CN108368025B - 用于纯化甲基丙烯酸甲酯的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于如下纯化甲基丙烯酸甲酯的方法：(a)将包含甲基丙烯酸甲酯和其碱金属盐的混合物与烃一起进给到中间上方的蒸馏塔中；(b)移除第一塔顶物料流；(c)移除第一塔底物料流；(d)将所述第一塔顶物料流进给到第一水分离器中以产生(i)第一有机相和(ii)第一水相，其进入甲醇干燥塔中，产生第二塔顶物料流和第二塔底物料流；(e)将所述第一塔底物料流进给到第二水分离器中以产生(i)第二水相，将其进给到MMA汽提塔中，产生第三塔顶物料流和第三塔底物料流，和(ii)第二有机相；(f)将所述第二有机相和所述第二塔底物料流合并到第三水分离器中，产生第三有机相，其进入MMA干燥塔中，产生第四塔底物料流；和(g)将所述第四塔底物料流进给到MMA产物塔中。

Description

用于纯化甲基丙烯酸甲酯的方法
技术领域
本发明涉及一种用于来自纯化氧化酯化反应器(OER)的流出物的甲基丙烯酸甲酯(MMA)反应产物的综合方法。
背景技术
使用氧化酯化以由异丁烯醛和甲醇制备MMA是众所周知的。例如，US4518462公开了一种具有使用己烷作为夹带剂的甲醇回收塔的方法。但是，此方法不适合含有MMA盐的反应产物。需要一种用于分离由制备甲基丙烯酸甲酯所产生的反应产物的组分的更有效率的方法。
发明内容
本发明涉及用于纯化甲基丙烯酸甲酯的方法；所述方法包含：(a)将包含甲醇、甲基丙烯酸甲酯和其碱金属盐、异丁烯醛、水和重副产物的反应产物混合物进给到具有至少15个塔盘的第一蒸馏塔中；其中所述反应产物混合物和C6-C7烃进入蒸馏塔中部上方的第一蒸馏塔中；(b)移除包含C6-C7烃、异丁烯醛、甲醇、水和甲基丙烯酸甲酯的第一塔顶物料流；(c)移除包含水、甲基丙烯酸甲酯和其碱金属盐以及重副产物的第一塔底物料流；(d)将第一塔顶物料流进给到第一水分离器中以产生(i)第一有机相，其返回到第一蒸馏塔中，和(ii)第一水相，其进入甲醇干燥蒸馏塔中，产生富含甲醇的第二塔顶物料流和富含水的第二塔底物料流，并且将至少一部分所述第二塔底物料流进给到第一水分离器中；(e)将第一塔底物料流进给到第二水分离器中以产生(i)第二水相，将其进给到MMA汽提塔蒸馏塔中，产生富含水的第三塔顶物料流和包含水和甲基丙烯酸甲酯碱金属盐的第三塔底物料流，和(ii)第二有机相；(f)将第二有机相和第二塔底物料流合并到第三水分离器中，产生(i)第三有机相，其进入MMA干燥蒸馏塔中，产生第四塔顶物料流和第四塔底物料流，和(ii)第三水相；和(g)将第四塔底物料流进给到MMA产物蒸馏塔中，产生MMA产物流和塔底物料流。
附图说明
图1是本发明方法的示意图。
具体实施方式
除非另外指示，否则所有百分比组成都是以重量百分比(wt％)计，并且所有温度都是以℃为单位。重副产物是OER的副产物，其沸点比甲基丙烯酸甲酯的沸点更高，并且包含除未知产物外的甲基丙烯酸甲酯的低聚物。甲基丙烯酸甲酯的低聚物包含甲基丙烯酸甲酯的二聚体和较少量的高级低聚物，包括例如三聚体。碱金属盐优选是钠或钾盐，优选钠。
C6-C7烃起着夹带剂的作用。据信它破坏了甲醇/MMA共沸混合物，允许移除和回收第一蒸馏塔中的甲醇。C6-C7烃优选是脂族的。C6-C7烃优选是饱和烃，优选无环烷烃。在一个优选实施例中，使用C6-C7烃的混合物。C6-C7烃或其混合物的大气压(101kPa)沸点优选是65到100℃、优选至少67℃；优选不高于90℃、优选不高于80℃、优选不高于75℃。C6-C7烃优选是正己烷。
第一蒸馏塔(甲醇回收塔)优选具有至少20个塔盘、优选至少25个；优选不多于40个塔盘、优选不多于35个塔盘。反应产物混合物进入第一蒸馏塔中的点优选在塔盘的最高40％、优选最高30％、优选最高20％、优选最高10％、优选最高7％处。反应产物混合物进入第一蒸馏塔中的点优选在最高十个塔盘、优选在最高八个塔盘、优选在最高六个塔盘、优选在最高四个塔盘、优选在最高三个塔盘、优选在最高两个塔盘、优选在顶台处。
甲醇干燥蒸馏塔优选具有20到40个塔盘；优选至少25个、优选至少27个；优选不多于35个、优选不多于33个。MMA汽提塔蒸馏塔优选具有5到30个塔盘；优选至少10个、优选至少12个；优选不多于25个、优选不多于20个。MMA干燥蒸馏塔优选具有20到40个塔盘；优选至少25个、优选至少27个；优选不多于35个、优选不多于33个。MMA产物蒸馏塔优选具有10到30个塔盘；优选至少15个、优选至少17个；优选不多于25个、优选不多于23个。
