CS213394B2 - Method of gaining the acrylic acid,acrolein,water and impurities - Google Patents

Description

Způsob získání kyseliny akrylové z plynného produktu obsahujícího kyselinu akrylovou, akrolein, vodu a nečistoty, vznikajícího katalytickou oxidací v plynné fázi propylenu nebo akroleinu, vyznačený tím, že se kyselina akrylová získá souproudným nebo protiproudným zahlazováním plynného produktu· kapalinou pro. ochlazování za vzniku prvního kapalného produktu obsahujícího kyselinu akrylovou a prvního plynného produktu obsahujícího kyselinu akrylovou, první plynný produkt se nepřímo chladí za vzniku druhého kapalného produktu obsahujícího kyselinu akrylovou a druhého plynného produktu, a druhý kapalný produkt se vede jakožto kapalina pro ochlazování к zahlazování plynného produktu získaného katalytickou oxidací v plynné fázi propylenu nebo akroleinu.

Způsob umožňuje vynikající získání kyseliny akrylové, zlepšuje eliminaci nízkovroucích reakčních produktů a nevyžaduje žádné nízké ochlazování, které je nutné podle známého stavu techniky.

• Vynález · se týká způsobu získání kyseliny akrylové z plynného produktu reaktoru, přičemž plynný produkt obsahuje kyselinu akrylovou, akrolein, vodu a nečistoty.

Kyselina akrylová se vyrábí katalytickou oxida-cí v plynné fázi propylenu nebo· akroleinu molekulárním· kyslíkem. Kyselina akrylová se může vyrábět přímo z akroleinu ža použití katalyzátorů, jak je popsáno v amerických patentových spisech č. 3 736 354 a 3 644 509. Kyselina akrylová se může také vyrábět z propylenu jednostupňovýmnebo dvoustupňovým procesem. Jakkoliv · je americký patentový spis č. 4 060 545 zaměřen na výrobu esterů, chrání také katalyzátor, který Je účinný pro· převádění propylenu přímo na akrylovou kyselinu nebo k převádění propylenu na akrolein, který se pak převádí na akrylovou kyselinu. Katalyzátor používaný při těchto procesech je znám jakožto aktivované kysličníkové komplexy.

Reakční teplota je zpravidla 300 až 600° Celsia. Poměr reakčních složek může kolísat ve velké míře v závislosti na tom, zdali se jako· výchozí látky používá propylenu nebo akroleinu. Pára se může přivádět do reaktoru ke zvýšení selektivity katalyzátoru. Při reakci vzniká plynný produkt odváděný z reaktoru a obsahuje kyselinu akrylovou, akrolein, vodu a různé nečistoty. · Tyto · nečistoty jsou tvořeny takovými sloučeninami, jako je kyselina octová · a jako · jsou inertní plyny. .

Aby se kyselina akrylová získala efektivně, je především nutné získat ji ve formě vodného roztoku vhodného pro další čištění. Způsoby podle známého stavu techniky se snažily dosáhnout toho nejrůznějšími cestami. Jak je popsáno v uvedení známého stavu techniky v americkém patentovém spise čísslo 3 926 744, ochlazuje se nejdříve plynný produkt z reaktoru .použitím kapaliny, která se získá .recyklováním ochlazených složek kondenzátu z prvního stupně jakožto chladicí kapalina. Tento proces má některé nedostatky, jelikož se v zařízení usazuje polymer a velikost zařízení musí být poměrně značná k manipulaci jak chladicí kapaliny, tak vodného roztoku kyseliny· akrylové.

Shora uvedený odkaz uvádí jiné řešení k vytváření vodného roztoku kyseliny akrylové použitím organických látek, jako je hexylalkohol, v chladicím systému ke snížení tvorby polymeru a jakožto· pomoc pro oddělování akroleinu.

Americký patentový spis· číslo 3 717 675 popisuje způsob, při kterém se reakční plyn nejdříve nepřímo ochlazuje na teplotu 100 až 200· °C a předchlazené plyny se pak propírají vodou o teplotě 30 až 90 °C. Nedostatkem tohoto procesu je potřeba extrémně velkého nepřímého výměníku tepla k manipulaci veškerého plynného produktu z reaktoru.

