CN1324057C - 制备聚丙烯酸的方法 - Google Patents

Abstract

一种制备聚丙烯酸的方法，该方法包括丙烯酸制备工艺和聚丙烯酸制备工艺的联合工艺。丙烯酸制备工艺包括催化氧化气相丙烯和/或丙烷以生成反应产物，在溶剂中吸收反应产物，然后用提纯法从含有溶剂的丙烯酸水溶液中提纯丙烯酸的步骤。聚丙烯酸制备工艺包括用在丙烯酸制备工艺中回收的热介质从丙烯酸水溶液或丙烯酸中提纯聚丙烯酸的步骤。

Description

制备聚丙烯酸的方法

发明领域

本发明涉及一种用在丙烯酸制备工艺中产生的蒸汽和冷却剂体制备聚丙烯酸的方法，和一种实施该方法的装置。

技术背景

丙烯酸是各种化学产品的原料。具体来说，已经报道的在建于丙烯酸生产厂处或其附近的聚丙烯酸生产厂，通过用在丙烯酸生产厂制备的高纯度丙烯酸作为原料可制造所需的聚丙烯酸如吸水性树脂。

可以用各种方法制备丙烯酸。例如，一种公知的方法是将丙烯和/或丙烷加入蒸发器中气化，气化的丙烯和/丙烷加入气相催化氧化设备，其中气化的丙烯和/丙烷和气体在催化剂的存在下接触，生成含丙烯酸和副产物的反应产物。然后将反应产物和吸收溶剂加入吸收设备中，生成含有副产物的丙烯酸水溶液，然后将其抽到包括依次排列的恒沸蒸馏塔、重尾馏分塔和精馏塔的蒸馏/提纯设备中进行蒸馏和提纯，从而制备高纯度丙烯酸。然后将这种得到的高纯度丙烯酸加入建于丙烯酸生产厂处或其附近的聚丙烯酸生产厂，以制备所需的聚丙烯酸如吸水性树脂。

具体来说，在工业化大量生产低成本高纯度丙烯酸的工艺中，已经作了一些努力来降低生产成本，除了调节各个生产工艺的操作条件外，还再循环某些工艺释放出的各种物质以在其他工艺中再利用。例如，日本未审公开专利2001-131109公开了一种再循环在蒸发器中用于气化液化的丙烯的热介质的方法。在该专利中，用气化液化的丙烯等产生的潜热使热介质转化成液体冷却剂。在该方法中，传统上被浪费掉的潜热通过使用热交换器如用于丙烯酸制备工艺的冷却器和冷凝器而被利用，以节省用于冷却的能量。

在丙烯酸制备工艺中，通过回收气相催化氧化设备中产生的反应热获得蒸汽。但是，除了上述可从反应热得到的蒸汽外，还可以通过各种方式得到蒸汽。例如，从冷却气相催化氧化设备产生的反应产物的冷却步骤中回收蒸汽，或从回收由燃烧丙烯酸生产工艺释放出的废气或废液时产生的燃烧热的回收步骤中回收蒸汽。

在传统的丙烯酸生产厂中已经实际进行了对由上述不同步骤回收的蒸汽的再利用。但是，这种再利用还不够。例如，在由热回收设备如用于回收气相催化氧化设备产生的反应热的锅炉回收的蒸汽是压力不低于1.0MPa表压(温度没有具体限定，但通常不低于183℃且低于270℃)的高压蒸汽的情况下，如果该高压蒸汽被用作用于连接着丙烯酸蒸馏设备的加热设备如再沸器的热介质，则该制备工艺中的丙烯酸可能过热，结果可能产生聚合物。以后将表压简单地表示为“G”。鉴于这种缺点，高压蒸汽在使用前需要减压。另外，在蒸汽是不低于0.6MPa G且低于1.0MPaG(温度：例如不低于164℃且低于183℃)的中压蒸汽的情况下，这种中压蒸汽可以在共沸蒸馏塔或高沸点组分分离塔中不需降低蒸汽压力而用作用于加热的热介质。但是，在制备高纯度丙烯酸的最后阶段，即使供应这种中压蒸汽，也可能在塔中生成聚合物。因此，在用于高纯度丙烯酸制备的最后阶段也必须降低中压蒸汽的压力，而中压蒸汽能使用的场所数量有限。鉴于上述缺点，有必要将用作热介质的低压蒸汽供给连接着制备丙烯酸最终产物的塔的再沸器，其中，低压蒸汽的压力不低于0.2Mpa G且低于0.6MPa G(温度：如不低于133℃且低于164℃)。这些低压蒸汽，中压蒸汽和高压蒸汽用作除加热蒸馏塔外的热交换器的热介质，不用说还可以用作驱动涡轮的能源。但是，丙烯酸制备工艺中蒸汽消耗量相对于丙烯酸制备工艺中通过回收反应热和燃烧热产生的蒸汽总量减少，特别是随着供应的蒸汽压力的增加而减少。这意味着压力越高，蒸汽能用作热介质的场所的数量越少。因此，与产生的蒸汽量相比，蒸汽的消耗量降低，其结果是大量蒸汽被排放到反应系统外面，没有再利用。具体来说，由于高压蒸汽需要在使用前降压，所以高压蒸汽很少再利用，大部分高压蒸汽被排放到反应系统外面。

日本未审公开专利2001-131109公开了一种关于如何再利用在蒸发器中气化液化的丙烯所回收的潜热的潜热(液体冷却的冷却剂)再循环技术。但是，目前为止还没有开发出一种一体化再循环系统，在一体化再循环系统中，通过将丙烯酸制备工艺制备的丙烯酸供给聚丙烯酸制备工艺生产聚丙烯酸的聚丙烯酸制备工艺和丙烯酸制备工艺是一体化的。

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种在丙烯酸制备工艺和通过使用丙烯酸制备工艺中产生的丙烯酸制备聚丙烯酸的聚丙烯酸制备工艺的联合工艺中，有效利用通过回收热源如在丙烯酸制备工艺中产生的反应热所得到的蒸汽的方法，和一种有效利用通过气化丙烯等回收的潜热的方法。

本发明的另一目的是提供一种能实施上面方法的装置。

发明内容

能够实现上述目的的本发明的方法是一种包括丙烯酸制备工艺和聚丙烯酸制备工艺的制备聚丙烯酸的方法。丙烯酸制备工艺包括催化氧化气相丙烯和/或丙烷以生成反应产物的步骤，在溶剂中吸收反应产物的步骤，然后用提纯法从含有溶剂的丙烯酸水溶液中提纯丙烯酸的步骤。聚丙烯酸制备工艺包括将在丙烯酸制备工艺中回收的热导入聚丙烯酸制备工艺以从丙烯酸水溶液或丙烯酸中提纯聚丙烯酸的步骤。

本发明的另一方面是提供一种制备聚丙烯酸的装置，其包括：用于气化丙烯和/或丙烷的蒸发器；用于催化氧化气化的气相丙烯和/或丙烷的设备；用于在溶剂中吸收气相催化氧化设备中产生的反应产物的设备；用于通过蒸馏从吸收设备中产生的含有溶剂的丙烯酸水溶液中提纯丙烯酸的设备；用于在聚合前(在这种情况下，通过单体中和)或聚合期间或聚合后(在这两种情况下，通过凝胶中和)中和丙烯酸水溶液和丙烯酸的设备；用于聚合丙烯酸的设备；和用于干燥聚合物的设备。在该装置中设置有用于将热回收设备中得到的热介质供给丙烯酸制备装置的管线。

