CN115210206A - 用于能量有效的生产醇钠和醇钾的方法 - Google Patents
用于能量有效的生产醇钠和醇钾的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115210206A CN115210206A CN202080094211.XA CN202080094211A CN115210206A CN 115210206 A CN115210206 A CN 115210206A CN 202080094211 A CN202080094211 A CN 202080094211A CN 115210206 A CN115210206 A CN 115210206A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stream
- column
- roh
- evaporator
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 92
- -1 potassium alkoxides Chemical class 0.000 title claims abstract description 23
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000011591 potassium Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000011734 sodium Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 83
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 171
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 97
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 50
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 48
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 34
- 239000012043 crude product Substances 0.000 claims description 21
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 7
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 6
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 35
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 10
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 abstract description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 79
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 26
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 24
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 22
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 18
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 17
- WQDUMFSSJAZKTM-UHFFFAOYSA-N Sodium methoxide Chemical compound [Na+].[O-]C WQDUMFSSJAZKTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- 238000000066 reactive distillation Methods 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 4
- GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N methanol;hydrate Chemical compound O.OC GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000011552 falling film Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- XMGQYMWWDOXHJM-UHFFFAOYSA-N limonene Chemical compound CC(=C)C1CCC(C)=CC1 XMGQYMWWDOXHJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- COTNUBDHGSIOTA-UHFFFAOYSA-N meoh methanol Chemical compound OC.OC COTNUBDHGSIOTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBTOZLQBSIZIKS-UHFFFAOYSA-N methoxide Chemical compound [O-]C NBTOZLQBSIZIKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- BDAWXSQJJCIFIK-UHFFFAOYSA-N potassium methoxide Chemical compound [K+].[O-]C BDAWXSQJJCIFIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- PKQYSCBUFZOAPE-UHFFFAOYSA-N 1,2-dibenzyl-3-methylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1CC=1C(C)=CC=CC=1CC1=CC=CC=C1 PKQYSCBUFZOAPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O Imidazolium Chemical compound C1=C[NH+]=CN1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012868 active agrochemical ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000007112 amidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000012075 bio-oil Substances 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- HHFAWKCIHAUFRX-UHFFFAOYSA-N ethoxide Chemical compound CC[O-] HHFAWKCIHAUFRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004693 imidazolium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229940087305 limonene Drugs 0.000 description 1
- 235000001510 limonene Nutrition 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical class C(CCCC)* 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/68—Preparation of metal alcoholates
- C07C29/70—Preparation of metal alcoholates by converting hydroxy groups to O-metal groups
- C07C29/705—Preparation of metal alcoholates by converting hydroxy groups to O-metal groups by transalcoholysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/68—Preparation of metal alcoholates
- C07C29/70—Preparation of metal alcoholates by converting hydroxy groups to O-metal groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C31/28—Metal alcoholates
- C07C31/30—Alkali metal or alkaline earth metal alcoholates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Abstract
本发明涉及借助于反应性精馏,以逆流方式制备碱金属醇盐的方法,其中所述碱金属选自钠和钾。在第一步骤中,所述醇与各自碱金属氢氧化物以逆流方式被转化。在第二步骤中,将得到的醇和水的混合物在精馏塔中分离,并将产生的醇蒸气冷凝,结果是其温度增加。与常规的方法相比,在冷凝蒸气的冷却期间耗散的能量得以被利用,并被用于根据本发明的方法的第一步骤中。这使得能够能量有效的生产出所关注的碱金属醇盐。
Description
本发明涉及通过反应性精馏以逆流方式生产碱金属醇盐的方法,其中碱金属选自钠和钾。在第一步骤中,醇与相关的碱金属氢氧化物以逆流方式反应。在第二步骤中,所获得的醇与水的混合物在精馏塔中分离,而所生成的醇蒸气被压缩以提高其温度。与常规方法形成对照,通过在根据本发明的方法的第一步骤中采用压缩的蒸气,在压缩的蒸气冷却时被移除的能量得以利用。这使得能够能量有效的生产相关的碱金属醇盐。
1.背景技术
碱金属醇盐的生产是重要的工业方法。
在许多化学品合成中,例如在药物或农用化学品活性成分的生产中,碱金属醇盐用作强碱。碱金属醇盐也用作酯交换和酰胺化反应中的催化剂。
碱金属醇盐(MOR)通过使碱金属氢氧化物(MOH)和醇(ROH)在逆流蒸馏塔中反应蒸馏而产生,其中根据以下反应<1>所形成的反应水与馏出物一起被移除。
例如,在US 2,877,274 A中描述了这种方法原理,其中碱金属氢氧化物水溶液和气态甲醇以逆流方式被输送到精馏塔中。该方法同样以基本上不变的形式描述于WO 01/42178 A1中。
然而,额外采用夹带剂如苯的类似方法公开于GB 377,631 A和US 1,910,331 A中。该夹带剂用于分离水和水溶性醇。在这两个专利中,冷凝物经受相分离以分离出反应水。
