CN116568663A - 制备丙烯酸的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于制备丙烯酸的方法，其包括：将乳酸水溶液供应至反应器并进行脱水反应以制备包含丙烯酸的反应产物；将包含反应产物的反应器排出流供应到第一冷却塔，并将来自第一冷却塔的上部排出流供应到第二冷却塔；将从第二冷却塔的下部排出的第一丙烯酸水溶液流供应至萃取塔；将来自所述萃取塔的上部排出流和从第一冷却塔的下部排出的第二丙烯酸水溶液流供应至蒸馏塔；以及从来自所述蒸馏塔的下部排出流中分离所述丙烯酸。

Description

制备丙烯酸的方法
【技术领域】
对相关申请的交叉引用
本申请要求2021年10月15日提交的韩国专利申请第10-2021-0137933号的优先权，其全部内容并入本文作为说明书的一部分。
技术领域
本发明涉及一种用于制备丙烯酸的方法，更具体地，涉及一种通过乳酸的脱水反应制备丙烯酸的方法，其减少使用的能量同时减少丙烯酸损失。
【背景技术】
丙烯酸用作纤维、粘合剂、油漆、纤维加工、皮革、建材等中使用的高分子原料，其需求不断增长。此外，丙烯酸还用作吸收性树脂的原料，在工业上大量用于如纸尿布和卫生巾等吸收性物品、农业和园艺保水剂、工业止水材料等。
制备丙烯酸的传统方法一般是在空气中氧化丙烯的方法，但该方法是通过气体接触氧化反应将丙烯转化为丙烯醛、再对丙烯醛进行气体接触氧化反应以制备丙烯酸的方法，并且该方法产生乙酸作为副产物，其难以与丙烯酸分离。另外，利用丙烯制备丙烯酸的方法使用通过精炼作为化石资源的原油获得的丙烯作为原料，考虑到近期原油价格上涨或全球变暖等问题，该方法具有原料成本或环境污染方面的问题。
因此，对由碳中性生物质原料制备丙烯酸的方法进行了研究。例如，有通过乳酸(LA)的气态脱水反应制备丙烯酸(AA)的方法。该方法一般是在300℃以上的高温下在催化剂存在下通过乳酸的分子内脱水反应制备丙烯酸的方法。在这种情况下，当以高浓度使用乳酸时，产生如二聚体和三聚体等低聚物而降低参与反应的乳酸的浓度。另外，当乳酸的浓度降低时，水的量较大，因此去除水的能量使用量增加。
【发明内容】
【技术问题】
本发明的一个目的是提供一种在通过乳酸的脱水反应制备丙烯酸时减少分离和去除水所需的能量并使丙烯酸损失最小化的方法，以解决背景技术中提到的问题。
【技术方案】
在一个总的方面，一种用于制备丙烯酸的方法包括：将乳酸水溶液供应至反应器并进行脱水反应以制备包含丙烯酸的反应产物；将包含反应产物的反应器排出流供应到第一冷却塔，并将来自第一冷却塔的上部排出流供应到第二冷却塔；将从第二冷却塔的下部排出的第一丙烯酸水溶液流供应至萃取塔；将来自所述萃取塔的上部排出流和从第一冷却塔的下部排出的第二丙烯酸水溶液流供应至蒸馏塔；以及从来自所述蒸馏塔的下部排出流中分离所述丙烯酸。
【有益效果】
根据本发明的制备丙烯酸的方法，通过使用两个冷却塔将包含丙烯酸的反应产物分离到具有有利于在蒸馏塔和萃取塔各自中分离的组成的第一丙烯酸水溶液流和第二丙烯酸水溶液流中以及将物流分别供应到萃取塔和蒸馏塔，可以减少分离水的能量使用量并且还可以减少丙烯酸损失。
【附图说明】
图1是根据本发明的示例性实施方式的制备丙烯酸的方法的工艺流程图。
图2和3分别是根据比较例的制备丙烯酸的方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
在本发明的说明书和权利要求中使用的术语和词语不应被限制性解释为具有一般或字典含义，而是应基于发明人能够适当地定义术语的概念以便以最佳方式描述他们自己的发明的原则被解释为具有符合本发明的技术构思的含义和概念。
本发明中的术语“流”可以指过程中的流体流动，也可以指在管道中流动的流体本身。具体地，流可以指在连接各个设备的管道中流动的流体本身和流体流二者。此外，流体可以包括气体、液体和固体中的任何一种或多种成分。
在下文中，将参照图1更详细地描述本发明，以更好地理解本发明。