附图简述

图1是示出根据本发明的一个实施方案的丙烯酸制备工艺和本发明利用潜热的流程的一个例子的示意图。

图2是示出本发明利用蒸汽的流程的一个例子的示意图。

具体实施方式

本发明的特征在于：丙烯酸制备工艺和聚丙烯酸制备工艺联合进行。丙烯酸制备工艺包括催化氧化气相丙烯和/或丙烷以生成反应产物，在溶剂中吸收反应产物，然后用提纯法从含有溶剂的丙烯酸水溶液中提纯丙烯酸的步骤。聚丙烯酸制备工艺包括将在丙烯酸制备工艺中回收的热导入聚丙烯酸制备工艺，从丙烯酸水溶液或丙烯酸中提纯聚丙烯酸的步骤。另外，本发明的另一个特征在于：将蒸发丙烯和/或丙烷时回收的所有或部分潜热供给聚丙烯酸制备工艺。

在本发明中，聚丙烯酸是含有作为单体基本成分(优选70mol％或更大，更优选90mol％或更大，最优选基本上是100mol％)的丙烯酸和/或其盐的(共)聚合物。具体来说，聚丙烯酸的例子包括水溶性聚丙烯酸(盐)，吸水性树脂(即，吸水性聚丙烯酸(盐))。聚丙烯酸盐的优选例子包括一价盐。聚丙烯酸的更优选例子包括碱金属盐和铵盐。这些聚丙烯酸可以和其他单体共聚，或可以通过0.001-5mol％(对应于丙烯酸的值)的交联剂交联，或可以和其他亲水聚合物如淀粉和聚乙烯醇接枝聚合。水溶性聚合物是基本上具有100％溶解度的可在水中溶解的聚合物。吸水性树脂是具有交联结构的水胀的且水不溶性的聚丙烯酸，并且是一种能吸收3倍，优选10-100倍于其重量的去离子水或盐水的物质，并且能够制备含有25％(质量)或更少，优选10％(质量)或更少的水溶性组分(水溶性物质)的水不溶性水凝胶。这些吸水性树脂的例子及其物化性质的测量方法公开在美国专利6107358、美国专利6174978和美国专利6241928中。

下面参考图1描述本发明方法的一个实施方案。图1示出用丙烯和/或丙烷(下面简称为“丙烯”)作原料的丙烯酸制备工艺和使用丙烯酸制备工艺制备的丙烯酸的聚丙烯酸制备工艺(在该实施方案中，吸水性树脂制备工艺作为该工艺的例子)。本发明不限定为下述制备工艺，可以任选地进行一些变动或替换，只要这些变动或替换不妨碍本发明的效果。鉴于此，在丙烯酸制备工艺中产生的蒸汽和回收的潜热不限定为下述种类，非例举的蒸汽和潜热可以根据本发明的方法进行适当地处理。

参见图1，液化丙烯通过管线1加入蒸发器2，蒸发器2是用于气化液化丙烯的蒸发设备。用于气化液化丙烯的液体热介质通过管线4和热交换器5(温度调节器)从储槽3供给蒸发器2。在蒸发器2中，液化丙烯通过和液体热介质进行热交换而被气化。因此，用于气化的液化丙烯的温度必须低于液体热介质的温度。但是，如果液化丙烯的温度太低，则要相应降低蒸发液化丙烯的操作压力，其结果是气化丙烯和液化丙烯的比容极大。因而，为了使蒸发器中的蒸发速度保持在适当范围内，蒸发器的腔室容积必须很大，这将增加蒸发器的尺寸。为了避免增加蒸发器的尺寸，优选将加入蒸发器2的液体热介质的温度设定为0℃或更高，更优选5℃或更高。

通过提高加入蒸发器2中的液体热介质的温度可以使用于气化的液化丙烯的温度足够高。此时，气化丙烯与液化丙烯的比容特别小，这样可以克服前面提到的缺点。但是，蒸发器2中过高的温度将可能把蒸发器的内压升高到超过用于供给液化丙烯的储槽(图中未示出)的内压，这将需要高压加料泵将内压得到适当调节的液化丙烯加入蒸发器2。

更具体地说，在加入蒸发器2的液体热介质和液化丙烯的温度都很高的情况下，需要高压泵将液化丙烯加入蒸发器2。这将需要建造蒸发器2、管线1及与其连接的外围设备，使这些设备能承受一定的压力。这将增加与加料相关的成本和设备成本。鉴于此，优选将液体热介质的温度设定为50℃或更低，更优选40℃或更低，进一步优选35℃或更低。另外，优选将用于气化的液体丙烯的温度的下限设定为-30℃或更高，更优选-20℃或更高，并且设定其上限为30℃或更低，更优选20℃或更低。

为了确保蒸发器2的稳定蒸发量，要求将供给蒸发器2的液体热介质的温度保持在预定范围内。优选设置温度调节器如热交换器5，使具有所需温度的液体热介质供给蒸发器2。不用说也可以在储槽3中设置温度调节器(图中未示出)，以调节来自储槽3的液体热介质的温度。

调节液体热介质的温度的方法没有具体限定。例如，导入用于调节温度的热交换器5的热介质可以是低压蒸汽(压力：不低于0.2MPaG且低于0.6MPaG，温度：不低于133℃且低于164℃)或中压蒸汽(压力：不低于0.6MPaG且低于1.0MPaG，温度：不低于164℃且低于183℃)。可以调节液体热介质的温度，例如用调节热介质的量的方式使液体热介质的温度保持在预定的范围内。要求用由下述热回收设备得到的蒸汽作为热交换器中的热介质以降低与温度调节有关的费用。另外，在降低液体热介质温度的情况下，要求将下述液体冷却剂导入热交换器中用于温度控制。

该实施方案中使用的热交换器可以是公知设备。公知的热交换器的例子包括用于升温的壳管式热交换器，板式热交换器和螺旋热交换器及用于冷却的吸收型冷却设备。

只要热介质是液体形式，就能用作液体热介质。但是推荐用至少不会被和液化丙烯进行热交换时产生的潜热固化的液体作为这类液体热介质。液体热介质的例子包括水如工业水和自来水，盐水如乙二醇水溶液和甲醇水溶液。在该实施方案中，用凝固温度低于水的盐水作为液体热介质。但是，可以根据丙烯酸制备工艺的操作条件任意选择液体热介质。

蒸发器2的内压没有具体限定。但是，如果压力太低，不能达到足够高的蒸发效率。鉴于此，优选将蒸发器2的内压下限设定为0.1MPaG或更高，更优选0.2MPaG或更高，更进一步优选0.3MPaG或更高。另一方面，如果压力太高，要求建造蒸发器、加料管等，使得这些设备能承受一定的压力。鉴于此，优选将蒸发器2的内压上限设定为2.0MPaG或更低，更优选1.5MPaG或更低，更进一步优选1.0MPaG或更低。

尽管没有举例说明，但是可以在管线1和4，以及其他所需管线的适当位置处设置压力控制阀、流速控制阀或液体加料泵，以实现对蒸发器内压的最佳调节。

在蒸发器2中，液化丙烯的气化产生潜热，这些潜热通过冷却液体热介质回收。(下面将冷却的液体热介质称作“液体冷却剂(liquid chilledcoolant)”)。这种液体冷却剂从蒸发器2中抽出，通过管线8回到储槽3。