相应地,DE 96 89 03 C描述了用于在反应塔中连续生产碱金属醇盐的方法,其中在塔顶部撤出的水-醇混合物被冷凝,然后经受相分离。水相被弃去,而醇相与新鲜的醇一起返回到塔的顶部。EP 0 299 577 A2描述了类似的方法,其中冷凝物中的水借助于膜被分离出来。
工业上重要的碱金属醇盐是钠和钾的醇盐,尤其是甲醇盐和乙醇盐。它们的合成经常描述于现有技术中,例如EP 1 997 794 A1中。
现有技术中描述的通过反应性精馏合成碱金属醇盐通常得到包含所采用的醇和水的蒸气。出于经济原因,将蒸气中所含的醇重新用作反应蒸馏中的反应物是有利的。因此,该蒸气通常被供应给精馏塔,其中存在的醇被分离(描述于例如GB 737 453 A和US 4,566,947 A中)。然后,由此回收的醇作为例如反应物被供应给反应性蒸馏。替代地或另外地,醇蒸气的一部分可用于加热精馏塔(描述于WO 2010/097318 A1中)。然而,这需要压缩蒸气,以实现加热精馏塔所需的温度水平。尤其地,蒸气的多级压缩在热力学上是有利的。此处,蒸气在压缩级之间冷却。中间冷却也确保了不会超过压缩机的最高允许温度。
常规方法中实施的这种冷却的缺点在于,由此撤出的能量在未被利用的情况下耗散。
因此,对通过反应蒸馏来生产钠和钾的醇盐的改进方法存在需求。这些应当避免前述缺点,并且尤其使得能够对蒸气压缩和冷却期间产生的热进行能量有效的利用。
2.发明内容
相应地,本发明提供了一种用于生产至少一种式MAOR的碱金属醇盐的方法,其中R为C1至C6烃基,优选甲基,并且其中MA为选自钠、钾的金属,优选钠,其中:
(a1)使包含ROH的反应物料流SAE1与包含MAOH的反应物料流SAE2在反应性精馏塔RRA中以逆流方式反应,以提供包含MAOR、水、ROH、MAOH的粗产物RPA,
其中包含ROH和MAOR的底部产物料流SAP在RRA的下端撤出,而包含水和ROH的蒸气料流SAB在RRA的上端撤出,
(a2)和任选地,与步骤(a1)同时且在空间上分开地,使包含ROH的反应物料流SBE1与包含MBOH的反应物料流SBE2在反应性精馏塔RRB中以逆流方式反应,以提供包含MBOR、水、ROH、MBOH的粗产物RPB,其中MB为选自钠、钾的金属,优选钾,
其中包含ROH和MBOR的底部产物料流SBP在RRB的下端撤出,而包含水和ROH的蒸气料流SBB在RRB的上端撤出,
(b)将蒸气料流SAB以及在执行步骤(a2)时的蒸气料流SBB传送到精馏塔RDA中,该蒸气料流SBB与SAB混合或者与SAB分开,优选与SAB混合;并且在RDA中分离成在RDA顶部的具有压力pB2和温度TB2的包含ROH的蒸气料流SB2,以及在RDA底部的水料流SW,
(c)将蒸气料流SB2的至少一部分压缩,以获得相对于SB2压缩的蒸气料流SB3,该蒸气料流SB3具有压力pB3>pB2和温度TB3>TB2,
(d)使来自SB3的能量传递到RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB中的至少一个,替代地或另外地,优选另外地当执行步骤(a2)时,传递到RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的至少一个,
以获得比SB3具有更低能量含量的蒸气料流SB4。
在根据本发明的方法的优选的实施方案中,在步骤(e)中,蒸气料流SB4被用于加热精馏塔RDA,和/或优选地,蒸气料流SB4被再循环到所述塔中。
3.说明书附图
图1所示为根据本发明的方法的实施方案,其中在反应塔RRA<100>中,NaOH SAE2<102>与甲醇SAE1<103>反应,以提供甲醇钠<104>。在所述反应塔的底部撤出甲醇-甲醇盐混合物SAP*<104>。所获得的蒸气SAB<107>供应给水/甲醇塔RDA<300>,其中甲醇作为蒸气SB2<302>蒸馏回收。用压缩机VDAB2<303>对蒸气SB2<302>预压缩,以及在压缩机VD1<401>中进行压缩,以提供蒸气SB3<403>。蒸气SB3<403>压缩之后在中间冷却器WTX<402>中移除的能量被供应给反应塔RRA<100>底部的蒸发器VSA<105>。在移除能量之后,任选地用压缩机VDx<405>对所获得的蒸气SB4<404>进行再压缩,由此获得的蒸气SB5<409>被供应给精馏塔RDA<300>底部的蒸发器VSRD<406>,以用于加热。
图2所示为根据本发明的方法的实施方案,其中在每种情况下,在两个单独的反应塔RRA<100A>、RRB<100B>中,NaOH SAE2<102A>和KOH SBE2<102B>与甲醇SAE2<103A>/SBE2<103B>反应,以提供相应的甲醇盐。在每种情况下,在反应塔的底部撤出甲醇-甲醇盐混合物SAP*<104A>和SBP*<104B>。所获得的蒸气作为混合物<107C>供应给水/甲醇塔RDA<300>,其中甲醇作为蒸气SB2<302>蒸馏回收。所述蒸气SB2<302>用压缩机VDAB2<303>预压缩,以及用压缩机VD1<401>进行压缩,以提供压缩的蒸气SB3<403>。在中间冷却器WTX<402>中从压缩的蒸气SB3<403>移除的能量被供应给位于反应塔RRA<100A>底部的蒸发器VSA<105A>以及位于反应塔RRB<100B>底部的蒸发器VSB<105B>。在中间冷却器WTX<402>之后,所获得的蒸气SB4<404>任选地通过另一压缩机VDx<405>,并且作为蒸气SB5<409>供应,用以加热精馏塔RDA<300>底部的蒸发器VSRD<406>。
4.发明详述
4.1根据本发明的方法的步骤(a1)
在根据本发明的方法的步骤(a1)中,使包含ROH的反应物料流SAE1与包含MAOH的反应物料流SAE2在反应性精馏塔RRA中以逆流方式反应,以提供包含MAOR、水、ROH、MAOH的粗产物RPA。
根据本发明,“反应性精馏塔”应理解为意指这样的精馏塔:其中至少在某些部分中进行依据根据本发明的方法的步骤(a1)或步骤(a2)的反应。其也可缩写为“反应塔”。
在根据本发明的方法的步骤(a1)中,在RRA的下端撤出包含ROH和MAOR的底部产物料流SAP。在RRA的上端撤出包含水和ROH的蒸气料流SAB。
在根据本发明的方法中,R是C1至C6烃基,优选地选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基的异构体,例如正戊基,更优选选自甲基、乙基、正丙基、异丙基,还更优选选自甲基和乙基。R特别优选为甲基,ROH相应地为甲醇。
MA选自钠、钾,优选钠。
反应物料流SAE1包含ROH。在优选的实施方案中,SAE1中ROH的质量分数≥95重量%,还更优选≥99重量%,其中SAE1另外尤其包含水。
根据本发明的方法的步骤(a1)中用作反应物料流SAE1的醇ROH也可为市售醇,该市售醇的醇质量分数高于99.8重量%,而水的质量分数至多0.2重量%。
反应物料流SAE1优选以蒸气形式加入。
反应物料流SAE2包含MAOH。在优选的实施方案中,SAE2不仅包含MAOH,而且还包含至少一种选自水、ROH的其它化合物。还更优选的是除了MAOH之外,SAE2还包含水,因此使SAE2成为MAOH的水溶液。
当反应物料流SAE2包含MAOH和水时,基于形成SAE2的水溶液的总重量,MAOH的质量分数尤其在10重量%至55重量%,优选15重量%至54重量%,更优选30重量%至53重量%,特别优选45重量%至52重量%的范围内。最优选的是水溶液中MAOH的比例为50重量%。
当反应物料流SAE2包含MAOH和ROH时,基于形成SAE2的溶液的总重量,ROH中MAOH的质量分数尤其在10重量%至55重量%,优选15重量%至54重量%,更优选30重量%至53重量%,特别优选45重量%至52重量%的范围内。
在其中反应物料流SAE2除MAOH之外还包含水和ROH两者的特定情况下,特别优选的是,基于形成SAE2的溶液的总重量,ROH和水中MAOH的质量分数尤其在10重量%至55重量%,优选15重量%至54重量%,更优选30重量%至53重量%,特别优选45重量%至52重量%的范围内。
根据本发明的方法的步骤(a1)在反应性精馏塔(或“反应塔”)RRA中进行。
根据本发明的方法的步骤(a2)在反应性精馏塔(或“反应塔”)RRB中进行。
反应塔RRA/RRB优选含有内部构件。合适的内部构件为例如塔板(tray)、规整填料或非规整填料。当反应塔RRA/RRB含有塔板时,合适的塔板包括泡罩塔板、浮阀塔板、槽型泡罩塔板(tunnel cap tray)、索曼塔板、十字狭缝泡罩塔板或筛孔塔板。当反应塔RRA/RRB含有塔板时,优选的是选择这样的塔板:其中至多5重量%,优选小于1重量%的液体滴流穿过相应的塔板。使液体滴流通过最小化所需的构造措施是本领域的技术人员所熟悉的。在浮阀塔板的情况下,选择例如特别紧密封闭的阀设计。减小阀的数量也可以使塔板开口中的蒸气速度增加到通常确立的值的两倍。当使用筛孔塔板时,特别有利的是减小塔板开口的直径,同时保持或甚至增加开口的数量。
当使用规整或非规整填料时,在液体的均匀分布方面,规整填料是优选的。在该实施方案中,进一步地在对应于总塔横截面的高于2%的塔横截面的所有部分中,液体流与蒸气料流的平均比率就液体而言可超过不高于15%,优选超过不高于3%。这种最小化的液体量使得金属丝网处的毛细管效应能够消除液体喷淋密度的局部峰值。
对于包含非规整填料,尤其是包含无规填料的塔,以及对于包含规整填料的塔,在临近塔外壳的对应于总塔横截面为约2%至5%的塔横截面的边缘区域中的液体喷淋密度与其他横截面区域相比减小至多100%,优选减少5%至15%的情形下,将可以实现期望的液体分布特征。这易于例如通过液体分配器的滴落点或它们的钻孔的特定分布来实现。
根据本发明的方法可以连续或不连续地进行。其优选连续进行。
根据本发明,“包含ROH的反应物料流SAE1与包含MAOH的反应物料流SAE2以逆流方式反应”尤其地作为如下情况的结果来实现:步骤(a1)中包含ROH的反应物料流SAE1的至少一部分的进料点被布置在反应塔RRA上的包含MAOH的反应物料流SAE2的进料点的下方。
反应塔RRA优选在反应物料流SAE1的进料点与反应物料流SAE2的进料点之间包含至少2个,特别是15至40个理论塔板。
反应塔RRA优选以纯汽提塔操作。相应地,包含ROH的反应物料流SAE1尤其以蒸气形式在反应塔RRA的下部区域中供应。根据本发明的方法的步骤(a1)还包括这样的情况:其中在包含氢氧化钠MAOH水溶液的反应物料流SAE2的进料点下方,但仍然在反应塔RRA的上端或上端区域中,以蒸气形式加入包含ROH的反应物料流SAE1的一部分。这使得有可能减小反应塔RRA的下部区域中的尺寸。当包含ROH、特别是包含甲醇的反应物料流SAE1的一部分尤其以蒸气形式在反应塔RRA的上端或上端区域中加入时,仅10重量%至70重量%,优选30重量%至50重量%(在每种情况下基于步骤(a1)中采用的醇ROH的总量)的级分被引入反应塔RRA的下端,而剩余级分以蒸气形式在包含MAOH的反应物料流SAE2的进料点下方优选1至10个理论塔板、特别优选1至3个理论塔板处以单一料流或者分成多个子料流加入。
在反应塔RRA中,包含ROH的反应物料流SAE1然后与包含MAOH的反应物料流SAE2根据上文所述的反应<1>进行反应,以提供MAOR和H2O,其中由于涉及到平衡反应,这些产物以与反应物ROH和MAOH的混合物形式存在。相应地,在根据本发明的方法的步骤(a1)中,在反应塔RRA中获得了粗产物RPA,该粗产物RPA不仅含有产物MAOR和水,而且还含有ROH和MAOH。
获得了包含ROH和MAOR的底部产物料流SAP,然后在RRA的下端将其撤出。
在上文描述为“包含水和ROH的蒸气料流SAB”的含水醇流在RRA的上端撤出,优选在RRA的塔顶撤出。
这种包含水和ROH的蒸气料流SAB供应给根据本发明的方法的步骤(b)。作为料流SB2、SB3、SB4中至少一个的一部分,在步骤(b)的蒸馏中获得的醇的一部分可以作为反应物料流SAE1供应给反应塔RRA。