反应产物混合物优选包含至少0.8wt％、优选至少1wt％、优选至少1.5wt％、优选至少1.8wt％；优选不大于3wt％、优选不大于2.5wt％、优选不大于2wt％甲基丙烯酸甲酯碱金属盐。反应产物混合物优选包含40到80wt％、优选45到70wt％、优选50wt％到68wt％甲醇。反应产物混合物优选包含5到40wt％、优选10到35wt％、优选15到32wt％甲基丙烯酸甲酯。反应产物混合物优选包含1到10wt％、优选3到9wt％、优选4到8wt％水。进入第一蒸馏塔作为回流的一个或多个C6-C7烃的量优选是产物混合物中的甲醇的量的2到10倍、优选3-5倍。当需要添加额外的C6-C7烃时，其优选在最高十个塔盘、优选在最高八个塔盘、优选在最高六个塔盘、优选在最高四个塔盘、优选在最高塔盘三个塔盘、优选在最高两个塔盘、优选在顶台处进入第一蒸馏塔中。
在优选实施例中，在本文所述的方法之前，来自OER的直接产物穿过初始蒸馏塔以移除包含轻质组分的初始塔顶物料流，即那些具有比甲醇蒸气压更高的蒸气压的轻质组分。轻质组分主要包含甲酸甲酯。直接产物中的甲酸甲酯的典型含量是1到6wt％，并且将来自初始蒸馏塔的初始塔底物料流进给到第一蒸馏塔中作为反应产物混合物，其典型地含有不超过1wt％甲酸甲酯。
第一塔顶物料流通过冷凝器，然后进入第一水分离器中，第一有机相从第一水分离器返回到产物混合物进入的第一蒸馏塔的相同部分中，并且将第一水相送入甲醇干燥塔。第一水相优选包含50-68％水、30-44％甲醇和2-6％异丁烯醛。第一有机相优选包含82-92％C6-C7烃、4-10％异丁烯醛和2-10％MMA。在富含水的第二塔顶物料流进入第一水分离器中之前，将其至少一部分添加到第一塔顶物料流中。添加到第一塔顶物料流的水的量优选是塔顶物料流量的0.2到1倍，优选0.25到0.6倍。优选地，第一塔底物料流在穿过热交换器以将其冷却到优选不高于50℃、优选20到50℃的温度之后进入第二水分离器中。第二有机相主要是MMA(优选86-96％)并且剩余部分主要包含水(1-4％)和重副产物(3-10％)，并且进一步加工以获得高纯度MMA。将第二有机相与至少一部分第二塔底物料流组合并传送到第三水分离器中，从第三水分离器中将第三有机相传送到MMA干燥蒸馏塔中并产生第三水相。优选将第三水相与被传送到MMA汽提塔的第二水相组合。
将第一水相进给到甲醇干燥塔中以去除水。来自此塔的第二塔顶物料流优选包含82-92％甲醇、7-14％异丁烯醛和0-4％MMA。优选使第二塔顶物料流再循环到OER中。
第二水相含有甲基丙烯酸甲酯碱金属盐和水，优选70-90％水和10-30％MMA钠，以及少量(0-2％)的MMA和甲醇。第二水相进入MMA汽提塔中，所述MMA汽提塔产生富含水且优选包含MMA(5-15％)和少量的甲醇(2-6％)的第三塔顶物料流。优选将第三塔顶物料流与产物混合物一起传送到第一蒸馏塔中。
MMA干燥塔从粗制MMA中去除水。来自此塔的第四塔顶物料流优选包含75-85％MMA、15-22％水和0-3％甲醇。优选将第四塔顶物料流传送到第一蒸馏塔中，优选传送到塔的中间三分之一处，优选传送到反应产物混合物进入塔的点下方处。来自此塔的第四塔底物料流优选包含90-96％MMA和4-10％重副产物。将第四塔底物料流进给到MMA产物蒸馏塔中以去除重副产物，产生优选是99-100％纯度的MMA塔顶物料流和包含MMA和重副产物的第五塔底物料流。
可以通过标准方法从料流中倾析出水。在一个优选实施例中，借助含有垂直挡板或一系列挡板的容器并且其尺寸足以使有机相和水相分离成单独的相。较轻相有机物在垂直挡板上方活动并且较重水相在挡板下方流动。从已经积累了各相的上溢和下溢的容器部分中抽取出分离的液体。
优选向一个或多个塔中添加聚合抑制剂以使MMA的聚合降到最低程度。抑制剂的量典型地较小并且类型和典型使用量在所属领域中众所周知。
蒸馏塔中的温度和压力取决于被蒸馏物质的组成。在本发明的一个优选实施例中，塔在减压下操作，如约100到约760mmHg(13到101kPa)或200到400mmHg(26到53kPa)。优选调节塔压以保持底部温度低于120℃、优选低于100℃。
图1描绘了所要求方法的方法流程图。将反应产物混合物1引入第一蒸馏塔A中。分流来自塔的第一塔底物料流6，并且使料流8通过热交换器E，并且再循环7通过再沸器D返回到塔中。塔顶物料流2在顶部离开塔并通过冷凝器B，并且所得料流3进入水分离器C中以产生(i)第一有机相4，其返回到第一蒸馏塔中，和(ii)第一水相5，其进入甲醇干燥蒸馏塔G，产生富含甲醇的第二塔顶物料流9和富含水的第二塔底物料流10，并且使至少一部分第二塔底物料流进给到第一水分离器中。使料流8进给到第二水分离器F中以产生(i)第二水相13，将其进给到MMA汽提塔蒸馏塔I中，产生富含水的第三塔顶物料流14和包含水和甲基丙烯酸甲酯钠盐的第三塔底物料流15，和(ii)第二有机相16。将第二有机相16和一部分第二塔底物料流10进给到第三水分离器H中，产生(i)第三有机相12，其进入MMA干燥蒸馏塔J中，产生第四塔顶物料流17和第四塔底物料流18，和(ii)第三水相11。将第四塔底物料流18进给到MMA产物蒸馏塔K中，产生MMA产物流19和塔底物料流20。