根据本发明，提供了一种用于制备丙烯酸的方法。更具体地，该方法可包括：将乳酸水溶液供应至反应器并进行脱水反应以制备包含丙烯酸的反应产物；将包含反应产物的反应器排出流供应到第一冷却塔100，并将来自第一冷却塔100的上部排出流供应到第二冷却塔110；将从第二冷却塔110的下部排出的第一丙烯酸水溶液流供应至萃取塔200；将来自所述萃取塔200的上部排出流和从第一冷却塔100的下部排出的第二丙烯酸水溶液流供应至蒸馏塔300；以及从来自所述蒸馏塔300的下部排出流中分离所述丙烯酸。
具体而言，制备丙烯酸的传统方法一般是在空气中氧化丙烯的方法，但该方法是通过气体接触氧化反应将丙烯转化为丙烯醛、再对丙烯醛进行气体接触氧化反应以制备丙烯酸的方法，并且该方法产生乙酸作为副产物，其难以与丙烯酸分离。另外，利用丙烯制备丙烯酸的方法使用通过精炼作为化石资源的原油获得的丙烯作为原料，考虑到近期原油价格上涨或全球变暖等问题，该方法具有原料成本或环境污染方面的问题。
为了解决制备丙烯酸的传统方法的问题，对由碳中性生物质原料制备丙烯酸的方法进行了研究。例如，有通过乳酸(LA)的气态脱水反应制备丙烯酸(AA)的方法。该方法一般是在高温下在催化剂存在下通过乳酸的分子内脱水反应制备丙烯酸的方法。但是，当高浓度的乳酸水溶液用作原料时，通过平衡反应形成如二聚体和三聚体等低聚物，使参与反应的乳酸单体的含量降低，当乳酸水溶液的浓度降低并将乳酸水溶液用作原料时，乳酸脱水反应的反应产物中的水含量显著高于通过丙烯氧化反应制备丙烯酸的传统方法中的水含量，因此水分离所需的能量使用量大大增加。
就此而言，为了解决传统问题，本发明旨在提供一种通过乳酸的脱水反应制备丙烯酸的方法，其减少了水分离所需的能量使用量并且还使丙烯酸损失最小化。
根据本发明的示例性实施方式，将乳酸供应至反应器并进行脱水反应以制备包含丙烯酸的反应产物。这里，可以将乳酸以水溶液状态引入到反应器中，脱水反应可以在催化剂存在下以气态反应进行。例如，乳酸水溶液中的乳酸浓度可以为10重量％以上、20重量％以上或30重量％以上，且40重量％以下、50重量％以下、60重量％以下或70重量％以下。
所述反应器可以是能够进行通常的乳酸脱水反应的反应器，所述反应器可以包括填充有催化剂的反应管，在使作为原料的包含乳酸水溶液的挥发性成分的反应气体通过该反应管的情况下，乳酸可通过气相接触反应脱水以产生丙烯酸。除了乳酸之外，所述反应气体还可以包括用于调节浓度的水蒸气、氮气和空气中的任何一种或多种稀释气体。
反应器的运行条件可以是常见的乳酸脱水反应条件。这里，反应器的运行温度可以指用于控制反应器温度的加热介质等的设定温度。
在乳酸的脱水反应中使用的催化剂可包括例如选自由硫酸盐类催化剂、磷酸盐类催化剂和硝酸盐类催化剂组成的组中的一种或多种。作为具体实例，硫酸盐可包括Na2SO4、K2SO4、CaSO4和Al2(SO4)3，磷酸盐可包括Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4、K3PO4、K2HPO4、KH2PO4、CaHPO4、Ca3(PO4)2、AlPO4、CaH2P2O7和Ca2P2O7，硝酸盐可包括NaNO3、KNO3和Ca(NO3)2。此外，催化剂可以负载在载体上。载体可包括选自由例如硅藻土、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、碳化物和沸石组成的组中的一种或多种。
除了作为希望的产物的丙烯酸之外，由乳酸脱水反应制备的反应产物还可以包括如水(H2O)、乙醛(ACHO)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)以及稀释气体的低沸点物质和高沸点物质等副产物。
反应产物中水与丙烯酸的含量比可为2.0以上、2.3以上或2.5以上，且2.6以下、3.0以下、3.3以下或3.5以下。当制备水与丙烯酸的含量比在该范围内的反应产物并且通过本发明的方法从反应产物中分离丙烯酸时，使用较少的能量可有效地分离水并减少丙烯酸损失，从而提高回收率。
