DD215307A1

DD215307A1 - PROCESS FOR CLEANING ACETONE CYANHYDRIN

Info

Publication number: DD215307A1
Application number: DD25166183A
Authority: DD
Inventors: Harald Sichtig; Guenter Schober; Harry Zigahn; Rolf Marschner; Juergen Wolf; Karl-Heinz Buchwald; Juergen Rodig; Ernst Bordes
Original assignee: Petrolchemisches Kombinat
Priority date: 1983-06-02
Filing date: 1983-06-02
Publication date: 1984-11-07

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.The invention relates to a process for the purification of acetone cyanohydrin (ACH) from technical reaction products with hydrocyanic acid, acetone, water, Katalysatorrueckstaenden and additives with inhibitory activity. The aim is to provide a process for obtaining high purity ACH with effective use of apparatus and energy as well as high process flexibility. From a reaction product ACH with purities> 98% by weight are obtained in two successive purification stages. In the first stage, a stripping process m. reaction gas gas d. Main amount of impurities separated and the loaded stripping gas regenerated in an absorber to be distilled in a further stage for fine cleaning in a column. The purification of ACH according to the process of the invention is applicable in particular in acrylonitrile plants in which the by-product is blue acid. The process can also be realized in an apparatus unit, the combination column.

Description

Title of the invention

Verfaliren zur Reinigung von AcetoncyanhydrinVerfaliren for the purification of acetone cyanohydrin

IPK C 07 C 121/36IPK C 07 C 121/36

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Acetoncyanhydrin (ACH) aus technischen Reaktionsprodukten mit Blausäure, Aceton, Wasser, Katalysatorruckständen sowie Zusatzstoffen mit inhibierender Wirkung.The invention relates to a process for the purification of acetone cyanohydrin (ACH) from industrial reaction products with hydrocyanic acid, acetone, water, catalyst residues and additives having an inhibiting action.

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.The material systems to be purified can be obtained during the processing of pure hydrogen cyanide and pure acetone and of waste products which contain hydrocyanic acid and acetone. The process can be used particularly advantageously if there is a forced attack of HCN in existing acrylonitrile plants.

Characteristic of the known technical solutions

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.According to the patents GB 471952 and DE-AS 1944754 it is known that from ACH reaction mixtures by simple blowing with inert gases, such as nitrogen, air, CO ₂ , H £ light hydrocarbons, inter alia, in a Ausblasekolonne ACH with purity <r 98 # can be won. Purity> 98 # ACH can only be achieved by distillative separation. Thus, carried out according to GB 416007 a discontinuous vacuum distillation at pressures of 15-20 Torr and Sumpftemperatureη 80-90 ⁰ C.

-2. «1983*093967-2. "1983 * 093 967

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:In the patents USP 3742016 and USP 4130540 continuous two-stage distillation processes are described, which are to achieve higher purities. The known technical solutions have the following disadvantages:

- Durch Ausblasen können nur Reinheiten von < 98 H> erreicht werden ;- By blowing only purities of <98 H> can be achieved;

- Diskontinuierliche Destillationsverfahren führen zu hohem apparativen, energetischen und technologischen Aufwand bei gleichzeitiger hoher thermischer Belastung, verbunden mit ACH-Verlusten;- Discontinuous distillation processes lead to high equipment, energy and technological complexity with simultaneous high thermal load, associated with ACH losses;

- 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;- Continuous multi-stage distillation processes are also characterized by high thermal loads and large equipment and energy expenditure, which in principle contradictions exist between separation task, the existing separation factors and the technical solutions;

- 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.- In principle, occur in distillation processes with hydrogen cyanide polymerization problems that do not allow stable operation of such columns. However, the demands for rational energy application, higher product purities and process flexibility can only be met by fully utilizing the separation and kinetic characteristics of the above-mentioned mixture.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Ge-The object of the invention is to provide a method for

winnung von ACH hoher Reinheit bei effektiven Apparate· und Energieeinsatz sowie hoher Prozeßflexibilität zu schaffen·Achieving high purity of ACH in effective apparatus and energy use as well as high process flexibility.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to provide a process for the purification of ACH from technical reaction products with hydrocyanic acid, acetone, water, Katalysatorrlickständen and additives with inhibitory effect · This is essentially according to Pig. 1 and 2 achieved in that from the reaction product 17 in two successive purification stages ACH with purities> 98 # water content is obtained as bottom product 29 of the second stage. In the first stage, a stripping process with inert stripping gas, e.g. N ^ j the majority of the impurities 18 separated. In the subsequent second stage, the mixture is subjected to a distillation process at a pressure of 20-100 Torr. The technical and technological realization of the two purification stages can be according to Pig. 1 in separate apparatus, such as stripping column 3 and column 6 or in a complex apparatus unit according to Pig. 2, as combination column 7, take place. The combination column 7 is divided by a barrier floor into an upper and lower section, wherein in the upper section the first purification step and in the lower the second purification step take place at respectively different pressure ratios.