反应物料流SAE1所含的醇ROH的量被优选地选择成使得所述醇也充当用于底部产物料流SAP中获得的碱金属醇盐MAOR的溶剂。反应物料流SAE1中醇ROH的量被优选地选择成在反应塔的底部实现碱金属醇盐溶液的期望浓度,该碱金属醇盐溶液作为包含ROH和MAOR的底部产物料流SAP撤出。
在根据本发明的方法的优选的实施方案中,尤其在SAE2除MAOH之外还含有水的情况下,步骤(a1)中用作反应物料流SAE1ROH的醇的总重量(质量;单位:kg)与步骤(a1)中用作反应物料流SAE2的MAOH的总重量(质量;单位:kg)的比率为4:1至50:1,更优选9:1至48:1,还更优选13:1至35:1,还仍更优选22:1至30:1。
反应塔RRA在回流或不回流下进行操作,优选不采用回流。
“不采用回流”应理解为意指在RRA的上端撤出的包含水和ROH的蒸气料流SAB完全供应给根据步骤(b)的精馏塔RDA。包含水和ROH的蒸气料流SAB优选以蒸气形式供应给精馏塔RDA。
“采用回流”应理解为意指在步骤(a1)中是反应塔RRA的各自塔的上端撤出的包含水和ROH的蒸气料流SAB并未完全排出,即不完全供应给步骤(b)中的精馏塔RDA,而是至少部分地,优选部分地作为回流供应给各自的塔,步骤(a1)中是反应塔RRA。在建立这样的回流的情况下,回流比优选为0.05至0.99,更优选为0.1至0.9,还更优选0.11至0.34,特别优选0.14至0.27,并且非常特别优选0.17至0.24。可以通过将冷凝器KRRA连接到各自的塔(步骤(a1)中的是反应塔RRA)的顶部来建立回流,在该冷凝器KRRA中蒸气料流SAB被至少部分地冷凝并送回到各自的塔(步骤(a1)中的是反应塔RRA)。一般来讲且在本发明的上下文中,回流比应理解为意指以液体形式(回流)再循环到各自塔的质量流量(kg/h)与以液体形式(馏出物)或气体形式(蒸气)从各自塔排出的质量流量(kg/h)的比率。
在反应塔RRA上建立回流的实施方案中,在步骤(a1)中用作反应物料流SAE2的MAOH也可至少部分地与回流料流混合,所得的混合物被供应给步骤(a1)。
根据本发明的方法的步骤(a1)尤其地在45℃至150℃,优选47℃至120℃,更优选60℃至110℃范围内的温度下,以及在0.5巴至40巴,优选0.75巴至5巴范围内,更优选在1巴至2巴范围内,更优选在1巴至1.5巴范围内的压力下,还更优选在环境压力(1巴)下进行。
在优选的实施方案中,反应塔RRA包含至少一个蒸发器,其特别地选自中间蒸发器VZA和底部蒸发器VSA。反应塔RRA特别优选包含至少一个底部蒸发器VSA。
根据本发明,“中间蒸发器”VZA和VZB应理解为意指这样的蒸发器:其布置在各自塔的底部上方,特别是在反应塔RRA/RRB的底部上方。它们特别地用于蒸发粗产物RPA/RPB。
根据本发明,“中间蒸发器”VSA和VSB应理解为意指这样的蒸发器:其加热各自塔的底部,特别地位于反应塔RRA/RRB的底部上方。这些使底部产物料流SAP/SBP蒸发。
蒸发器通常布置在各自反应塔或精馏塔的外部。将要在蒸发器中蒸发的混合物经由取出口从塔中撤出,并且供应给至少一个蒸发器。在反应塔RRA/RRB的情况下,粗产物RPA/RPB的中间蒸发包括将其撤出并且将其供应给至少一个中间蒸发器VZA/VZB。蒸发的混合物任选地与残余比例的液体经由进料被再循环回到各自塔中。当蒸发器是中间蒸发器,即,尤其涉及中间蒸发器VZA/VZB时,各自混合物借助于其而被撤出并被供应给蒸发器的取出口是侧料流取出口,并且蒸发的各自混合物借助于其而被送回到塔的进料是侧料流进料口。当蒸发器是底部蒸发器,即加热塔底,即尤其涉及底部蒸发器VSA/VSB时,底部取出口料流,特别是SAP/SBP的至少一部分被供应给底部蒸发器VS,蒸发并被再循环回到各自塔的底部区域中。然而,当使用中间蒸发器时,也可以替代地例如在合适的塔板上,或者在各自塔的底部中提供管,而各自的压缩蒸气料流SB3或加热介质W1则穿过该管。在这种情况下,蒸发在塔的塔板上或在底部中进行。然而,优选将蒸发器布置在各自塔的外部。
可用作中间蒸发器和底部蒸发器的合适的蒸发器包括例如自然循环蒸发器、强制循环蒸发器、减压式强制循环蒸发器、蒸汽锅炉、降膜蒸发器或薄膜蒸发器。在自然循环蒸发器和强制循环蒸发器的情况下通常用于蒸发器的换热器是管壳式或板式设备。当使用管壳式换热器时,压缩的蒸气料流SB3/加热介质W1可以流动通过管,而待蒸发的混合物在管周围流动,或压缩的蒸气料流SB3/加热介质W1可以在管周围流动,而待蒸发的混合物流动通过管。在降膜蒸发器的情况下,待蒸发的混合物通常以薄膜加入在管的内部,并且管被外部加热。与降膜蒸发器形成对照,薄膜蒸发器还包含具有刮板(wipe)的转子,其使待蒸发的液体分布在所述管的内壁上以形成薄膜。
除了所详述的蒸发器类型之外,还可以采用本领域的技术人员已知并且适用于精馏塔的任何期望的其它蒸发器类型。
当用压缩的蒸气料流SB3/加热介质W1作为加热蒸气操作的蒸发器是中间蒸发器时,优选的是中间蒸发器布置在反应塔RRA的汽提部分中的反应物料流SAE1的进料点区域中,或者在反应塔RRB的情况下布置在反应物料流SBE1的进料点区域中。这使得可以经由中间蒸发器引入占主导比例的热能。因此,可以例如经由中间蒸发器引入多于80%的能量。根据本发明,中间蒸发器优选被布置和/或构造成使得其引入蒸馏所需总能量的多于50%,特别是多于75%。
当使用中间蒸发器时,尤其有利的是中间蒸发器被布置成使得反应塔RRA/RRB在中间蒸发器下方具有1至50个理论塔板,并且在中间蒸发器上方具有1至200个理论塔板。尤其优选的是反应塔RRA/RRB在中间蒸发器下方具有2至10个理论塔板,并且在中间蒸发器上方具有20至50个理论塔板。
粗产物RPA/RPB借助于其而被供应给中间蒸发器VZA/VZB的侧料流取出口料流以及来自中间蒸发器VZA/VZB的蒸发的粗产物RPA/RPB借助于其被送回到各自反应塔RRA/RRB的侧料流进料口可以定位在反应塔的相同塔板之间。然而,侧料流取出口和侧料流进料口也可以处在不同的高度。
在优选的实施方案中,当使用中间蒸发器RRA/RRB时,中间蒸发器RRA/RRB上方的反应塔RRA/RRB的直径大于中间蒸发器RRA/RRB下方的反应塔RRA/RRB的直径。这具有允许资本支出节省的优点。
这样的中间蒸发器VZA可以使存在于反应塔RRA中的包含MAOR、水、ROH、MAOH的液体粗产物RPA转化为气态,从而改善根据本发明的方法的步骤(a1)的反应效率。
通过在反应塔RRA的上部区域中布置一个或多个中间蒸发器VZA,可以减小反应塔RRA的下部区域中的尺寸。在具有至少一个、优选两个或更多个的中间蒸发器VZA的实施方案中,还可以在反应塔RRA的上部区域中以液体形式引入ROH的子料流。
根据本发明,底部蒸发器布置在反应塔RRA/RRB的底部,因此然后被称为“VSA”/“VSB”。反应塔RRA/RRB中存在的底部产物料流SAP/SBP可被传送到这样的底部蒸发器中,ROH从其中被至少部分地移除,从而获得与SAP相比MAOR的质量分数提高的底部产物料流SAP*/获得与SBP相比MBOR的质量分数提高的底部产物料流SBP*。
在根据本发明的方法的步骤(a1)中,在反应塔RRA的下端撤出包含ROH和MAOR的底部产物料流SAP。
优选的是反应塔RRA包含至少一个底部蒸发器VSA,底部产物料流SAP然后至少部分地通过该底部蒸发器VSA以至少部分地移除ROH,因此提供与SAP相比MAOR的质量分数得以提高的底部产物料流SAP*。在该进一步优选的实施方案中,还更有利的是在步骤(d)中,SB3或W1至少部分地通过底部蒸发器VSA,并且尤其通过利用SB3/W1来加热蒸发器VA1,使来自SB3/W1的能量传递给底部产物料流SAP。W1是与RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP或SBB不同的传热介质,其接触SB3,使得能量从SB3传递到至少一种传热介质W1(参见第4.5节)。
与底部产物料流SAP中的MAOR的质量分数相比,底部产物料流SAP*中的MAOR的质量分数尤其地提高至少1%,优选≥2%,更优选≥5%,还更优选≥10%,还仍更优选≥20%,还仍更优选≥30%,还仍更优选≥40%,还仍更优选≥50%,还仍更优选≥100%,还仍更优选≥150%。
优选的是当使用SAP时,或者如果使用底部产物料流SAP至少部分地通过其中以至少部分地移除ROH的至少一个底部蒸发器VSA时,在每种情况下基于SAP的总质量,SAP*具有1重量%至50重量%,优选5重量%至32重量%,更优选15重量%至32重量%,最优选30重量%至32重量%范围内的ROH中的MAOR的质量分数。
基于SAP的总质量,SAP/SAP*中残余水的质量分数优选<1重量%,优选<0.1重量%,更优选<0.01重量%。
基于SAP的总质量,SAP/SAP*中反应物MAOH的质量分数优选<1重量%,优选<0.1重量%,更优选<0.01重量%。
4.2根据本发明的方法的步骤(a2)(任选的)
根据本发明,任选地执行步骤(a2)。在与根据本发明的方法的步骤(a1)同时且空间上分开进行的任选的步骤(a2)中,使包含ROH的反应物料流SBE1与包含MBOH的反应物料流SBE2在反应性精馏塔RRB中以逆流方式反应,以提供包含MBOR、水、ROH、MBOH的粗产物RPB。
在根据本发明的方法的步骤(a2)中,在RRB的下端撤出包含ROH和MBOR的底部产物料流SBP。在RRB的顶端撤出包含水和ROH的蒸气料流SBB。
MA选自钠、钾,优选钾。
反应物料流SBE1包含ROH。在优选的实施方案中,SBE1中ROH的质量分数≥95重量%,还更优选≥99重量%,其中SBE1另外尤其包含水。
根据本发明的方法的步骤(a2)中用作反应物料流SBE1的醇ROH也可为市售醇,该市售醇的醇质量分数高于99.8重量%,而水的质量分数至多0.2重量%。
反应物料流SBE1优选以蒸气形式加入。
反应物料流SBE2包含MBOH。在优选的实施方案中,SBE2不仅包含MBOH,而且还包含至少一种选自水、ROH的其它化合物。还更优选的是除了MBOH之外,SBE2还包含水,因此使SBE2成为MBOH的水溶液。
当反应物料流SBE2包含MBOH和水时,基于形成SBE2的水溶液的总重量,MBOH的质量分数尤其在10重量%至55重量%,优选15重量%至54重量%,更优选30重量%至53重量%,特别优选在45重量%至52重量%的范围内。最优选的是水溶液中MBOH的比例为50重量%。
当反应物料流SBE2包含MBOH和ROH时,基于形成SBE2的溶液的总重量,ROH中MBOH的质量分数尤其在10重量%至55重量%,优选15重量%至54重量%,更优选30重量%至53重量%,特别优选在45重量%至52重量%的范围内。
在反应物料流SBE2除MBOH之外还包含水和ROH两者的特定情况下,特别优选的是,基于形成SBE2的溶液的总重量,ROH和水中MBOH的质量分数尤其在10重量%至55重量%,优选15重量%至54重量%,更优选30重量%至53重量%,特别优选在45重量%至52重量%的范围内。
根据本发明的方法的步骤(a2)在反应性精馏塔(或“反应塔”)RRB中执行。反应塔RRB的优选的实施方案描述于第4.1节中。
根据本发明,“包含ROH的反应物料流SBE1与包含MBOH的反应物料流SBE2以逆流方式反应”尤其地作为如下情况的结果来实现:步骤(a2)中包含ROH的反应物料流SBE1的至少一部分的进料点被布置在反应塔RRB上的包含MBOH的反应物料流SBE2的进料点的下方。
反应塔RRB优选在反应物料流SBE1的进料点与反应物料流SBE2的进料点之间包含至少2个、特别是15至40个理论塔板。
