Der
vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die sich aus dem
Stand der Technik ergebenden Nachteile zu überwinden.
Weiterhin
lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
bereitzustellen, mit dem es möglich
ist, bei der Aufarbeitung von Roh(Meth)Acrylsäure Verunreinigungen wie etwa Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid
und Protoanemonin gezielt abzutrennen. Dabei sollte das Verfahren
in technischem Maßstab
gut anwendbar und deshalb vom ökonomischen
wie ökologischen
Standpunkt den Verfahren des Standes der Technik überlegen sein.
Insbesondere sind in diesem Zusammenhang ein hervorragendes Aufreinigungsvermögen bei
Einhaltung hoher ökologischer
und ökonomischer
Anforderungen zu nennen.
Zudem
lag eine weitere der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe darin,
eine Vorrichtung zur Erzeugung hochreiner (Meth)Acrylsäure zur
Verfügung
zu stellen, die eine Aufreinigung von verunreinigter (Meth)Acrylsäure zu höchster Reinheit
bei einem geringen Energieaufwand, bei störungsfreiem und umweltschonendem
Betrieb und bei einem möglichst
geringen Verlust an (Meth)Acrylsäure
in Form von (Meth)Acrylsäure-Dimeren
und/oder (Meth)Acrylsäure-Trimeren
ermöglicht.
Schließlich lag
der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
bereitzustellen, wobei bei der Herstellung und insbesondere bei
der Aufreinigung von (Meth)Acrylsäure die Gefahr, dass es zu
unkontrollierter Polymerisation von (Meth)Acrylsäure kommt, verringert wird.
Diese
Aufgaben werden gelöst
durch ein Verfahren, eine Vorrichtung, eine (Meth)Acrylsäure, durch
Fasern, Formkörper,
Filme, Schäume,
superabsorbierende Polymere oder Hygieneartikel sowie durch eine
Verwendung jeweils mit den Merkmalen der entsprechenden Patentansprüche und
der nachfolgenden Ausführungen
gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche und
der nachfolgenden Ausführungen,
die jeweils einzeln angewandt oder beliebig miteinander kombiniert
werden können.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure
umfasst eine Verfahrensstufe zur Aufarbeitung einer Zusammensetzung Z1 beinhaltend (Meth)Acrylsäure, Wasser, (Meth)Acrylsäure-Dimere,
Protoanemonin, Maleinsäure
und Maleinsäureanhydrid,
wobei die Verfahrensstufe folgende Verfahrensschritte umfasst:
- a) Zuführen
der Zusammensetzung Z1 in einen Dimerenspaltreaktor
und Spaltung der (Meth)Acrylsäure-Dimere
bei einer Temperatur in einem Bereich von 50 bis 500°C, vorzugsweise
in einem Bereich von 150 bis 400°C
und besonders bevorzugt in einem Bereich von 250 bis 300°;
- b) Entnahme eines Kopfproduktes des Dimerenspaltreaktors als
eine Zusammensetzung Z2 und eines Sumpfproduktes
des Dimerenspaltreaktors als eine Zusammensetzung Z3;
- c) Abtrennen von (Meth)Acrylsäure aus der Zusammensetzung
Z2, wobei vorzugsweise eine auf (Meth)Acrylsäure basierende
Zusammensetzung Z4 als abgetrenntes Produkt
erhalten wird.
Mit
diesem Verfahren gelangt man in überraschender
Weise, dafür
aber nicht minder vorteilhaft, zu hochreinen Produkten, die sich
auch für
den Einsatz in Polymeren, z. B. für den Hygienebereich, eignen.