Při způsobu podle tohoto· vynálezu se zmenšuje rozměr použitého· zařízení a zlepšuje se získání akrylové kyseliny z plynné ho produktu z reaktoru způsobem· jedinečného recyklování prostředí pro rychlé zahlazování.

Zjistil-o- se totiž, že se může zlepšit získání kyseliny akrylové při způsobu získání kyseliny akrylové z plynného produktu z reaktoru, přičemž plynný produkt obsahuje kyselinu akrylovou, akrolein, vody a nečistoty a je vytvářen, katalytickou oxidací v plynné fázi propylenu nebo· akroleinu postupem, při které se kyselina akrylová získá souproudným nebo protiproudným zchlazováním plynného produktu kapalinou pro zchlazoVání za vzniku prvního kapalného produktu obsahujícího kyselinu akrylovou a prvního plynného produktu obsahujícího kyselinu akrylovou, první plynný produkt se nepřímo chladí za vzniku druhého kapalného· produktu· obsahujícího kyselinu akrylovou a druhého plynného produktu, a druhý kapalný produkt se vede jako kapalina pro ochlazování k zchlazování plynného produktu získaného katalytickou oxidací v plynné fázi propylenu nebo akroleinu.

Při tomto provádění způsobu podle vynálezu se získá téměř veškerá kyselina akrylová z plynného produktu reaktoru spojováním třetího kapalného produktu ze dna pračky s prvním plynným produktem za účelem rychlého· ochlazování.

Pro lepší pochopení je vynález vysvětlen na· připojených výkresech, kde· znázorňují:

obr. 1 způsob podle známého . stavu techniky pro získání vodného roztoku kyseliny akrylové pro další čištění, obr. 2 způsob podle vynálezu za použití recyklované kapaliny pro rychlé ochlazování a · , .

obr. 3 výhodné · ·provedení způsobu podle -vynálezu, při kterém jsou všechny stupně potřebné k získání vodného roztoku kyseliny akrylové prováděny v jedné, koloně.

Na -obr. 1 · se vede plynný produkt k reaktorů 1 do kolony 2 pro rychlé. · ochlazování. Účelem této kolony 2 pro rychlé · ochlazování jé· · ochladit plynný produkt z. reaktoru · 1 a zkondenzovat kyselinou akrylovou. Kapalina pro rychlé ochlazování · se · zavádí potrubím 4 a ·rozstřikuje se protiproudně se zřetelem na plynný · produkt z reaktoru · 1. Zkondenzovaná · kyselina akrylová · a voda se odvádějí z · kolony 2 · pro rychlé ochlazování · potrubím 6, - nepřímo· se ochlazuje v tepelném, výměníku· 8 · a · pak se dělí na dva proudy. Č^'St se vede potrubím 4 jako shora uvedená kapalina pro rychlé ochlazování a vodný roztok kyseliny· akrylové se odvádí potrubím 10 a vede se - k dalšímu, neznázorněnému získání a 'Čištění kyseliny akrylové.

Plynný produkt, odváděný potrubím 12 z hlavy kolony 2 pro rychlé ochlazování, obsahuje zpravidla kyselinu akrylovou, akrolein, inertní plyny a nečistoty. Plynný produkt se potrubím 12 vede do absorbéru 14. Voda se · zavádí do hlavy absorbéru 14 potrubím o teplotě dostatečné pro absorpci akro213394 leinu a kapalný produkt -obsahující - akro•leln se Odvádí potrubím 18 ze dna absoirbéru 14 a vede ;se k dalšímu -čištění. Inertní plyny se - odvádějí z hlavy absorbéru 14 potrubím 20. Jak vyplývá z -tohoto obr. 1, nezíská -se veškerá kyselina -akrylová v koloně - 2 pro rychlé -ochlazování. 6ást se odvádí v plynném produktu z - - hlavy kolony 2 pro rychlé ochlazování ' -a opouští -systém, s ak.rolelnem odváděným ze -dna -absorbéru 14. Kráme toho se veškerá kapalina pro - rychlé ochlazování a vodná kyselina akrylová ochlazuje v tepelném výměníku* 8, což vede k velkým investičním nákladům . na tepelný výměník 8.