反应塔RRB优选作为纯汽提塔操作。相应地,包含ROH的反应物料流SBE1尤其以蒸气形式在反应塔RRB的下部区域中供应。根据本发明的方法的步骤(a2)还包括这样的情况:其中在包含氢氧化钠水溶液MBOH的反应物料流SBE2的进料点下方、但仍然在反应塔RRB的上端或上端区域中,以蒸气形式加入包含ROH的反应物料流SBE1的一部分。这使得可以减小反应塔RRB的下部区域中的尺寸。当包含ROH、特别是包含甲醇的反应物料流SBE1的一部分尤其以蒸气形式在反应塔RRB的上端或上端区域中加入时,仅10重量%至70重量%,优选30重量%至50重量%(在每种情况下基于步骤(a2)中采用的醇ROH的总量)的级分被引入反应塔RRB的下端,而剩余级分以蒸气形式在包含MBOH的反应物料流SBE2的进料点下方优选1至10个理论塔板、特别优选1至3个理论塔板处以单一料流或者分成数个子料流加入。
在反应塔RRB中,包含ROH的反应物料流SBE1然后与包含MBOH的反应物料流SBE2根据上文所述的反应<1>反应,以提供MBOR和H2O,其中由于涉及到平衡反应,这些产物以与反应物ROH和MBOH的混合物形式存在。相应地,在根据本发明的方法的步骤(a2)中,在反应塔RRB中获得了粗产物RPB,该粗产物RPB不仅含有产物MBOR和水,而且还含有ROH和MBOH。
获得了包含ROH和MBOR的底部产物料流SBP,然后将其在RRB的下端撤出。
在上文描述为“包含水和ROH的蒸气料流SBB”的含水醇流在RRB的上端,优选在RRB的塔顶撤出。
这种包含水和ROH的蒸气料流SBB被供应给根据本发明的方法的步骤(b)。所述料流在被供应给根据本发明的方法的步骤(b)之前与SAB混合,或者不混合,即,与SAB分开地被供应给根据本发明的方法的步骤(b)。优选的是蒸气料流SBB与SAB混合,然后该混合物被供应给根据本发明的方法的步骤(b)。作为料流SB2、SB3、SB4中至少一个的一部分,在步骤(b)的蒸馏中获得的醇的一部分可以作为反应物料流SBE1供应给反应塔RRB。
对反应物料流SBE1所含的醇ROH的量优选地选择成使得所述醇也充当在底部产物料流SBP中获得的碱金属醇盐MBOR的溶剂。对反应物料流SBE1中醇ROH的量优选地选择成在反应塔的底部实现碱金属醇盐溶液的期望浓度,该碱金属醇盐溶液作为包含ROH和MBOR的底部产物料流SBP撤出。
在根据本发明的方法的优选的实施方案中,尤其在其中SBE2除MBOH之外还含有水的情况下,步骤(a2)中用作反应物料流SBE1 ROH的醇的总重量(质量;单位:kg)与步骤(a2)中用作反应物料流SBE2的MBOH的总重量(质量;单位:kg)的比率为4:1至50:1,更优选9:1至48:1,还更优选13:1至35:1,还仍更优选22:1至30:1。
反应塔RRB在采用或不采用(优选不采用)回流下进行操作。
“不采用回流”应理解为意指在RRB的上端撤出的包含水和ROH的蒸气料流SBB被完全供应给根据步骤(b)的精馏塔RDA。包含水和ROH的蒸气料流SBB优选以蒸气形式被供应给精馏塔RDA。
“采用回流”应理解为意指在各自塔(步骤(a2)中的是反应塔RRB)的上端撤出的包含水和ROH的蒸气料流SBB并未完全排出,即未完全供应给步骤(b)中的精馏塔RDA,而是至少部分地,优选部分地作为回流送回到各自的塔(步骤(a2)中的是反应塔RRB)。在建立这样的回流的情况下,回流比优选为0.05至0.99,更优选0.1至0.9,还更优选0.11至0.34,特别优选0.14至0.27,并且非常特别优选0.17至0.24。可以通过将冷凝器KRRB连接在各自塔(步骤(a2)中的反应塔RRB)的顶部来建立回流,在该冷凝器KRRB中蒸气料流SBB被至少部分地冷凝并送回到各自的塔,步骤(a2)中的是反应塔RRB。
在对反应塔RRB建立回流的实施方案中,在步骤(a2)中用作反应物料流SBE2的MBOH也可至少部分地与回流料流混合,因此所得的混合物被供应给步骤(a2)。
根据本发明的方法的步骤(a2)尤其地在45℃至150℃,优选47℃至120℃,更优选在60℃至110℃范围内的温度下,以及在0.5巴至40巴,优选0.75巴至5巴范围内,更优选1巴至2巴范围内,更优选在1巴至1.5巴范围内的压力下,还更优选在环境压力(1巴)下进行。
在优选的实施方案中,反应塔RRB包含至少一个蒸发器,其特别地选自中间蒸发器VZB和底部蒸发器VSB。反应塔RRB特别优选包含至少一个底部蒸发器VSB。
这样的中间蒸发器VZB可以使存在于反应塔RRB中的包含MBOR、水、ROH、MBOH的液体粗产物RPB转化为气态,从而改善根据本发明的方法的步骤(a2)的反应效率。
通过在反应塔RRB的上部区域中布置一个或多个中间蒸发器VZB,可以减小反应塔RRB的下部区域中的尺寸。在具有至少一个、优选两个或更多个中间蒸发器VZB的实施方案中,还可以在反应塔RRB的上部区域中以液体形式引入ROH的子料流。
在根据本发明的方法的步骤(a2)中,在反应塔RRB的下端撤出包含ROH和MBOR的底部产物料流SBP。
优选的是反应塔RRB包含至少一个底部蒸发器VSB,底部产物料流SBP然后至少部分地通过该底部蒸发器VSB以至少部分地移除ROH,因此提供与SBP相比MBOR的质量分数提高的底部产物料流SBP*。在该进一步优选的实施方案中,还更有利的是在步骤(d)中,SB3或W1至少部分地通过底部蒸发器VSB,并且尤其通过利用SB3/W1来加热蒸发器VB1,使来自SB3/W1的能量被传递给底部产物料流SBP。
与底部产物料流SBP中的MBOR的质量分数相比,底部产物料流SBP*中的MBOR的质量分数尤其地提高至少1%,优选≥2%,更优选≥5%,还更优选≥10%,还仍更优选≥20%,还仍更优选≥30%,还仍更优选≥40%,还仍更优选≥50%,还仍更优选≥100%,还仍更优选≥150%。
优选的是当使用SBP时,或者如果使用底部产物料流SBP至少部分地通过其中以至少部分地移除ROH的至少一个底部蒸发器VSB时,在每种情况下基于SBP的总质量,SBP*具有1重量%至50重量%,优选5重量%至32重量%,更优选15重量%至32重量%,最优选30重量%至32重量%范围内的ROH中MBOR的质量分数。
基于SBP的总质量,SBP/SBP*中残余水的质量分数优选<1重量%,优选<0.1重量%,更优选<0.01重量%。
基于SBP的总质量,SBP/SBP*中反应物MBOH的质量分数优选<1重量%,优选<0.1重量%,更优选<0.01重量%。
在还执行步骤(a2)的本发明方法的实施方案中,优选的是底部产物料流SAP至少部分地通过底部蒸发器VSA,且ROH至少部分地从SAP中移除,以提供与SAP相比MAOR的质量分数提高的底部产物料流SAP*,和/或(优选和)底部产物料流SBP至少部分地通过底部蒸发器VSB,而ROH至少部分地从SBP中移除,以提供与SBP相比MBOR的质量分数提高的底部产物料流SBP*。在该进一步优选的实施方案中,还更优选的是在步骤(d)中,将来自SB3的能量传递到底部产物料流SAP和/或(优选和)底部产物料流SBP,特别地利用SB3中的能量用于加热底部蒸发器VSA和/或(优选和)底部蒸发器VSB。来自SB3的能量的这种利用可以直接或间接地实现。
在进行步骤(a2)的本发明的实施方案中,根据本发明的方法的步骤(a2)与步骤(a1)同时且在空间上分开地执行。通过在两个反应塔RRA和RRB中执行步骤(a1)和(a2)来确保空间的分开。
在本发明的有利的实施方案中,反应塔RRA和RRB被容纳在一个塔壳中,其中塔由至少一个分隔壁至少部分地细分开(subdivede)。根据本发明,这样的包含至少一个分隔壁的塔称为“TRD”。这样的分隔壁塔是本领域技术人员的所熟悉的,并且例如描述于US 2,295,256、P 0 122 367 A2、EP 0 126 288 A2、WO 2010/097318 A1以及sowie von I.Lj. 的Chemical Engineering and Processing 2010,49,559-580中。在适用于根据本发明的方法的分隔壁塔中,分隔壁优选延伸至底板(floor),并特别优选跨越塔高度的至少四分之一,更优选至少三分之一,还更优选至少一半,还更优选至少三分之二,还仍更优选至少四分之三。它们将塔分成至少两个反应空间,其中可以进行空间上分开的反应。由至少一个分隔壁提供的反应空间可为相同或不同的尺寸。
在该实施方案中,底部产物料流SAP和SBP可以在由分隔壁分开的各自区域中分别撤出,并优选通过由至少一个反应壁形成的每个反应空间所连接的底部蒸发器VSA/VSB,其中ROH至少部分地从SAP/SBP中移除,以提供SAP*/SBP*。
4.3根据本发明的方法的步骤(b)
在根据本发明的方法的步骤(b)中,蒸气料流SAB被传送到精馏塔RDA中,并且在RDA中分离成在RDA顶部的具有压力pB2和温度TB2的包含ROH的蒸气料流SB2,以及在RDA底部的水料流SW。
在执行步骤(a2)的根据本发明的方法的任选的实施方案中,蒸气料流SBB同样被传送到精馏塔RDA中,并且在RDA中被分离成在RDA顶部的具有压力pB2和温度TB2的包含ROH的蒸气料流SB2,及在RDA底部的水料流SW。蒸气料流SBB被传送到精馏塔RDA中,该料流SBB与SAB混合或者与SAB分开。蒸气料流SBB优选与SAB混合,然后被传送到精馏塔RDA中。
在本发明的一个实施方案中,蒸气料流SAB和任选存在的SBB可在它们被传送到精馏塔RDA之前压缩。这可经由任选的压缩机VDAB1来实现。
应当理解,在SBB与SAB分开被传送到精馏塔RDA中的实施方案中,SAB和SBB在精馏塔RDA中经历混合,使得在任何情况下,步骤(b)的执行导致分离成在RDA顶部的包含ROH的蒸气料流SB2以及在RDA底部的水料流SW。
蒸气料流SB2的压力称为“pB2”,其温度称为“TB2”。这特别涉及在SB2经受根据本发明的方法的步骤(c)之前的SB2的压力和温度。
优选的是在步骤(b)中,水料流SW也在精馏塔RDA的底部撤出。
本领域的技术人员已知的任何期望的精馏塔均可用作根据本发明的方法的步骤(b)中的精馏塔RDA。反应塔RDA优选含有内部构件。合适的内部构件为例如塔板、非规整填料或规整填料。通常采用的塔板是泡罩塔板、筛孔塔板、浮阀塔板、槽型泡罩塔板或狭缝式塔板。非规整填料通常是无规填料。通常采用的填料是拉西环、鲍尔环、贝尔鞍形填料或鞍形填料。规整填料例如以商品名由Sulzer市售。除了所列举的内部构件之外,其它合适的内部构件也是本领域的技术人员已知的,并且同样可以被使用。
优选的内部构件具有较低的每理论分离级的比压降。举例来说,规整填料和无规填料具有比塔板显著更低的每理论分离级的压降。这具有以下优点:精馏塔中的压降保持尽可能低,因此压缩机的机械功率以及待蒸发的醇/水混合物的温度保持较低。
当精馏塔RDA含有规整填料或非规整填料时,这些可以是分开的或者为不间断填料的形式。然而,通常提供至少两个填料,一种填料在蒸气料流SAB的进料点/两种蒸气料流SAB和SBB的进料点的上方,而一种填料在蒸气料流SAB的进料点/两种蒸气料流SAB和SBB的进料点的下方。如果使用非规整填料如无规填料,则填料通常搁置在合适的筛孔塔板或网孔塔板上。
在根据本发明的方法的在包含反应塔RRA(或者在执行步骤(a2)时的实施方案中的反应塔RRA和反应塔RRB)以及精馏塔RDA的集成系统中,精馏塔RDA优选在选定的压力下操作,所选压力可使得在根据步骤(c)的蒸气压缩的情况下,塔之间的压力梯度能够以很小的成本和复杂性进行建立。
醇ROH在根据本发明的方法中被消耗,因此尤其在连续方法模式中需要用新鲜的醇ROH进行替换。
新鲜醇ROH的供应因而尤其地作为包含ROH的反应物料流SAE1直接进入反应塔RRA中而进行,或者在执行步骤(a2)的实施方案中,进入反应塔RRA和RRB中而进行。
在根据本发明的方法中,进一步优选的是将包含ROH的蒸气料流SB2部分地用作步骤(a1)中的反应物料流SAE1,以及任选地用作步骤(a2)中的反应物料流SBE1。压缩的蒸气料流SB3可以替代地或另外部分地用作步骤(a1)中的反应物料流SAE1,以及任选地用作步骤(a2)中的反应物料流SBE1。在该优选的实施方案中,还更优选的是将新鲜的醇ROH加入到精馏塔RDA中。