Als
Kopfprodukt im Sinne der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise
ein Produkt verstanden, welches einer Vorrichtungseinheit der neben
der in dem Produkt vorhandenen Energie noch weitere Energie – vorzugsweise
thermische Energie – zugeführt wird,
beispielsweise einer Rektifikationskolonne oder einem Dimerenspaltreaktor,
an einer beliebigen Stelle in der oberen Hälfte, besonders bevorzugt im
oberen Drittel und darüber
hinaus bevorzugt im oberen Fünftel,
in dieser Vorrichtungseinheit, entnommen werden kann. Umgekehrt
wird als Sumpfprodukt im Sinne der vorliegenden Erfindung vorzugsweise
ein Produkt verstanden, welches einer Vorrichtungseinheit an einer
beliebigen Stelle in der unteren Hälfte, besonders bevorzugt im
unteren Drittel und darüber hinaus
bevorzugt im unteren Fünftel,
entnommen werden kann.
Das
Verfahren arbeitet vorzugsweise kontinuierlich. Dazu wird die (Meth)Acrylsäure in einem Reaktor
generiert, dann wird sie in einem Quenchabsorber – auch gelegentlich
als Quenchtower bezeichnet – in
wässrige
Lösung
gebracht, anschließend wird
diese wässrige
Acrylsäurelösung in
einer Destillationsvorrichtung destilliert. Das bei der Destillation entstehende,
die hochsiedenden Verbindungen enthaltende Sumpfprodukt (=Zusammensetzung
Z1) wird der Aufreinigungsvorrichtung zugeführt. Das Verfahren
erlaubt die Herstellung sehr reiner (Meth)Acrylsäure aus vergleichsweise verunreinigter Roh(Meth)Acrylsäure. In
der Folge kann der Destillationsschritt schonender erfolgen, wodurch
einer vorzeitige Polymerisation der (Meth)Acrylsäure reduziert und die Qualität der (Meth)Acrylsäure gesteigert wird.
Im
Falle der Herstellung von Acrylsäure
enthält
die in dem erfindungsgemäßen Verfahren
in der Verfahrensstufe zur Aufarbeitung der Zusammensetzung Z1 eingesetzte Zusammensetzung Z1 Acrylsäure-Dimere
und Acrylsäure-Trimere
in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 1 bis 90 Gew.-%, besonders
bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 10 bis 60 Gew.-%
und darüber
hinaus bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 20 bis
50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung Z1. Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid
sind in der Zusammensetzung Z1 vorzugsweise
in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, besonders
bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 2 bis 20 Gew.-% und
darüber
hinaus bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 5 bis
10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung Z1, in der Zusammensetzung Z1 enthalten.
Protoanemonin ist vorzugsweise in einer Menge von bis zu 3.000 ppm,
besonders bevorzugt von bis zu 500 ppm und darüber hinaus bevorzugt von bis
zu 300 ppm, bezogen auf die Zusammensetzung Z1,
enthalten. Der Gehalt an Acrylsäure
in der Zusammensetzung Z1 liegt vorzugsweise
in einem Bereich von 0,1 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem
Bereich von 5 bis 60 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt in einem
Bereich von 10 bis 50 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der
Zusammensetzung Z1. Weiterhin beinhaltet
die Zusammensetzung Z1 zu 0 bis 40 Gew.-%
weitere Verunreinigungen oder geeignete Zusatzstoffe sowie 0,01
bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 5 Gew.-% Wasser. Als weitere
Verunreinigung ist im Falle der Herstellung von Acrylsäure Phenotiazin
enthalten, zu den Zusatzstoffen gehört beispielsweise Hydrochinon,
welches als Polymerisationsinhibitor zugesetzt wird. Die Summe der Gew.-%-Angaben der einzelnen
Bestandteile sind so zu wählen,
dass diese jeweils zusammen 100 ergeben.
Diese
Zusammensetzung Z1 wird zunächst in
den Dimerenspaltreaktor überführt und
unter den oben genannten Temperaturbedingungen, vorzugsweise bei
einem Druck in einem Bereich von 0,1 bis 1000 bar, besonders bevorzugt
bei einem Druck in einem Bereich von 10 bis 800 bar, darüber hinaus
bevorzugt bei einem Druck in einem Bereich von 80 bis 600 bar, gespalten.