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 werdenThe loaded stripping gas 18 is pre-cleaned in the condenser 4. The deposited by partial condensation Plüssigprodukte be passed as feedback 19 to the eeactor 1. The recovery of the stripping gas from the rest loaded inert stripping gas 20 takes place after Pig. 1 via an absorption process in the absorber 10, wherein as absorption means 21, 31 »which can be cooled in a cooler 12, advantageous liquid streams present in the process are used, such as e.g. Acetone ІЗ, reaction product 17 and ACH. The loaded absorbent 22 can then be recycled very conveniently both to the reactor 1, in which acetone 13, hydrocyanic acid or hydrocyanic product 14 and catalyst 15 lead to the reaction product 17, as well as directly the reaction product 17 are added before the preheater 2. In the case of non-system Absorptants, the discharge of the loaded stream 22 from the ACH recovery cycle preferably takes place directly to a separate desorption stage. The regenerated stripping gas 23 is expediently returned completely or partially via a compressor 11 with / without metering of fresh stripping gas 24 via a stripping gas preheater 5, which can also be partially or completely bypassed at corresponding temperature ratios, into the 1st purification stage. The bottom product 25 of the 1st purification stage is finely purified in a distillation process under reduced pressure in the 2nd stage. The overhead vapor 26 is condensed in the condenser 4, wherein the pressure is maintained via the vacuum generator 8, the still disturbing impurities withdrawn as top product 28 and adjusted depending on the separation requirements of the return 27

ACH mit Reinheiten > 98 # Hasseanteil wird als Sumpf- ACH with purities> 98 # hate share is called sump

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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.product 29 obtained at the sump heater heated with the sump heater 9. For larger amounts of catalyst backbones, ACH can be recovered as a side effluent, removing the heavy residue from the bottom.

Tut ACH-Reinheiten £ 98 <$> Masseanteil ist es infolge der trenntechnischen und kinetischen Besonderheiten dieser Reaktionsprodukte, die sich in hohen Trennfaktoren äußern, möglich, die Reinigung einstufig als Strippprozeß durchzuführen. Bei dieser einstufigen Reinigung kann die 2. Stufe, wie Kolonne 6 gemäß Pig.1 oder wie der untere Abschnitt der Kombinationskolonne 7 gemäß Fig« 2, zur Rückgewinnung des Strippgases, wie z.B. in Pig. 3 für Variante gemäß Pig. 1 dargestellt, benutzt werden· Zum Zwecke einer hohen Anlagen- und Prozeßflexibilität ist die technische und technologische Gestaltung der 2. Stufe so vorzunehmen, daß sowohl die Reinigungsstufe 2 zur Erzielung von AGH-Reinheiten > 98 % Masseanteil als auch die Rückgewinnung des Strippgases bei ACH Reinheiten £ 98 ^6 Masseanteil ohne größere technische Änderungen für beide Varianten gemäß Pig. 1 und 2 bequem zu realisieren ist. Dazu sind jeweils gemäß Pig. 3 für die Variante gemäß Pig. 1 vorteilhaft, die Produktdampfleitung des Sumpfheizers 9 als Speiseleitung für das restbeladene Strippgas 30 als Teilstrom von 20, die Abzugsleitung des Kopfdampfes 26 für die Abführung des regenerierten Strippgases 33 und die Aufgabe des Rücklaufes 27 für die Dosierung des Absorptionsmittels 21, 31 zu nutzen. Das beladene Absorptionsmittel 32 wird als Sumpfprodukt 29 entsprechend Strom 22 weiterverarbeitet. Bei vollständiger Zuführung des restbeladenen Strippgases 20 Does ACH purities £ 98 <$> by weight, it is a result of the separation technology and kinetic features of these reaction products, which are manifested in high separation factors possible to carry out the cleaning stage as stripping process. In this single-stage purification, the second stage, such as column 6 according to Pig.1 or as the lower portion of the combination column 7 according to Fig. 2, for the recovery of the stripping gas, such as in Pig. 3 for variant according to Pig. 1). For the purpose of a high plant and process flexibility, the technical and technological design of the second stage is to be carried out so that both the purification stage 2 to obtain AGH purities> 98% by weight and the recovery of the stripping gas at ACH Purities £ 98 ^ 6 mass fraction without major technical changes for both variants according to Pig. 1 and 2 is easy to implement. These are each according to Pig. 3 for the variant according to Pig. 1 advantageous to use the product vapor line of the sump heater 9 as a feed line for the rest laden stripping gas 30 as a partial flow of 20, the discharge line of the overhead vapor 26 for the discharge of the regenerated stripping gas 33 and the task of the return 27 for the metering of the absorbent 21, 31. The loaded absorbent 32 is further processed as bottom product 29 according to stream 22. Upon complete delivery of the restloaded stripping gas 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.as stream 30 can be done via 6 and 10 comfortably a two-stage recovery of the stripping gas. In principle, these statements apply to the variant according to FIG. 2. In principle, the stripping gas used is also G-emitic _{t of} the abovementioned stripping gases Np.sub.j air CO.sub.g.sup.EL, light hydrocarbons, and the like. The process according to the invention can be realized in a particularly favorable manner if the exhaust gases which are forcibly produced in ACN plants can be used as stripping gases. This eliminates the circulation procedure for the stripping gas.