根据本发明的示例性实施方式，可将包含反应产物的反应器排出流供应至第一冷却塔100并冷却。具体地，由于包括反应产物的反应器排出流以气相排出，可以将其供应到第一冷却塔100并冷凝。在此过程中冷凝的冷凝物可作为第一冷却塔100的下部排出流排出，而包含气态成分的第一冷却塔100的上部排出流可供应至第二冷却塔110。
第一冷却塔100的下部排出流的一部分可以经由冷却器回流至第一冷却塔100，并且该物流的其余部分可以作为第二丙烯酸水溶液流供应至蒸馏塔300。
第一冷却塔100的上部排出流可以包括水、丙烯酸和气体成分，第二丙烯酸水溶液流可以包括水和丙烯酸，并且第一冷却塔100的上部排出流可以具有与第二丙烯酸水溶液流相比更高的水含量和更低的丙烯酸含量。
第二丙烯酸水溶液流中水与丙烯酸的含量比可为例如1.0以上、1.2以上或1.4以上,且1.8以下、1.9以下、2.0以下或2.1以下。将第二丙烯酸水溶液流的组成控制在上述范围内，通过在不经过萃取塔200的情况下供应至蒸馏塔300而在分离时的能量和防止丙烯酸损失方面可以是有利的。
根据本发明的示例性实施方式，可将来自第一冷却塔100的上部排出流供应至第二冷却塔110，并且可在第二冷却塔110中去除气体成分。具体地，供应到第二冷却塔110的来自第一冷却塔100的上部排出流是气态成分，并且可以在第二冷却塔110中被冷凝。在这个过程中，可以将冷凝的冷凝物作为第一丙烯酸水溶液流排出到第二冷却塔110的下部并且供应到萃取塔200。具体而言，可以将第一丙烯酸水溶液流的一部分通过冷却器回流至第二冷却塔110，并可将该物流的其余部分供应至萃取塔200。
此外，在第二冷却塔110中，可以在上部通过分离去除气体成分，并且气体成分可以包括乙醛以及水、一氧化碳、二氧化碳和稀释气体。当气体成分被分离到第二冷却塔110的上部时，少量的丙烯酸可能一起分离，在本发明中，使用两个冷却塔分离包含丙烯酸的反应产物，从而使随气体成分排出而损失的丙烯酸的含量最小化。
第二冷却塔110的运行温度可为40℃以上、50℃以上或60℃以上，且130℃以下、150℃以下或200℃以下，并且运行压力可以是1kg/cm2以上、1.5kg/cm2以上或2kg/cm2以上，且5kg/cm2以下、10kg/cm2以下或20kg/cm2以下。将第二冷却塔110的运行条件控制为上述范围内的运行温度和运行压力，从而控制分离到第二冷却塔110上部的气体成分的组成以使丙烯酸损失最小化并将稀释气体和乙醛去除到系统外，并控制从第二冷却塔110下部排出的第一丙烯酸水溶液流的组成。
第一丙烯酸水溶液流中的水与丙烯酸的含量比可为例如3.0以上、3.1以上、3.2以上或3.3以上，且3.8以下、4.0以下或4.5以下。将第二丙烯酸水溶液流的组成控制在上述范围内，从而将第一丙烯酸水溶液流的组成控制为在通过经过萃取塔200后供应至蒸馏塔300进行分离时在能量和防止丙烯酸损失方面有利的组成。
根据本发明的示例性实施方式，将第一丙烯酸水溶液流供应至萃取塔200，并且在萃取塔200中，可以使用萃取剂分离丙烯酸和水。具体而言，可以向萃取塔200供应萃取剂，萃取剂可以包括选自由例如苯、甲苯、二甲苯、正庚烷、环庚烷、环庚烯、1-庚烯、乙苯、甲基环己烷、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯、丙烯酸异丁酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、甲基异丁基酮、2-甲基-1-庚烯、6-甲基-1-庚烯、4-甲基-1-庚烯、2-乙基-1-己烯、乙基环戊烷、2-甲基-1-己烯、2,3-二甲基戊烷、5-甲基-1-己烯和异丙基丁基醚组成的组中的一种或多种。作为具体实例，萃取剂可以是甲苯。