Na obr. - 2 je provedení podle vynálezu, využívající recyklování kapaliny pro rychlé ochlazování. Produkt z reaktoru se ve.de potrubím 32, v potrubí 34 se míchá s kapalinou pro rychlé ochlazování a vede se do separátoru 36 · pro -rychlé ochlazování. Jak je znázorněno na obr. 2, probíhá rychlé ochlazování souběžným stykem před zaváděním do separátoru 36 pro rychlé ochlazování. Rychlé ochlazování může být tedy protiproudné ve srovnání se způsobem podle obr. 1. Ze separátoru 36 pro rychlé - ochlazování se vodný roztok kyseliny akrylové odvádí ze - dna potrubím. 38 -a zbylý plynný . produkt se odvádí potrubím 40. Tento plynný produkt se pak nepřímo ochlazuje - v -tepelném - výměníku 42. Před zavedením do tepelného výměníku 42 se může produkt recyklovaný potrubím 44 spojovat s tímto plynným produktem.

Plynný -produkt se pak parciálně kondenzuje v- tepelném výměníku 42 použitím chladicí vody. Spodní část 46 tepelného výměníku 42 má. funkci separátoru. Zkondenzovaná - kapalina, obsahující akrylovou kyselinu, se -vede potrubím 34 jakožto- kapalina pro* rychlé ochlazování. Páry se vedou potrubím 48 -do pračky S0.

Úkolem pračky 50 je odstraňovat nezkondenzovatelné plyny a akrolein a získat jakékoliv zbytky kyseliny a-kryldvé. Voda- se ve de do- pračky 50 potrubím· 52. Inertní plyny, obsahující něco akroleinu, se odvádějí z- hlavy pračky -50 potrubím 54 a kapalný produkt ze dna, ' -obsahující kyselinu akrylovou, se odvádí potrubím 44. Tento kapalný produkt se může spojovat buď s plynným produktem odváděným ze systému pro rychlé ochlazování, jak je na -obr. 2 znázorněno pevnou čárou, nebo se může spojovat přímtoí s kapalinou pro rychlé ochlazování v potrubí 34, jak je znázorněno čárkovanou čárou 44.

Obr. 3 znázorňuje provedení podle vynálezu, kde jsou všechny zpracovatelské stupně spojeny v jediné koloně. Produkt z reaktoru se vede potrubím 60 do spodní části kolony 62. Nad spodní částí kolony 62 je adiabatická sekce 64. Kapalina, zaváděná z chladicí sekce 66, nad adiabatickou sekci 64 ochlazuje produkt z reaktoru a tak kondenzuje kyselina akrylová. V chladicí sekci 66 se kapalina, odstraňuje z patra potrubím 88.

Tato kapalina -se -ochlazuje v tepelném výměníku 70 a vrací -se zpět do chladicí sekce 66 potrubím· 72 a rozstřikuje se protiproudně se zřetelem na vzhůru proudící plyny. Tím se vytváří kapalina -potřebná pro recyklování a -rychlé ochlazování.

Zbylé, nezkondenzované plyny se pak vedou do· absorpční sekce 74. Voda se zavádí do hlavy absorpční sekce 74 potrubím 76 a pracuje stejným způsobem jako v absorbéru podle obr. 2. Nezkondenzované plyny se odvádějí z hlavy absorpční sekce 74 potrubím 78 a zkondenzovaná kapalina padá do chladicí sekce 66 se zkondenzovanou kyselinou .akrylovou. -a spadá -dolů do věže. Nakonec se vodný roztok kyseliny akrylové odvádí potrubími 80 k -dalšímu získání a· čistění.

