CN114302869B - 由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法和用于此方法的制备装置 - Google Patents

由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法和用于此方法的制备装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在至少基于酸和碱的均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法和制备装置。为了可在良好的能量平衡下进行离开反应器的反应混合物的良好后处理并使所述方法可在最大简易度的装置中实施，提出使在压力下的液体反应混合物在卸压容器中卸压并分离成气相形式的第一卸压混合物和液相形式的第二卸压混合物，将第一卸压混合物在第一冷凝器中冷凝，将第二卸压混合物引入第一蒸馏塔并在其中分离成在顶部的气相形式的第一蒸馏混合物和在底部的液相形式的第二蒸馏混合物，并且将第一蒸馏混合物同样在第一冷凝器中冷凝。也提出可用于进行根据本发明的方法的制备装置。

Description

由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法和用于此方法的制备 装置
技术领域
本发明涉及在至少基于酸和碱的均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法和制备装置。
背景技术
该反应通常在相对较高的温度下进行，以实现更高的反应速度和因此甲醛和丙醛反应物更快转化成甲基丙烯醛。但是，如果仍含有催化剂混合物的反应混合物较长时间保持在相对较高的温度下，则增加了副产物的形成和/或形成二甲基丙烯醛，这是不理想的。这是因为对最终甲基丙烯醛产物的纯度的要求越高，则分离除去副产物或二甲基丙烯醛所需的复杂度越高。
现有技术中提出的路线是将仍含有催化剂混合物的反应混合物尽可能快地送至蒸馏塔，在此分离除去催化剂混合物。例如DE 3213681 A1教导了这种路线。DE 3213681 A1描述了一种方法，其中在管式反应器中在超压下在液相中在均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛。将反应混合物卸压至标准压力并送入第一蒸馏塔。从第一蒸馏塔的顶部抽出含有甲基丙烯醛和水的气态顶部料流。水和催化剂混合物收集在底部。由此在第一蒸馏塔中分离除去均相催化剂混合物。此外，DE 3213681 A1提出一种反应器操作，其仅用少量催化剂混合物得出良好的反应结果。这样从一开始就使用较少的催化剂混合物。
关于除去的含有均相催化剂混合物的水相的处理，DE 3213681 A1提出多个变型方案。在第一变型方案中，塔底物被完全弃置。在第二变型方案中，一部分塔底物被弃置，其余的部分送回反应器。在第三变型方案中，将塔底物送往第二蒸馏塔，借此通过蒸馏从塔顶除去水。因此，第二蒸馏塔的塔底物中的催化剂混合物的浓度相应地高于第一蒸馏塔的塔底物中的情况。将第二蒸馏塔的塔底物送回反应器。在第四变型方案中，仅将第二蒸馏塔的一部分塔底物送回反应器，其余的部分被弃置。第一和第二变型方案，与第三和第四变型方案相比，在能量方面更有利并在装置方面明显更简单。但是，比第三和第四变型方案中损失更多的催化剂混合物：在第一变型方案中是因为整个塔底物都被弃置，在第二变型方案中是因为不可能将任意大量的水送回反应器，因此可再循环的催化剂混合物的量较小。但是，当第一蒸馏塔的塔底物中的催化剂混合物的含量如此高以致于塔底物不能作为废水释放到公共水处理厂时，第二、第三和第四变型方案适用于减少成问题的废水的量。在第二变型方案中，这通过将第一蒸馏塔的一部分塔底物再循环到反应器来实现，在第三变型方案中，水的蒸馏脱除使得能够将第二蒸馏塔的整个塔底物送回反应器，因此不存在成问题的废水，在第四变型方案中，与第二变型方案相比，水的蒸馏脱除和第二蒸馏塔的塔底物的部分再循环到反应器进一步减少成问题的废水的量。
来自第一蒸馏塔的顶部料流在冷凝器中冷凝。冷凝物在液-液相分离器中分离成主要含有甲基丙烯醛的液体有机相，和液体水相。有机相作为产物收集在收集容器中。水相被送回第一蒸馏塔。
WO 2016/042000 A1也提出一种方法，其中将仍含有催化剂混合物的反应混合物尽可能快速地送至蒸馏塔，在此除去催化剂混合物。在管式反应器中在超压下在液相中在均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛。将反应混合物卸压并送入第一蒸馏塔。从第一蒸馏塔的顶部抽出含有甲基丙烯醛和水的气态顶部料流。水和催化剂混合物积聚在第一蒸馏塔的塔底物中。由此在第一蒸馏塔中除去均相催化剂混合物。
关于除去的含有均相催化剂混合物的相的处理，WO 2016/042000 A1提出第一蒸馏塔的塔底物除了被送回第一蒸馏塔的部分外，至少部分送回反应器。未返回反应器的部分被送往后处理或弃置。后处理可在第二蒸馏塔中或在膜分离阶段中进行。
将来自第一蒸馏塔的顶部料流冷凝。将冷凝物送入液-液相分离器，在此将液体有机相和液体水相彼此分离。有机相含有如此高浓度的甲基丙烯醛以致其作为产物料流输出。将水相完全或部分送回第一蒸馏塔。
EP 2829531 A1是提出将仍含有催化剂混合物的反应混合物非常快速地送至蒸馏塔并在此除去催化剂混合物的方法的另一公开文献。在管式反应器中在超压下在液相中在均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛。将反应混合物卸压并送入蒸馏塔。从蒸馏塔的顶部排出含有甲基丙烯醛和水的气态顶部料流。水和催化剂混合物积聚在蒸馏塔的底部。由此在蒸馏塔中除去均相催化剂混合物。
关于除去的含有均相催化剂混合物的水相的进一步处理，EP 2829531 A1提出将一部分塔底料流送回反应器并将另一部分送往通过膜分离阶段进行的后处理。将来自膜分离阶段的渗余物(其中富集催化剂混合物)至少部分再循环到反应器。将渗余物的未再循环的部分送去弃置。渗透物作为污染较低的水相单独送去弃置。
也可能提供两个膜分离阶段代替一个膜分离阶段。将来自蒸馏塔的顶部料流冷凝。将冷凝物送入液-液相分离器，在此将液体有机相和液体水相彼此分离。有机相含有如此高浓度的甲基丙烯醛以致其作为产物料流输出。将水相送回蒸馏塔。
现有技术中提出的另一路线是，显著冷却反应混合物以明显减少副反应和/或二甲基丙烯醛的形成。这获得了进一步后处理反应混合物的时间。在EP 2829531 A1中作为替代方案提出这种路线。将反应混合物冷却，这与相应的卸压相关联，并送入蒸馏塔上游的液-液相分离器。在液-液相分离器中，将含有高比例的甲基丙烯醛的液体有机相与含有均相催化剂混合物的液体水相分离。这种分离操作需要一些时间，该时间由于反应混合物的显著冷却而获得。
水相的除去不仅从有机相中分离出大部分催化剂混合物。由于只将有机相送入蒸馏塔，引入蒸馏塔的水也少得多。这意味着，首先，从一开始就将纯度更高的混合物引入蒸馏塔，这使得来自蒸馏塔的顶部料流的纯度更高。其次，也将更少的量引入第一蒸馏塔，因此在其中必须加热的量相应地更少，并且蒸馏塔也可具有更小的设计。
关于蒸馏塔的塔底物，EP 2829531 A1在这种情况下提出在第一变型方案中将其送回液-液相分离器，在第二变型方案中将其送入膜分离阶段，在其中也引入来自液-液相分离器的至少一部分水相，在第三变型方案中将其送回反应器，来自液-液相分离器的一部分水相也可能如此进行，或在第四变型方案中将其送去弃置。
WO 2018/217961 A1是提出显著冷却反应混合物以明显减少副反应和/或二甲基丙烯醛的形成的路线的另一公开文献。其公开了一种在均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法，其中在高于100℃的温度下，例如在150-220℃的温度下和在超压下在液相中进行反应。将含有均相催化剂混合物的反应混合物显著冷却，即冷却到低于15℃，优选冷却到低于5℃。冷却也实现相应的压力降低。将冷却的反应混合物送入第一液-液相分离器，在此将含有高比例甲基丙烯醛的液体有机相和包括均相催化剂混合物的液体水相彼此分离。
将水相送入第一蒸馏塔，并将有机相送入第二蒸馏塔。由于水相和有机相的预先分离，不仅从有机相中分离出大部分催化剂混合物。而且还从一开始就向第一和第二蒸馏塔分别引入更高纯度的混合物，这导致来自第一和第二蒸馏塔的顶部和底部料流的纯度更高。
另外从第一蒸馏塔中除去水性侧流，以降低第一蒸馏塔的塔底物的水含量，这提高第一蒸馏塔的塔底物的催化剂混合物的浓度。由于不可能将任意大量的水送回反应器，可返回反应器的催化剂混合物的量因此增加，并且必须弃置的成问题的废水的量减少。
将第一蒸馏塔的一部分塔底物送回反应器，将另一部分排出，并将剩余部分送回第一蒸馏塔。
将来自第一蒸馏塔的顶部料流冷凝并送入第二液-液相分离器，在此将液体有机相和液体水相彼此分离。为了洗出来自第一蒸馏塔的顶部料流中存在的甲醇，向第二液-液相分离器引入额外的水。排出液体水相。来自第二液-液相分离器的液体有机相同样被送入第二蒸馏塔。将来自第二蒸馏塔的顶部料流冷凝并送入第一液-液相分离器。来自第二蒸馏塔的主要含有甲基丙烯醛的塔底物除了被送回第二蒸馏塔的部分外被送入第三蒸馏塔。通过第三蒸馏塔的塔底物除去不想要的有机组分。将来自第三蒸馏塔的顶部料流冷凝并且其含有高纯度的甲基丙烯醛。
WO 2018/127963 A1公开了一种在均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法，其与WO 2018/217961 A1中已知的方法的不同之处特别在于，来自第一蒸馏塔的顶部料流在其冷凝后不送入第二液-液相分离器，而是作为第二产物料流输出。