embodiment

Die Erfindung soll an folgendem Beispiel näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail by the following example:

Fig. 1 zeigt ein technologisches Schema mit einer Pe-in rein igung mit getrennter Apparatur;Fig. 1 shows a technological scheme with a Pe-in cleaning with separate equipment;

Fig. 2 zeigt die Kombinationskolonne 7;Fig. 2 shows the combination column 7;

Fig. 3 zeigt das technologische Schema des Strippprozesses.Fig. 3 shows the technological scheme of the stripping process.

Zweistufiger Reinigungsprozeß mit Kombination von Stripp- und DestillationsstufeTwo-stage cleaning process with combination of stripping and distillation stage

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. .^FüllkörperA continuously occurring reaction product 17 from the reactor 1, consisting of acetone cyanohydrin, acetone, water and hydrogen cyanide (see Table) is in the upper part of a tempered at 75 ⁰ C stripping column 3, for better condensation Maschennetzfüllkörper ( 0 column , ^ ₁₀ \ contains, fed in. ^ filler

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.In the gen-egenstrom nitrogen passes through the tempered at 75 ⁰ C bottom bubble in the stripping column 3, so that a volume-related gas product ratio of 265 v / v is established. The loaded nitrogen stream is removed at the upper part of the column 3 and cooled for regeneration in the gen egenstrom and recycled back into the process, the discharged substances are deposited. The condensate contains (based on the amount of feed component 100 mass fraction) 0.71 # ACH, 65.33 # AC, 40.94 % water and 97.55 <f> HCN.

Das aus dem Sumpf der Kolonne 3 abgezogene und gestrippte Sumpfprodukt 25 wurde nachfolgend unmittelbar einer Peinreinigung unterzogen.The withdrawn from the bottom of the column 3 and stripped bottom product 25 was subsequently subjected directly to a Peinreinigung.

ACHOH ACAC H₂OH ₂ O HCNHCN Masseanteilmass fraction Stoffstrommaterial flow reaktorreactor 8585 1010 2,52.5 2,52.5 100100 gestripptesstripped Rohprodukt -Crude product 95,295.2 3,83.8 0,90.9 0,060.06 87,2087,20 Einsatz—Commitment- produktproduct VakuumdesVakuumdes Wertevalues in Prozent Masseantei!in percent mass share! tillationtilla tion

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.For purifying, the stripped bottom product 25 is fed into a continuous column 6 (separation stage number 5-1, reflux ratio 1-2, pressure 6 kPa). At the bottom of the column, the higher-boiling additional substances such as catalyst are withdrawn and recycled to the reactor.

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.Above the top of the column 6, a product stream is obtained which contains the residues acetone and water. In the side stream acetone cyanohydrin can be removed with purities > 99.5 # by mass. The residence times in the thermal load range are kept to a minimum in order not to impair the product quality again by the decomposition of acetone cyanohydrin.

(Zersetzungsrate des ACH bei 95 ⁰C / 6 kPa beträgt 0,06 % pro Minute)(Decomposition rate of ACH at 95 ⁰ C / 6 kPa is 0.06% per minute)

Claims

Erfindungsansprliche

1. A process for purifying ACH, characterized in that from the reaction product (17) in two successive purification stages ACH with purities 98% by weight is obtained, wherein in the 1st stage by a stripping process with inert gas (23, 24) the The main amount of impurities separated, the loaded inert stripping gas (20) regenerated in an absorber (10) and in the 2nd stage, the mixture is subjected to a distillation process at a pressure of 20 - 100 Torr in the technological realization of the purification stages in separate apparatus, such as Stripping column (3) and column (6), or in an apparatus unit, such as combination column (7)

2. The method according to item 1, characterized in that the combination column (7) is divided by a barrier floor in an upper and a lower portion, wherein in the upper section of the first cleaning stage and in the lower section of the second purification stage are realized.

Method according to items 1 and 2, characterized in that liquid streams advantageously used in the process are used as absorption means (21, 31);

such as. Acetone (13), reaction product (17) and ACH.

4 »Process according to item 1 to 3, characterized in that in the single-stage purification as a stripping the second stage, such as column (6) or lower portion of the combination column (7) is used to recover the stripping gas.

5. The method according to item 1 to 4, characterized in that in one-stage purification, the recovery of the stripping gas via column (6) or lower portion of the combination column (7) and absorber (10) takes place in a two-stage absorption process.

^6V . Process according to items 1 to 5, characterized in that the removal of ACH takes place as a side stream in the case of interfering catalyst components, the heavy residues being removed as the bottom product.

7. The method according to item 1 to 6, characterized in that used in ACN plants forcibly exhaust gases are used as the stripping gas and the realization of the method without circulation mode of this stripping occurs.

For this ... 3rd ..Sides drawings