刚从蒸发器2抽出的液体冷却剂的温度的变化取决于加入蒸发器的液化丙烯温度、蒸发器的工艺性能、液化丙烯和液体热介质的加料量等。因此，液体冷却剂的温度没有具体限定。但是，例如，假设将上述温度范围内的液体热介质加入蒸发器，并且从蒸发器抽出的液体冷却剂的温度低于-10℃。在这种情况下，由于液体冷却剂的粘度增加而使得热传递系数降低。鉴于以上原因，需要控制丙烯酸制备工艺的操作条件如液体热介质的加料量、加入蒸发器的液体热介质的温度和从蒸发器抽出的液体丙烯的温度，将液体冷却剂的温度下限设定为-10℃或更高，更优选-5℃或更高，更进一步优选0℃或更高。另一方面，如果热交换后液体冷却剂的温度太高，需要使用冷却设备如制冷机以进一步降低液体冷却剂的温度以便在下述冷凝器或热交换器中用液体冷却剂作为冷却剂。这并不可取，因为调节液体冷却剂温度所需要的费用增加。鉴于此，推荐控制操作条件，使交换后液体冷却剂的温度上限设定为40℃或更低，更优选35℃或更低，更进一步优选30℃或更低。

如果所有量的液体冷却剂都留在丙烯酸制备工艺中而没有排放到反应系统外，即，没有供入聚丙烯酸制备工艺，则需要增加储槽3的大小以在其中保存液体冷却剂。这是因为丙烯酸制备工艺中设置的冷凝器、冷却器等不可能或难以消耗掉全部液体冷却剂。另外，如果所有量的液体冷却剂留在丙烯酸制备工艺中，为升高热交换器5中的液体冷却剂的温度所需要的热量增加。这会妨碍通过热回收得到的蒸汽的有效使用。鉴于此，需要将所有或部分液体冷却剂通过管线4a或图中未示出的管线加入聚丙烯酸制备工艺的设备中，特别是如冷却设备37中。鉴于此，如图1所示，液体冷却剂可以通过管线8从蒸发器2回到储槽3，然后通过管线4a加入冷却设备37，也可以不回到储槽3而直接加入冷却设备37。另一种替代方式是，设置一定数量的管线以在丙烯酸制备工艺所需要的设备如各种热交换器、冷却器和冷凝器中用液体冷却剂作为冷却剂。

还可以将用在需要的管线上的适当位置处设置的温度调节器(图中未示出)将其温度调节后的液体冷却剂加入其它设备中。另一种替代方式是，用绝热部件覆盖管线的方法抑制温度的改变。另一种替代性的排列方式是，可以任选地设置液体加料泵、流速控制阀和压力控制阀以控制液体冷却剂的加料量。在液体冷却剂加入热交换器、冷凝器等中作为冷却剂的情况下，热交换操作如冷却和冷凝能够通过温度调节以稳定的方式进行，例如，通过在一定的位置处设置温度调节器以供给具有所需温度范围的液体冷却剂。

气化的丙烯通过管线6从蒸发器2加入反应器7，这是一个气相催化氧化设备。当气化的丙烯加入反应器7时，气化的丙烯和通过另一管线(未示出)导入反应器7的分子氧接触，进行气相催化氧化反应。分子氧的例子包括空气、富氧空气和纯氧。气相催化氧化设备的类型没有具体限定。但是推荐使用壳管式反应器，因为其具有优异的热交换能力。

反应器7的操作条件没有具体限定。例如，在反应器7中进行两段气相催化氧化反应的情况下，在第一段催化剂层中气化的丙烯产生含丙烯醛的气体。此时，推荐将反应器的温度设定为250-450℃，反应压力为0-0.5MPaG，空速为300-5000h^-1(STP)，以得到高反应效率。在第一段催化剂层中产生的含丙烯醛的气体导入第二段催化剂层以在第二段催化剂层中制备含丙烯酸的气体。关于第二段的催化剂层，反应温度的下限优选设定为100℃或更高，更优选150℃或更高，反应温度的上限优选为380℃或更低，更优选300℃或更低，反应压力在0-0.5MPaG，空速在300-5000h^-1(STP)，以得到高反应效率。负载在反应器中的第一和第二段催化剂层里的催化剂可以是一般用于制备丙烯酸的氧化催化剂。不用说，除了两段气相催化氧化方法外，还可以用利用一段或多段催化剂层制备含丙烯酸气体的公知方法作为制备含丙烯酸气体的方法。

如上所述，气相催化氧化气化的丙烯时生成反应热。反应热可以通过使该热和一种介质间接接触而除去。例如，当气化的丙烯加入负载在反应器7的管中的第一段催化剂层上时，气相催化氧化反应使第一段催化剂层中生成反应热。管中的反应热通过在某一反应温度下(如250-450℃)向反应器7的壳部分添加高温热介质如50％(质量)的硝酸钾或50％(质量)的亚硝酸钠而除去。这样，回收了反应热的部分热介质被抽出，然后通过热回收设备(除热锅炉)回收为蒸汽，从而将热介质冷却到预定温度。然后将热介质加入反应器的壳部分以在预定范围内调节反应器中的反应温度。对于与第一段催化剂层相似的第二段催化剂层，上面的反应热的除去也可以通过向反应器中添加在预定反应温度下的高温热介质而进行。

在一些情况下，第一段反应器和第二段反应器上都设置有热回收设备以使第一段反应器的热回收设备产生高压蒸汽、第二段的反应器产生中压蒸汽。在其它情况下，设置第一段反应器和第二段反应器共用的单一热回收设备以产生高压蒸汽或中压蒸汽。

根据本发明的实施方案，用于回收反应热或燃烧热的热回收设备没有具体限定。公知的热回收设备如筒形锅炉、自然循环管式锅炉、控制循环锅炉、通流锅炉可以用作本发明的热回收设备的例子。值得推荐的是将通过回收反应热得到的不低于1.0MPaG的所有或部分高压蒸汽通过管线供给聚丙烯酸制备工艺的干燥设备。

例如，如果在第一段催化剂层得到的反应热的温度高于在第二段催化剂层得到的反应热的温度，则通过回收第一段催化剂层中的反应热得到的蒸汽具有比通过回收第二段催化剂层中的反应热得到的蒸汽高的压力。因此需要将第一段催化剂层得到的蒸汽通过管线加入聚丙烯酸制备工艺的干燥设备。具体来说，第一段催化剂层产生的2.0MPaG或更高、优选3.0MPaG或更高的高压蒸汽适合作为干燥设备中的热介质进行有效干燥。

应当意识到，当这种高压蒸汽作为热介质加入丙烯酸制备工艺中的蒸馏/提纯设备中的热交换器和再热器时，很可能产生聚合物，这是不可取的。但是，通过压力调节将高压蒸汽减压到中或低压蒸汽并且将这种中或低压蒸汽加入丙烯酸制备工艺中的热交换器和再沸器里就可以用这种高压蒸汽作为热介质。

用与第一段催化剂层相似的方式除去反应器7中第二段催化剂层产生的反应热，方法是将反应热加入热回收设备如锅炉并且在其中产生饱和蒸汽。在热回收设备中产生的蒸汽压力的变化取决于热回收设备的操作条件。为了有效干燥如上所述的吸水性树脂，尽管优选使用由第一段催化剂层产生的蒸汽，但是在热回收设备产生的蒸汽是1.0MpaG-约4.0MPaG的高压蒸汽的情况下，这种由第二段催化剂层产生的高压蒸汽也可以作为热介质加入干燥步骤中干燥吸水性树脂。在这种情况下，优选至少设置一个压力调节器用于高压蒸汽的压力调节。具体来说，优选设置一个压力调节器，使热回收设备中产生饱和蒸汽的压力保持在预定范围内。另外，优选在用于将蒸汽供给吸水性树脂制备装置的管线上的适当位置处设置一个压力调节器以使加入吸水性树脂制备装置的蒸汽压力保持在预定范围内。在产生的高压蒸汽量超过吸水性树脂制备装置消耗的高压蒸汽量的情况下，优选在蒸汽加料管线的适当位置处设置一个压力调节器并且通过压力调节器将该蒸汽加入丙烯酸蒸馏/提纯设备，使蒸汽加料管中的蒸汽压力保持在预定范围内。另外还优选地是，可以吸收在回收高压蒸汽产生的热的热回收设备里的放空水，以生成中或低压蒸汽并且将这种中或低压蒸汽加入丙烯酸蒸馏/提纯设备或吸水性树脂制备装置。一般来说，由于从第一段催化剂层产生的蒸汽量足以提供用于干燥吸水性树脂等所需要的热量，所以不需要使用第二段催化剂层产生的高压蒸汽。鉴于上述原因，优选在第二段催化剂层产生中压蒸汽并且在丙烯酸制备工艺中用这些中压蒸汽作为热介质。还需要将高压蒸汽减压为中或低压蒸汽，以在蒸馏塔中设置的加热/热绝缘部件中使用中或低压蒸汽，并且在蒸汽加料管的适当位置处设置压力调节器以将管线里的蒸气压调节在预定范围内，以从反应系统排出过量蒸汽。