Die Verweilzeit der einzelnen Komponenten der Zusammensetzung Z1 im Dimerenspaltreaktor liegt vorzugsweise
in einem Bereich von 0,1 Sekunden bis 1 Stunde, besonders bevorzugt
in einem Bereich von 1 Sekunde bis 15 Minuten und darüber hinaus
bevorzugt in einem Bereich von 1 Minute bis 10 Minuten.
Nach
der Spaltung der (Meth)Acrylsäure-Dimere
bzw. Trimere im Spaltreaktor wird dem Dimerenspaltreaktor die Zusammensetzung
Z2 als Kopfprodukt sowie die Zusammensetzung
Z3 als Sumpfprodukt entnommen.
Im
Falle der Herstellung von Acrylsäure
enthält
die als Kopfprodukt aus dem Dimerenspaltreaktor entnommene Zusammensetzung
Z2 Acrylsäure-Dimere und Acrylsäure-Trimere
vorzugsweise in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0 bis 10 Gew.-%,
besonders bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0,1
bis 5 Gew.-% und darüber
hinaus bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0,5 bis
1 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung Z2. Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid
sind in der Zusammensetzung Z2 vorzugsweise
in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 1 bis 20 Gew.-%, besonders
bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 2 bis 3 Gew.-%
und darüber
hinaus bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 2,2 bis
2,8 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung
Z2, in der Zusammensetzung Z2 enthalten.
Protoanemonin ist vorzugsweise in einer Menge von bis zu 3.000 ppm,
besonders bevorzugt von bis zu 400 ppm und darüber hinaus bevorzugt von bis
zu 300 ppm, bezogen auf die Zusammensetzung Z2,
enthalten. Der Gehalt an Acrylsäure
in der Zusammensetzung Z2 liegt vorzugsweise
in einem Bereich von 70 bis 99 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem
Bereich von 85 bis 95 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt in einem
Bereich von 90 bis 93 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der
Zusammensetzung Z2.
Die
als Sumpfprodukt dem Dimerenspaltreaktor entnommene Zusammensetzung
Z3 enthält Acrylsäure-Dimere
und Acrylsäure-Trimere
vorzugsweise in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 30 bis 90
Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich
von 50 bis 80 Gew.-% und darüber
hinaus bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 60 bis
70 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung Z3. Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid
sind in der Zusammensetzung Z3 vorzugsweise
in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 5 bis 40 Gew.-%, besonders
bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 10 bis 30 Gew.-%
und darüber
hinaus bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 20 bis
25 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung Z3, enthalten. Protoanemonin ist vorzugsweise
in einer Menge von bis zu 10.000 ppm, besonders bevorzugt von bis
zu 2.000 ppm und darüber
hinaus bevorzugt von bis zu 5.000 ppm, bezogen auf die Zusammensetzung
Z3, enthalten. Der Gehalt an Acrylsäure in der
Zusammensetzung Z3 liegt vorzugsweise in
einem Bereich von 0 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem
Bereich von 0,1 bis 25 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt in einem
Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der
Zusammensetzung Z3.
Das
Sumpfprodukt der Zusammensetzung Z3 wird
vorzugsweise einer thermischen Verwertung zugeführt, aus dem Kopfprodukt der
Zusammensetzung Z2 hingegen wird im Schritt
c) des erfindungsgemäßen Verfahrens
die (Meth)Acrylsäure
abgetrennt, wobei vorzugsweise eine auf (Meth)Acrylsäure basierende
Zusammensetzung Z4 erhalten wird. Diese wird
vorzugsweise in die Destillationsvorrichtung, in der die aus dem
Quenchabsorber erhaltene wässrige Acrylsäurelösung aufgereinigt
wird, zurückgeführt. Sie
kann jedoch auch direkt einer Kristallisationsvorrichtung zugeführt werden,
in der die (Meth)Acrylsäure
kristallisiert und die so erhaltenen (Meth)Acrylsäurekristalle
mittels geeigneter Abtrennvorrichtungen abgetrennt werden.