当将新鲜的醇ROH加入到精馏塔RDA中时,其优选在精馏塔RDA的精馏段中供应或者直接在精馏塔RDA的顶部供应。最佳进料点取决于所采用新鲜醇的水含量,也取决于蒸气料流SB2中期望的残余水含量。所采用的醇中水的部分越高并且蒸气料流SB2的纯度要求越高,则在精馏塔RDA的顶部下方的数个理论塔板处进料越有利。在精馏塔RDA顶部的下方至多20个理论塔板,特别是1至5个理论塔板处是优选的。
当将新鲜的醇ROH加入到精馏塔RDA中时,将其在至多沸点的温度下、优选在室温下在精馏塔RDA的顶部加入。可以为新鲜的醇提供专用进料,或是当在精馏塔RDA的顶部撤出的醇的一部分再循环时可以在冷凝后与之混合,并且一起供应给精馏塔RDA。在这种情况下,特别优选的是将新鲜的醇加入到冷凝物容器中,在该容器中收集由蒸气料流SB2冷凝的醇。
在本发明的有利的实施方案中,步骤(a1)的反应塔RRA、或者执行步骤(a2)时的上述优选实施方案中的反应塔RRA和RRB,以及用于分离蒸气料流SB1的步骤(b)的精馏塔RDA被容纳在一个塔壳中,其中所述塔至少部分地由至少一个分隔壁细分开,或者在执行步骤(a2)的上述优选的实施方案时由至少两个分隔壁细分开,其中所述至少一个分隔壁或所述至少两个分隔壁延伸到塔的底部。如要点4.2所述,这则同样是分隔壁塔。
在这种情况下,提供根据步骤(a1)的粗产物RPA或根据步骤(a1)和(a2)的粗产物RPA和RPB的反应在TRD的一部分中执行,其中反应物料流SAE2和任选存在的反应物料流SBE2在分隔壁上端的下方但与分隔壁上端类似的高度处加入,而反应物料流SAE1和任选存在的反应物料流SBE1在所述下端以蒸气形式加入。在反应物料流的进料点上方形成的醇/水混合物然后分布在充当精馏塔RDA的精馏部分的整个塔区域上的分隔壁上方。由分隔壁分开的塔的第二下部是精馏塔RDA的汽提部分。蒸馏所需的能量然后经由在分隔壁分开的塔的第二部分的下端处的蒸发器供应,其中该蒸发器可被常规地加热或者用压缩的蒸气料流SB3加热。当蒸发器被常规加热时,可以额外提供用压缩的蒸气料流SB3加热的中间蒸发器。
然后,在根据本发明的方法的步骤(b)之后,在精馏塔RDA的顶部撤出包含ROH的蒸气料流SB2。该蒸气料流SB2中ROH的优选的质量分数≥99重量%,优选≥99.6重量%,更优选≥99.9重量%,其中剩余部分尤其为水。
在RDA的底部,获得了可含有<1重量%的醇的水料流SW。
在本发明的上下文中,在精馏塔RDA的顶部撤出包含ROH的蒸气料流SB2应理解为意指蒸气料流SB2作为顶部料流或作为侧料流在精馏塔RDA中的内部构件上方撤出。优选在精馏塔RDA的底部撤出基本上含有水的料流SW通常在精馏塔RDA的下底部进行,但撤出也可经由底部的侧料流取出口进行。
4.4根据本发明的方法的步骤(c)
在根据本发明的方法的步骤(c)中,使蒸气料流SB2的至少一部分压缩。这提供了相对于SB2而言经压缩的蒸气料流SB3。蒸气料流SB3的压力称为“pB3”,其温度称为“TB3”。
SB3的压力pB3比SB2的压力pB2更高,优选高1至10巴,更优选高3至6巴,还更优选高5巴,并且SB3的温度TB3比SB2的温度TB2高优选10℃至150℃,优选高50℃至100℃,还更优选高95℃。
步骤(c)中蒸气料流SB2的压缩可以以本领域技术人员已知的任何期望的方式进行。因此,压缩可例如以单级或多级压缩执行,优选多级压缩。多级压缩可采用数个相同类型的压缩机或者不同类型的压缩机。单级压缩或多级压缩的使用取决于蒸气SB2要被压缩的压力。
在根据本发明的方法的优选的实施方案中,10重量%至90重量%,优选20重量%至80重量%,更优选30重量%至70重量%,还更优选40重量%至60重量%,还仍更优选50重量%的蒸气料流SB2被用作反应物料流SAE1,或者当执行步骤(a2)时其被用作反应物料流SAE1和/或反应物料流SBE1。
有利的是将至少用作反应物料流SAE1和/或反应物料流SBE1的部分用第一预压机VDAB2压缩(预压缩)。在该优选的实施方案中,也可以替代地或另外采用如上文所述的压缩机VDAB1,以确保该预压缩。
在该优选的实施方案中,然后将蒸气料流SB2的剩余部分,即未用作反应物料流SAE1和/或反应物料流SBE1的那部分进一步压缩,并用于根据本发明的步骤(d)中。该额外的压缩特别地用除VDAB1和VDAB2之外的至少一个压缩器VD1来执行。
步骤(c)中SB3被压缩的温度TB3和压力pB3取决于能量被传递到步骤(a1)中的RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB中的哪个,或者在执行步骤(a2)时的RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的哪个来调节。应当理解,当这些组分之一例如用SB3加热时,步骤(c)结束时SB3的温度TB3则必须高于步骤(d)中待加热组分的温度。这可以由本领域的技术人员根据其本领域的知识进行调节。
这同样适用于SB3要被调节的压力p3。这也可由本领域的技术人员根据步骤(d)中的需要来调节。
当来自压缩蒸气料流SB3的能量传递到例如粗产物RPA,且特别是粗产物RPA经由连接到反应塔RRA的中间蒸发器VZA加热时,与在根据本发明的方法的步骤(d)中采用来自蒸气料流SB3的能量来加热反应塔RRA底部的蒸发器VSA,且然后用其来加热SAP时相比,中间蒸发器VZA的加热需要克服较小的压差。
要克服的较大压差可以使用额外的压缩机级或者使用更强的压缩机来克服。然而,通常采用额外的压缩机级。
本领域的技术人员已知并且能够压缩气体料流的任何期望的压缩机均适合作为根据本发明的方法中的压缩机,特别是用于压缩蒸气料流SB2。合适的压缩机为例如单级或多级涡轮机、活塞式压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机或轴流式压缩机。
在多级压缩中,采用适于要克服的各自压力级的压缩机。
4.5根据本发明的方法的步骤(d)
在根据本发明的方法的步骤(d)中,能量从步骤SB3传递到RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB中的至少一个,优选传递到RPA、SAP中的至少一个,还更优选传递到SAP。在执行步骤(a2)的根据本发明的方法的任选的实施方案中,能量替代地或另外地、优选另外地从SB3传递到RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的至少一个,优选传递到RPB、SBP中的至少一个,更优选传递到SBP。
当执行步骤(a2)时,根据本发明的方法的步骤(d)相应地包括将能量从SB3传递到RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的至少一个,优选传递到RPA、SAP、RPB、SBP中的至少一个,优选传递到SAP和SBP两者。
这提供了能量含量低于SB3的蒸气SB4。对于SB4的压力pB4和SB4的温度TB4,这应理解为特别地意指:pB4≤pB3且TB4<TB3。还更优选的是TB2<TB4且pB2<pB4,使得TB2<TB4<TB3且pB2<pB4≤pB3。
这应理解为特别意指SB3用于加热RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB中的至少一个,优选用于加热RPA、SAP中的至少一个,还更优选加热SAP。
在执行步骤(a2)的根据本发明的方法的任选的实施方案中,这应理解为特别意指替代地或另外地,优选另外地SB3用于加热RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的至少一个,优选加热RPB、SBP中的至少一个,优选SBP。
当执行步骤(a2)时,还更优选的是使用SB3加热RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的至少一个,优选加热RPA、SAP、RPB、SBP中的至少一个,优选加热SAP和SBP两者。
相应地,在执行根据本发明的方法的步骤(c)之后,SB3的温度TB3优选高于选自RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB的组分的温度,这些组分在步骤(d)由SB3加热。
能量由SB3向RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的至少一个的传递,优选由SB3对它们中的至少一个加热,优选直接或间接进行。
“直接”应理解为意指SB3与选自RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB的至少一种组分接触,或者当执行步骤(a2)时与选自RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB的至少一种组分接触,使得来自SB3的热传递到相关的至少一种组分。
在SAP、SBP的情况下,这可在SB3至少部分地通过反应塔RRA/RRB上的底部蒸发器VSA/VSB,且加热其中的SAP/SBP时执行。
可采用的换热器包括本领域的技术人员熟悉的换热器。
“间接”应理解为特别意指SB3与至少一种传热介质W1优选经由至少一个换热器WTX相接触,其中该传热介质不为RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP或SBB,即与它们不同,以使得能量,优选热量从SB3传递到至少一种传热介质W1,然后当W1接触相关组分时,热量从W1传递到相关的至少一种选自RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB的组分。
在根据本发明的方法的另一个实施方案中,用SB3间接加热RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的至少一个可包括将热量初始从SB3传递到W1,优选通过经由至少一个换热器WTX接触,随后从W1传递到与RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB不同的另一传热介质W2,优选地通过经由至少一个换热器WTY接触。最后的步骤包括将热量从W2传递到RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的至少一个。应当理解,在本发明的其它实施方案中,可相应地采用还另外的传热介质W3、W4、W5等。
可利用的传热介质W1和另外的传热介质W2、W3、W4、W5包括本领域技术人员已知的任何传热介质,其优选地选自水;醇-水溶液;盐-水溶液,还包括例如离子液体如LiBr溶液、二烷基咪唑盐如尤其是二烷基咪唑二烷基磷酸盐;矿物油例如柴油,导热油例如硅油;生物油例如柠檬烯;芳烃如二苄基甲苯。最优选的传递介质W1是水。
可使用的盐-水溶液也描述于例如DE 10 2005 028 451 A1和WO 2006/134015 A1中。
能量从SB3传递到粗产物RPA、RPB和/或选自SAE1、SAE2、SAP、SAB、SBE1、SBE2、SBP、SBB的至少一种料流通过本领域的技术人员已知的方法进行,并且优选通过下文4.5.1、4.5.2、4.5.3和4.5.4之下所列举的任何实施方案进行,其中4.5.4之下所列举的实施方案是最优选的。
4.5.1)在步骤(d)中能量从SB3传递到RPA和/或RPB中的至少一个的本发明实施方案中,这优选进行成使得反应塔RRA/RRB具有连接到其上的至少一个中间蒸发器VZA/VZB,液体粗产物RPA/RPB借助于该中间蒸发器在反应塔RRA/RRB内部蒸发。在该优选的实施方案中,该中间蒸发器VZA/VZB特别地在直接加热的情况下用SB3加热,或者在间接加热的情况下用与SB3不同的传热介质W1加热,其中传热介质W1先前已经从SB3吸收了能量。