如上所述，根据该实施方案，在聚丙烯酸制备工艺的加热步骤中利用通过回收气相催化氧化时产生的反应热所得到的所有或部分蒸汽。应用于本发明的加热步骤的例子包括加热是必要的步骤如聚合步骤、干燥步骤和表面交联步骤。特别优选的加热步骤是干燥步骤，因为通过使用干燥步骤中的蒸汽干燥吸水性树脂能够降低吸水性树脂中的残留单体含量。

反应器7中产生的反应产物含丙烯酸的气体通过管线10加入吸收塔11，吸收塔11是用溶剂提纯含丙烯酸的气体中的丙烯酸所使用的吸收设备。在加入吸收塔11的含丙烯酸的气体温度太高的情况下，吸收塔中的含丙烯酸的溶液很容易聚合，这将降低丙烯酸的产量。鉴于此，值得推荐的是在将其加入吸收塔11之前，将含丙烯酸的气体冷却到200℃或更低的温度。因此，优选在从反应器7中抽取反应产物的出口附近或在管线10的适当位置处设置冷却设备和/或热回收设备。特别需要在吸收塔11上连接热回收设备如锅炉，用于冷却反应器7中的反应产物及热回收。

在反应器7出口处的反应产物温度为150-380℃的情况下，例如，反应产物可以加入锅炉用于回收热。在通过热回收得到的蒸汽是不低于0.6MpaG且低于1.0MPaG的中压蒸汽的情况下，除提纯塔24外，这种中压蒸汽在最终蒸馏/提纯段安装的蒸馏塔、再沸器、加热器、热交换器中可以优化用作热介质。另外，在通过热回收得到的蒸汽是不低于0.2MpaG且低于0.6MPaG的低压蒸汽的情况下，这种低压蒸汽可以用作提纯塔24中的热介质，即，用作与提纯塔24连接的再沸器、加热器、热交换器中的热介质，并且不可能产生聚合物。不用说，中或高压蒸汽减压后可以用作热介质。

吸收溶剂从吸收溶剂冷却器12通过管线13加入吸收塔11，通过含丙烯酸的气体和吸收溶剂的气液接触产生含丙烯酸的溶液。含丙烯酸的溶液通过管线15加入下一步骤，同时吸收塔11中的残留物质作为废气排出反应系统。废气含未吸收的反应气体。废气可以通过管线(未示出)返回反应器7，用于气相催化氧化，也可以供入燃烧步骤(未示出)。处理废气的方法没有具体限定。例如，通过燃烧废气得到的燃烧气体的温度一般很高。因此，由燃烧废气产生的燃烧热可以供给热回收设备如锅炉以产生蒸汽。产生的蒸汽可用作热交换器中的热介质，这取决于蒸汽压力。

在该实施方案中，用于燃烧废气或废液的燃烧设备没有具体限定，废气或废液的燃烧将在后面描述。但是，在气相燃烧或液相燃烧的情况下推荐使用公知的燃烧设备如纵向燃烧炉和横向燃烧炉。燃烧方法也没有限定。在燃烧废气的情况下，例如，可以使用利用催化剂的气体燃烧方法或利用燃料的气液燃烧方法。

传统上公知的吸收溶剂可以用作加入吸收塔11的溶剂。吸收溶剂的例子包括低沸点溶剂(低于丙烯酸的沸点)如水和含有机酸的水，和惰性高沸点(高于丙烯酸的沸点)疏水有机溶剂(例如二苯基醚和联苯)。在用水作溶剂的情况下，在含丙烯酸的气体中所含的丙烯酸通过在吸收塔中使水和含丙烯酸的气体接触而提纯。从而得到丙烯酸水溶液(例如：丙烯酸的含量是50-80％(质量)，其余部分由水和杂质组成)。

如果含丙烯酸的气体和高沸点溶剂如象二苯基醚和联苯的混合溶剂接触，则部分含丙烯酸的气体吸收在高沸点溶剂里，从而产生丙烯酸溶液。吸收塔11的操作温度等没有具体限定。但是，为了有效提纯，需要将吸收塔11的顶部温度调节为40-70℃。

在吸收丙烯酸时，优选使用较低温度的溶剂以获得高吸收量。另外还要将加入吸收塔的溶剂温度调节在预定范围内以稳定地进行连续吸收作业。需要控制溶剂的温度，使溶剂的温度下限是0℃或更高，更优选5℃或更高，溶剂的温度上限是35℃或更低，更优选30℃或更低。保持溶剂的温度为低温所需的成本，即，通过管线4a将液体冷却剂作为热介质导入热交换器5a冷却溶剂的成本降低。在升高液体冷却剂的温度时，通过将由锅炉等回收的低或中压蒸汽作为热介质导入热交换器5a加热液体冷却剂所需的成本降低。

在吸收塔中的得到的丙烯酸溶液(优选丙烯酸水溶液)通过管线15加入下一步骤。除丙烯酸外，丙烯酸水溶液还可以含有未反应的产品如以未反应状态残留的丙烯，副产物如甲醛、丙烯醛、糠醛、苯甲醛、甲酸、乙酸、马来酸、丙烯酸二聚物和添加剂如阻聚剂。

丙烯酸溶液可以通过管线15直接加入恒沸分离塔18，也可以根据需要直接加入任何步骤中。例如，丙烯酸溶液可以在加入恒沸分离塔之前加入汽提塔16以降低丙烯酸溶液里的丙烯醛含量。在汽提塔16中除去丙烯醛后，含丙烯酸的溶液通过管线17导入提纯/分离塔18(恒沸分离塔)。一种替代方案是，丙烯醛可以在汽提塔16中除去，然后通过管线14a作为废气排出反应系统，也可以经过吸收塔11后通过管线从反应系统中除去。

废气可以进行任意处理，也可以加入未举例说明的燃烧步骤中，与通过管线14处理从反应系统抽出的废气的方式类似，使燃烧步骤中产生的燃烧热作为蒸汽回收并且用作丙烯酸制备工艺中的热介质。

在恒沸蒸馏塔18中，用恒沸溶剂(至少一种恒沸溶剂)进行恒沸蒸馏，以从丙烯酸水溶液中除去低沸点物质如水和恒沸溶剂。在该实施方案中，使用和水恒沸的一种恒沸溶剂进行脱水蒸馏。恒沸蒸馏塔18的操作条件没有具体限定。只要一种公知的丙烯酸制备工艺在某一操作条件下是可行的，则操作条件就没有限定。也可以用一种公知的蒸馏方法代替恒沸蒸馏法，以分离和除去丙烯酸水溶液中的目标杂质。蒸馏方法、蒸馏条件、蒸馏次数和蒸馏设备可以根据蒸馏目的进行任意组合。