WO 2018/217964 A1公开了一种在均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法，其与WO 2018/127963 A1中已知的方法的不同之处特别在于
-来自第二蒸馏塔的顶部料流并未按份额再循环到连接在第一和第二蒸馏塔上游的液-液相分离器中，而是完全作为第一产物料流排出，和
-来自第二蒸馏塔的塔底物并未送入第三蒸馏塔，而是作为废物料流并排出。
WO 2015/065610 A1也提出显著冷却反应混合物以明显减少副反应和/或二甲基丙烯醛的形成的路线。其公开了一种在均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法，其与WO 2018/127963 A1中已知的方法的不同之处特别在于
-来自第一蒸馏塔的顶部料流并非作为第二产物料流输出，而是在其冷凝后，部分送入第一蒸馏塔和连接在第一和第二蒸馏塔上游并呈滗析器形式的液-液相分离器，
-来自第二蒸馏塔的塔底物并未送入第三蒸馏塔，而是已经作为产物料流输出，和
-将来自第二蒸馏塔的一部分冷凝的顶部料流送回第二蒸馏塔。
该方法可进一步发展为将来自第二蒸馏塔的一部分冷凝的顶部料流送入单独的滗析器并将在该滗析器中除去的液体有机相送入第二蒸馏塔和/或添加到第二蒸馏塔的塔底料流中。其也可进一步发展为将来自第一蒸馏塔的一部分冷凝的顶部料流送入另一单独的滗析器，其中将在该滗析器中除去的液体有机相送入第二蒸馏塔和将在该滗析器中除去的液体水相送入第一蒸馏塔。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种在至少基于酸和碱的催化剂存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法，借助该方法可在良好的能量平衡下进行离开反应器的反应混合物的良好后处理，并且该方法在装置方面可以最大简易度实施。本发明的另一目的是提供相应的制备装置。
根据本发明通过具有权利要求1的特征的方法实现方法目的。离开反应器的反应混合物是液体并在压力下。这种液体反应混合物的卸压(Entspannen)导致一部分反应混合物变成气相，这产生第一卸压混合物，即通过卸压已转化成气相的反应混合物的级分，和第二卸压混合物，即保留在液相中的反应混合物的级分。第一卸压混合物中的甲基丙烯醛含量高于第二卸压混合物中的甲基丙烯醛含量。因此，卸压已经是用于获得具有提高的甲基丙烯醛含量的混合物的步骤。第一卸压混合物和第二卸压混合物在卸压容器中彼此分离。
卸压伴随着冷却。因此这种冷却不需要任何额外的能量消耗或装置复杂度。此外，尽管存在与压力降低相关联的冷却，但与压力降低对应的能量的量仍保留在系统中。
只有第二卸压混合物必须被送入第一蒸馏塔并为了蒸馏操作而被加热。第一卸压混合物直接送入第一冷凝器，并在此与来自第一蒸馏塔顶部的第一蒸馏混合物一起冷凝。
优选地，在正要实施步骤S3前，反应混合物具有选自100至210℃的范围的温度，优选选自130至180℃的范围的温度，并在选自15至100巴(绝对)的范围的压力下，优选在选自22至50巴(绝对)的范围的压力下，其中选择压力以使反应器(1)中的反应混合物在所选温度下保持液态。在100至210℃的温度和15至100巴(绝对)的压力下，有可能通过卸压生成良好比例的第一卸压混合物。在130至180℃的温度和22至50巴(绝对)的压力下，有可能通过卸压生成良好比例的第一卸压混合物，其中该比例与施加的压缩能和热能有很好的关系。
有利地，来自第一冷凝器的冷凝物可送入第一相分离器并在第一相分离器中分离成第一分离混合物和第二分离混合物，其中第一分离混合物为包含甲基丙烯醛的有机相的形式，且第二分离混合物为水相的形式。由此以简单和有效的方式，将水相和因此大量的水与可含有高比例的甲基丙烯醛的有机相分离。
优选地，第二分离混合物可送入第二蒸馏塔并在其中至少分离成第三蒸馏混合物和第四蒸馏混合物，其中第三蒸馏混合物为在第二蒸馏塔的顶部的气相形式，且第四蒸馏混合物存在于第二蒸馏塔的底部并包含水。以这种方式，有可能从塔顶排出第二分离混合物中存在的很大一部分的甲基丙烯醛。由于催化剂混合物也收集在第一蒸馏塔的底部并且第二分离混合物中存在的催化剂混合物的量相应地小，有可能在第二蒸馏塔中获得仅在很小程度上被有问题的物质污染的塔底物，这对其处置是有利的。
更优选地，可从第二蒸馏塔的顶部输出第三蒸馏混合物并引入第一冷凝器。因此，第三蒸馏混合物不需要专用的冷凝器和相分离器，并就此而言降低了装置复杂度。在第一冷凝器中，将第三蒸馏混合物转化成其冷凝物，将其送入第一相分离器。
在本发明的一个有利的实施方案中，可将第三蒸馏混合物引入第二冷凝器并在其中冷凝，并且可将冷凝物从第二冷凝器中输出并引入第一相分离器。采用第二冷凝器可独立于第一冷凝器冷凝第三蒸馏混合物。此外，第二冷凝器可用于将第三蒸馏混合物至少部分再循环到第二蒸馏塔。
特别有利地，可将第三蒸馏混合物引入第二冷凝器并在其中冷凝，并且可将冷凝物从第二冷凝器中输出并引入第二相分离器，并可在第二相分离器中分离成第三分离混合物和第四分离混合物，其中第三分离混合物为包含甲基丙烯醛的有机相的形式，且第四分离混合物为水相的形式。通过借助第二相分离器进行的分离，有可能利用第三分离混合物作为与第一分离混合物分开的具有良好后处理的甲基丙烯醛的产物料流，或将其与第一分离混合物合并以得到具有良好后处理的甲基丙烯醛的共同产物料流。换言之，第三分离混合物不一定需要引入第一相分离器。此外，借助第二冷凝器和第二相分离器，尤其可能将第三蒸馏混合物的一部分送回第二蒸馏塔，即第四分离混合物，因此在第二蒸馏塔中进行特别好的分离，尤其是一方面甲基丙烯醛和另一方面水的特别好的分离。
更优选地，将第三蒸馏混合物引入第一蒸馏塔。以这种方式，将第三蒸馏混合物送往借助第一蒸馏塔和第一相分离器进行的后处理。
有利地，将第三蒸馏混合物引入卸压容器。以这种方式，将第三蒸馏混合物经由经过卸压容器的路线送往借助第一蒸馏塔和第一相分离器进行的后处理。
在一个有利的变型方案中，可将第二分离混合物引入第一蒸馏塔。第二分离混合物如此再循环到第一蒸馏塔可改进第一蒸馏混合物的纯度，即通过所述再循环可提高第一蒸馏混合物中的将经由第一蒸馏塔的塔顶除去的物质的比例。此外，再循环的第二分离混合物可用于对抗经由第一蒸馏塔的塔顶从其夹带出液滴和/或微滴。
根据本发明通过具有权利要求11的特征的制备装置实现装置目的。离开反应器的反应混合物是液体并在压力下。如果使其卸压，一部分反应混合物变成气相以产生第一卸压混合物，且一部分反应混合物保留在液相中以产生第二卸压混合物。第一卸压混合物的甲基丙烯醛含量高于第二卸压混合物的甲基丙烯醛含量。因此，卸压是用于获得具有提高的甲基丙烯醛含量的混合物的步骤。卸压容器可将第一和第二卸压混合物彼此分离，因此可将各自分开送往进一步的后处理步骤。
卸压伴随着冷却。这种冷却因此不需要任何额外的装置复杂度或能量消耗。此外，尽管存在与压力降低相关联的冷却，但与压力降低对应的能量的量仍保留在系统中。
只有第二卸压混合物必须被送入第一蒸馏塔并为了蒸馏操作而被加热。第一卸压混合物可直接送入第一冷凝器，并在此与来自第一蒸馏塔顶部的第一蒸馏混合物一起冷凝。为此将第一蒸馏塔流体连接到卸压容器的第二出口，并将第一冷凝器流体连接到卸压容器的第一出口和第一蒸馏塔的顶部。
优选地，制备装置可具有第一相分离器，其流体连接到第一冷凝器并且借助其可将第一冷凝器引入的冷凝物中存在的有机相的第一分离混合物与第一冷凝器引入的冷凝物中存在的水相的第二分离混合物分离，其中第一相分离器可具有用于输出第一分离混合物的第一出口和用于输出第二分离混合物的第二出口。通过这种设置，可以以简单和有效的方式将水相和因此大量的水与可含有高比例的甲基丙烯醛的有机相分离。
特别有利地，制备装置可具有第二蒸馏塔，其具有顶部和底部并且借助其可将第二分离混合物至少分离成气相形式的含甲基丙烯醛的第三蒸馏混合物和液相形式的含水的第四蒸馏混合物；以及相分离器排料管线布置，其将第二蒸馏塔连接到第一相分离器的第二出口并通过其可将第二分离混合物从第一相分离器的第二出口送入第二蒸馏塔。借助第二蒸馏塔，仍有可能除去第二分离混合物中存在的很大一部分的甲基丙烯醛-存在于从塔顶排出的第三蒸馏混合物中。由于第二分离混合物中存在的催化剂混合物的量相应地小，因此可获得收集在第二蒸馏塔的底部并仅在很小程度上被有问题的物质污染的残留物，这对于其处置是有利的。
更优选地，蒸馏塔排料管线布置可将第二蒸馏塔的顶部进行流体连接到第一冷凝器，并且第三蒸馏混合物可经过蒸馏塔排料管线布置从第二蒸馏塔的顶部送入第一冷凝器。借助这种设置，有可能在第一冷凝器中冷凝第三蒸馏混合物。因此，不需要单独的冷凝器来冷凝第三蒸馏混合物，并就此而言降低了装置复杂度。在第一冷凝器中，将第三蒸馏混合物转化成其冷凝物，其可送入第一相分离器。
有利地，制备装置可具有第二冷凝器和将第二蒸馏塔的顶部进行流体连接到第二冷凝器的蒸馏塔排料管线布置，其中第三蒸馏混合物可经过蒸馏塔排料管线布置从第二蒸馏塔的顶部送入第二冷凝器并可在第二冷凝器中冷凝，并且其中第二冷凝器可流体连接到第一相分离器，借此可将来自第二冷凝器的冷凝物从第二冷凝器进一步送入第一相分离器。第二冷凝器可独立于第一冷凝器冷凝第三蒸馏混合物。此外，第二冷凝器可用于将第三蒸馏混合物至少部分再循环到第二蒸馏塔。
