DD215307A1 - Verfahren zur reinigung von acetoncyanhydrin - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Acetoncyanhydrin (ACH) aus technischen Reaktionsprodukten mit Blausaeure, Aceton, Wasser, Katalysatorrueckstaenden sowie Zusatzstoffen mit inhibierender Wirkung. Es soll ein Verfahren zur Gewinnung von ACH hoher Reinheit bei effektivem Apparate- und Energieeinsatz sowie hoher Prozessflexibilitaet geschaffen werden. Aus einem Reaktionsprodukt werden in zwei aufeinanderfolgenden Reinigungsstufen ACH mit Reinheiten > 98 % Masseanteil gewonnen. In der ersten Stufe wird duch einen Strippprozess m. reaktionstraegem Gas d. Hauptmenge der Verunreinigungen abgetrennt und das beladene Strippgas in einem Absorber regeneriert um in einer weiteren Stufe zur Feinreinigung in einer Kolonne destilliert zu werden. Die Reinigung von ACH entsprechend des erfindungsgemaessen Verfahrens ist insbesondere in Acrylnitrilanlagen, in denen als Nebenprodukt Blausaeure anfaellt, anwendbar. Das Verfahren kann ebenfalls in einer Apparateeinheit, der Kombinationskolonne, realisiert werden.

Description

Titel der Erfindung

Verfaliren zur Reinigung von Acetoncyanhydrin

IPK C 07 C 121/36

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Acetoncyanhydrin (ACH) aus technischen Reaktionsprodukten mit Blausäure, Aceton, Wasser, Katalysatorruckständen sowie Zusatzstoffen mit inhibierender Wirkung.

Dabei können die zu reinigenden Stoffsysteme bei der Verarbeitung von reiner Blausäure und reinem Aceton und von Abprodukten, die Blausäure und Aceton enthalten, anfallen. Besonders giinstig läßt sich das Verfahren dann anwenden, wenn in vorhandenen Acrylnitril-Anlagen ein Zwangsanfall von HCN vorliegt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach den Patenten GB 471952 und DE-AS 1944754 ist es bekannt, daß aus ACH-Reaktionsgemischen durch einfaches Ausblasen mit reaktionsträgen Gasen, wie z.B. Stickstoff, Luft, CO₂, H£ leichte Kohlenwasserstoffe u.a., in einer Ausblasekolonne ACH mit Reinheit <r 98 # gewonnen werden können. Reinheiten > 98 # ACH können nur mit destillativen Trennverfahren erzielt werden. So erfolgt nach GB 416007 eine diskontinuierliche Vakuumdestillation bei Drücken von 15-20 Torr und Sumpftemperatureη von 80 - 90 ⁰C.

-2. «1983*093967

In den Patenten USP 3742016 und USP 4130540 werden kontinuierliche zweistufige Destillationsprozesse beschrieben, die höhere Reinheiten erzielen sollen. Die bekannten technischen Lösungen besitzen folgende Nachteile:

- Durch Ausblasen können nur Reinheiten von < 98 H> erreicht werden ;

- Diskontinuierliche Destillationsverfahren führen zu hohem apparativen, energetischen und technologischen Aufwand bei gleichzeitiger hoher thermischer Belastung, verbunden mit ACH-Verlusten;

- Kontinuierliche mehrstufige Destillationsverfahren sind ebenfalls durch hohe thermische Belastungen und großen apparativen und energetischen Aufwand gekennzeichnet, wobei prinzipiell Widersprüche zwischen Trennaufgabe, den vorhandenen Trennfaktoren und den technischen Lösungen tatsächlich bestehen;