在萃取塔200中，第一丙烯酸水溶液流与萃取剂接触，可以分离萃取液和萃取残余液。例如，萃取液可以是溶解在萃取剂中的丙烯酸，萃取液可以作为萃取塔200的上部排出流排出。此外，萃取残余液是包含水的废水，可以作为萃取塔200的下部排出流被分离。此处，萃取塔200的下部排出流除了水之外还可能包含少量丙烯酸，在本发明中，使用两个冷却塔将包含丙烯酸的反应产物分离成具有分别在蒸馏塔300和萃取塔200中进行分离的有利组成的第一丙烯酸水溶液流和第二丙烯酸水溶液流，并将该物流分别供应至萃取塔200和蒸馏塔300，从而使废水中包含并排出的丙烯酸损失最小化。
根据本发明的示例性实施方式，可以将来自萃取塔200的上部排出流和从第一冷却塔100的下部排出的第二丙烯酸水溶液流供应至蒸馏塔300，可以通过蒸馏分离成分。
来自萃取塔200的上部排出流和第二丙烯酸水溶液流可形成混合流并被供应至蒸馏塔300。将具有该范围内的流量比的混合流供应到蒸馏塔300，从而减少在蒸馏塔300中分离所需的能量使用量，并且在不使用额外的共沸剂的情况下使用萃取塔200的上部排出流中包含的萃取剂分离水和丙烯酸。
在蒸馏塔300中，混合流中包含的萃取剂可以被分离到上部，循环到萃取塔200，并且再利用。此外，在蒸馏塔300中，混合流中包含的丙烯酸作为下部排出流被分离，并且水可以作为侧部排出流被分离。
蒸馏塔300的运行温度可为10℃以上、20℃以上或40℃以上，且100℃以下、120℃以下或150℃以下，并且运行压力可以是10托以上、50托以上或100托以上，且200托以下、300托以下或500托以下。将蒸馏塔300的运行条件控制为上述范围内的运行温度和运行压力，从而有效地从蒸馏塔300的上部分离萃取剂，从侧部分离水，从下部分离丙烯酸。
来自蒸馏塔300的下部排出流可能包含丙烯酸和少量副产物。因此，必要时，将来自蒸馏塔300的下部排出流供应至精制单元以除去副产物，从而获得高纯度丙烯酸。
根据本发明的示例性实施方式，在制备丙烯酸的方法中，必要时，可以进一步安装如蒸馏塔、冷凝器、再沸器、阀门、泵、分离器和混合器等装置。
以上，在附图中对本发明的制备丙烯酸的方法进行了说明和解释，但附图中的说明和解释仅为用于理解本发明的核心构成的说明和解释，除了上述和附图中所示的方法和装置之外，没有说明和解释的方法和装置也可以适当地应用和用于实施本发明的制备丙烯酸的方法。
在下文中，将通过实施例更详细地说明本发明。不过，以下实施例出于说明本发明而提供，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以进行各种修改和变化，并且本发明的范围不限于此。
实施例
实施例1
根据图1所示的工艺流程图，使用Aspen Technology,Inc.的Aspen Plus模拟器模拟制备丙烯酸的方法。
具体而言，将乳酸水溶液和作为稀释气体的氮气(N2)供应到反应器以通过脱水反应制备包含丙烯酸(AA)的反应产物，此时，将反应产物中的水与丙烯酸的含量比调节至2.5。
将包含反应产物的反应器排出流供应至第一冷却塔100，将来自第一冷却塔100的下部排出流的一部分物流通过冷却器回流至第一冷却塔100，将其余的物流、即第二丙烯酸水溶液流供应到蒸馏塔300。此时，将第一冷却塔100的运行温度控制在上部114℃和下部117℃，运行压力控制在2kg/cm2。
反应器排出流在第一冷却塔100中冷凝，将来自第一冷却塔100的上部排出流供应到第二冷却塔110，气体成分从第二冷却塔110的上部排出，第二冷却塔110的下部排出流的一部分物流经冷却器回流至第二冷却塔110，将其余的物流、即第一丙烯酸水溶液流供应至萃取塔200。此时，将第二冷却塔110的运行温度控制在上部88℃和下部113℃，运行压力控制在2kg/cm2。
在萃取塔200中，使用甲苯作为萃取剂溶解丙烯酸，丙烯酸作为萃取塔200的上部排出流分离，水作为下部排出流分离。
来自萃取塔200的上部排出流和第二丙烯酸水溶液流形成混合流并被供应至蒸馏塔300。
在蒸馏塔300中，萃取剂被分离到上部并回流到萃取塔200，包含水的侧部排出流和包含丙烯酸的下部排出流被分离。
此时，各物流中各成分的流速(kg/hr)如下表1所示：
[表1]
1 2 3 4 5 6 7 8 9
N2 101.2 101.2 101.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