优选地，制备装置可具有第二冷凝器、将第二蒸馏塔的顶部流体连接到第二冷凝器的蒸馏塔排料管线布置(其中第三蒸馏混合物可经过蒸馏塔排料管线布置从第二蒸馏塔的顶部送入第二冷凝器并在第二冷凝器中冷凝)和流体连接到第二冷凝器的第二相分离器，借此可将来自第二冷凝器的冷凝物从第二冷凝器进一步送入第二相分离器，借助其可将第二冷凝器引入的冷凝物中存在的有机相的第三分离混合物与第二冷凝器引入的冷凝物中存在的水相的第四分离混合物分离，其中第二相分离器可具有用于输出第三分离混合物的第一出口和用于输出第四分离混合物的第二出口。通过借助第二相分离器可进行的分离，有可能利用第三分离混合物作为与第一分离混合物分开的具有良好后处理的甲基丙烯醛的产物料流，或将其与第一分离混合物合并以得到具有良好后处理的甲基丙烯醛的共同产物料流。换言之，第三分离混合物不一定需要引入第一相分离器。此外，借助第二冷凝器和第二相分离器，尤其可能将第三蒸馏混合物的一部分送回第二蒸馏塔，即第四分离混合物，因此在第二蒸馏塔中进行特别好的分离，尤其是一方面甲基丙烯醛和另一方面水的良好分离。
特别有利地，蒸馏塔排料管线布置可将第二蒸馏塔的顶部流体连接到第一蒸馏塔，并且第三蒸馏混合物可经过蒸馏塔排料管线布置从第二蒸馏塔的顶部送入第一蒸馏塔。因此，可将第三蒸馏混合物送往借助第一蒸馏塔和第一相分离器进行的后处理。
优选地，蒸馏塔排料管线布置可将第二蒸馏塔的顶部流体连接到卸压容器，并且第三蒸馏混合物可经过蒸馏塔排料管线布置从第二蒸馏塔的顶部送入卸压容器。借助这种设置，第三蒸馏混合物可经由经过卸压容器的路线送往借助第一蒸馏塔和第一相分离器进行的后处理。
在一个有利的实施方案中，可提供将第一蒸馏塔连接到第一相分离器的第二出口的相分离器排料管线布置，借此可将第二分离混合物从第一相分离器的第二出口送入第一蒸馏塔。因此有可能将第二分离混合物再循环到第一蒸馏塔，这可改进第一蒸馏混合物的纯度，即通过所述再循环可提高第一蒸馏混合物中的将经由第一蒸馏塔的塔顶除去的物质的比例。此外，再循环的第二分离混合物可用于对抗经由第一蒸馏塔的塔顶夹带出液滴和/或微滴。
更优选地，制备装置可用于制备甲基丙烯醛，尤其用于在至少基于酸和碱的均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛。
附图说明
附图显示本发明的一些可能的实施方案。在附图中：
图1显示通过示意性流程图说明的本发明的第一实施方案，
图2显示通过示意性流程图说明的本发明的第二实施方案，
图3显示通过示意性流程图说明的本发明的第三实施方案，
图4显示通过示意性流程图说明的本发明的第四实施方案，和
图5显示通过示意性流程图说明的本发明的第五实施方案。
在图1至5中的示意性流程图中，箭头指示在所涉方法的进行过程中各自介质的流动方向。如果省略箭头，则图1至5是本发明的第一至第五实施方案的制备装置的示意图。
参考图1。其中所例示的本发明的第一实施方案的制备装置100具有反应器1，其中可在液相中在超压下进行反应，其中在水存在下和在至少基于酸和碱的均相催化剂存在下由甲醛和丙醛形成甲基丙烯醛。反应器排料管线布置2将反应器1流体连接到卸压阀3，借此可将反应混合物从反应器1经过反应器排料管线布置2送至卸压阀3。卸压阀3可使来自反应器1的在超压下的反应混合物卸压到较低压力，其中采用卸压阀3可同时调节反应器1中的压力。卸压阀3也可被描述为保压和卸压阀。
将卸压阀3流体连接到制备装置100的卸压容器5，尤其是经过卸压阀排料管线布置4。卸压容器5可用于将第一卸压混合物(其是由于反应混合物的卸压而变成气相的反应混合物的级分)和第二卸压混合物(其是在反应混合物的卸压后保留在液相中的反应混合物的级分)彼此分离。卸压容器5也可被称为卸压鼓，在此其不需要具有鼓的形状，或被称为闪蒸箱(Flashbox)。
卸压容器5具有用于输出第一卸压混合物的第一出口6和用于输出第二卸压混合物的第二出口7。
制备装置100还具有第一冷凝器9。卸压容器5的第一出口6经由第一卸压容器排料管线布置8流体连接到第一冷凝器9，借此可将第一卸压混合物从卸压容器5送入第一冷凝器9。第一冷凝器9可用于冷凝第一卸压混合物。
制备装置100还具有第一蒸馏塔11，其具有顶部12和底部13。卸压容器5的第二出口7经由第二卸压容器排料管线布置10流体连接到第一蒸馏塔11，其中有可能将第二卸压混合物经过第二卸压容器排料管线布置10从卸压容器5送入第一蒸馏塔11。第一蒸馏塔11可用于将第二卸压混合物分离成含有甲基丙烯醛的气相形式的第一蒸馏混合物和含有水和催化剂的液相形式的第二蒸馏混合物。
借助第一蒸馏塔排料管线布置14，将第一蒸馏塔11的顶部12流体连接到第一冷凝器9。第一蒸馏塔排料管线布置14可将第一蒸馏混合物从第一蒸馏塔11的顶部12送入第一冷凝器9。引入的第一蒸馏混合物可在第一冷凝器9中冷凝。
第一卸压容器排料管线布置8和第一蒸馏塔排料管线布置14各自连接到第一冷凝器9的专用入口。
将第一蒸馏塔11的底部13通过第二蒸馏塔排料管线布置15流体连接到反应器1。第二蒸馏塔排料管线布置15可将第二蒸馏混合物从第一蒸馏塔11送入反应器1。
制备装置100还具有第一相分离器18。第一相分离器18经由冷凝器排料管线布置17流体连接到第一冷凝器9的冷凝物出口16。冷凝器排料管线布置17可将来自第一冷凝器9的冷凝物从第一冷凝器9送入第一相分离器18。第一相分离器18可将来自第一冷凝器9的冷凝物中存在的有机相的第一分离混合物与来自第一冷凝器9的冷凝物中存在的水相的第二分离混合物分离。第一相分离器18具有用于输出第一分离混合物的第一出口19和用于输出第二分离混合物的第二出口20。借助流体连接到第一相分离器18的第一出口19的第一相分离器排料管线布置21，可从第一相分离器18中输出第一分离混合物。借助流体连接到第二出口20的第二相分离器排料管线布置22，可从第一相分离器18中输出第二分离混合物。
制备装置100还具有第二蒸馏塔23，其具有顶部24和底部25。第二相分离器排料管线布置22将第一相分离器18的第二出口20流体连接到第二蒸馏塔23。第二相分离器排料管线布置22可将第二分离混合物从第一相分离器18的第二出口送入第二蒸馏塔23。第二蒸馏塔23可将第二分离混合物至少分离成气相形式的含甲基丙烯醛的第三蒸馏混合物和液相形式的含水的第四蒸馏混合物。
将第三蒸馏塔排料管线布置26流体连接到第二蒸馏塔23的顶部24。第三蒸馏塔排料管线布置26将第二蒸馏塔23的顶部24流体连接到第一冷凝器9，在此有可能将第三蒸馏混合物经过第三蒸馏塔排料管线布置26从第二蒸馏塔23的顶部24送入第一冷凝器9。
第三蒸馏塔排料管线布置26连接到第一冷凝器9的专用入口。
借助流体连接到第二蒸馏塔23的底部25的第四蒸馏塔排料管线布置27，可从第二蒸馏塔23中输出第四蒸馏混合物。
制备装置100具有流体连接到第一蒸馏塔11的底部13的膜装置28。膜装置28通过第二蒸馏塔排料管线布置15流体连接到第一蒸馏塔11的底部13，在此有可能将第二蒸馏混合物经过第二蒸馏塔排料管线布置15从第一蒸馏塔11的底部13送入膜装置28。
通过第二蒸馏塔排料管线布置15也可从制备装置100中输出第二分离混合物。
图1中所示的实施方案的第二蒸馏塔排料管线布置15具有第一区段29、第二区段30、第三区段31和第四区段32。第一区段29一方面流体连接到第一蒸馏塔11的底部13，另一方面连接到第二区段30、第三区段31和第四区段32。第二区段30流体连接到反应器1，借此可将第二蒸馏混合物从第一蒸馏塔11的底部13经过第二蒸馏塔排料管线布置15的第一和第二区段29、30从第一蒸馏塔11的底部13送入反应器1。借助第二蒸馏塔排料管线布置15的第一和第三区段29、31，有可能从制备装置100中输出第二蒸馏混合物。第四区段32流体连接到膜装置28，借此可将第二蒸馏混合物经过第二蒸馏塔排料管线布置15的第一和第四区段29、32从第一蒸馏塔11的底部13送入膜装置28。
膜装置28可保留引入膜装置28的第二蒸馏混合物中存在的至少一部分催化剂。膜装置28具有用于输出含有留存的催化剂的渗余物混合物的第一出口33和用于输出渗透物混合物的第二出口34。将第一出口33流体连接到第一膜装置排料管线布置35，借此可经由膜装置28的第一出口33从膜装置28中输出渗余物混合物。
在图1中所示的实施例中，第一膜装置排料管线布置35具有第一区段36、第二区段37和第三区段38。第一区段36一方面流体连接到膜装置28的第一出口33，另一方面连接到第一膜装置排料管线布置35的第二区段37和第三区段38。第一膜装置排料管线布置35的第二区段37流体连接到第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30，借此可将渗余物混合物从膜装置28经其第一出口33和第一膜装置排料管线布置35的第一和第二区段36、37送入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30，并经过其进一步送入反应器1。通过第一膜装置排料管线布置35的第一和第三区段36、38可从制备装置100中输出渗余物混合物。
第二膜装置排料管线布置39流体连接到膜装置28的第二出口34，在此有可能从膜装置28的第二出口34经过第二膜装置排料管线布置39从制备装置100中排出渗透物混合物。
在图1中所示的本发明的实施方案中，甲醛源40经由甲醛进料管线布置41流体连接到第二蒸馏塔排料管线布置15，借此可将甲醛经过甲醛进料管线布置41送入第二蒸馏塔排料管线布置15，并经过其进一步送入反应器1。丙醛源42经由丙醛进料管线布置43流体连接到第二蒸馏塔排料管线布置15，借此可将丙醛从丙醛源42经过丙醛进料管线布置43送入第二蒸馏塔排料管线布置15，并经过其进一步送入反应器1。碱源44经由碱进料管线布置45流体连接到第二蒸馏塔排料管线布置15，借此可将一种或多种碱经过碱进料管线布置45送入第二蒸馏塔排料管线布置15，并经过其进一步送入反应器1。酸源46经由酸进料管线布置47流体连接到第二蒸馏塔排料管线布置15，借此可将一种或多种酸经过酸进料管线布置47送入第二蒸馏塔排料管线布置15，并经过其进一步送入反应器1。