Die
Abtrennung der (Meth)Acrylsäure
aus der Zusammensetzung Z2 erfolgt vorzugsweise durch Überführung der
(Meth)Acrylsäure
in die Gasphase. Besonders bevorzugt erfolgt die Abtrennung der
(Meth)Acrylsäure
durch fraktionierte Destillation in einer Rektifikationskolonne.
Eine bevorzugte Destillationskolonne besteht aus einem Kolonnenboden, der
eine Verdampfungsvorrichtung aufweist, einen Kolonnenkopf, der einen
Kondensator und einen darunter liegenden Rücklaufteiler sowie eine Ableitung zur
Entnahme des Destillates aufweist, sowie aus einer zwischen dem
Kolonnenboden und dem Kolonnenkopf befindlichen Trennungsvorrichtung.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt, dass die Rektifikationskolonne
1 bis 40, besonders bevorzugt 2 bis 30 theoretische Trennstufen
aufweist. Der Zulauf der Zusammensetzung Z2 in
die Rektifikationskolonne erfolgt vorzugsweise in der unteren Hälfte der
Kolonne, besonders bevorzugt im unteren Drittel. Als Kolonneneinbauten
können
Böden sowie
kommerziell erhältliche
strukturierte Packungen, wie etwa Montz B1 oder Sulzer Mellapak,
und/oder Füllkörper, wie
etwa Raschigringe oder Berlsättel,
genutzt werden. Die Kolonne kann für die Sumpfumwälzung mit
einem Zwangsumlauf-Übererhitzer
oder Naturlaufverdampfer ausgestattet werden. Der Rektifikationsprozess wird
vorzugsweise bei reduzierten Druck, besonders bevorzugt bei einem
Druck in einem Bereich von 20 bis 200 mbar, darüber hinaus bevorzugt bei einem Druck
in einem Bereich von 40 bis 150 mbar, durchgeführt. Die Sumpftemperatur liegt
bei der Rektifikation vorzugsweise in einem Bereich zwischen 40
und 200°C,
besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 60 und 130°C. Zur Verminderung
der Bildung von (Meth)Acrylsäurepolymeren
wird der in der Rektifikationskolonne befindlichen Zusammensetzung vorzugsweise
ein Inhibitor, wie etwa Hydrochinon, zugesetzt. Die Zugabe des Inhibitors
erfolgt vorzugsweise kontinuierlich am Kopf der Kolonne. Das Rücklaufverhältnis, welches
definiert ist als das Verhältnis aus
der Menge der vom Kolonnenkopf zurücktropfenden Flüssigkeit
zur Menge der am Kolonnenkopf entnommenen Flüssigkeit, liegt vorzugsweise
in einem Bereich zwischen 0,1 bis 2, besonders bevorzugt in einem
Bereich zwischen 0,5 bis 1,5. Das am Kolonnenkopf entnommene Produkt
der Zusammensetzung Z4 wird vorzugsweise
in die Destillationsvorrichtung, in der die aus dem Quenchabsorber
erhaltene wässrige
Acrylsäurelösung aufgereinigt
wird, zugeführt.
Die Abtrennung der (Meth)Acrylsäure
aus der Zusammensetzung Z2 ist jedoch nicht
auf die vorstehend beschriebenen Destillation beschränkt. Es
ist ferner möglich,
die Abtrennung durch alle anderen dem Fachmann als geeignet erscheinenden
Methoden wie Kristallisation, Ausfrieren und Abtrennung über eine
semipermeabele Membran erfolgen zu lassen.