CO/CO2 28.5 28.5 28.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
ACHO 14.0 13.8 13.6 0.2 0.1 0.2 2.6 0.2 0.0
H2O 597.3 309.7 38.5 271.1 287.6 268.2 0.6 290.5 0.0
AA 240.5 80.8 6.4 74.4 159.7 4.4 0.4 0.3 229.4
副产物 18.5 7.9 0.9 7.0 10.6 1.9 3.8 2.0 13.7
甲苯 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 781.9 0.2 0.0
总和 1000.0 541.9 189.1 352.7 458.0 274.9 789.3 293.2 243.1
总和是将在Aspen Plus模拟器中测定的值四舍五入到小数点后一位得到的值。
参见表1，在实施例1中确认，第一丙烯酸水溶液流中的水与丙烯酸的含量比为3.6，第二丙烯酸水溶液流中的水与丙烯酸的含量比为1.8，当气体成分分离至第二冷却塔110上部时的丙烯酸损失量为6.4kg/hr，当水从萃取塔200下部去除时的丙烯酸损失量为4.4kg/hr。
另外，蒸馏塔300中的能量使用量被确认为0.370Gcal/hr。
此外，通过蒸馏塔300的下部排出流中的丙烯酸的流速与反应器排出流中的丙烯酸的流速之比来计算的实施例1的丙烯酸的回收率为95.4％。
实施例2
根据图1所示的工艺流程图，使用Aspen Technology,Inc.的Aspen Plus模拟器模拟制备丙烯酸的方法。
具体而言，将乳酸水溶液供应到反应器以通过脱水反应制备包含丙烯酸(AA)的反应产物，此时，将反应产物中的水与丙烯酸的含量比调节至3。
将包含反应产物的反应器排出流供应至第一冷却塔100，将来自第一冷却塔100的下部排出流的一部分物流通过冷却器回流至第一冷却塔100，将其余的物流、即第二丙烯酸水溶液流供应到蒸馏塔300。此时，将第一冷却塔100的运行温度控制在上部126℃和下部127℃，运行压力控制在3kg/cm2。
反应器排出流在第一冷却塔100中冷凝，将来自第一冷却塔100的上部排出流供应到第二冷却塔110，气体成分从第二冷却塔110的上部排出，第二冷却塔110的下部排出流的一部分物流经冷却器回流至第二冷却塔110，将其余的物流、即第一丙烯酸水溶液流供应至萃取塔200。此时，将第二冷却塔110的运行温度控制在上部109℃和下部122℃，运行压力控制在3kg/cm2。
在萃取塔200中，使用甲苯作为萃取剂溶解丙烯酸，丙烯酸作为萃取塔200的上部排出流分离，水作为下部排出流分离。
来自萃取塔200的上部排出流和第二丙烯酸水溶液流形成混合流并被供应至蒸馏塔300。
在蒸馏塔300中，萃取剂被分离到上部并回流到萃取塔200，包含水的侧部排出流和包含丙烯酸的下部排出流被分离。
此时，各物流中各成分的流速(kg/hr)如下表2所示：
[表2]
1 2 3 4 5 6 7 8 9
N2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
CO/CO2 27.7 27.7 27.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
ACHO 13.6 13.5 13.3 0.2 0.1 0.2 2.8 0.1 0.0
H2O 702.0 404.7 30.3 374.3 297.3 370.8 0.9 300.9 0.0
AA 234.0 98.1 4.9 93.2 135.9 5.2 0.6 0.4 223.5
副产物 22.7 11.2 0.8 10.4 11.5 4.7 9.6 3.7 13.5
甲苯 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.3 1092.3 0.2 0.0