制备装置100可例如用于进行下述在水和至少基于酸和碱的均相催化剂存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法。
甲醛、丙醛、水和均相催化剂经过第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30引入反应器1。在此将新鲜甲醛从甲醛源40经由甲醛进料管线布置41引入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30，新鲜丙醛从丙醛源42经由丙醛进料管线布置43引入，一种或多种新鲜碱从碱源44经由碱进料管线布置44引入，且一种或多种新鲜酸从酸源46经由酸进料管线布置47引入。甲醛、所述一种或多种酸和所述一种或多种碱各自在水溶液中，即这些水溶液引入水。所述一种或多种酸与所述一种或多种碱组合作为均相催化剂。
合适的甲醛水溶液是例如具有基于甲醛溶液的总质量计30重量％至55重量％的甲醛含量的那些，优选具有基于甲醛溶液的总质量计例如0.3重量％至10重量％的低甲醇含量。
丙醛可以高度浓缩形式获得。例如，丙醛原料混合物可以基于丙醛原料混合物的总质量计0.1重量％至2.5重量％的残余水含量和基于丙醛原料混合物的总质量计0.01重量％至1重量％的丙酸含量获得。
优选在反应器输入物中甲醛相对于丙醛轻微过量。特别优选选择0.90至0.99，最优选0.95至0.98的反应器输入物中的丙醛与甲醛的摩尔比。以这种方式，一方面有可能在低甲醛消耗下实现良好转化率。另一方面，催化剂在此也同时受到保护。这是因为过高甲醛含量促进二甲胺转化成三甲胺。
合适的酸尤其是无机酸、有机单羧酸、有机二羧酸和有机多羧酸。其它有机酸原则上也可用，但由于价格原因通常不使用。优选使用有机单羧酸。
所用的无机酸可以是例如硫酸和/或磷酸。
在有机单羧酸中，优选的是脂族有机单羧酸。在脂族单羧酸中，优选的是具有2至10个碳原子的那些，特别是具有2、3或4个碳原子的那些。
在脂族二羧酸和多羧酸中，优选的是具有2至10个碳原子的那些，特别是具有2、4、5或6个碳原子的那些。
有机二羧酸和有机多羧酸可以是芳族、芳脂族和脂族羧酸，在此优选的是脂族二羧酸和多羧酸。
例如，有可能使用乙酸、丙酸、甲氧基乙酸、正丁酸、异丁酸、草酸、琥珀酸、酒石酸、戊二酸、己二酸、马来酸或富马酸，在此优选的是乙酸。
也可能使用两种或更多种酸的混合物。
合适的碱尤其是有机碱，在此优选的是胺。
在胺中，优选的是仲胺，特别是式R1R2NH的那些，其中R1和R2
-相同或不同，并且
-可各自表示：
·具有1至10个碳原子，优选1至8个碳原子，更优选1至4个碳原子的烷基，其中碳原子也可被醚、羟基、仲胺或叔胺基团取代，优选被这些基团的一个或两个取代，
·具有7至12个碳原子的芳烷基，
·具有5至7个碳原子的环烷基，
·具有来自杂环，优选五至七元环的相邻氮成员，所述环也可能含有另外的氮原子和/或氧原子并可能被具有1至4个碳原子的羟烷基或烷基取代。
有可能使用一种或多种碱。
所用的胺可以是，例如：二甲胺、二乙胺、甲基乙基胺、甲基丙基胺、二丙胺、二丁胺、二异丙胺、二异丁胺、甲基异丙基胺、甲基异丁基胺、甲基仲丁基胺、甲基(2-甲基戊基)胺、甲基(2-乙基己基)胺、吡咯烷、哌啶、吗啉、N-甲基哌嗪、N-羟乙基哌嗪、哌嗪、六亚甲基亚胺、二乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基环己胺、甲基环戊胺或二环己胺。
也可能使用两种或更多种碱的混合物。
如果使用胺的混合物，则优选选择胺以使所用胺的至少一种不具有羟基。更优选地，基于所用胺的重量计，反应器中具有至少一个羟基的胺的比例不大于50重量％，优选不大于30重量％，更优选不大于10重量％。
基于反应器中的丙醛计，所述一种或多种酸的比例(总计)优选在0.1至20摩尔％的范围内，更优选在0.5至10摩尔％的范围内，最优选在1至5摩尔％的范围内。在反应器中的酸量太小和因此催化剂的量太小的情况下，反应器不得不构造得相当大并相当热地运行。在酸的量太大和因此催化剂的量太大的情况下，反应器将变得相当热。
建议在反应器中具有比碱略多的酸。这是有利的，因为曼尼希反应需要质子。酸也可以结合碱。例如，如果所选的酸是乙酸且所选的碱是二甲胺，则乙酸结合易挥发性二甲胺。这防止如下情况：二甲胺作为易挥发性组分进入第一蒸馏塔11的塔顶物。
例如，如果所选的酸是乙酸且碱是二甲胺，则在反应器入口处在2.0至1.1的范围内的乙酸与二甲胺的摩尔比非常合适，在此特别优选的是1.1的乙酸与二甲胺的摩尔比。
基于反应器入口的丙醛计，所述一种或多种碱的比例(总计)优选在基于反应器入口的丙醛的摩尔数计0.1至20摩尔％的范围内，更优选在基于反应器入口的丙醛的摩尔数计0.5至15摩尔％的范围内，最优选在基于反应器入口的丙醛的摩尔数计1至10摩尔％的范围内。如果使用太少量的所述一种或多种碱，则该反应是非选择性的，并且反应器必须在较高温度下运行。如果使用太大量的所述一种或多种碱，则该反应的实施变得越来越不经济，并且发现废水受到更高的污染。
如果所用的碱是例如二甲胺，则在反应器入口处二甲胺与丙醛的摩尔比优选在0.08至0.12，更优选0.08至0.1的范围内。
优选的是大于1的酸与碱的化学计量比，以便具有足够的酸度来裂解曼尼希碱，尤其是当使用能够高效结合该碱的易挥发性碱时，以便能够将其高效转移到第一蒸馏塔的底部13并能够从此处将其排出。
在反应器1中，曼尼希反应在液相中进行，其中甲醛和丙醛在水存在下和在均相催化剂存在下转化成甲基丙烯醛。
选择反应器1的反应区出口处的反应温度，以使其优选在100℃至210℃的范围内，更优选在110℃至200℃的范围内，再更优选在120℃至190℃的范围内，非常尤其优选在130℃至180℃的范围内。由此可能实现高转化率和良好收率。
反应器1中的压力选择在至少足够高的水平以使反应混合物在反应器1中保持液体形式。在这些前提下，在反应器1中设定适当的压力，其优选在15至100巴的范围内，更优选在18至80巴的范围内，再更优选在22至50巴的范围内，非常尤其优选在25至40巴的范围内。压力是绝对压力。
甚至在液体反应混合物已离开反应器1的反应区后，曼尼希反应以及其它进一步的反应，例如甲基丙烯醛向二甲基丙烯醛的转化或甲基丙烯醛低聚，仍可在相当大的程度上继续进行，尤其是当反应混合物进一步处于在反应区内主导的压力下并基本进一步具有其离开反应区时所具有的温度时。反应停留时间在本文中被理解为是指在反应物进入反应器1的反应区与反应混合物在卸压阀3中开始卸压之间经过的平均时间。在反应区中的停留时间优选在0.001分钟至25分钟的范围内，更优选在0.001分钟至10分钟的范围内，再更优选在0.1秒至300秒的范围内，非常尤其优选在1秒至50秒的范围内，还更优选在5至20秒的范围内。由此可能以良好收率有效限制副反应和进一步的反应。
反应混合物含有甲基丙烯醛和附随组分水、未转化的甲醛、未转化的丙醛和催化剂。其也可能含有以下进一步的附随组分的一种或多种：
-甲醇—如果在新鲜甲醛水溶液中存在甲醇
-二甲基丙烯醛
-三甲胺—如果使用二甲胺作为碱
-高沸物，尤其是高沸点羟醛缩合产物
-低聚物，尤其是甲基丙烯醛的低聚物
-稳定剂(例如Tempol)
-丙醛二聚体
反应混合物借助反应器排料管线布置2送往卸压阀3，并借助卸压阀3卸压到所需压力，例如500毫巴(绝对)至标准压力的压力。卸压导致至少一部分反应混合物从液相转化成气相，这产生第一卸压混合物，即由于卸压而转化成气相的反应混合物的级分。在卸压后保留在液相中的反应混合物的级分是第二卸压混合物。
由于甲基丙烯醛-水共沸物具有比水低的沸点，因此比水更容易蒸发，因此第一卸压混合物含有比第二卸压混合物更高的甲基丙烯醛重量比例。在此相当可能的是，整个反应混合物中存在的甲基丙烯醛的多于90重量％进入第一卸压混合物。换言之，借助卸压阀3的卸压已经是甲基丙烯醛提纯的第一步骤。
压力的降低和一部分反应混合物转化成气相导致转化成气相的该反应混合物部分(第一卸压混合物)和保留在液相中的该反应混合物部分(第二卸压混合物)的温度降低。因此，这种冷却效果不需要其它冷却。
优选进行该方法以使卸压后的第一和第二卸压混合物具有大约60至120℃的温度，优选大约70至110℃的温度，更优选大约80至90℃的温度。已经发现，在这些温度范围内，可发生的不想要的副反应和进一步反应的程度不如想象的严重。更特别地，第一和第二卸压混合物可以在指定温度范围内保持几分钟，优选0.1至15分钟，更优选1至5分钟，再进一步优选0.5至3分钟。这些是就不想要的副反应和进一步反应而言具有良好可接受性的停留时间。
第一卸压混合物在卸压容器5中的停留时间优选低于第二卸压混合物的停留时间。
如果引入到卸压阀3的反应混合物例如在165℃的温度和35巴(绝对)的压力下并且该组合物基于其总质量计含有63.51重量％的水和29.04重量％的甲基丙烯醛，则快速卸压到0.85巴(绝对)可导致第一和第二卸压混合物的温度为78.9℃(参见根据本发明的第一实验实施例)。
卸压阀排料管线布置4将第一卸压混合物和第二卸压混合物送入卸压容器5。在卸压容器5中，将第一卸压混合物和第二卸压混合物彼此分离。
第一卸压混合物经由卸压容器5的第一出口6和第一卸压容器排料管线布置8送入第一冷凝器9。第二卸压混合物经由卸压容器5的第二出口7和第二卸压容器排料管线布置10送入第一蒸馏塔11。