- Grundsätzlich treten bei Destillationsprozessen mit Blausäure Polymerisationsprobleme auf, die keinen stabilen Betrieb solcher Kolonnen ermöglichen. Die Forderungen nach rationeller Energieanwendung, höheren Produktreinheiten und Prozeßflexibilität können aber nur bei vollständiger Nutzung der trennungstechnischen und kinetischen Besonderheiten des oben genannten Gemisches erfüllt werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ge-

winnung von ACH hoher Reinheit bei effektiven Apparate· und Energieeinsatz sowie hoher Prozeßflexibilität zu schaffen·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung von ACH aus technischen Reaktionsprodukten mit Blausäure, Aceton, Wasser, Katalysatorrlickständen sowie Zusatzstoffen mit inhibierender Wirkung bereitzustellen· Dies wird im wesentlichen gemäß Pig. 1 und 2 dadurch erreicht, daß aus dem Reaktionsprodukt 17 in zwei aufeinanderfolgenden Reinigungsstufen ACH mit Reinheiten > 98 # Wasseranteil als Sumpfprodukt 29 der zweiten Stufe gewonnen wird. In der ersten Stufe wird durch einen Strippprozeß mit reaktionsträgen Stripp-Gas, wie z.B. N^j die Hauptmenge der Verunreinigungen 18 abgetrennt. In der nachfolgenden zweiten Stufe wird das Gemisch einem Destillationsprozeß bei einem Druck von 20 100 Torr unterworfen. Die technische und technologische Realisierung der beiden Reinigungsstufen kann dabei gemäß Pig. 1 in getrennten Apparaten, wie Strippkolonne 3 und Kolonne 6 oder in einer komplexen Apparateeinheit gemäß Pig. 2, wie Kombinationskolonne 7, erfolgen. Die Kombinationskolonne 7 ist durch einen Sperrboden in einen oberen und unteren Abschnitt auf- · geteilt, wobei in oberen Abschnitt die 1. Reinigungsstufe und im unteren die 2. Reinigungsstufe bei jeweils unterschiedlichen Druckverhältnissen ablaufen.

Das beladene Strippgas 18 wird im Kondensator 4 vorgereinigt. Die dabei durch Teilkondensation abgeschiedenen Plüssigprodukte werden als Rückführung 19 zum Eeaktor 1 geleitet. Die Rückgewinnung des Strippgases aus dem restbeladenen reaktionsträgen Strippgas 20 erfolgt nach Pig. 1 über einen Absorptionsprozeß im Absorber 10, wobei als Absorptionsmittel 21, 31» das in einem Kühler 12 geklihlt werden kann, vorteilhaft im Prozeß vorhandene Flüssigkeitsströme verwendet werden, wie z.B. Aceton ІЗ, Reaktionsprodukt 17 und ACH. Das beladene Absorptionsmittel 22 kann dann sehr bequem sowohl zum Reaktor 1 rückgeführt werden, in dem Aceton 13, Blausäure bzw. blausäurehaltiges Produkt 14 und Katalysator 15 zum Reaktionsprodukt 17 führen, als auch direkt dem Reaktionsprodukt 17 vor dem Vorwärmer 2 zugemischt werden. Bei systemfremden Absorptionsraitteln erfolgt vorzugsweise die Ausschleusung des beladenen Stromes 22 aus dem ACH-Gewinnungskreislauf direkt zu einer separaten Desorptionsstufe. Das regenerierte Strippgas 23 wird zweckmäßigerweise vollständig oder teilweise über einen Verdichter 11 mit/ohne Dosierung von frischem Strippgas 24 über einen Strippgasvorwärmer 5, der bei entsprechenden Temperaturverhältnissen auch teilweise bzw. vollständig umfahren werden kann, in die 1. Reinigungsstufe zurückgeführt. Das Sumpfprodukt 25 der 1. Reinigungsstufe wird in einem Destillationsprozeß unter vermindertem Druck in der 2. Stufe feingereinigt. Der Kopfdampf 26 wird im Kondensator 4 kondensiert, wobei die Druckhaltung über den Vakuumerzeuger 8 erfolgt, die noch störenden Verunreinigungen als Kopfprodukt 28 abgezogen und je nach Trennanforderungen der Rücklauf 27 eingestellt werden

ACH mit Reinheiten > 98 # Hasseanteil wird als Sumpf-

/5

produkt 29 an der mit dem Sumpfheizer 9 aufgeheizten SumpfSektion gewonnen. Bei größeren Gehalten an Kat.-rückstäoden kann ACH als Seiteastrom gewonnen werden, wobei die schweren Rückstände über Sumpf entfernt werden.