4.5.2)在步骤(d)中能量从SB3传递到选自SAE1、SAE2、SBE1、SBE2的至少一种反应物料流的本发明的实施方案中,这优选进行成使得各自反应物料流在被传送到反应塔RRA/RRB中之前通过至少一个换热器WT1。WT1实现了能量,优选热量,在直接加热的情况下从SB3,或者在间接加热的情况下从与SB3不同的传热介质W1向至少一种反应物料流SAE1、SAE2、SBE1、SBE2的传递,其中传热介质W1先前已经从SB3吸收了能量。
4.5.3)在步骤(d)中能量从SB3传递到选自SAB、SBB的至少一种蒸气料流的本发明的实施方案中,这优选进行成使得各自蒸气料流在传送到精馏塔RDA中之前通过换热器WT2。WT2实现了能量,优选热量,在直接加热的情况下从SB3,或者在间接加热的情况下从与SB3不同的传热介质W1向至少一种选自SAB、SBB的蒸气料流的传递,其中传热介质W1先前已经从SB3吸收了能量。
4.5.4)在步骤(d)中能量直接从SB3传递到选自SAP、SBP的至少一种底部产物料流的本发明的实施方案中,这有利地进行成使得反应塔RRA/RRB具有连接到其上的至少一个底部蒸发器VSA/VSB,SB3至少部分地通过该底部蒸发器VSA/VSB,并且SAP/SBP在离开反应塔RRA/RRB之后至少部分地通过该底部蒸发器VSA/VSB,以便能量、优选热量从SB3传递到SAP/SBP,特别地以便SAP/SBP至少部分地蒸发,特别是ROH至少部分地从SAP/SBP中蒸发,以提供底部产物料流SAP*/SBP*。
在步骤(d)中能量间接地从SB3传递到至少一种选自SAP、SBP的底部产物料流的本发明的实施方案中,这有利地进行成使得优选经由换热器,SB3接触与RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP或SBB不同的传热介质W1,优选水,以便能量、优选热量从SB3传递到至少一种传热介质W1,
并且反应塔RRA/RRB具有连接到其上的至少一个底部蒸发器VSA/VSB,W1至少部分地通过该底部蒸发器VSA/VSB,并且SAP/SBP在离开反应塔RRA/RRB之后至少部分地通过该底部蒸发器VSA/VSB,以便能量、优选热量从W1传递到SAP/SBP,特别地以便SAP/SBP至少部分地蒸发,特别是ROH至少部分地从SAP/SBP蒸发,以提供底部产物料流SAP*/SBP*。
在根据4.5.4的优选的实施方案中,还更优选的是,除了蒸发器VSA/VSB之外,还采用反应塔RRA上的至少另一个常规加热的蒸发器VKA/反应塔RRB上的VKB,并且将其布置在反应塔RRA/RRB的底部。当用蒸气料流SB3直接或间接加热的蒸发器VSA/VSB同样布置在反应塔RRA/RRB的底部时,所述常规加热的蒸发器VKA/VKB可例如用于在反应塔RRA/RRB的操作期间供应额外的热量。然而,常规加热的蒸发器VKA/VKB通常用于启动反应塔RRA/RRB。在反应塔RRA/RRB的启动期间,蒸气SB3仍然不足以允许蒸发器VSA/VSB的直接或间接加热,因此热量必须初始从外部源供应。在精馏塔RDA的启动之后,接下来在反应塔RDA的顶部可撤出的蒸气SB2的量增加。然后可使其压缩以提供SB3,并且操作可以转为用压缩的蒸气料流SB3加热的蒸发器VSA/VSB。因此可以缓慢地开始用蒸气料流SB3加热的蒸发器VSA/VSB,并相应地减少常规加热的蒸发器VKA/VKB的加热,或者等待直到在精馏塔RRA/RRB中已经建立稳定的操作状态,然后再从常规加热的蒸发器VKA/VKB切换到用压缩的蒸气料流SB3加热的蒸发器VSA/VSB。
当压缩的蒸气料流SB3用于加热中间蒸发器VZA/VZB时,如在要点4.5.1下描述的本发明的实施方案中,例如额外的常规加热的蒸发器VKA/VKB被用来将另外的热引入反应塔RRA/RRB中的反应塔RRA/RRB的底部。在这种情况下,常规加热的蒸发器VKA/VKB在反应塔RRA/RRB的整个操作持续时间内操作。在此同样地,反应塔RRA/RRB的启动要求初始时经由常规加热的蒸发器VKA/VKB将较大量的热引入反应塔RRA/RRB中,直到中间蒸发器VZA/VZB可被提供有足够大的蒸气料流SB3,以实现其加热。然后可以减少用常规加热的蒸发器VKA/VKB引入反应塔RRA/RRB中的热量。当使用中间蒸发器VZA/VZB时,替代地还可以在各自反应塔RRA/RRB的底部采用两个常规加热的蒸发器VKA1和VKA2/VKB1和VKB2。所述额外的常规加热的蒸发器VKA2/VKB2则用于启动塔,并且在所述反应塔RRA/RRB的操作期间继续操作其他常规加热的蒸发器VKA1/VKB1。
根据本发明的方法的步骤(d)反映了本发明的意料不到的效果。本发明的方法使得可以防止在压缩蒸气料流SB2以提供压缩的蒸气料流SB3期间所获得的多余能量在未被利用的情况下的耗散,本发明的方法而是利用它来运转反应性蒸馏中的转化。这导致显著的节能。
4.6根据本发明的方法的优选步骤(e)
在根据本发明的方法的优选的实施方案中,在步骤(e)中,蒸气料流SB4用于加热精馏塔RDA。这可特别在其下端具有连接到其上的底部蒸发器VSRD时实现,该底部蒸发器VSRD加热RDA底部的水料流SW。水料流SW可因而至少部分地再循环回到精馏塔RDA。替代地或另外地,优选另外地,蒸气料流SB4也可再循环回到精馏塔RDA中,优选在其顶部。当蒸气料流SB4再循环回到精馏塔RDA中时,优选将其冷凝并且优选在至多沸点的温度下,优选在室温下在精馏塔RDA的顶部加入。可以为蒸气料流SB4提供专用进料,或是当在精馏塔RDA的顶部撤出的醇的一部分再循环时可以在冷凝后与之混合,并且将其一起供应给精馏塔RDA。在这种情况下,特别优选的是将蒸气料流SB4加入到冷凝物容器中,在该容器中收集由蒸气料流SB2冷凝的醇。
当在步骤(e)中采用蒸气料流SB4时,有利的是压缩所述料流以及至少另一个压缩机VDx,以获得相对于SB4压缩的蒸气料流SB5。
5.本发明的优选的实施方案
图1所示为根据本发明的方法的实施方案<10>。其包含反应塔RRA<100>,该反应塔RRA<100>可任选地包含处在反应物料流SAE2<102>上方的级。在反应塔RRA<100>的顶部,加入NaOH水溶液作为反应物料流SAE2<102>。替代地也可以加入KOH甲醇溶液作为反应物料流SAE2<102>,以便随后产生相应的甲醇钾。在反应塔RRA<100>底部的上方,以蒸气形式加入甲醇作为反应物料流SAE1<103>。溶解于甲醇中的产物甲醇钠在反应塔RRA<100>的底部作为底部产物料流SAP*<104>获得。在塔RRA<100>的底部的底部蒸发器VSA<105>和任选的蒸发器VKA<106>被用于将甲醇钠溶液SAP*<104>的浓度调节至期望的值。任选的蒸发器VKA<106>尤其也用于启动塔RRA<100>。
在反应塔RRA<100>的顶部撤出蒸气料流SAB<107>。在反应塔RRA<100>的顶部,蒸气料流SAB<107>的一部分在冷凝器KRRA<108>中冷凝,并以液体形式作为回流施加到反应塔RRA<100>的顶部。然而,冷凝器KRRA<108>和回流的调节是任选的。
蒸气料流SAB<107>经由导管<13>被供应给精馏塔RDA<300>。
在精馏塔RDA<300>的顶部,排出甲醇蒸气SB2<302>。所述蒸气然后通过压缩机VDAB2<303>,并经由导管<31>部分地再循环到反应塔RRA<100>,在该处其被用作反应物料流SAE1<103>。替代地或除压缩机VDAB2<303>之外,也可采用压缩机VDAB1<301>。
本发明中在通过压缩机VDAB2<303>以及在其中预压缩之后,甲醇蒸气SB2<302>的至少一部分被传送到压缩机VD1<401>,在该处其被压缩以提供压缩的蒸气料流SB3<403>。蒸气料流SB3<403>加热底部蒸发器VSA<105>。这可以通过SB3<403>对底部蒸发器VSA<105>直接加热来实现(图1中未显示)。如图1中所示,加热的实现替代地通过使用换热器WTX<402>将热传递到传热介质(优选水)W1<410>,借助于该传热介质W1<410>继而加热底部蒸发器VSA<105>。传热介质(优选水)W1<410>在导管<41>和<14>中循环,出于控制的目的,导管<41>和<14>还可任选地包含导管<141>和<411>。在通过换热器WTX<402>之后,获得了与SB3<403>相比能量含量下降的蒸气料流SB4<404>。SB4<404>通过额外的压缩机VDx<405>,然后用作相对于SB4<404>的经压缩的蒸气料流SB5<409>,用以加热底部蒸发器VSRD<406>,然后其通过任选的节流阀<407>,并任选地与新鲜的甲醇<408>一起作为回流被送回到精馏塔RDA<300>。在精馏塔RDA<300>的底部,获得了水料流SW<304>。
图2所示为本发明的另一优选的实施方案。这对应于图1,除了存在两个反应塔RRA<100A>和RRB<100B>,且反应塔RRA<100A>和RRB<100B>的相应成分对应于图1中针对反应塔RRA<100>所指定的那些,其中每个成分具有另外的后缀“A”/“B”,以表示归属于RRA/RRB。在反应塔RRA<100A>中,加入包含NaOH的料流SAE2<102A>,而在反应塔RRB<100B>中,加入包含KOH的料流SBE2<102B>。反应塔RRA<100A>和RRB<100B>两者均可在碱金属氢氧化物溶液的进料上方包括额外的级,但这是任选的并且未在图2中显示。与图1形成对照,导管<14>和<41>具有允许蒸气SB3<403>与蒸发器VSA<105A>和VSB<105B>两者之间的热交换的分支。出于控制的目的,还可包括额外的节流阀<412>。蒸气料流SAB<107A>和蒸气料流SBB<107B>以混合形式作为蒸气料流<107C>被供应给精馏塔RDA<300>。
6.实施例
实施例1(非本发明):
在30℃下,将2kg/h的NaOH水溶液(50重量%)的料流供应到反应塔的顶部。在反应塔底部的上方以逆流方式供应21kg/h的蒸气甲醇料流。反应塔在1.2毫巴的压力下操作。在塔的底部,撤出4.5kg/h的几乎不含水的产物料流(含30重量%甲醇钠的甲醇)。在反应塔的蒸发器处,使用低压蒸汽引入约0.5kW的加热功率。在反应塔的顶部撤出18.5kg/h的蒸气甲醇-水料流,并将其供应给精馏塔。精馏塔在约1.1巴的压力下操作。在精馏塔的底部排出1.5kg/h的液体水料流。在精馏塔的顶部,撤出33.4kg/h的蒸气甲醇料流,在换热器中预热至75℃,然后将其供应给第一压缩机。在该压缩机中,料流被压缩至1.7巴。随后料流被分开,21kg/h的料流被再循环到反应塔。12.4kg/h的剩余部分被供应给具有中间冷却的两级压缩。压缩机2将该料流压缩至4.9巴和180℃。在后续的中间冷却中,料流被冷却至约150℃,并经由冷却水移除约0.2kW的热。压缩机3最终将该料流压缩至6.2巴和170℃。在同时作为精馏塔用蒸发器的后续冷凝器中,为精馏塔提供了约4kW的加热功率。3.9kg/h的新鲜甲醇被供应给液体甲醇料流,并且混合的料流作为回流被施加至精馏塔的顶部。
实施例2(本发明,对应于图1):
与实施例1相同,除了反应塔<100>包含两个底部蒸发器<105>和<106>之外。在第一底部蒸发器<105>中,传热介质被用来引入约0.2kW的热流,该热流在压缩机2与3之间的中间冷却中被移除并传递给传热介质(水)。第二底部蒸发器经由低压蒸汽提供所需能量的剩余部分。与实施例1相比,这使反应塔<100>对低压蒸汽的需求下降约40%。
实施例3(本发明,对应于图2):