优选地，卸压容器5以其中存在第二卸压混合物的良好填充料位的方式运行，其中第二卸压混合物在卸压容器5中的停留时间明显高于第一卸压混合物的停留时间。
第一卸压混合物在第一冷凝器9中冷凝。
在第一蒸馏塔11中，将第二卸压混合物分离成第一蒸馏混合物和第二蒸馏混合物，其中第一蒸馏混合物为在第一蒸馏塔11的顶部12的气相形式，且第二蒸馏混合物为在第一蒸馏塔11的底部13的液相形式。第一蒸馏混合物具有比第二蒸馏混合物高的甲基丙烯醛的重量比例。第一蒸馏混合物还含有未转化的丙醛和未转化的甲醛。第二蒸馏混合物具有比第一蒸馏混合物高的水的重量比例。此外，第二蒸馏混合物含有至少比第一蒸馏混合物更大部分的由第二卸压混合物引入的催化剂。第二蒸馏混合物还含有未转化的甲醛。
有可能设计第一蒸馏塔11中的工艺以使第二卸压混合物引入的催化剂几乎全部存在于第一蒸馏塔11的底部13中。
第一蒸馏塔11可在例如标准压力下运行，以使其底部13中的温度略高于100℃。(在标准压力下)提高到略超过100℃的原因是存在于底部13中的催化剂含量，由此第二蒸馏混合物的沸点温度相应地提高。
第一蒸馏塔11的顶部12在标准压力下的温度可在68至98℃的范围内，优选在80至90℃的范围内选择。与顶部12在更低温度下相比，由此更多的水进入顶部12。
第一蒸馏混合物经由第一蒸馏塔排料管线布置14送入第一冷凝器9并同样在其中冷凝。来自第一冷凝器9的冷凝物含有含甲基丙烯醛的有机相(第一分离混合物)和水相(第二分离混合物)。
来自第一冷凝器9的冷凝物经由其冷凝物出口16和冷凝器排料管线布置17送入第一相分离器18。有机相和水相，即第一和第二分离混合物在其中与彼此分离。有机相，即第一分离混合物经由第一相分离器18的第一出口19和第一相分离器排料管线布置21输出，例如进入罐或进一步加工装置，例如用于制备甲基丙烯酸甲酯的装置。水相，即第二分离混合物经由第一相分离器18的第二出口20和第二相分离器排料管线布置22送入第二蒸馏塔23。第二分离混合物中的水含量，基于第二分离混合物的总质量计，相当可能为75重量％或更高。第二分离混合物中的甲基丙烯醛含量，基于第二分离混合物的总质量计，相当可能在2重量％至10重量％的范围内。第二分离混合物中的甲醇含量，基于第二分离混合物的总质量计，相当可能在1重量％至10重量％的范围内。第二分离混合物还可含有甲醛。显而易见的是，第二分离混合物的所有成分全部一起构成第二分离混合物的总质量的100重量％。
在本发明的这一实施方案中通过将第二分离混合物送入第二蒸馏塔23而非送入第一蒸馏塔11，较少的水进入第一蒸馏塔11。因此，在第一蒸馏塔11的底部13的催化剂浓度高于将第二分离混合物引入第一蒸馏塔11时。由于可送回反应器1的水量受到限制，因此可送回反应器1的第二蒸馏混合物的量(因为其中存在的水量)也受到限制。由于本发明的本实施方案中的第二蒸馏混合物含有相对较高的催化剂比例，因此可将相对较大部分的这种催化剂送回反应器1。因此有可能节省新鲜催化剂。
由于向第一蒸馏塔11引入的水较少，因此也获得较少量的第二蒸馏混合物。因此，如果第二蒸馏混合物将要处置，则必须处置的第二蒸馏混合物的量较少。
第二分离混合物在第二蒸馏塔23中分离成第三蒸馏混合物和第四蒸馏混合物，其中第三蒸馏混合物为在第二蒸馏塔23的顶部24的气相形式并包含甲基丙烯醛，且第四蒸馏混合物为在第二蒸馏塔23的底部25的液相形式并包含水。由于催化剂大部分进入第一蒸馏塔11的底部13，相应较少的催化剂进入第二蒸馏塔23的底部25。因此，第四蒸馏混合物在其环境性能方面的问题少于第二蒸馏混合物。由于有可能运行第一蒸馏塔11以使第二卸压混合物中存在的催化剂几乎全部收集在第一蒸馏塔11的底部13，并且由于也另外有可能以良好效果防止卸压容器5中的第二卸压混合物的液滴和微滴经其第一出口6离开卸压容器5，有可能获得仅含少量催化剂或几乎不含任何催化剂的第四蒸馏混合物。因此有可能获得就催化剂而言很少或几乎没有造成任何环境污染并就此而言可容易地处置的第四蒸馏混合物，例如通过将其释放到公共水处理厂中。
第二蒸馏塔23可例如在标准压力下运行，以使其底部25中的温度在大约100至102℃的范围内，以促进低沸物，例如甲醇和甲基丙烯醛进入第二蒸馏塔的顶部24。
第二蒸馏塔的顶部24在标准压力下的温度可在65至99℃的范围内，优选在70至95℃的范围内选择。这促进废水中的低沸物的良好贫化。
例如，有可能获得基于其总质量计含有多于30重量％的甲基丙烯醛和多于40重量％的水的第三蒸馏混合物。作为进一步的组分，其特别可含有甲醇。
在此有可能获得例如基于其总质量计含有多于98重量％的水和少于1重量％的甲醇并已很大程度上基本脱除甲基丙烯醛的第四蒸馏混合物。
第三蒸馏混合物经过第三蒸馏塔排料管线布置26从第二蒸馏塔23的顶部24送入第一冷凝器9并在其中冷凝。
第四蒸馏混合物从第二蒸馏塔23的底部25经由第四蒸馏塔排料管线布置27从制备装置中排出。其可收集在罐中或送往进一步加工装置，例如用于制备甲基丙烯酸甲酯的制备装置，其中第四蒸馏混合物中存在的甲基丙烯醛是用于制备甲基丙烯酸甲酯的反应物。
第二蒸馏混合物经由第二蒸馏塔排料管线布置15的第一区段传送。随后，
-将要送往反应器1的第二蒸馏混合物的部分送入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30并因此送至反应器1，
-将要从制备装置100中输出的第二蒸馏混合物的部分送入第二蒸馏塔排料管线布置15的第三区段31，和
-将要送入膜装置28的第二蒸馏混合物的部分送入第二蒸馏塔排料管线布置15的第四区段32。
在膜装置28中，保留第二蒸馏混合物中存在的至少一部分催化剂(渗余物混合物)。相应地，渗余物混合物具有比第二蒸馏混合物高的催化剂浓度。来自膜装置28的渗透物混合物具有相应较低的催化剂比例。因此，渗透物混合物就其催化剂含量而言对环境的污染低于渗余物混合物。借助相应有效的膜装置，有可能获得具有足够低的催化剂浓度的渗透物混合物以使渗透物混合物就其催化剂浓度而言可毫无问题地处置，例如通过将其释放到公共水处理厂中。
优选的膜装置是反渗透膜装置。
渗余物混合物经由膜装置28的第一出口33送入第一膜装置排料管线布置35的第一区段36。要送入反应器1的渗余物混合物的部分经过第一膜装置排料管线布置35的第二区段37送入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30。要从制备装置100中输出的渗余物混合物的部分经过第一膜装置排料管线布置35的第三区段38从制备装置100中排出。
经由膜装置28的第二出口34和第二膜装置排料管线布置39从制备装置100中输出渗透物混合物。
如果渗透物混合物含有足够少量的催化剂，则至少就其催化剂含量而言，其可释放到公共水处理厂中以便处置。
如果目标是要处置第二蒸馏混合物中存在的催化剂、三甲胺和/或不想要的高沸物，则渗余物混合物的处置比经由第二蒸馏塔排料管线布置15的第三区段31直接处置第二蒸馏混合物更有利，因为基于相同量的催化剂、三甲胺和/或不想要的高沸物，渗余物混合物含有更少的水。如果例如通过添加到焚化中实现处置，则处置渗余物混合物所需的能量较少，因为与通过将第二蒸馏混合物添加到焚化中而焚化相同量的催化剂、三甲胺和/或不想要的高沸物相比，必须同时蒸发的水较少。
通过第二蒸馏混合物和/或渗余物混合物再循环到反应器1，二甲胺转化成三甲胺，以二甲胺含量为代价增加了第二蒸馏混合物中的三甲胺含量。导致三甲胺增加的二甲胺的过度减少相应地使反应器1中的甲基丙烯醛收率变差，或必须相应提高反应温度以有效对抗反应器1中的甲基丙烯醛收率的降低。但是，太高反应温度促进不想要的副产物的形成。尤其可通过经由第二蒸馏塔排料管线布置15的第三区段31输出第二蒸馏混合物和/或经由第一膜装置排料管线布置35的第三区段38输出渗余物混合物来减少返回反应器1的三甲胺的量。由此损失的催化剂可通过将新鲜催化剂引入到反应器1来补偿。
可引入反应器1的水量受到限制。如果所得第二蒸馏混合物中存在的水量高于可以或应该再循环到反应器1的水量并且因此并非获得的所有第二蒸馏混合物都可以或应该再循环到反应器1，则所得第二蒸馏混合物中存在的催化剂并非都可再利用。可通过减少送回反应器1的第二蒸馏混合物的量和增加引入反应器1的渗余物混合物的量来增加可送回反应器1的所得第二蒸馏混合物中存在的催化剂的量。
从第二蒸馏塔排料管线布置15的第一区段29和/或膜装置排料管线布置35的第二区段37引入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30的一种或多种混合物尤其将未转化的甲醛、水和催化剂送回反应器1。
可通过将适当量的一种或多种酸和一种或多种碱从酸源46和碱源44送入反应器1而向反应器1中引入新鲜催化剂。
将甲醛和丙醛反应物从甲醛源30和丙醛源42引入反应器1。
参考图2。其中在流程图中示意性例示的本发明的第二实施方案的本发明制备装置200仅部分不同于本发明的第一实施方案的制备装置100。下面仅涉及不同之处。
与本发明的第一实施方案的制备装置100不同的是，第二实施方案的制备装置200另外具有第二冷凝器51。在此提供第三蒸馏塔排料管线布置50，其与本发明的第一实施方案的第三蒸馏塔排料管线布置26相比，将第二蒸馏塔23的顶部24并非流体连接到第一冷凝器9而是流体连接到第二冷凝器51，在此有可能将第三蒸馏混合物从第二蒸馏塔23的顶部24经过本发明的第二实施方案的第三蒸馏塔排料管线布置50送入第二冷凝器51。第三蒸馏混合物可在第二冷凝器51中冷凝。第二冷凝器51具有冷凝物出口52，其通过第二冷凝器排料管线布置53流体连接到第一相分离器18，在此有可能将来自第二冷凝器51的冷凝物经过第二冷凝器排料管线布置53从第二冷凝器51送入第一相分离器18。