Použití -takovéhoto rychlého⁷ ochlazování umožňuje vynikající získání kyseliny akrylové, zlepšuje eliminaci nízkovroucích reakčních - produktů a nevyžaduje žádné nízké ochlazování, jaké je -nutné podle známého stavu techniky. Ochlazování produktu z reaktoru ke kondenzaci kyseliny akrylové se doísahuje· odpařováním -rychle ochlazující kapaliny. Produktu z reaktoru -se tak snižuje teplota- až do jeho teploty nasycení za pracovního tlaku. Tyto pracovní teploty a tlaky se mění v závislosti na použití buď propylenu, nebo akroleinu jakožto suroviny pro· výrobu -kyseliny akrylové. Přetlak v takových- systémech je dobře znám pro· -pracovníky v oboru a je zpravidla 13,74 až 68,70 kPa, přičemž teplota produktu -z reaktoru je zpravidla 300 až 600 °C. Adiabatické -ochlazováni pracuje zpravidla- .při teplotě nad 70° Celsia.

Rychlé ochlazování produktu z reaktoru může být soupiOudné nebo protiproudné, souproudnému se však dává přednost. Jak je ukázáno -nia obr. 2, -může' k rychlému ochlazování - docházet v rozšířené části potrubí 32 pro produkt z reaktoru před zavedením -produktu z reaktoru Ьо·· separátoru 36 pro rychlé -ochlazování. Kapalina pro rychlé ochlazování -se vstřikuje souproudně se zavádějícím plynným produktem z reaktoru. Avšak rychlé ochlazování se může provádět protiproudné rozstřikujícími hubicemi ve -hlavě separátoru 36 pro rychlé ochlazování, jak je známo ze stavu techniky.

Plyny -ze -separátoru 36 pro rychlé ochlazování se pak nepřímo chladí v obalu a trubkách tepelného výměníku. Zpravidla· se jako chladicího prostředí používá- vody. Pro adiabatickou povahu rychlého ochlazování není pro způsob podle vynálezu zapotřebí žádného zmrazování. Žádného zmrazování není zapotřebí, jelikž se k podpoře- získání kyseliny akrylové používá pračky 50. Jiné způsoby, známé ze stavu techniky, používají žmrazOvané ochlazovací sekce ke zlepšení účinnosti získání kyseliny -akrylové.

Nepřímým ochlazováním- se dosahuje· parciální kondenzace zbyléhoi plynného produktu. Kapalina vznikající při -této- konden213394 zaci, o teplotě asi 40 °C, v závislosti na použitém tlaku, se pak používá 'jakožto kapalina pro rychlé ochlazování, jak shora' popsáno. Přl získání kapaliny pro rychlé ochlazování tímto způsobem se ve velké míře snižuje polymerace ve srovnání s potřebou venkovního chlazení.

Páry vznikající při nepřímém chlazení se mohou zavádět 'do·, pračky 50 plynů. Úkolem této pračky 50 je 'odstraňovat nezkondenzovatelné plyny a akrolein ze zbývající kyseliny akrylové a vody. Vdoa se zavádí do pračky 50 .při poměru voda/zaváděný produkt 0,05 až 0,15, přičemž se dává přednost hmotnostnímu poměru 0,075. Pracovní teplota této vody je asi 40' °C, může však být 32 až 45 °C. Při 40· ^CC 'není nutné žádné venkovní silné 'ochlazování. Počet pater v pračce 50 závisí na složení zaváděného produktu a na množství a teplotě používané vody v pračce 53. Zpravidla má kolem. 15 pater, přičemž se surový produkt zavádí pod první patro. Kyselina akrylová a voda se odvádějí ze dna pračky 50.

Pro dokonalé získání kyseliny akrylové se produkt může recyklovat na jednom nebo na dvou místech. Může se spojovat s parami ze systému pro· rychlé ochlazování před nepřímým ochlazováním nebo se může spojovat přímo s kapalinou pro· rychlé Ochlazování z nepřímého chlazení, která se 'zavádí do systému pro rychlé ochlazování. Použitím způsobu podle vynálezu se dosahuje vynikajícího výtěžku kyseliny akrylové.