Tut ACH-Reinheiten £ 98 <$> Masseanteil ist es infolge der trenntechnischen und kinetischen Besonderheiten dieser Reaktionsprodukte, die sich in hohen Trennfaktoren äußern, möglich, die Reinigung einstufig als Strippprozeß durchzuführen. Bei dieser einstufigen Reinigung kann die 2. Stufe, wie Kolonne 6 gemäß Pig.1 oder wie der untere Abschnitt der Kombinationskolonne 7 gemäß Fig« 2, zur Rückgewinnung des Strippgases, wie z.B. in Pig. 3 für Variante gemäß Pig. 1 dargestellt, benutzt werden· Zum Zwecke einer hohen Anlagen- und Prozeßflexibilität ist die technische und technologische Gestaltung der 2. Stufe so vorzunehmen, daß sowohl die Reinigungsstufe 2 zur Erzielung von AGH-Reinheiten > 98 % Masseanteil als auch die Rückgewinnung des Strippgases bei ACH Reinheiten £ 98 ^6 Masseanteil ohne größere technische Änderungen für beide Varianten gemäß Pig. 1 und 2 bequem zu realisieren ist. Dazu sind jeweils gemäß Pig. 3 für die Variante gemäß Pig. 1 vorteilhaft, die Produktdampfleitung des Sumpfheizers 9 als Speiseleitung für das restbeladene Strippgas 30 als Teilstrom von 20, die Abzugsleitung des Kopfdampfes 26 für die Abführung des regenerierten Strippgases 33 und die Aufgabe des Rücklaufes 27 für die Dosierung des Absorptionsmittels 21, 31 zu nutzen. Das beladene Absorptionsmittel 32 wird als Sumpfprodukt 29 entsprechend Strom 22 weiterverarbeitet. Bei vollständiger Zuführung des restbeladenen Strippgases 20

als Strom 30 kann über 6 und 10 bequem eine zweistufige Rückgewinnung des Strippgases erfolgen. Analog gelten diese Ausführungen für die Variante gemäß Fig. 2. Prinzipiell sind als Strippgas auch G-emische_t der vorgenannten Strippgase Np j Luft COg» EL , leichte Kohlenwasserstoffe u.a. geeignet. Besonders günstig läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren dann realisieren, wenn die in ACN-Anlagen zwangsweise anfallenden Abgase als Strippgase verwendet werden können. Dabei entfällt die Kreislauffahrweise für das Strippgas.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an folgendem Beispiel näher erläutert werden:

Fig. 1 zeigt ein technologisches Schema mit einer Pe-in rein igung mit getrennter Apparatur;

Fig. 2 zeigt die Kombinationskolonne 7;

Fig. 3 zeigt das technologische Schema des Strippprozesses.

Zweistufiger Reinigungsprozeß mit Kombination von Stripp- und Destillationsstufe

Ein kontinuierlich anfallendes Reaktionsprodukt 17 aus dem Reaktor 1, bestehend aus Acetoncyanhydrin, Aceton, Wasser und Blausäure (s. Tabelle) wird in den oberen.Teil einer bei 75⁰C temperierten Strippkolonne 3, die zur besseren Kondensierung Maschennetzfüllkörper ( 0 Kolonne ,^₁₀ \ enthält, eingespeist. .^Füllkörper

Im G-egenstrom gelangt Stickstoff über die ebenfalls auf 75 ⁰C temperierte Sumpfblase in die Strippkolonne 3, so daß sich ein volumenbezogenes Gas-Produktverhältnis von 265 v/v einstellt. Der beladene Stickstoffstrom wird am oberen Teil der Kolonne 3 entnommen und zur Regeneration im G-egenstrom gekühlt und wieder in den Prozeß zurückgeführt, wobei die ausgetragenen Stoffe abgeschieden werden. Das Kondensat enthält (bezogen auf die Einsatzmenge Einsatzkomponente 100 # Masseanteil) 0,71 # ACH, 65,33 # AC, 40,94 % Wasser und 97,55 <f> HCN.