第二冷凝器51可独立于第一冷凝器9冷凝第三蒸馏混合物。由于第二冷凝器51流体连接到第一相分离器18，因此第一相分离器18也可用于来自第二冷凝器51的冷凝物的进一步后处理。换言之，不需要第二相分离器。
参考图3。其中在流程图中示意性例示的本发明的第三实施方案的制备装置300仅部分不同于本发明的第二实施方案的制备装置200。下面仅阐述不同之处。
与图2中所示的本发明的第二实施方案的制备装置200相比，本发明的第三实施方案的制备装置300另外具有第二相分离器61，借此可将第二冷凝器51的冷凝物中存在的有机相(第三分离混合物)与第二冷凝器51的冷凝物中存在的水相(第四分离混合物)分离。在此提供第二冷凝器排料管线布置60，其将第二冷凝器51的冷凝物出口52流体连接到第二相分离器61而非连接到第一相分离器18，借此有可能将来自第二冷凝器51的冷凝物从第二冷凝器51经过第二冷凝器排料管线布置60送入第二相分离器61。第二相分离器61具有用于输出分离出的有机相，即用于输出第三分离混合物的第一出口62，和用于输出水相，即用于输出第四分离混合物的第二出口63。第二相分离器61的第一出口62通过第三相分离器排料管线布置64流体连接到第一相分离器排料管线布置21，借此可将第三分离混合物经过第三相分离器排料管线布置64引入第一相分离器排料管线布置21并可与第一分离混合物一起经过与下游侧上邻接入口位置的第一相分离器排料管线布置21的区段输出。
将来自第二冷凝器51的冷凝物送入第二相分离器61。在此分离第三和第四分离混合物，在此第三分离混合物含有比第四分离混合物更多的甲基丙烯醛，且第四分离混合物含有比第三分离混合物更多的水。第三分离混合物，正如第一分离混合物，具有良好的甲基丙烯醛含量并可用于进一步加工，例如用于制备甲基甲基丙烯醛。
在本发明的第三实施方案中，第三分离混合物经过第三相分离器排料管线布置64和经过与下游侧上邻接入口位置的第一相分离器排料管线布置21的区段传送。换言之，在本发明的第三实施方案中，合并第一和第三分离混合物。
第二相分离器61的第二出口63通过第四相分离器排料管线布置65流体连接到第二蒸馏塔23，在此有可能将第四分离混合物经过第四相分离器排料管线布置65从第二相分离器61送入第二蒸馏塔23。通过将第四分离混合物引入第二蒸馏塔23，有可能将第四分离混合物中存在的甲基丙烯醛与第四分离混合物中存在的水分离。
参考图4。图4中示意性例示的本发明的第四实施方案仅部分不同于图1中所示的本发明的第一实施方案。下面仅阐述本发明的第四实施方案与本发明的第一实施方案的不同之处。
在本发明的第四实施方案的制备装置400中，提供第三蒸馏塔排料管线布置70，其将第二蒸馏塔23的顶部24流体连接到本发明的第四实施方案的第一蒸馏塔11而非连接到第一冷凝器9，在此有可能将第三蒸馏混合物从第二蒸馏塔23的顶部24经过第三蒸馏塔排料管线布置70送入第一蒸馏塔11。通过将第三蒸馏混合物引入第一蒸馏塔11，第三蒸馏混合物被引入给适当的进一步后处理。第三蒸馏混合物也含有水。但是，与此相关的输入第一蒸馏塔11的水是可管理的并且比将第二分离混合物引入第一蒸馏塔11时少得多。在很好的程度上保持了由于第二分离混合物并非引入第一蒸馏塔11而是引入第二蒸馏塔23而实现的优点。
参考图5。本发明的第五实施方案仅部分不同于本发明的第四实施方案。下面仅涉及不同之处。
在本发明的第五实施方案的制备装置500中，与本发明的第四实施方案的制备装置400不同的是，提供第三蒸馏塔排料管线布置80，其将第三蒸馏塔23的顶部24连向卸压容器5而非连向第一蒸馏塔11。这种第三蒸馏塔排料管线布置80可将第三蒸馏混合物从第二蒸馏塔23的顶部24送入卸压容器5。通过将第三蒸馏混合物引入卸压容器5，第三蒸馏混合物被引入给适当的进一步后处理。更特别地，由于其为气态，第三蒸馏混合物与第一卸压混合物一起经过第一卸压容器排料管线布置8流入第一冷凝器9并在其中冷凝。作为第一冷凝器9的冷凝物的一部分，冷凝的第三蒸馏混合物经过第一冷凝器排料管线布置17送入第一相分离器18并在其中经过分离过程。
下面描述可单独地或以任何所需组合实现的进一步可能的变化方案。
将第一、第二、第三、第四和第五实施方案的多于一个或所有实施方案互相组合的制备装置是可能的。
个别或所有蒸馏塔可具有再沸器回路，经过其传送各自的塔底混合物并在其中将其加热。
个别或所有蒸馏塔可具有单独冷凝器回路，借此冷凝顶部混合物并送回所涉蒸馏塔，其中单独冷凝器回路具有专用冷凝器。
也有可能将第一冷凝器9同时用于冷凝来自第一蒸馏塔的顶部混合物；换言之，在这种情况下不需要单独冷凝器。另外有可能将各自的第二冷凝器51同时用于冷凝来自本发明的第二和/或第三实施方案的第二蒸馏塔的顶部混合物；换言之，在这种情况下也可不需要单独冷凝器。
个别或所有蒸馏塔可各自具有微滴保留单元，借此可防止液滴和微滴经其顶部离开所涉蒸馏塔。微滴保留单元的形式可以是例如细孔筛，所谓除雾器或液体释放单元，借此在蒸馏塔内部朝所涉蒸馏塔的底部方向释放液体，其中这种液体捕获上升的液滴和微滴，借此使液滴和微滴的液体随后朝底部方向移动。微滴保留单元提高所涉蒸馏塔的分离效率。
第二蒸馏塔23可以是填料塔或板式塔或其混合形式。
个别或所有蒸馏塔可含有散堆填料和/或规整(strukturiert)填料。
冷凝器9、51的一个或多个可具有通风口，经其可排出来自一个或多个反应的尾气。
冷凝器9、51的一个或多个可为多级形式，例如两级形式。在两级的情况下，用第一冷凝器级有可能例如实现冷却到大约30至40℃，并且用第二冷凝器级有可能例如冷却到大约3至10℃，优选到4℃。多级操作节省冷却盐水。
如果使用多级冷凝器，有可能将一部分冷凝物再循环到第一冷凝级并加入防止聚合的稳定剂。
冷凝器9、51的一个或多个可具有气相脱除单元，借此可从所涉冷凝器中除去冷凝器中存在的任何气相。
第二分离混合物可与抗聚合，例如甲基丙烯醛和/或二甲胺的聚合的试剂混合。可将这种改性的第二分离混合物引入一个或多个冷凝器以在其中已经抗聚合。
引入反应器1的物质可例如预热到大约130℃的温度。
反应器1可为管式反应器的形式。
从碱源44引入反应器1的一种或多种碱、来自酸源46的一种或多种酸和/或从第二蒸馏塔排料管线布置15的第一区段29和/或第一膜装置排料管线布置35的第二区段37经过第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30引入反应器1的再循环料流可比从甲醛源40和丙醛源42引入反应器1的新鲜甲醛和新鲜丙醛以更高程度预热。在此有可能将所述一种或多种酸、所述一种或多种碱和/或提到的再循环料流加热到一定程度以致仅在其与新鲜甲醛和新鲜丙醛混合后达到所需预混温度。以这种方式，新鲜甲醛和新鲜丙醛更长时间保持在低于所需预混温度的温度下。所提到的再循环材料也可预热。
可从取自第一蒸馏塔11的底部13的第二蒸馏混合物中除去热量，其可至少部分用于引入反应器1的至少一部分物质的预热。
个别或所有卸压容器5可具有微滴保留单元，借此可防止第二卸压混合物的液滴和微滴与第一卸压混合物一起经其第一出口6离开卸压容器5。微滴保留单元可呈现例如细孔筛的形式。微滴保留单元提高卸压容器5的分离效率。相应地，经其第一出口6离开卸压容器5的催化剂的量也减少。卸压容器5的微滴保留单元可呈现所谓“除雾器”的形式。
卸压容器5可具有喷雾单元，借此可从下方向微滴保留单元喷射液体以提高微滴保留单元的效果。该液体可以例如是第二卸压混合物或含有对抗甲基丙烯醛和/或二甲胺的聚合的试剂的液体。
如果需要，例如，可将稳定剂添加到第一冷凝器9和/或第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30中。
在本发明的第一至第五实施方案中，如图1至5中所示的卸压阀3布置在卸压容器5外部。但是，也有可能将卸压阀3布置在卸压容器5内部或集成到其壁中。在这样的情况下，也存在有可能省掉卸压阀排料管线布置的可能配置。
在本发明的第一至第五实施方案中，第一卸压容器排料管线布置8和第一蒸馏塔排料管线布置14分开通向第一冷凝器9。但是，也可能合并第一卸压容器排料管线布置8和第一蒸馏塔排料管线布置14并以合并形式连接到第一冷凝器9的共用入口，即流体连接到这一共用入口。
在本发明的第一实施方案中，第三蒸馏塔排料管线布置26单独通向第一冷凝器。但是，也可能合并第三蒸馏塔排料管线布置26和第一蒸馏塔排料管线布置14并以合并形式连接到第一冷凝器9的共用入口，即流体连接到这一共用入口。
在本发明的第一至第五实施方案中，提供第二蒸馏塔排料管线布置15。但是，也可能提供两个单独的第二蒸馏塔排料管线布置，其中一个具有本发明的第一至第五实施方案的第二蒸馏塔排料管线布置15的第一和第二和任选第三区段29、30、31并因此将第一蒸馏塔11的底部13尤其流体连接到反应器1，另一个将第一蒸馏塔11的底部13流体连接到膜装置28。
在本发明的第二和第三实施方案中，第三蒸馏塔排料管线布置50将第二蒸馏塔23的顶部24仅连接到第二冷凝器51。也可能提供将第二蒸馏塔23的顶部24既流体连接到第一冷凝器9又流体连接到第二冷凝器51的第三蒸馏塔排料管线布置。
在本发明的第三实施方案中，合并第一和第三分离混合物。但是，也可能提供第三相分离器排料管线布置以使其并未流体连接到第一相分离器排料管线布置21而是与其分开地流体连接到罐或进一步加工装置。
膜装置28始终是任选的并可省略。
膜装置28可为单级或多级形式。
