 713 recipiente de peneira molecular 714 guarnições de peneira molecular 715 saída de éster uItrapuro 716 linha de alta ebulição 717 gerador de pressão reduzida 81 elemento de injeção 82 saída de agente de resfriamento 83 elemento de resfriamento 84 saída de produto 85 região de resfriamento 86 direção de corrente principal 87 direção de corrente de resfriamento

88 saída de mistura de reação

89 parede de refrigerador

Claims (25)

1. Processo para preparar cianohidrina de acetona, caracteriza- do pelo fato de que compreende as etapas de: A. por acetona e ácido cianídrico em contato em um reator para dar uma mistura de reação, sendo que a mistura de reação é circulada, para obter cianohidrina de acetona; B. resfriar pelo menos parte da mistura de reação, passando a mesma através de uma região de resfriamento de um refrigerador, sendo que o refrigerador inclui um elemento de resfriamento ou pelo menos dois elementos de resfriamento; C. descarregar pelo menos uma parte da cianohidrina de aceto- na obtida do reator, sendo que o volume da região de resfriamento do refrigerador, à base de no volume interno total do refrigerador, é maior do que o volume do elemento de resfriamento ou dos pelo menos dois elementos de resfriamento do refri- gerador.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte da mistura de reação escoa em uma dire- ção de fluxo de refrigerador diferente da direção do fluxo principal, pelo me- nos durante o resfriamento.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a direção de fluxo de refrigerador é obtida desviando a mistura de reação.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o desvio é efetuado por um meio de desvio, previsto no refrige- rador ou ligado ao refrigerador.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o meio de desvio é um elemento injetor ou um elemento defletor, ou ambos.

6. Processo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o meio de desvio está previsto na região de resfriamento.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a .6, caracterizado pelo fato de que o elemento de resfriamento é um corpo oco, alongado, que pode ser atravessado por agente de resfriamento.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o elemento de resfriamento tem uma configuração em formato de barra ou formato de placa.

9. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que o elemento de resfriamento é um feixe de tubos.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o tempo de permanência da mistura de reação no refrigerador está em uma faixa de cerca de 0,1 h a 2 h.

11. Processo para preparar um metacrilato de alquila, caracteri- zado pelo fato de que compreende as etapas de: a. preparar uma cianohidrina de acetona pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10; b. por a cianohidrina de acetona em contato com um ácido inor- gânico para obter uma metacrilamida; c. por a metacrilamida em contato com álcool para obter um me- tacrilato de alquila; d. opcionalmente, purificar o metacrilato de alquila.

12. Processo para preparar ácido metacrílico, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) preparar uma cianohidrina de acetona por um processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10; β) por a cianohidrina de acetona em contato com um ácido inor- gânico para obter uma metacrilamida; γ) reagir a metacrilamida com água para dar ácido metacrílico.

13. Aparelho para preparar metacrilatos de alquila, caracterizado pelo fato de que compreende, ligados a um outro em forma de condução de fluido: - um elemento de instalação para preparar cianohidrina de ace- tona, seguido de; - um elemento de instalação para preparar metacrilamida, segui- do de; - um elemento de instalação para preparar metacrilato de alquila, opcionalmente seguido de; - um elemento de instalação para purificar o metacrilato de alqui- Ia, opcionalmente seguido de; - um elemento de instalação para polimerização, opcionalmente seguido de; - uma parte de instalação para acabamento, sendo que o elemento de instalação para preparar cianohidrina de acetona compreende um reator de circuito fechado com um refrigerador, o refrigera- dor compreendendo uma região de resfriamento, que pode ser escoada, e um elemento de resfriamento.

14. Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o refrigerador tem um meio de desvio.

15. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o meio de desvio é um elemento injetor ou um elemento defletor.

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracteri- zado pelo fato de que o meio de desvio está previsto na região de resfria- mento.

17. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que o elemento de resfriamento é um corpo oco, alongado, que pode ser atravessado por um agente de resfriamento.

18. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o elemento de resfriamento tem uma região de resfriamento em formato de barra ou formato de placa.

19. Aparelho de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracteri- zado pelo fato de que o elemento de resfriamento é um feixe de tubos.

20. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 19, caracterizado pelo fato de que o volume da região de resfriamento do refrigerador, à base de no volume total do refrigerador, é maior do que o vo- lume do elemento de resfriamento ou dos elementos de resfriamento do re- frigerador.

21. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que é efetuado em um aparelho como definido em qualquer uma das reivindicações 13 a 20.

22. Processo para preparar polímeros, à base de, pelo menos parcialmente, em metacrilatos de alquila, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) preparar um metacrilato de alquila por um processo como de- finido na reivindicação 11 ou 21; b) polimerizar o metacrilato de alquila e, opcionalmente, um co- monômero; c) fazer o acabamento do metacrilato de alquila.

23. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a polimerização é efetuada por polimerização de radical livre.

24. Uso de um metacrilato de alquila, obtenível por um processo como definido na reivindicação 11 ou 21, ou de um ácido metacrílico, obtení- vel por um aparelho como definido na reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que é em fibras, filmes, revestimentos, composições de moldagem, peças moldadas, adjuvantes na produção de papel, adjuvantes para couro, agentes de floculações e aditivos de sondagem.

25. Fibras, filmes, revestimentos, composições de moldagem, peças moldadas, adjuvantes na produção de papel, adjuvantes para couro, agentes de floculações e aditivos de sondagem, caracterizados pelo fato de que são à base de em um metacrilato de alquila, obtenível por um processo como definido na reivindicação 11 ou 21, ou em um ácido metacrílico, obte- nível por um aparelho como definido na reivindicação 13.