与实施例2相同地操作第一反应塔。此外,第二反应塔(“K2”)采用KOH水溶液(50重量%)进行操作。如实施例2中,两个反应塔各自具有两个底部蒸发器。在30℃下,将0.5kg/h的料流供应到K2的顶部。在K2底部的上方以逆流方式供应7.5kg/h的蒸气甲醇料流。K2在1.2巴的压力下操作。在K2的底部,撤出1.5kg/h的几乎不含水的产物料流(32重量%的甲醇钾在甲醇中)。在K2的两个蒸发器中,总共引入约0.2kW的加热功率。在K2的顶部撤出7kg/h的蒸气甲醇-水料流。该甲醇-水料流与来自第一反应塔的甲醇-水料流合并,并且被供应给精馏塔。精馏塔在约1.1巴的压力下操作。在精馏塔的底部,排出1.8kg/h的液体水料流。在精馏塔的顶部,撤出46.2kg/h的蒸气甲醇料流,在换热器中将其预热至75℃,然后供应给第一压缩机。在该压缩机中,料流被压缩至1.7巴。随后料流被分开,28.5kg/h的料流被再循环到反应塔。17.7kg/h的剩余部分被供应给具有中间冷却的两级压缩。压缩机2将该料流压缩至4.9巴和180℃。在后续的中间冷却中,所述料流被冷却至约140℃,并经由水作为传热介质移除约0.36kW的热。压缩机3最终将该料流压缩至6.2巴和160℃。在同时作为精馏塔<300>用蒸发器的后续冷凝器中,为精馏塔提供约5kW的加热功率。4.7kg/h的新鲜甲醇被供应给液体甲醇料流,并且混合的料流作为回流被施加至精馏塔的顶部。在压缩机中间冷却中加热的传热介质被用来经由两个反应塔的蒸发器引入能量。这样,可经由中间冷却可提供所需加热功率的约51%。仅剩余的49%必须经由使用低压蒸汽的蒸发器提供。
结果:本发明允许能量的有效利用,否则压缩机级的中间冷却中的能量将会在未被利用的情况下耗散掉。
Claims (13)
1.用于制备至少一种式MAOR的碱金属醇盐的方法,其中R为C1至C6烃基,并且其中MA为选自钠、钾的金属,其中:
(a1)使包含ROH的反应物料流SAE1与包含MAOH的反应物料流SAE2在反应性精馏塔RRA中以逆流方式反应,以提供包含MAOR、水、ROH、MAOH的粗产物RPA,
其中包含ROH和MAOR的底部产物料流SAP在RRA的下端撤出,而包含水和ROH的蒸气料流SAB在RRA的上端撤出,
(a2)和任选地,与步骤(a1)同时且在空间上分开地,使包含ROH的反应物料流SBE1与包含MBOH的反应物料流SBE2在反应性精馏塔RRB中以逆流方式反应,以提供包含MBOR、水、ROH、MBOH的粗产物RPB,其中MB为选自钠、钾的金属,
其中包含ROH和MBOR的底部产物料流SBP在RRB的下端撤出,而包含水和ROH的蒸气料流SBB在RRB的上端撤出,
(b)将所述蒸气料流SAB以及当执行步骤(a2)时的所述蒸气料流SBB以所述蒸气料流SBB与SAB混合或者与SAB分开地传送到精馏塔RDA中,并且在RDA中将其分离成在RDA顶部的具有压力pB2和温度TB2的包含ROH的蒸气料流SB2,和在RDA底部的水料流SW,
(c)将所述蒸气料流SB2的至少一部分压缩,以获得相对于SB2经压缩的蒸气料流SB3,所述蒸气料流SB3具有压力pB3>pB2和温度TB3>TB2,
(d)将源自SB3的能量传递到RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB中的至少一种,以及替代地或另外地,当执行步骤(a2)时,将所述能量传递到RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的至少一种,
以获得具有比SB3更低的能量含量的蒸气料流SB4。
2.根据权利要求1所述的方法,其中R是甲基或乙基。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中SAE2不仅包含MAOH,而且还包含至少一种选自水、ROH的其它化合物,并且其中当执行步骤(a2)时,SBE2不仅包含MBOH,而且还包含至少一种选自水、ROH的其它化合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中所述精馏塔RDA、所述反应塔RRA以及执行步骤(a2)时的所述反应塔RRB被容纳在一个塔壳中,其中所述塔至少部分地由至少一个分隔壁细分开,并且当执行步骤(a2)时由至少两个分隔壁细分开,其中所述至少一个分隔壁或所述至少两个分隔壁延伸到所述塔的底部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中10重量%至90重量%的所述蒸气料流SB2被用作反应物料流SAE1,并且当执行步骤(a2)时替代地或另外地被用作反应物料流SBE1。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中在步骤(d)中,SB3被用于加热RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB中的至少一种,并且当执行步骤(a2)时,替代地或另外地,SB3被用于加热RPB、SBE1、SBE2、SBP、SBB中的至少一种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中RRA包含至少一个蒸发器,并且其中当执行步骤(a2)时,RRB包含至少一个蒸发器。
8.根据权利要求7所述的方法,其中RRA包含至少一个底部蒸发器VSA,并且其中当执行步骤(a2)时,RRB包含至少一个底部蒸发器VSB。
9.根据权利要求8所述的方法,其中SB3至少部分地通过所述反应塔RRA上的底部蒸发器VSA,且SAP至少部分地通过VSA,以使得能量从SB3传递到SAP,并且当执行步骤(a2)时,替代地或另外地,SB3至少部分地通过所述反应塔RRB上的底部蒸发器VSB,且SBP至少部分地通过VSB,以使得能量从SB3传递到SBP。
10.根据权利要求8所述的方法,其中SB3接触与RPA、SAE1、SAE2、SAP、SAB、RPB、SBE1、SBE2、SBP或SBB不同的传热介质W1,以使得能量从SB3传递到至少一种传热介质W1,然后W1至少部分地通过所述反应塔RRA上的底部蒸发器VSA,且SAP至少部分地通过VSA,以使能量从W1传递到SAP,并且当执行步骤(a2)时,替代地或另外地,优选另外地,W1然后至少部分地通过所述反应塔RRB上的底部蒸发器VSB,且SBP至少部分地通过VSB,以使能量从W1传递到SBP。
11.根据权利要求10所述的方法,其中W1是水。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法,其中在步骤(e)中,所述蒸气料流SB4被用于加热所述精馏塔RDA,和/或被再循环到所述塔中。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法,其中所述方法连续地执行。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP20153356 | 2020-01-23 | ||
EP20153356.9 | 2020-01-23 | ||
PCT/EP2020/083892 WO2021148175A1 (de) | 2020-01-23 | 2020-11-30 | Verfahren zur energieeffizienten herstellung von natrium- und kaliumalkoholaten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115210206A true CN115210206A (zh) | 2022-10-18 |
Family
ID=69190668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202080094211.XA Pending CN115210206A (zh) | 2020-01-23 | 2020-11-30 | 用于能量有效的生产醇钠和醇钾的方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11634372B2 (zh) |
EP (1) | EP4093725B1 (zh) |
JP (1) | JP7420953B2 (zh) |
KR (1) | KR20220131288A (zh) |
CN (1) | CN115210206A (zh) |
AR (1) | AR120726A1 (zh) |
BR (1) | BR112022014497A2 (zh) |
WO (1) | WO2021148175A1 (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BR112022014497A2 (pt) | 2020-01-23 | 2022-09-20 | Evonik Functional Solutions Gmbh | Processo para a produção energeticamente eficiente de alcoolatos de sódio e potássio |
AR120601A1 (es) | 2020-01-23 | 2022-02-23 | Evonik Functional Solutions Gmbh | Proceso para la preparación simultánea de alcóxidos de sodio y potasio |
EP4074684A1 (de) | 2021-04-16 | 2022-10-19 | Evonik Functional Solutions GmbH | Verfahren zur energieeffizienten herstellung von alkalimetallalkoholaten |
WO2023193942A1 (de) | 2022-04-04 | 2023-10-12 | Evonik Operations Gmbh | Verbessertes verfahren zur depolymerisierung von polyethylenterephthalat |
WO2023193941A1 (de) | 2022-04-04 | 2023-10-12 | Evonik Operations Gmbh | Verbessertes verfahren zur depolymerisierung von polyethylenterephthalat |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4566947A (en) * | 1984-09-27 | 1986-01-28 | Hidemasa Tsuruta | Method of separating a mixed liquid into light and heavy fractions by distillation |
CN101314557A (zh) * | 2007-06-01 | 2008-12-03 | 赢创德固赛有限责任公司 | 制备碱金属醇盐的方法 |
CN102333575A (zh) * | 2009-02-26 | 2012-01-25 | 巴斯夫欧洲公司 | 甲醇/水混合物的蒸馏后处理方法和制备碱金属甲醇盐的方法 |
CN102959051A (zh) * | 2010-06-30 | 2013-03-06 | 环球油品公司 | 进料中<50%轻质组分的改进热泵蒸馏 |
CN103288593A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-11 | 江苏乐科热力科技有限公司 | 机械蒸气再压缩甲醇钠生产装置及方法 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1910331A (en) | 1931-06-24 | 1933-05-23 | Wacker Chemie Gmbh | Process of preparing alkali metal aliphatic monohydroxy alcoholates |