Im
Falle der Herstellung von Acrylsäure
enthält
die als Kopfprodukt aus der Rektifikationskolonne entnommene Zusammensetzung
Z4 Acrylsäure-Dimere und Acrylsäure-Trimere
vorzugsweise in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0 bis 20 Gew.-%,
besonders bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0,001
bis 2 Gew.-% und darüber
hinaus bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0,005
bis 0,35 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung
Z4. Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid
sind in der Zusammensetzung Z2 vorzugsweise
in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0 bis 20 Gew.-%, besonders
bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 1 bis 10 Gew.-%
und darüber
hinaus bevorzugt in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 3 bis
5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung Z4, enthalten. Protoanemonin ist vorzugsweise
in einer Menge von bis zu 3.000 ppm, besonders bevorzugt von bis
zu 500 ppm und darüber
hinaus bevorzugt von bis zu 300 ppm, bezogen auf die Zusammensetzung
Z4, enthalten. Der Gehalt an Acrylsäure in der
Zusammensetzung Z2 liegt vorzugsweise in
einem Bereich von 60 bis 98 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem
Bereich von 85 bis 95 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt in einem
Bereich von 90 bis 93 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der
Zusammensetzung Z4.
Es
ist weiterhin bevorzugt, dass der Rektifikationskolonne ein Sumpfprodukt
(SPRK) entnommen wird, wobei die in einem bestimmten Zeitintervall entnommene
Menge vorzugsweise 1 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 bis 12
Gew.-% und darüber hinaus
bevorzugt 8 bis 9 Gew.-%, jeweils bezogen auf die der Rektifikationskolonne
im gleichen Zeitintervall zugeführte
Menge der Zusammensetzung Z2, beträgt. Das
der Rektifikationskolonne entnommene Sumpfprodukt wird vorzugsweise
verworfen.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden in einem zusätzlichen
Verfahrensschritt die in der Zusammensetzung Z1 enthaltenen
Nebenprodukte abgereicht. Im Falle der Herstellung von Acrylsäure werden
in dieser zusätzlichen
Verfahrensstufe vorzugsweise Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid
und Protoanemonin aus der Zusammensetzung Z1 abgereichert.
Dabei
kann die Abreicherung der Nebenprodukte aus der Zusammensetzung
Z1 vor Durchführung des Schrittes a) erfolgen
oder aber zwischen den Verfahrensschritten b) und c).
Wenn
im Falle der Acrylsäuresynthese
die Abreicherung der Nebenprodukte aus der Zusammensetzung Z1 vor Durchführung des Schrittes a) erfolgt,
so wird der Dimerenspaltvorrichtung eine Zusammensetzung Z1 zugeführt,
in der Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid
und Protoanemonin in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0 bis
10 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-% und darüber hinaus
bevorzugt in einem Bereich von 0,2 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Zusammensetzung Z1, enthalten sind.
Aus der Dimerenspaltvorrichtung wird als Kopfprodukt die Zusammensetzung
Z2' entnommen,
in der Maleinsäure,
Maleinsäureanhydrid
und Protoanemonin in einer Gesamtmengemenge in einem Bereich von
0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-%
und darüber
hinaus bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung Z2,
enthalten sind. Aus dieser Zusammensetzung Z2' wird im Verfahrenschritt
c) die Acrylsäure
abgetrennt, wobei vorzugsweise eine auf Acrylsäure basierende Zusammensetzung
Z4' als
abgetrenntes Produkt erhalten wird. Diese wird vorzugsweise in die Destillationsvorrichtung,
in der die aus dem Quenchabsorber erhaltene wässrige Acrylsäurelösung aufgereinigt
wird, zurückgeführt. In
dieser Zusammensetzung Z4' sind in der Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid
und Protoanemonin in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0 bis
1 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,001 bis 0,5 Gew.-% und
darüber hinaus
bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf
das Gesamtgewicht der Zusammensetzung Z1,
enthalten.