可以用公知溶剂作为恒沸溶剂。优选使用的恒沸溶剂具有不和丙烯酸恒沸的性质。优选几乎不溶于水的恒沸溶剂，因为这种恒沸溶剂容易从蒸馏的含水相中分离，从而易于回收和再利用。这种恒沸溶剂的例子包括甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、环己烷、甲基异丁基酮和乙酸丁酯。可以用一种或多种恒沸混合物作为恒沸溶剂。为了提高恒沸蒸馏的效率，要求使用一定量的具有足够分离效果的恒沸溶剂。

沸点比丙烯酸低的副产物和轻馏物(light-boiling substance)如水与作为馏分气体(下面称为“蒸馏气体”)的恒沸溶剂一起通过蒸馏塔18顶部馏出，然后通过管线19排出。高沸点杂质如马来酸和丙烯酸二聚物及丙烯酸和阻聚剂从蒸馏塔18的底部抽出作为粗丙烯酸，然后通过管线23加入下一步骤。

蒸馏气体通过管线19加入冷凝器26a进行冷凝和冷却。这样，蒸馏气体转变成蒸馏液体，蒸馏液体加入恒沸溶剂分离装置20如清析器中。在恒沸溶剂分离装置中，蒸馏液体分离成油相(恒沸溶剂)和水相(吸收液体)。在该实施方案中，分离后的恒沸溶剂回到恒沸蒸馏塔18，通过管线21进行再循环。恒沸溶剂也可以导入另一步骤(未示出)。再循环的具体例子在中没有示出。同样，水相也可以加入另一处理步骤中。例如，在通过燃烧处理废液的情况下，优选将燃烧法产生的燃烧热导入热回收设备如锅炉中以作为蒸汽回收燃烧热，并且蒸汽被用作丙烯酸制备工艺中各种设备的热介质。

优选用管线4a将液体冷却剂从储槽3加入冷凝器26a，并用液体冷却剂作为冷却剂。使用液体冷却剂的目的是降低通过冷却剂冷却所需要的成本。与热交换器5a的情况相似，需要将供给冷凝器26的液体冷却剂的温度调节在预定范围内以维持冷凝器的稳定操作和提高冷凝效率。

通过恒沸蒸馏制备的粗丙烯酸通过管线23导入蒸馏/提纯设备如提纯塔24。在将粗丙烯酸加入提纯塔24之前，可以设置另一蒸馏步骤以进一步降低粗丙烯酸里的杂质含量。例如，含丙烯酸的溶液可以加入任意的蒸馏/提纯塔如轻馏分分离塔(未示出)和重馏分分离塔(未示出)，以降低含丙烯酸的溶液里的杂质含量。换句话说，可以根据蒸馏目的、蒸馏条件等将适用于常规丙烯酸制备工艺中的丙烯酸蒸馏/提纯设备组合。如果加热或冷却操作如冷凝、制冷或加热在这样的蒸馏塔中是必要的，则优选将温度调节后的液体冷却剂作为冷却剂供给所需设备如冷却器、冷凝器和热交换器。另外优选地是，在根据需要调节蒸汽的温度和压力后，将通过热回收得到的蒸汽作为热介质加入所需设备如加热器、再沸器和热交换器。

在该实施方案中，丙烯酸溶液是通过在吸收塔中吸收含丙烯酸的气体而得到的一种液体，或是使吸收液体经过吸收塔后的汽提塔而使其丙烯醛含量降低的一种液体。粗丙烯酸是一种含有作为主要成分的丙烯酸的液体，并且通过蒸馏丙烯酸溶液得到。粗丙烯酸含有副产物如乙酸、甲醛、丙烯醛、丙酸、马来酸、丙酮、糠醛、苯甲醛和杂质。这些副产物和杂质通过提纯粗丙烯酸而除去(例如蒸馏和结晶)。从而制备出基本不含醛的丙烯酸(醛的含量不大于0.001％(质量)，优选不大于0.0005％(质量))。这种基本不含醛的丙烯酸在本发明中被称为高纯度丙烯酸。

在提纯塔24中进行蒸馏(提纯)以提纯粗丙烯酸，从而得到高纯度丙烯酸。因此，高纯度丙烯酸可以通过蒸馏得到。在图1所示的例子中，当将粗丙烯酸加入提纯塔24并且进行蒸馏时，粗丙烯酸中含有的丙烯酸转变成蒸汽。这样产生的蒸汽通过提纯塔24的顶部被蒸馏掉并且通过管线25导入冷凝器26。在冷凝器26里，蒸汽转变成冷凝液。冷凝器26里的冷凝液可以通过管线27加入回流储槽28中贮存。回流储槽28里的部分冷凝液可以作为回流液体返回提纯塔24。冷凝器26与提纯塔24连接，以冷凝和冷却提纯塔24的顶部馏出的物质。在与冷凝器里的丙烯酸蒸汽进行热交换时，优选将要导入冷凝器的冷却剂温度调节在预定范围内以进行稳定的冷凝。在这种情况下，优选通过管线4a将液体冷却剂供给冷凝器26。在降低液体冷却剂温度时，可以设置冷却设备(未示出)以对液体冷却剂温度进行调节。在升高液体冷却剂的温度时，可以将液体冷却剂导入图1所示的热交换器，同时将锅炉产生的低或中压蒸汽作为热介质导入热交换器进行温度调节。

冷凝器26中制备的冷凝液是基本上不含杂质的高纯度丙烯酸(提纯的丙烯酸)。高纯度丙烯酸的纯度变化取决于提纯条件。但是一般可以得到具有99.5％(质量)或更大纯度的丙烯酸。

回流储槽28中的冷凝液作为原料通过管线30加入聚丙烯酸制备工艺(在图1中，对应于吸水性树脂制备工艺33)。将高纯度丙烯酸加入聚丙烯酸制备工艺之前，可以将其加入另一所需工艺步骤中。

在通过蒸馏将粗丙烯酸分离成丙烯酸、杂质和阻聚剂后，粗丙烯酸中含有的高沸点杂质和阻聚剂集聚在提纯塔24底部。这些集聚的高沸点杂质和阻聚剂可以作为废液排出。废液可加入另一所需的工艺步骤中。例如，废液可通过管线31加入燃烧步骤，燃烧产生的燃烧热被导入热回收设备如锅炉，并且回收为饱和蒸汽。回收的饱和蒸汽可以作为热介质加入所需设备。不用说，在该实施方案中，由各种废液(废水和废油)和/或从丙烯酸制备工艺排放出的废气的燃烧产生的废热可以通过任何热回收方法回收以使回收的热用作热介质。

根据该实施方案，除图示的以外，还可以使用任何能进行热交换的设备，如冷却器和冷凝器。在该实施方案中，要求利用在蒸发器2中回收的并且在这些未例示的冷却器和冷凝器中用作冷却剂的液体冷却剂(潜热)。

在该实施方案中，含有阻聚剂和杂质的一部分底部液体可以回到再沸器32，另一部分底部液体可以通过管线31从提纯塔24抽出并且加入废液处理步骤，也可以加入另一处理步骤。应当理解的是，在各种蒸馏塔如恒沸蒸馏塔、轻沸点组分分离塔、乙酸分离塔、高沸点组分分离塔、提纯塔及提纯塔24上装配有加热/热绝缘设备如未例示的再沸器、用于蒸馏塔的热绝缘套、用于预热要供给的原料的预热器和热交换器。需要将通过回收丙烯酸制备工艺中的热得到的蒸汽作为热介质加入装配于这些蒸馏塔上的加热/热绝缘装置中以降低加热所需要的成本。