总和 1000.0 555.2 77.0 478.1 444.8 381.2 1106.2 305.3 237.0
参见表2，在实施例2中确认，第一丙烯酸水溶液流中的水与丙烯酸的含量比为4.0，第二丙烯酸水溶液流中的水与丙烯酸的含量比为2.2，当气体成分分离至第二冷却塔110上部时的丙烯酸损失量为4.9kg/hr，当水从萃取塔200下部去除时的丙烯酸损失量为5.2kg/hr。
另外，蒸馏塔300中的能量使用量被确认为0.458Gcal/hr。
另外，实施例2中丙烯酸的回收率为95.5％。
比较例
比较例1
根据图2所示的工艺流程图，使用Aspen Technology,Inc.的Aspen Plus模拟器模拟制备丙烯酸的方法。
具体而言，将乳酸水溶液和作为稀释气体的氮气(N2)供应到反应器以通过脱水反应制备包含丙烯酸(AA)的反应产物，此时，将反应产物中的水与丙烯酸的含量比调节至2.5。
将包含反应产物的反应器排出流供应至冷却塔120，将来自冷却塔120的下部排出流的一部分通过冷却器回流至冷却塔120，将其余物流供应至共沸蒸馏塔400，气体成分从冷却塔120的上部排出。此时，将冷却塔120的运行温度控制在上部89℃和下部117℃，运行压力控制在2kg/cm2。
在共沸蒸馏塔400中，甲苯被用作共沸剂，共沸剂从上部排出流中分离并回流至共沸蒸馏塔400，水作为剩余物流分离，并分离包含丙烯酸的下部排出流。
此时，各物流中各成分的流速(kg/hr)如下表3所示：
[表3]
1 2 3 4 5
N2 101.2 101.2 0.0 0.0 0.0
CO/CO2 28.5 28.5 0.0 0.0 0.0
ACHO 14.0 13.7 0.2 0.3 0.0
H2O 597.2 38.9 558.3 558.3 0.0
AA 240.5 8.2 232.3 2.0 230.3
副产物 18.5 0.9 17.6 3.9 13.7
甲苯 0.0 0.0 0.0 0.4 0.0
总和 999.9 191.4 808.4 564.9 244.0
参见表3，在比较例1中确认，供应至共沸蒸馏塔400的物流中的水与丙烯酸的含量比为2.4，当气体成分分离至冷却塔120上部时的丙烯酸损失量为8.2kg/hr，当水从共沸蒸馏塔400上部去除时的丙烯酸损失量为2.0kg/hr。
另外，共沸蒸馏塔400中的能量使用量被确认为0.697Gcal/hr。
此外，通过共沸蒸馏塔400的下部排出流中的丙烯酸的流速与反应器排出流中的丙烯酸的流速之比来计算的比较例1的丙烯酸的回收率为95.8％。
在这种情况下，确认来自冷却塔120的下部排出流的全部量被供应至共沸蒸馏塔400并且水和丙烯酸被共沸蒸馏，从而使共沸蒸馏塔400中的能量使用量与实施例1和2相比增加。
比较例2
根据图3所示的工艺流程图，使用Aspen Technology,Inc.的Aspen Plus模拟器模拟制备丙烯酸的方法。
具体而言，将乳酸水溶液和作为稀释气体的氮气(N2)供应到反应器以通过脱水反应制备包含丙烯酸(AA)的反应产物，此时，将反应产物中的水与丙烯酸的含量比调节至2.5。
将包含反应产物的反应器排出流供应至冷却塔120，来自冷却塔120的下部排出流的一部分物流经冷却器回流至冷却塔120，其余物流分成第一物流和第二物流，将第一物流供应到萃取塔200并将第二物流供应到蒸馏塔300。此外，将气体成分从冷却塔120的上部排出。此时，将冷却塔120的运行温度控制在上部89℃和下部117℃，运行压力控制在2kg/cm2。
在萃取塔200中，使用甲苯作为萃取剂溶解丙烯酸，丙烯酸作为萃取塔200的上部排出流分离，水作为下部排出流分离。
将来自萃取塔200的上部排出流与第二物流一起供应到蒸馏塔300，萃取剂被分离至蒸馏塔300的上部并回流到萃取塔200，分离包含水的侧部排出流和包含丙烯酸的下部排出流。
此时，各物流中各成分的流速(kg/hr)如下表4所示：
[表4]
1 2 3 4 5 6 7 8 9