Das aus dem Sumpf der Kolonne 3 abgezogene und gestrippte Sumpfprodukt 25 wurde nachfolgend unmittelbar einer Peinreinigung unterzogen.

	ACH	AC	H2O	HCN	Masseanteil
Stoffstrom
reaktor	85	10	2,5	2,5	100
gestripptes
Rohprodukt -	95,2	3,8	0,9	0,06	87,20
Einsatz—
produkt
Vakuumdes			Werte	in Prozent Masseantei!
tillation

Zur Peinreinigung wird das gestrippte Sumpfprodukt 25 in eine kontinuierliche Kolonne 6 (Trennstufenzahl 5-1, Rücklaufverhältnis 1-2, Druck 6 kPa) eingespeist. Am Sumpf der Kolonne werden die höhersiedenden Zusatz-, stoffe, wie Katalysator abgezogen und in den Reaktor zurückgeführt.

Über Kopf der Kolonne 6 fällt ein Produktstrom an, der die Reste Aceton und Wasser enthält. Im Seitenstrom kann Acetoncyanhydrin mit Reinheiten > 99,5 # Masseanteil abgezogen werden. Die Verweilzeiten im thermischen Belastungsbereich werden minimal gehalten, um die Produktqualität durch den Zerfall von Acetoncyanhydrin nicht wieder zu verschlechtern.

(Zersetzungsrate des ACH bei 95 ⁰C / 6 kPa beträgt 0,06 % pro Minute)

Claims (4)

1. Erfindungsansprliche

   1. Verfahren zur Reinigung von ACH, gekennzeichnet dadurch, daß aus dem, Reaktionsprodukt (17) in zwei aufeinanderfolgenden Reinigungsstufen ACH mit Reinheiten 98 % Masseanteil gewonnen wird, wobei in der 1. Stufe durch einen Strippprozeß mit reaktionsträgem Gas (23, 24) die Hauptmenge der Verunreinigungen abgetrennt, das beladene reaktionsträge Strippgas (20) in einem Absorber (10) regeneriert und in der 2. Stufe das Gemisch einem Destillationsprozeß bei einem Druck von 20 - 100 Torr unterworfen wird bei der technologischen Realisierung der Reinigungsstufen in getrennten Apparaten, wie Strippkolonne (3) und Kolonne (6), oder in einer Apparateeinheit, wie Kombinationskolonne (7)·
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kombinationskolonne (7) durch einen Sperrboden in einen oberen und einen unteren Abschnitt aufgeteilt ist, wobei im oberen Abschnitt die 1. Reinigungsstufe und im unteren Abschnitt die 2. Reinigungsstufe realisiert werden.

   3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, geknnzeichnet dadurch, daß als Absorptionsmittel (21, 31) vorteilhaft im Prozeß vorhandene Flüssigkeitsströme verwendet,;werden,

   wie z.B. Aceton (13), Reaktionsprodukt (17) und ACH.

   4» Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei einstufiger Reinigung als Strippprozeß die 2. Stufe, wie Kolonne (6) oder unterer Abschnitt der Kombinationskolonne (7) zur Ruckgewinnung des Strippgases benutzt wird.
3. 5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß bei einstufiger Reinigung die Rückgewinnung des Strippgases über Kolonne (6) bzw. unteren Abschnitt der Kombinationskolonne (7) und Absorber (10) in einem zweistufigen Absorptionsprozeß erfolgt.

   6^V. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß bei störenden Katalysatoranteilen die Entnahme von ACH als Seitenstrom erfolgt, wobei die schweren Rückstände als Sumpfprodukt entfernt werden.
4. 7. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß in ACN-Anlagen zwangsweise anfallende Abgase als Strippgas eingesetzt werden und die Realisierung des Verfahrens ohne Kreislauffahrweise dieses Strippgases erfolgt.

   Hierzu...3. ..Seiten Zeichnungen