尽管没有举例说明，但是需要根据需要将用于防止聚合的必要量的阻聚剂加入要供给各种蒸馏步骤和/或蒸馏塔的液体原料。添加阻聚剂的方式没有限定。例如，可以在将液体导入蒸馏塔之前将阻聚剂加入液体如粗丙烯酸和回流液体，然后可以将该混合物加入蒸馏塔。阻聚剂也可以直接加入蒸馏塔(在这种情况下，阻聚剂可以是任何粉末、液体或气体的形式)。例如，在将分子氧作为阻聚剂加入蒸馏塔的情况下，分子氧可以通过鼓泡或类似方式直接加入蒸馏塔底部，也可以将阻聚剂溶解在另一溶剂中后直接给料。

阻聚剂的种类没有具体限定，只要该阻聚剂具有防止丙烯酸聚合的效果即可。阻聚剂的例子包括氢醌、氢醌一甲基醚、吩噻嗪、4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶、亚硝基苯酚、铜盐化合物如二甲基硫代氨基甲酸铜、锰化合物如乙酸锰。阻聚剂可以是一种或多种阻聚剂混合在一起的混合物。可以根据使用目的测定阻聚剂的组成。

将部分或全部丙烯酸溶液或丙烯酸(优选高纯度丙烯酸)通过管线30供给吸水性树脂制备工艺33(在该实施方案中，吸水性树脂是水不溶性亲水性树脂，其通过吸收水而转变成凝胶)。在吸水性树脂制备工艺中，吸水性树脂通过一种专用工艺制备，即：将丙烯酸制备工艺中制备的丙烯酸依次导入中和步骤34(任选步骤)、聚合步骤35、干燥步骤36和冷却步骤37。不用说，也可以在这些步骤中间设置一个所需步骤以改善吸水性树脂的各种物化性能。例如，可以在聚合期间或聚合之后设置交联步骤。

中和步骤是一个根据需要设置的任选步骤。作为中和步骤的一个例子，建议使用一种混合预定量的碱性物质粉末、水溶液和含有聚丙烯酸制备工艺中制备的聚丙烯酸(盐)的丙烯酸的方法。但是，中和方法没有具体限定，可以使用公知方法。中和步骤可以在聚合前(这种情况下，用单体中和)，或聚合期间或聚合后(这两种情况下，用凝胶聚合)进行，也可以在聚合前和和聚合后进行。在图1的例子中，聚合步骤在中和步骤后。在中和步骤在聚合步骤后的情况下，中和设备(聚合设备)的排列可以根据进行这些步骤的顺序而变化。另外，聚合设备和中和设备可以相同或不同。

用于中和丙烯酸的的碱性物质的例子包括碱性物质如碳酸盐(氢盐)、碱金属氢氧化物、铵盐和有机胺。丙烯酸的中和比例没有具体限定。可以添加一定量的中和试剂，以达到规定的中和比例(例如：30-100mol％，优选50-80mol％)。在必须除去中和时产生的反应热的情况下，中和后的反应产物可以导入冷却装置如一种冷却设备如冷却塔。此时，需要将液体冷却剂作为冷却剂通过管线4a加入该冷却设备以降低冷却需要的成本。

中和后，根据需要将丙烯酸盐溶液导入聚合步骤。聚合步骤中的聚合方法没有具体限定。可以使用公知的聚合方法，例如：使用聚合光引发剂的聚合法、使用放射线的聚合法、使用电子束的聚合法和使用光敏剂的UV-射线聚合法。在聚合步骤中，优选根据需要以一种方式中和丙烯酸，使丙烯酸(盐)溶液中的丙烯酸浓度不小于10％(质量)，更优选不小于20％(质量)，并且不大于80％(质量)，更优选不大于70％(质量)。

根据该实施方案，可以任意选择各种条件如聚合引发剂的种类和聚合条件。不用说，也可以根据需要加入公知的添加剂如交联剂和其它单体及水溶性链转移剂和亲水性聚合物。另外，聚合步骤中使用的容器和设备的种类没有限定，可以用一般工业化的聚合设备作为这种设备。

一般来说，聚合后得到的丙烯酸盐的聚合物(下面也称为“吸水性树脂”)是水凝胶聚合物。将水凝胶聚合物供给干燥步骤以除去其中的水分。对干燥步骤没有具体限定。可以用公知的干燥设备如热气干燥器、流化床干燥器、转鼓式干燥器、Nautor干燥器在规定的温度范围内(优选70-230℃)干燥凝胶聚合物。推荐使用从丙烯酸制备工艺中排出的蒸汽，特别是通过在与气相催化氧化设备连接的热回收设备中回收反应热产生的高压蒸汽作为热介质并且将这种蒸汽加入干燥步骤36。

在干燥步骤中用各种干燥器热干燥聚丙烯酸的水凝胶(水合凝胶)。例如：可以使用导热式、热传递式干燥器如转鼓式干燥器和浆式干燥器。可以用下述方法进行干燥：通过供给蒸汽加热干燥器的热传递表面，并使水凝胶和干燥器的热传递表面接触。为了降低水凝胶中残留单体的含量和提高干燥效率，需要进行热气、热传递干燥，其中水凝胶直接和蒸汽接触。更具体地说，为了降低残留单体的含量和提高吸水性树脂的吸水性，优选用热气干燥水凝胶，其中热气是含蒸汽的气体(露点的下限不低于50℃，优选不低于60℃，露点的上限不高于90℃，优选不高于80℃)，并且热气的温度不低于100℃，优选不低于150℃，并且不高于200℃，优选不高于180℃。干燥时间一般是1分钟至3小时(优选5分钟至1小时)。

干燥步骤完成后，将处于高温状态的吸水性树脂排出反应系统。因此，需要将吸水性树脂冷却到某一温度范围内(例如：室温至90℃，优选40-80℃)。冷却吸水性树脂的方法没有限定。例如，可以将冷却空气吹扫在吸水性树脂上面，也可以将吸水性树脂导入冷却设备例如制冷机。为了降低冷却所需要的成本，要求将液体冷却剂通过管线4a作为冷却剂供给冷却设备。

已冷却到预定温度范围内的吸水性树脂可以作为产品使用，也可以造粒或粉碎成所需形状。也可以根据使用目的任选地加入各种添加剂如还原剂、芳香剂或粘合剂。

在该实施方案中，优选将干燥后的聚丙烯酸冷却。例如，在通过干燥将水凝胶粒化成约1至几毫米大小的情况下，干燥后的聚丙烯酸存在于大小为约1至几毫米的干燥颗粒中。尽管干燥颗粒的状态随干燥方法的不同而不同，但是干燥颗粒一般是凝结剂的形式。因此，优选将干燥颗粒根据需要粉碎并且分类成某一大小的聚丙烯酸粉末(例如：重均粒径为10-1000μm，优选100-800μm)。另外，优选根据需要添加各种改性剂(例如：表面交联剂的水溶液、粒状粘结剂和除臭剂)。在冷却步骤中添加改性剂是有效的，因为能够提高粉碎效率，并且使粒径的分布峰很明显。另外，在冷却步骤中加入的改性剂均匀地分布在聚丙烯酸粉末中。因此，可以抑制因粉末粒径而造成的各种物化性质(例如：压力下的吸水性)的变化。

在干燥步骤中用蒸汽潜热加热后将供给干燥步骤36的蒸汽排出干燥步骤36。可以将蒸汽排出反应系统。尽管此时蒸汽的温度和压力都低于导入干燥步骤前的温度和压力，但是，只要蒸汽还具有较高的温度和较高的压力，那么进行适当的压力和温度调节后还可以将这种蒸汽作为热源返回丙烯酸制备工艺。具体来说，需要通过调节排出干燥步骤36的部分排出物的压力以产生蒸汽，并且要收集剩余排出物，在为锅炉供水时重新利用。排出物回收设备中产生的蒸汽可以供给蒸馏/提纯设备，也可以在丙烯酸制备工艺中再利用为热源，这取决于蒸汽的压力和温度。