Wenn
im Falle der Acrylsäuresynthese
die Abreicherung der Nebenprodukte aus der Zusammensetzung Z1 zwischen den Verfahrensschritten b) und
c) erfolgt, so werden aus der der Dimerenspaltvorrichtung als Kopfprodukt
entnommenen Zusammensetzung Z2 Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und
Protoanemonin abgereichert, wobei eine Zusammensetzung Z2'' erhalten wird. In
dieser Zusammensetzung Z2'' sind Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und
Protoanemonin in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0 bis 10
Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-% und darüber hinaus
bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Zusammensetzung Z2'', enthalten. Aus dieser Zusammensetzung Z2'' wird anschließend im
Verfahrensschritt c) die Acrylsäure
abgetrennt, wobei vorzugsweise eine auf Acrylsäure basierende Zusammensetzung
Z4'' als abgetrenntes
Produkt erhalten wird. Diese wird vorzugsweise in die Destillationsvorrichtung,
in der die aus dem Quenchabsorber erhaltene wässrige Acrylsäurelösung aufgereinigt
wird, zurückgeführt oder aber
einer Kristallisationsvorrichtung, in der die Acrylsäure kristallisiert
wird, zugeführt.
In dieser Zusammensetzung Z4'' sind Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid
und Protoanemonin in einer Gesamtmenge in einem Bereich von 0 bis
1 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,001 bis 0,1 Gew.-% und
darüber
hinaus bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 0,05 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung Z4'', enthalten.
Die
Abreicherung der Nebenprodukte, insbesondere die Abreicherung von
Maleinsäure,
Maleinsäureanhydrid
und Protonanemonin erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur, die
niedriger ist als die Temperatur bei Abtrennen von (Meth)Acrylsäure im Schritt
c) des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Besonders bevorzugt erfolgt die Anreicherung dieser Nebenprodukte
durch Kristallisation.
Der
Vorteil der Anreicherung der Nebenprodukte besteht unter anderem
darin, dass die Abtrennung der (Meth)Acrylsäure im Verfahrensschritt c) bei
einer niedrigeren Temperatur erfolgen kann im Vergleich zu der Abtrennung
von (Meth)Acrylsäure aus
einer Zusammensetzung, aus der die Nebenprodukte nicht in einem
zusätzlichen
Verfahrensschritt abgereicht wurde. So ist bei vorheriger Abtrennung der
Nebenprodukte, insbesondere bei vorheriger Abtrennung von Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid
und Protoanemonin, eine Abtrennung der (Meth)Acrylsäure im Verfahrensschritt
c) beispielsweise auch bei einer Temperatur von weniger als 60°C möglich. Derart
geringe Temperaturen führen
zu einer Reduzierung der Bildung von (Meth)Acrylsäure-Polymeren oder
(Meth)Acrylsäure-Oligomeren
im Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure umfassend
als fluidleitend miteinander verbundene Komponenten eine (Meth)Acrylsäure-Syntheseeinheit,
einen Quenchabsorber, eine Destillationsvorrichtung und eine Aufarbeitungsvorrichtung
für das
bei der Destillation in der Destillationsvorrichtung erhaltene Sumpfprodukt,
wobei die Aufarbeitungsvorrichtung einen Dimerenspaltreaktor und
eine (Meth)Acrylsäure-Abtrennungsvorrichtung
aufweist wobei,
- (β1) der Dimerenspaltreaktor einen
Zulauf, der eine Zusammensetzung beinhaltend (Meth)Acrylsäure und
(Meth)Acrylsäure-Dimere
führt,
einen ersten Ablauf DS1 zur Entnahme des
Kopfproduktes der Zusammensetzung Z2 aus
dem Dimerenspaltreaktor, sowie einen zweiten Ablauf DS2 zur Entnahme
des Sumpfproduktes, vorzugsweise der Zusammensetzung Z3,
aus dem Dimerenspaltreaktor, aufweist;
- (β2)
die (Meth)Acrylsäure-Abtrennungsvorrichtung
einen Zulauf, der mit dem ersten Ablauf DS1 des
Dimerenspaltreaktors verbunden ist, einen ersten Ablauf AV1, der Destillationsvorrichtung verbunden
ist, zur Entnahme des Kopfproduktes, vorzugsweise der Zusammensetzung
Z4, der (Meth)Acrylsäure-Abtrennungsvorrichtung
und einen zweiten Ablauf AV2 zur Entnahme
des Sumpfproduktes der (Meth)Acrylsäure-Abtrennungsvorrichtung, aufweist.