膜装置优选是三级反渗透膜装置，其第一级在80至120巴(绝对)的压力范围内运行，其第二级在20至80巴(绝对)的压力范围内运行，其第三级在20至40巴(绝对)的压力范围内运行。当所用的碱是二甲胺且所用的酸是乙酸时，有可能运行反渗透膜装置以保留第二蒸馏混合物中存在的二甲胺的多于99％、第二蒸馏混合物中存在的乙酸的大约80％和第二蒸馏混合物中存在的甲醛的大约70％至80％。
膜装置28可带有冷却装置，借此可特别调节膜装置的工作温度。
在本发明的第一至第五实施方案中，将甲醛进料管线布置41、丙醛进料管线布置43、碱进料管线布置45和酸进料管线布置47流体连接到第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30。或者，有可能将甲醛进料管线布置41、丙醛进料管线布置43、碱进料管线布置45和/或酸进料管线布置47直接流体连接到反应器1，借此可将甲醛、丙醛、碱和/或酸直接引入反应器1。
在本发明的第一至第五实施方案中，新鲜甲醛、新鲜丙醛、新鲜的一种或多种酸和新鲜的一种或多种碱由分开的来源供入。也有可能
-预混新鲜甲醛和新鲜丙醛或由适当的来源供入具有甲醛和丙醛的混合物，和/或
-预混新鲜的一种或多种酸和新鲜的一种或多种碱或由适当的来源供入具有一种或多种酸和一种或多种碱的混合物。
如果一种或多种酸和一种或多种碱没有预混，则首先有可能将一种或多种酸送入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30，然后将一种或多种碱送入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30。以这种顺序可更容易防止碱的局部过量。
第一相分离器18可流体连接到第一蒸馏塔11，例如经由相分离器排料管线布置，其将第一相分离器18的第二出口20流体连接到第一蒸馏塔11，在此有可能将第二分离混合物经过这种相分离器排料管线布置从第一相分离器18的第二出口20送入第一蒸馏塔11。
第二相分离器61，如果存在，可流体连接到第一蒸馏塔11，例如经由相分离器排料管线布置，其将第二相分离器61的第二出口63流体连接到第一蒸馏塔11，有可能将第四分离混合物经过这种相分离器排料管线布置从第一相分离器61的第二出口63送入第一蒸馏塔11。
可省略第二蒸馏塔23。在这种情况下，第二相分离器排料管线布置将第一相分离器18流体连接到第一蒸馏塔11，在此有可能将第二分离混合物经过第二相分离器排料管线布置从第一相分离器18的第二出口20送入第一蒸馏塔11。如果也提供第二相分离器，则第四相分离器排料管线布置可将第二相分离器61的第二出口63流体连接到第一蒸馏塔11，在此有可能将第四分离混合物经过第四相分离器排料管线布置从第二相分离器61的第二出口63送入第一蒸馏塔11。
具体实施方式
第一本发明的实验实施例
除下面列出的根据本发明的第一实施方案的变动外，来自Aspen Technologies,Inc.公司的Aspen Plus V8.8模拟程序用于模拟根据本发明的第一制备装置的根据本发明的操作，在此尽管有这些变动，下面仍使用本发明的第一实施方案的附图标记：
-该制备装置不具有膜装置。
-甲醛进料管线布置和丙醛进料管线布置合并形成甲醛-丙醛进料管线布置，其通往第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30。
-第一冷凝器9具有流体连接到焚化厂以焚烧气相的气相排出单元。
-第一冷凝器9具有所谓“除雾器”形式的布置在其第一出口6上游的微滴保留单元。
-第一冷凝器9具有合并第一卸压混合物、第一蒸馏混合物和第三蒸馏混合物的进料料流的集合入口。
-第一冷凝器9为两级形式。
从第一蒸馏塔11的底部13，再循环料流经过第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30流向反应器1。来自酸源44的乙酸水溶液经由酸进料管线布置45引入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30。来自碱源46的二甲胺水溶液经由碱进料管线布置47引入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30。将所得混合物预热到130℃。
来自甲醛源40的甲醛水溶液经由甲醛进料管线布置41引入甲醛-丙醛进料管线布置，且来自丙醛源42的丙醛水溶液经由丙醛进料管线布置43引入甲醛-丙醛进料管线布置。将甲醛和丙醛溶液的所得混合物预热到130℃并引入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30。
将现在存在于第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30中的混合物引入反应器1，其在本发明的这一实验实施例中为管式反应器的形式。
反应器1中的停留时间为9.5s，且反应器中的压力为35巴(绝对)。实现几乎完全转化。离开反应器的反应混合物具有165℃的温度。在卸压容器5中，将反应混合物卸压至0.85巴(绝对)。
第一冷凝器9的第一级用冷却水冷却，其第二级用具有4℃的温度的冷却盐水冷却。
第一冷凝器中存在的气相经由气相排出单元送往焚化。
下表1报道了第一本发明的实验实施例中的一些料流的质量流量、压力、温度和组成。在表1中，
-"料流A"是指：经过碱进料管线布置47的二甲胺溶液料流，
-"料流B"是指：经过酸进料管线布置45的乙酸溶液料流，
-"料流C"是指：经过丙醛进料管线布置43的丙醛溶液料流，
-"料流D"是指：经过甲醛进料管线布置41的甲醛溶液料流，
-"料流E"是指：进入反应器1的料流，
-"料流F"是指：经过反应器排料管线布置2的反应混合物料流，
-"料流G"是指：经过第一卸压容器排料管线布置8的第一卸压混合物的料流，
-"料流H"是指：经过第二卸压容器排料管线布置10的第二卸压混合物的料流，
-"料流I"是指：经过第一蒸馏塔排料管线布置14的第一蒸馏混合物的料流，
-"料流J"是指：经过第二蒸馏塔排料管线布置15的第一区段29的第二蒸馏混合物的料流，
-"料流K"是指：从第二蒸馏塔排料管线布置15的第一区段29流入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30的第二蒸馏混合物的料流，
-"料流L"是指：从第二蒸馏塔排料管线布置15的第一区段29流入第二蒸馏塔排料管线布置15的第三区段31并送去处置的第二蒸馏混合物的料流，
-"料流M"是指：经过第一冷凝器9的集合入口的料流，
-"料流N"是指：经过第一相分离器排料管线布置21的第一分离混合物的料流，
-"料流O"是指：经过第二相分离器排料管线布置22的第二分离混合物的料流，
-"料流P"是指：经过第三蒸馏塔排料管线布置26的第三蒸馏混合物的料流，
-"料流Q"是指：经过第四蒸馏塔排料管线布置27的第四蒸馏混合物的料流，
-数据"％"代表基于所涉料流的总质量计的重量％和
-小数位数代表数值的精度。
从表1中可以看出，第一卸压混合物的料流(料流G)具有77.06重量％的甲基丙烯醛的高甲基丙烯醛含量，与此相反，第二卸压混合物的料流(料流H)具有1.54重量％甲基丙烯醛的低甲基丙烯醛含量。卸压容器的分离效率因此高。
此外，从表1中可以看出，第一卸压混合物的料流(料流G)具有16.136kg/h的质量流量。将如此大的质量流量送入第一冷凝器9。因此其不需要由第一蒸馏塔11加工。
此外，从表1中可以看出，第一卸压混合物的料流(料流G)的甲基丙烯醛含量可高于第一蒸馏混合物的料流(料流I)，后者在第一本发明的实验实施例中为75.10重量％。
第二本发明的实验实施例
来自Aspen Technologies,Inc.公司的Aspen Plus V8.8模拟程序用于模拟根据本发明的第二制备装置的根据本发明的操作。与第一本发明的实验实施例不同，第二本发明的实验实施例的制备装置不具有第二蒸馏塔，并将第二相分离器排料管线布置流体连接到第一蒸馏塔。第二本发明的实验实施例的制备方法因此不同于第一本发明的实验实施例的制备方法。尽管有这些修改，下面使用本发明的第一实施方案的附图标记。
下表2报道了第二本发明的实验实施例中的一些料流的质量流量、压力、温度和组成。在表2中，
-"料流A"是指：经过碱进料管线布置47的二甲胺溶液料流，
-"料流B"是指：经过酸进料管线布置45的乙酸溶液料流，
-"料流C"是指：经过丙醛进料管线布置43的丙醛溶液料流，
-"料流D"是指：经过甲醛进料管线布置41的甲醛溶液料流，
-"料流E"是指：进入反应器1的料流，
-"料流F"是指：经过反应器排料管线布置2的反应混合物料流，
-"料流G"是指：经过第一卸压容器排料管线布置8的第一卸压混合物的料流，
-"料流H"是指：经过第二卸压容器排料管线布置10的第二卸压混合物的料流，
-"料流I"是指：经过第一蒸馏塔排料管线布置14的第一蒸馏混合物的料流，
-"料流J"是指：经过第二蒸馏塔排料管线布置15的第一区段29的第二蒸馏混合物的料流，
-"料流K"是指：从第二蒸馏塔排料管线布置15的第一区段29流入第二蒸馏塔排料管线布置15的第二区段30的第二蒸馏混合物的料流，
-"料流L"是指：从第二蒸馏塔排料管线布置15的第一区段29流入第二蒸馏塔排料管线布置15的第三区段31并送去处置的第二蒸馏混合物的料流，
-"料流M"是指：经过第一冷凝器9的集合入口的料流，
-"料流N"是指：经过第一相分离器排料管线布置21的第一分离混合物的料流，
-"料流O"是指：经过第二相分离器排料管线布置22的第二分离混合物的料流，
-数据"％"代表基于所涉料流的总质量计的重量％和