根据该实施方案，优选将通过回收在丙烯酸制备工艺中和聚丙烯酸制备工艺中产生的反应热得到的蒸汽用作所需设备中的热介质，这取决于蒸汽的压力和温度。也可以降低蒸汽的温度和压力以根据需要将蒸汽用作所需设备中的热介质。降低蒸汽的压力和温度的方式没有具体限定。可以应用任何调节方式。另外，为了使反应系统中的压力保持在平衡状态，当需要将不需要的蒸汽排出反应系统时必须将不需要的蒸汽排出反应系统。

如上所述，我们已经参考图1描述了根据本发明的一个实施方案的一般的丙烯酸制备工艺和该丙烯酸制备工艺之后的聚丙烯酸制备工艺。下面参考图2描述实施彼此连续相关的丙烯酸制备工艺和聚丙烯酸制备工艺的装置。图2示意性地示出丙烯酸制备工艺和聚丙烯酸制备工艺中的蒸汽流程。

如上所述，反应器是用于催化氧化气化的丙烯和/或丙烷的气相催化氧化设备，其中，气化的丙烯和丙烷是在蒸发器中通过气化丙烯和/或丙烷得到的。与反应器连接的是热回收设备如锅炉。热回收设备通过将反应热传递到热介质如供给热回收设备的水上产生蒸汽。在本发明的实施方案中，两段气相催化氧化设备例示为这种反应器。具体来说，反应器具有分别设置在第一段催化剂层41和第二段催化剂层42上的热回收单元40a、40b，分别用于回收催化剂层41、42产生的反应热。在该实施方案中，用压力控制阀51调节通过回收第一段催化剂层的反应热得到的蒸汽压力，使热回收单元40a产生的压力在预定范围内。蒸汽作为热介质通过管线50供给聚丙烯酸制备装置所需要的设备。聚丙烯酸制备装置与用于中和丙烯酸(优选是提纯的丙烯酸)的中和设备、用于聚合中和过的物质的聚合设备、用于干燥聚合物质的干燥设备和用于冷却干燥的聚丙烯酸的冷却设备联合。在聚丙烯酸制备工艺是吸水性树脂制备工艺的情况下，需要将蒸汽供给干燥设备，用于在提纯的丙烯酸进行中和和聚合后干燥该聚合物。在干燥设备中，气体如空气的温度可以通过和作为热介质的蒸汽热交换升高到所需温度，将热气吹扫在聚合物上以脱除聚合物中的湿分。从而使聚合物被干燥。

在该实施方案中，第一段催化剂层产生的部分蒸汽通过管线50g供给干燥设备52，部分蒸汽通过管线50f供给丙烯酸制备工艺中所需要的设备。优选在管线50f上的适当位置处设置降压装置51以将蒸汽压力降到所需值。在第一段催化剂层的蒸汽供给量过大的情况下，蒸汽的过量部分可以通过管线的适当位置排出反应系统。

在图2中，仅仅第一段催化剂层产生的蒸汽供给聚丙烯酸制备工艺，第二段催化剂层产生的蒸汽通过管线50a、50h供给丙烯酸制备工艺中的指定设备。也可以将第二段催化剂层产生的蒸汽供给聚丙烯酸制备工艺。具体来说，只要蒸汽是1.0MPaG或更高的高压蒸汽，那么来自第一段催化剂层和/或第二段催化剂层的蒸汽都可以供给，这取决于蒸汽的回收量、聚丙烯酸制备工艺中需要的热量等。

在热回收设备40c与反应器7连接以冷却反应器7中产生的反应产物的情况下，需要利用通过回收反应产物的热得到的蒸汽作为指定设备中的热介质。在通过回收反应产物的热得到的蒸汽是中压的情况下(不低于0.6MPag且低于1.0MPaG)，如图2所示，部分或全部蒸汽可以不经降压即通过管线50b作为热介质供给，也可以降压到所需值，然后将热介质供给任意的加热器或热交换器如用于加热和蒸发与蒸馏/提纯设备46等连接的再沸器里的底物的加热器、用于预热加料液体的热交换器和用于调节供给冷凝器等的冷却剂的温度的热交换器。

另外，蒸汽是通过用热回收设备40d、40e回收燃烧热产生的，其中，燃烧热是通过燃烧丙烯酸制备工艺排放的废气，例如通过燃烧设备44燃烧由用于在溶剂中吸收反应产物的吸收设备排放出的废气，或者通过燃烧丙烯酸制备工艺排放的废液，例如通过燃烧设备45燃烧由用于提纯丙烯酸水溶液里的丙烯酸的蒸馏/提纯设备排放出的废液而产生的。在所需设备中可以用这种蒸汽作为热介质。另外，在这些蒸汽是中压蒸汽的情况下，这些蒸汽可以直接作为热介质供给上述的所需设备。

应当注意到：用于制备最终产物高纯度丙烯酸的丙烯酸制备塔47在各种丙烯酸蒸馏/提纯设备中是一种最有可能产生聚合物的设备。如果在与丙烯酸制备塔47连接的加热器或热交换器中用中压蒸汽作为热介质，则可能产生聚合物。鉴于此，要求供给低压蒸汽(不低于0.2MPaG且低于0.6MPaG)，并且将供给蒸汽的温度调节到所需范围内。

需要将排出物回收设备40f与干燥设备52连接，以回收以中或低压蒸汽形式从干燥设备52排出的蒸汽排出物，并且用该蒸汽作为供给锅炉的水。通过回收作为蒸汽排出物供给干燥设备52的蒸汽得到的蒸汽的再利用有利于降低锅炉消耗的燃料量、能够节约供给锅炉的水、并且通过降低锅炉中的燃料燃烧量降低了NO_x的排放量。另外还节约了加热成本，因为通过用排出物回收设备40f中产生的中或低压蒸汽作为丙烯酸制备装置如蒸馏/提纯设备47中的热介质使得蒸汽可再次作为热介质。为了达到这一目的，需要安装管线50J，以将来自排出物回收设备40f的蒸汽供给蒸馏/提纯设备。

需要用绝热部件包覆管线，防止通过管线运输蒸汽的过程中蒸汽的温度下降。另外，尽管没有图示，但优选改变管线的布置并且设置压力控制阀或其等同物以调节蒸汽加料量和蒸汽压力，这取决于加入蒸汽的位置。

根据上述的本发明，在丙烯酸制备工艺中回收的热包括蒸汽和冷却剂，这一点将在后面说明。

推荐用通过回收气相催化氧化时产生的反应热得到的全部或部分蒸汽作为聚丙烯酸制备工艺的加热步骤中的热介质，即在实施本发明的方法时的聚合步骤、干燥步骤和表面交联步骤中的至少一个步骤中用作热介质。

根据本发明，蒸汽优选是具有不低于1.0MPaG表压的高压蒸汽。优选通过排气法回收用于聚丙烯酸制备工艺的蒸汽以生产具有低于1.0MPaG表压的蒸汽，并且用该蒸汽作为用于通过蒸馏制备丙烯酸的热介质。

根据本发明，冷却剂优选通过回收由供给蒸发器的液体热介质和丙烯和/或丙烷热交换所产生的潜热制备，并且供给聚丙烯酸制备工艺。还优选用该冷却剂冷却聚丙烯酸。具体来说，本发明适用于用制备吸水性树脂的工艺作为聚丙烯酸制备工艺的例子的情况。