GB377631A (en) | 1931-06-24 | 1932-07-28 | Wacker Chemie Gmbh | Manufacture of alkali alcoholates |
NL41850C (zh) | 1936-01-30 | |||
GB737453A (en) | 1950-06-28 | 1955-09-28 | Montedison Spa | Improvements in and relating to the rectification of liquid mixtures |
DE968903C (de) | 1952-05-13 | 1958-04-10 | Huels Chemische Werke Ag | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkalialkoholaten |
US2877274A (en) | 1958-01-21 | 1959-03-10 | Du Pont | Production of sodium methoxide |
DE3302525A1 (de) | 1983-01-26 | 1984-07-26 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Destillationskolonne zur destillativen zerlegung eines aus mehreren fraktionen bestehenden zulaufproduktes |
DE3314395A1 (de) | 1983-04-21 | 1984-10-25 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur durchfuehrung von chemischen reaktionen und gleichzeitiger destillativer zerlegung eines produktgemisches in mehrere fraktionen mittels einer destillationskolonne |
DE3723193A1 (de) | 1987-07-14 | 1989-01-26 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur herstellung von alkoholaten |
DE19959153A1 (de) | 1999-12-08 | 2001-06-21 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Alkalimethylaten |
DE10252413A1 (de) | 2002-11-12 | 2004-05-27 | Degussa Ag | Verfahren zur Herstellung von Lösungen von Alkalimetallsalzen funktionalisierter Alkohole |
DE102005028451B4 (de) | 2005-06-17 | 2017-02-16 | Evonik Degussa Gmbh | Verfahren zum Transport von Wärme |
DE102011079550A1 (de) | 2011-07-21 | 2013-01-24 | Evonik Degussa Gmbh | Alkalimetall-Glycerate zur Entsäuerung und Trocknung von Fettsäureestern |
EP3184502A1 (de) | 2015-12-23 | 2017-06-28 | Evonik Degussa GmbH | Verfahren zur herstellung von alkalimetallethanolat |
CN208632416U (zh) | 2018-04-20 | 2019-03-22 | 徐州伟天化工有限公司 | 甲醇钠和甲醇钾的连续生产系统 |
AR120601A1 (es) | 2020-01-23 | 2022-02-23 | Evonik Functional Solutions Gmbh | Proceso para la preparación simultánea de alcóxidos de sodio y potasio |
BR112022014497A2 (pt) | 2020-01-23 | 2022-09-20 | Evonik Functional Solutions Gmbh | Processo para a produção energeticamente eficiente de alcoolatos de sódio e potássio |
-
2020
- 2020-11-30 BR BR112022014497A patent/BR112022014497A2/pt unknown
- 2020-11-30 JP JP2022544723A patent/JP7420953B2/ja active Active
- 2020-11-30 CN CN202080094211.XA patent/CN115210206A/zh active Pending
- 2020-11-30 WO PCT/EP2020/083892 patent/WO2021148175A1/de unknown
- 2020-11-30 US US17/759,116 patent/US11634372B2/en active Active
- 2020-11-30 EP EP20812054.3A patent/EP4093725B1/de active Active
- 2020-11-30 KR KR1020227028521A patent/KR20220131288A/ko active Search and Examination
- 2020-12-11 AR ARP200103448A patent/AR120726A1/es unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4566947A (en) * | 1984-09-27 | 1986-01-28 | Hidemasa Tsuruta | Method of separating a mixed liquid into light and heavy fractions by distillation |
CN101314557A (zh) * | 2007-06-01 | 2008-12-03 | 赢创德固赛有限责任公司 | 制备碱金属醇盐的方法 |
CN102333575A (zh) * | 2009-02-26 | 2012-01-25 | 巴斯夫欧洲公司 | 甲醇/水混合物的蒸馏后处理方法和制备碱金属甲醇盐的方法 |
CN102959051A (zh) * | 2010-06-30 | 2013-03-06 | 环球油品公司 | 进料中<50%轻质组分的改进热泵蒸馏 |
CN103288593A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-11 | 江苏乐科热力科技有限公司 | 机械蒸气再压缩甲醇钠生产装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
黄英编著: "《化工过程节能与优化设计》", 西北工业大学出版社, pages: 115 - 120 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023511423A (ja) | 2023-03-17 |
BR112022014497A2 (pt) | 2022-09-20 |
EP4093725B1 (de) | 2024-01-31 |
WO2021148175A1 (de) | 2021-07-29 |
EP4093725A1 (de) | 2022-11-30 |
KR20220131288A (ko) | 2022-09-27 |
US20230047252A1 (en) | 2023-02-16 |
AR120726A1 (es) | 2022-03-09 |
US11634372B2 (en) | 2023-04-25 |
JP7420953B2 (ja) | 2024-01-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN115210206A (zh) | 用于能量有效的生产醇钠和醇钾的方法 | |
US20110313207A1 (en) | Process for distillative workup of a methanol/water mixture and process for preparing alkali metal methoxides | |
JPH01283251A (ja) | 脂肪酸の連続エステル化方法 | |
CN107253938A (zh) | 顺酐直接加氢制备高纯度丁二酸酐的生产工艺 | |
CN104853840A (zh) | 烷醇的制备装置 | |
CN101440033A (zh) | 用于不饱和化合物的纯化的方法和装置 | |
JP7411711B2 (ja) | アルカリ金属アルコキシドのエネルギー効率の良い製造のための方法 | |
WO2014104894A1 (en) | Urea synthesis process and plant | |
CN103896840B (zh) | 连续生产ε-己内酰胺的方法和设备 | |
TWI828051B (zh) | 鹼金屬烷氧化物之高能效製備方法 | |
CN115215727B (zh) | 碱金属醇盐的高能效制备方法 | |
JPH1059877A (ja) | メタノールを抽出剤としたジメチルエーテルおよびクロロメタンの混合物の製造および分別法 | |
KR20240021931A (ko) | 반응탑에서 알칼리 금속 메톡사이드 생산 시 메탄올/물 혼합물의 후처리 방법 | |
US11926639B2 (en) | Process for preparing oligo ethylene glycol methyl ether borate | |
CN107541339A (zh) | 一种生物柴油的产品分馏装置和分馏工艺 | |
JP2633111B2 (ja) | ジエチルカーボネートの製造装置及び該装置を用いた製造方法 | |
JPH01283254A (ja) | メタクリル酸エステルの製造法 | |
JP4240771B2 (ja) | (メタ)アクリル酸エステルの製造方法 | |
JPH0291044A (ja) | 酢酸/水/酢酸ビニル混合物の分離法 | |
JPH10139720A (ja) | メタクリル酸およびその誘導品の製造法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
TA01 | Transfer of patent application right | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20230707 Address after: essen Applicant after: Evonik Operations Ltd. Address before: Cassell, Germany Applicant before: Evonik Solutions Ltd. |