-小数位数代表数值的精度。
从表2中可以看出，第一卸压混合物的料流(料流G)具有77.59重量％甲基丙烯醛的高甲基丙烯醛含量，与此相反，第二卸压混合物的料流(料流H)具有1.54重量％甲基丙烯醛的低甲基丙烯醛含量。卸压容器的分离效率因此在第二本发明的实验实施例中也高。
此外，从表2中可显而易见，第一卸压混合物的料流(料流G)具有16.044kg/h的质量流量。将如此大的质量流量送入第一冷凝器9。因此其不需要由第一蒸馏塔11加工。
此外，从表2中可显而易见，第一卸压混合物的料流(料流G)的甲基丙烯醛含量可甚至明显高于第一蒸馏混合物的料流(料流I)，后者在第二本发明的实验实施例中为57.50重量％。

Claims (22)

1.由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的方法，其在至少基于酸和碱的均相催化剂混合物存在下进行，其中所述方法包括下列步骤：
-步骤S1:将甲醛、丙醛和均相催化剂混合物引入反应器(1)，
-步骤S2:在反应器(1)中在超压下生产液体反应混合物，其中所述反应混合物不仅包含甲基丙烯醛，还包含附随组分，
-步骤S3:使液体反应混合物卸压，这产生第一卸压混合物，其是反应混合物中由于卸压而变成气相的级分，和第二卸压混合物，其是反应混合物的保留在液相中的级分，
-步骤S4:在卸压容器(5)中分离第一和第二卸压混合物，
-步骤S5:将第一卸压混合物引入第一冷凝器(9)并在第一冷凝器(9)中冷凝第一卸压混合物，
-步骤S6:将第二卸压混合物引入第一蒸馏塔(11)并将引入的第二卸压混合物至少分离成第一蒸馏混合物和第二蒸馏混合物，其中第一蒸馏混合物为在第一蒸馏塔(11)的顶部(12)的气相形式并包含甲基丙烯醛，且第二蒸馏混合物为在第一蒸馏塔(11)的底部(13)的液相形式并包含水和催化剂混合物，和
-步骤S7:将从第一蒸馏塔(11)的顶部(12)输出的第一蒸馏混合物引入第一冷凝器(9)并在第一冷凝器(9)中冷凝输出的第一蒸馏混合物。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述附随组分选自水、催化剂混合物、未转化的甲醛和未转化的丙醛。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于在正要实施步骤S3之前，所述反应混合物具有选自100至210℃的范围的温度，并在选自15至100巴(绝对)的范围的压力下，其中选择压力以使反应器(1)中的反应混合物在所选温度下保持液态。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于在正要实施步骤S3之前，所述反应混合物具有选自130至180℃的范围的温度和在选自22至50巴(绝对)的范围的压力下。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于将来自第一冷凝器(9)的冷凝物引入第一相分离器(18)并在第一相分离器(18)中分离成第一分离混合物和第二分离混合物，其中第一分离混合物为包含甲基丙烯醛的有机相的形式，且第二分离混合物为水相的形式。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于将第二分离混合物引入第二蒸馏塔(23)并在其中至少分离成第三蒸馏混合物和第四蒸馏混合物，其中第三蒸馏混合物为在第二蒸馏塔(23)的顶部(24)的气相形式并包含甲基丙烯醛，且第四蒸馏混合物为在第二蒸馏塔(23)的底部(25)的液相形式并包含水。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于从第二蒸馏塔(23)的顶部(24)输出第三蒸馏混合物并将其引入第一冷凝器(9)。
8.根据权利要求6或7的方法，其特征在于将第三蒸馏混合物引入第二冷凝器(51)并在其中冷凝，从第二冷凝器(51)中输出冷凝物并将其引入第一相分离器(18)。
9.根据权利要求6或7的方法，其特征在于将第三蒸馏混合物引入第二冷凝器(51)并在其中冷凝，从第二冷凝器(51)中输出冷凝物并将其引入第二相分离器(61)，并在第二相分离器(61)中分离成第三分离混合物和第四分离混合物，其中第三分离混合物为包含甲基丙烯醛的有机相的形式，且第四分离混合物为水相的形式。
10.根据权利要求6或7的方法，其特征在于将第三蒸馏混合物引入第一蒸馏塔(11)。
11.根据权利要求6或7的方法，其特征在于将第三蒸馏混合物引入卸压容器(5)。
12.根据权利要求5的方法，其特征在于将第二分离混合物引入第一蒸馏塔(11)。
13.用于通过根据权利要求1至12任一项的方法在至少基于酸和碱的均相催化剂混合物存在下由反应物甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的制备装置(100、200、300、400、500)，
其中所述制备装置(100、200、300、400、500)具有：
-反应器(1)，在其中可在超压下在液相中进行反应，其中在均相催化剂存在下由甲醛和丙醛形成甲基丙烯醛，
-卸压容器(5)，借助其可将第一卸压混合物和第二卸压混合物彼此分离，第一卸压混合物是反应混合物的由于反应混合物的卸压而变成气相的级分，且第二卸压混合物是在反应混合物的卸压后反应混合物的保留在液相中的级分，其中卸压容器(5)具有用于输出第一卸压混合物的第一出口(6)和用于输出第二卸压混合物的第二出口(7)，
-第一蒸馏塔(11)，其流体连接到卸压容器(5)的第二出口(7)并具有顶部(12)和底部(13)，其中第一蒸馏塔(11)可将第二卸压混合物至少分离成气相形式并包含甲基丙烯醛的第一蒸馏混合物和液相形式并包含水和催化剂混合物的第二蒸馏混合物，和
-第一冷凝器(9)，其流体连接到卸压容器(5)的第一出口(6)和第一蒸馏塔(11)的顶部(12)，并且借助其可冷凝所引入的第一卸压混合物和引入的第一蒸馏混合物。
14.根据权利要求13的制备装置，其特征在于所述制备装置具有第一相分离器(18)，其流体连接到第一冷凝器(9)并且借助其可将第一冷凝器(9)引入的冷凝物中存在的有机相的第一分离混合物与第一冷凝器(9)引入的冷凝物中存在的水相的第二分离混合物分离，其中第一相分离器(18)具有用于输出第一分离混合物的第一出口(19)和用于输出第二分离混合物的第二出口(20)。
15.根据权利要求14的制备装置，其特征在于所述制备装置具有第二蒸馏塔(23)，其具有顶部(24)和底部(25)并且借助其可将第二分离混合物至少分离成气相形式并含甲基丙烯醛的第三蒸馏混合物，和液相形式并含水的第四蒸馏混合物；和相分离器排料管线布置(22)，其将第二蒸馏塔(23)连接到第一相分离器(18)的第二出口(20)并可将第二分离混合物从第一相分离器(18)的第二出口(20)送入第二蒸馏塔(23)。
16.根据权利要求15的制备装置，其特征在于蒸馏塔排料管线布置(26)将第二蒸馏塔(23)的顶部(24)流体连接到第一冷凝器(9)，并且第三蒸馏混合物可经过蒸馏塔排料管线布置(26)从第二蒸馏塔(23)的顶部(24)被送入第一冷凝器(9)。
17.根据权利要求15或16的制备装置，其特征在于所述制备装置具有第二冷凝器(51)和将第二蒸馏塔(23)的顶部(24)流体连接到第二冷凝器(51)的蒸馏塔排料管线布置(50)，其中第三蒸馏混合物可经过蒸馏塔排料管线布置(50)从第二蒸馏塔(23)的顶部(24)被送入第二冷凝器(51)并可在第二冷凝器(51)中冷凝，并且其中第二冷凝器(51)流体连接到第一相分离器(18)，借此可将来自第二冷凝器(51)的冷凝物从第二冷凝器(51)进一步送入第一相分离器(18)。
18.根据权利要求15或16的制备装置，其特征在于所述制备装置具有：
-第二冷凝器(51)，
-将第二蒸馏塔(23)的顶部(24)流体连接到第二冷凝器(51)的蒸馏塔排料管线布置(50)，其中第三蒸馏混合物可经过蒸馏塔排料管线布置(50)从第二蒸馏塔(23)的顶部(24)送入第二冷凝器(51)并在第二冷凝器(51)中冷凝，和
-流体连接到第二冷凝器(51)的第二相分离器(61)，借此可将来自第二冷凝器(51)的冷凝物从第二冷凝器(51)进一步送入第二相分离器(61)，借助其可将由第二冷凝器(51)引入的冷凝物中存在的有机相的第三分离混合物与第二冷凝器(51)引入的冷凝物中存在的水相的第四分离混合物分离，其中第二相分离器(61)具有用于输出第三分离混合物的第一出口(62)和用于输出第四分离混合物的第二出口(63)。
19.根据权利要求15或16的制备装置，其特征在于蒸馏塔排料管线布置(70)将第二蒸馏塔(23)的顶部(24)流体连接到第一蒸馏塔(11)，并且第三蒸馏混合物可经过蒸馏塔排料管线布置(70)从第二蒸馏塔(23)的顶部(24)被送入第一蒸馏塔(11)。
20.根据权利要求15或16的制备装置，其特征在于蒸馏塔排料管线布置(80)将第二蒸馏塔(11)的顶部(24)流体连接到卸压容器(5)，并且第三蒸馏混合物可经过蒸馏塔排料管线布置(80)从第二蒸馏塔(23)的顶部(24)被送入卸压容器(5)。
21.根据权利要求15或16的制备装置，其特征在于提供将第一蒸馏塔连接到第一相分离器的第二出口的相分离器排料管线布置，借此可将第二分离混合物从第一相分离器的第二出口送入第一蒸馏塔。
22.根据权利要求13至21任一项的制备装置用于在至少基于酸和碱的均相催化剂混合物存在下由甲醛和丙醛制备甲基丙烯醛的用途。
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