在本发明的装置中，热回收设备优选与气相催化氧化设备连接，管线包括至少一个压力调节器，用于将热回收设备中得到的热介质供给干燥步骤。

下面将参照实施例更详细地描述本发明的实施方案。应当意识到本发明并不局限于下述实施例。

[实施例]

根据下面的方式制备丙烯酸和使用该丙烯酸的吸水性树脂。其温度通过利用液体热介质的温度调节器(使用蒸汽的加热器)调节至12℃的水(含30％(质量)的乙烯醇水溶液)从液体热介质加料储槽以26m³/h的流速加入蒸发器中蒸发丙烯。液化丙烯蒸发的结果是得到2.4℃的冷却水。所有量的冷却水再循环进入液体热介质加料储槽中。液体热介质加料储槽中的冷却水以38m³/h的流速加入与丙烯酸制备装置的蒸馏塔连接的冷凝器和冷却器。同样，该冷却水以38m³/h的流速加入吸水性树脂制备装置中的各个设备用于中和、聚合和干燥。以稳定的方式操作这些设备后，前者使用后的冷却水是13℃，后者使用后的冷却水是15℃。液体热介质加料储槽中的冷却水是11℃。必须以50kg/h的流速供入0.2MPaG的蒸汽以将储槽中的冷却水温度升高到12℃。

然后使蒸发的丙烯和空气接触，进行气相催化氧化。在第一段催化剂层中，在320℃的反应温度下得到主要含丙烯醛的气体，在第二段催化剂层中，在270℃的反应温度下得到主要含丙烯酸的气体。在得到含丙烯醛的气体时，使4.0MPaG的蒸汽以7.5米制T/h(以后简称为“T/h”)的速度流经第一段催化剂层，通过第一段除热锅炉除去反应热。同样，在得到含丙烯酸的气体时，使2.0MPaG的蒸汽以7.0T/h的流速流经第二段催化剂层，通过第二段除热锅炉除去反应热。

反应器中产生的反应气体通过使废热锅炉中的0.6MPaG的蒸汽以0.8T/h的速度流动而冷却。在吸收塔中用水吸收丙烯酸。从而得到丙烯酸水溶液。通过吸收塔顶部馏出的部分气体再循环到反应器中，剩余气体在燃烧设备中处理，在燃烧设备中用催化剂燃烧废气。当0.6MPaG的蒸汽以2.2T/h的速度流动时，用废热锅炉回收燃烧废气时产生的燃烧热。

按照下述方式使用这样得到的蒸汽。具体来说，用各个压力调节阀使管线相互连接，使蒸汽压力依次从4.0MPaG降到2.0MPaG，从2.0MPaG降到0.6MPaG，从0.6MPaG降到0.2MPaG。如果由于过高的蒸汽压力使供给的蒸汽过量，则蒸汽往往流向蒸汽压力低的位置。在即使将流经管线的蒸汽压力调至0.2MPaG蒸汽仍然过量的情况下，通过控制压力调节阀将这些过量蒸汽排出反应系统。

因此，通过蒸馏丙烯酸水溶液可以得到用于吸水性树脂的提纯的丙烯酸。此时，再沸器和加热器需要的流速为9.0T/h的0.6MPaG的蒸汽由4.0MPaG、2.0MPaG和0.6MPaG的蒸汽得到。同样，再沸器和加热器需要的流速为2.3T/h的0.2MPaG的蒸汽由2.0MPaG、0.6MPaG和0.2MPaG的蒸汽得到。

当通过中和、聚合、干燥等工序用提纯的丙烯酸制备吸水性树脂时，在第一段除热锅炉得到的流速为7.4T/h的4.0MPaG的蒸汽主要消耗在提高干燥步骤中使用的空气温度上，干燥步骤在中和和聚合后进行。在闪蒸塔中生成流速为1.5T/h的0.2MPaG的蒸汽，并且回收为冷凝蒸汽，然后用于提纯丙烯酸。因此，当观察冷却水的热交换时，如果假定不进行吸水性树脂制备工艺，则需要270kg/h的蒸汽将38m³/h的冷却水的温度从11℃升高到15℃。这意味着使用基本上对应于蒸汽的热量能够节约用于驱动制备吸水性树脂需要的冷却设备的能源。

至于蒸汽，因为在丙烯酸制备装置中产生的蒸汽用于制备吸水性树脂，所以只有少量流速为0.25T/h的蒸汽通过控制用于压力为0.2MPaG的蒸汽的压力调节阀排出。在吸水性树脂制备装置没有进行作业的情况下，流速为5.9T/h的蒸汽排出反应系统。

因为丙烯酸制备装置中产生不同压力值的蒸汽，所以这些蒸汽能够用在吸水性树脂装置及丙烯酸制备装置中，从而降低蒸汽的损失，这一点在现有技术中是不可避免的。另外，如果潜热仅仅用于丙烯酸制备工艺中，则在丙烯酸制备工艺中循环的冷却水的温度会太低，这些冷却水在丙烯酸制备装置中被再利用之前需要升温，这一点在现有技术中是不可避免的。根据本发明，潜热用于聚丙烯酸制备工艺如吸水性树脂制备工艺。因此在现有技术中需要升温的冷却水的温度得以适当冷却，并且能够节约驱动制冷机所需要的能量。

Claims (7)

1.一种制备聚丙烯酸的方法，其包括丙烯酸制备工艺和聚丙烯酸制备工艺，

所述丙烯酸制备工艺包括催化氧化气相丙烯和/或丙烷以生成反应产物的步骤，在溶剂中吸收反应产物的步骤，和用提纯法从含有所述溶剂的丙烯酸水溶液中提纯丙烯酸的步骤，

所述聚丙烯酸制备工艺包括以下步骤：将丙烯酸或丙烯酸水溶液进行聚合和干燥聚丙烯酸，

其中通过将热介质供给催化氧化反应器去除在丙烯酸制备工艺中的气相催化氧化步骤中产生的反应热，并且通过热回收设备从热介质中将热回收为蒸汽；和

其中将全部或部分蒸汽供给聚丙烯酸制备工艺并将具有不低于1.0MPa表压的高压蒸汽在其聚丙烯酸干燥步骤中使用。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，蒸汽是具有不低于1.0MPa表压的高压蒸汽。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，具有低于1.0MPa表压的蒸汽是通过排出法回收供给聚丙烯酸制备工艺的蒸汽产生的，该蒸汽用作制备丙烯酸的热介质。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，通过回收由供给蒸发器的液体热介质和丙烯和/或丙烷热交换时产生的潜热制备冷却剂，并且将该冷却剂供给聚丙烯酸制备工艺。

5.一种用于权利要求1的方法的制备聚丙烯酸的装置，其包括：

用于气化丙烯和/或丙烷的蒸发器；

用于催化氧化气化的气相丙烯和/或丙烷的设备；

用于在溶剂中吸收气相催化氧化设备中产生的反应产物的设备；

用于通过蒸馏从吸收设备中产生的含有溶剂的丙烯酸水溶液中提纯丙烯酸的设备；

用于在聚合前或聚合期间或聚合后中和丙烯酸水溶液和丙烯酸的设备；

用于聚合丙烯酸的设备；和

用于干燥聚合物的设备，

其中，设置有用于将热回收设备中得到的热介质供给丙烯酸制备装置的管线。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，热回收设备与气相催化氧化设备连接，并且管线包括至少一个压力调节器，用于将热回收设备得到的热介质供给干燥设备。

7.根据权利要求1所述的方法，其中将表压低于1.0MPa的中压或低压蒸汽用于所述丙烯酸制备工艺中或所述聚丙烯酸制备工艺的丙烯酸聚合步骤中。