实例
实例1
本实验使用图1中所示的方法配置进行。蒸馏塔的内径是28mm。30个塔盘的Oldershaw塔和正己烷用作夹带剂溶剂。蒸汽加热的热虹吸式再沸器(thermosiphonreboiler)用于提供塔中的沸腾。塔顶部具有700mmHg绝对压力。塔顶温度是48℃且塔底温度是83℃。
将含有29.9％MMA、58.1％甲醇、2.1％异丁烯醛、7.1％水和1.2％甲基丙烯酸钠且其余部分是轻质物(蒸汽压高于甲醇)和有机重质物(蒸气压低于MMA)的混合物通过管线1以197g/hr的速率进给到蒸馏塔的顶部塔盘中。
出乎意料地是，在运行8小时后，在塔盘上或再沸器中没有观察到盐沉淀。在底部有机粗制MMA料流中没有检测到甲基丙烯酸钠，所以另外的下游方法在盐沉淀方面不会有困难。
表1-实例1的料流组合物和方法条件
Figure BDA0001683528970000061
NA-不适用
实例2
ASPEN模拟30个塔盘的第一蒸馏塔(塔盘1是顶部塔盘)中的进料位置，假设塔盘效率是60％，产生再循环到所述塔中的％MMA的结果如下。
Figure BDA0001683528970000062
随着反应产物混合物的进料位置在塔中上升，第一塔的效率提高。

Claims (9)

1.一种用于纯化甲基丙烯酸甲酯的方法；所述方法包含：(a)将包含甲醇、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸碱金属盐、异丁烯醛、水和重副产物的反应产物混合物进给到具有至少15个塔盘的第一蒸馏塔中；其中所述反应产物混合物和C6-C7烃进入所述蒸馏塔中部上方的第一蒸馏塔中；(b)移除包含C6-C7烃、异丁烯醛、甲醇、水和甲基丙烯酸甲酯的第一塔顶物料流；(c)移除包含水、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸碱金属盐以及重副产物的第一塔底物料流；(d)将所述第一塔顶物料流进给到第一水分离器中以产生(i)第一有机相，其返回到所述第一蒸馏塔中，和(ii)第一水相，其进入甲醇干燥蒸馏塔中，产生富含甲醇的第二塔顶物料流和富含水的第二塔底物料流，并且将至少一部分所述第二塔底物料流进给到所述第一水分离器中；(e)将所述第一塔底物料流进给到第二水分离器中以产生(i)第二水相，将其进给到MMA汽提塔蒸馏塔中，产生富含水的第三塔顶物料流以及包含水和甲基丙烯酸碱金属盐的第三塔底物料流，和(ii)第二有机相；(f)将所述第二有机相和所述第二塔底物料流合并到第三水分离器中，产生(i)第三有机相，其进入MMA干燥蒸馏塔中，产生第四塔顶物料流和第四塔底物料流，和(ii)第三水相；和(g)将所述第四塔底物料流进给到MMA产物蒸馏塔中，产生MMA产物流和塔底物料流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应产物混合物包含至少0.8wt％甲基丙烯酸碱金属盐。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述反应产物混合物包含1到10wt％水。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述反应产物混合物在塔盘的最高30％处进入所述第一蒸馏塔中。
5.根据权利要求4所述的方法，其中C6-C7烃是具有65到100℃大气压沸点的饱和烃。
6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述第四塔顶物料流在所述塔的中间三分之一处传送到所述第一蒸馏塔中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述反应产物混合物是通过将产物从氧化酯化反应器传送到初始蒸馏塔中而产生的初始塔底物料流，其中还产生包含轻质组分的初始塔顶物料流。
8.根据权利要求7所述的方法，其中使所述第二塔顶物料流再循环到所述氧化酯化反应器中。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述反应产物混合物在最高六个塔盘内进入所述第一蒸馏塔中。
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