N2 101.2 101.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
CO/CO2 28.5 28.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
ACHO 14.0 13.7 0.2 0.1 0.1 0.1 1.7 0.1 0.0
H2O 597.3 38.9 558.4 287.6 270.8 266.2 0.6 292.2 0.0
AA 240.5 8.2 232.4 119.7 112.7 11.4 0.3 0.3 220.6
副产物 18.5 0.9 17.6 9.1 8.5 1.9 3.7 1.9 13.7
甲苯 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 781.9 0.2 0.0
总和 1000.0 191.4 808.6 416.5 392.1 279.8 788.2 294.7 234.3
参见表4，在比较例2中确认了，供应至萃取塔200的物流和供应至共沸蒸馏塔400的物流中水与丙烯酸的含量比相同，为2.4，当气体成分分离到冷却塔120上部时的丙烯酸损失量为8.2kg/hr，当水从萃取塔200上部去除时的丙烯酸损失量为11.4kg/hr。
另外，蒸馏塔300中的能量使用量被确认为0.380Gcal/hr。
此外，通过蒸馏塔300的下部排出流中的丙烯酸的流速与反应器排出流中的丙烯酸的流速之比来计算的比较例2的丙烯酸的回收率为91.7％。
在这种情况下，确认由于使用一个冷却塔120并且从冷却塔120的上部去除气体成分，所以当气体成分从冷却塔120去除时的丙烯酸损失量与实施例1和2相比增加，由于来自冷却塔120的下部排出流被分开并分别供应至萃取塔200和蒸馏塔300使得供应至萃取塔200和蒸馏塔300的物流中的水与丙烯酸的含量比不能得到控制，因此当水从萃取塔200去除时的丙烯酸损失量与实施例1和2相比增加。

Claims (11)

1.一种用于制备丙烯酸的方法，所述方法包括：
将乳酸水溶液供应至反应器并进行脱水反应以制备包含丙烯酸的反应产物；
将包含反应产物的反应器排出流供应到第一冷却塔，并将来自第一冷却塔的上部排出流供应到第二冷却塔；
将从第二冷却塔的下部排出的第一丙烯酸水溶液流供应至萃取塔；
将来自所述萃取塔的上部排出流和从第一冷却塔的下部排出的第二丙烯酸水溶液流供应至蒸馏塔；和
从来自所述蒸馏塔的下部排出流中分离所述丙烯酸。
2.如权利要求1所述的用于制备丙烯酸的方法，其中，所述第一丙烯酸水溶液流中水与丙烯酸的含量比为3.0至4.5。
3.如权利要求1所述的用于制备丙烯酸的方法，其中，所述第二丙烯酸水溶液流中水与丙烯酸的含量比为1.0至2.1。
4.如权利要求1所述的用于制备丙烯酸的方法，其中，来自所述萃取塔的上部排出流和所述第二丙烯酸水溶液流形成混合流并且被供应至所述蒸馏塔。
5.如权利要求1所述的用于制备丙烯酸的方法，其中，气体成分被分离到第二冷却塔的上部。
6.如权利要求5所述的用于制备丙烯酸的方法，其中，所述气体成分包括乙醛。
7.如权利要求1所述的用于制备丙烯酸的方法，其中，将萃取剂供应至所述萃取塔，并且所述萃取剂作为所述萃取塔的上部排出流排出，供应至所述蒸馏塔，分离至所述蒸馏塔中的上部，并循环至所述萃取塔。
8.如权利要求1所述的用于制备丙烯酸的方法，其中，水作为所述萃取塔的下部排出流被分离。
9.如权利要求1所述的用于制备丙烯酸的方法，其中，水作为所述蒸馏塔的侧部排出流被分离。
10.如权利要求1所述的用于制备丙烯酸的方法，其中，所述反应产物中水与丙烯酸的含量比为2.0至3.5。
11.如权利要求1所述的用于制备丙烯酸的方法，其中，所述第一冷却塔和所述第二冷却塔的运行温度分别为40℃至200℃，并且其运行压力分别为1kg/cm2至20kg/cm2。
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