Vodný roztok kyseliny akrylové, získaný způsobem podle vynálezu, se zavádí k další izolaci a k 'dalšímu čištění. Takové čištění je známo ze stavu techniky a' je popsáno například v americkém patentovém spise číslo 3 830 707, 3 859 175 a 3 433 831. Tyto patenty chrání různé způsoby čištění kyseliny akrylové, jako je extrakce nebo strhávání různými rozpouštědly k oddělení kyseliny akrylové v čistotě konečného produktu.

P říklad

Plynný produkt z reaktoru, vznikající oxidací v plynné fázi propylenu a obsahující 50 procent akrylové kyseliny a jako zbytek kyselinu octovou, akrolein, vodu a plyny, jako dusík a oxid uhličitý, se zavádí do' systému pro rychlé ochlazování .podle vynálezu. Tento systém sestává z kolony 2 pro rychlé ochlazování o 'délce 366 cm, mající pět rozstřikujících hubic pro souproudné rychlé ochlazování a nádobu pro rychlé ochlazování, umístěnou na dně kolony pro oddělování plynné a kapalné fáze. Produkt z reaktoru vstupuje 'do' kolony 2 pro rychlé ochlazování o teplotě 200 °C. Veškerá získaná kapalina z nepřímého tepelného výměníku, obsahující přibližně 38 % kyseliny akrylové, se zavádí do razst-řikovacích trysek kolony 2 pro rychlé ochlazování.

Po rychlém ochlazení se kapalina oddělí cd par. Vodný roztok odváděný ze separátoru obsahuje průměrně 60 % hmotnostních kyseliny akrylové. Páry ze systému pro rychlé ochlazování o teplotě 79 “C se pak zavádějí do 324 cm svislého pláště a trubky tepelného výměníku s rozstřikovaní sekcí nad tepelným výměníkem a s oddělovací nádobou pod tepelným výměníkem. K simulaci třícyklového produktu ze dna se voda obsahující kyselinu akrylovou zavádí .do rozstřikovací' sekce před nepřímou výměnou tepla.

Chladicí vody se používá v plášti tepelného výměníku k ochlazení plynů na teplotu 40 °C. Fáze se pak rozdělí na kapalinu pro rychlé ochlazování obsahující přibližně 38 procent kyseliny akrylové a na plyny obsahující přibližně 1 až 2 o/₀ kyseliny akrylové.

Bez 'použití pračky 50 pro získání zbylé kyseliny akrylové systém pro rychlé ochlazování ' podle vynálezu umožňuje s nepřímým' tepelným výměníkem získat 88 % kyseliny akrylové. Za použití pračky 50 se kyselina akrylová získá téměř kvantitativně.

Claims (3)

1. Způsob kyseliny akrylové z plyn- ného produktu 'obsahujícího kyselinu akrylovou, akrolein, vodu a nečistoty, vznikajícího katalytickou oxidací v plynné fázi propylenu nebo akroleinu, vyznačený tím, že se kyselina akrylová získá souproudným nebo protiproudným zchlazováním plynného produktu kapalinou' pro· ochlazování za' vzniku prvního kapalného produktu obsahujícího kyselinu akrylovou a prvního plynného produktu obsahujícího kyselinu akrylovou, první plynný produkt se nepřímo· chladí za vzni ku druhého kapalného produktu obsahujícívynalezu ho kyselinu akrylovou a druhého' plynného produktu, a. druhý kapalný produkt se vede jakožto kapalina pro ochlazování k zchlazování plynného produktu získaného katalytickou oxidací v plynné fázi propylenu· nebo·. akroleinu.

2. Způsob padlé bodu 1, vyznačený tím, že se zchlazování plynného produktu, získaného katalytickou oxidací v plynné fázi .proplenu nebo akroleinu, provádí souproudně.

3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se plynný produkt zchlazuje na teplotu 70 až 90 °C.

2 11-ssy^. vvkrreů