Unter „fluitleitend" wird erfindungsgemäß verstanden,
dass Gase oder Flüssigkeiten
oder deren Mischungen durch entsprechende Leitungen geführt werden.
Hierzu lassen sich insbesondere Rohrleitungen, Pumpen und dergleichen
einsetzen.
Eine
Vorrichtung zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure weist in dem Bereich, der
eine (Meth)Acrylsäuresyntheseeinheit
und einen Quenchabsorber aufweist, vorzugsweise folgenden Aufbau
bei der Synthese von Acrylsäure
auf: Propylen und ggf. weitere Inertgase wie Stickstoff oder Verbrennungsgase
wie CO2 oder Stickoxide werden in einem
ersten Reaktor zu einer ersten katalytische Oxidation über eine
Eduktzufuhr, die in einen ersten Reaktor mündet, zugeleitet. Der erste
Reaktor ist über
eine weitere Leitung mit einem zweiten Reaktor verbunden, in den
das Produkt der ersten katalytischen Oxidation aus dem ersten Reaktor
für eine zweite
katalytische Oxidation eingeleitet wird. Das Acrylsäure beinhaltende
Produkt der zweiten katalytischen Oxidation wird über eine
zwischen dem zweiten Reaktor und dem Quenchabsorber befindlichen Leitung
der unteren Hälfte
des Quenchabsorbers zugeführt.
In dem Quenchabsorber wird das Produkt der zweiten katalytischen
Oxidation mit Wasser in Kontakt gebracht, wobei das Wasser oberhalb
der Zuführung
des Produktes der zweiten katalytischen Oxidation in den Quenchabsorber
eingespeist wird. Zum einen wird eine Acrylsäure und Wasser beinhaltende
erste Phase (= wässrige
Acrylsäurelösung) unterhalb
der Zuführung
des Produktes der zweiten katalytischen Oxidation aus dem Quenchabsorber
abgeführt.
Die erste Phase kann zumindest teilweise wieder in den Quenchabsorber
zurückgeführt werden.
Die nicht in den Quenchabsorber zurückgegebene erste Phase wird
einer Destillationsvorrichtung zugeführt, um beispielsweise einer
azeotropen Trennung unterzogen zu werden, in der die Acrylsäure aufkonzentriert
und gereinigt wird. Das Sumpfprodukt dieser Destillationsvorrichtung
weist die Zusammensetzung Z1 auf, die anschließend gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
weiterverarbeitet wird.
Eine
Vorrichtung zur Herstellung von Methacrylsäure weist die (Meth)Acrylsäure-Syntheseeinheit
und einen Quenchabsorber bei der Synthese von Methacrylsäure durch
katalytische Gasphasenoxidation von C
4-Ausgangsverbindungen
mit Sauerstoff auf. Besonders bevorzugt ist Methacrylsäure durch
katalytische Gasphasenoxidation von Isobuten, Isobutan, ter.-Butanol,
iso-Butyraldehyd, Methacrolein oder Meth-tert.-butylether erhältlich.
Weitere Einzelheiten sind in
EP 0 092 097 B1 ,
EP 0 058 927 und
EP 0 608 838 offenbart, auf deren
Inhalt hiermit als Teil dieser Offenbarung bezug genommen wird.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umfasst die Aufarbeitungsvorrichtung neben dem Dimerenspaltreaktor und
der (Meth)Acrylsäure-Abtrennungsvorrichtung eine
Abtrennungsvorrichtung für
Nebenprodukte, im Falle der Acrylsäuresynthese eine Abtrennungsvorrichtung
für Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid
und Protoanemonin, auf.
In
einer Ausgestaltung dieser bevorzugten Ausführungsform weist diese Abtrennungsvorrichtung
für Nebenprodukte
einen Zulauf, der vorzugsweise die Zusammensetzung Z1 führt, und
einen Ablauf auf, der mit dem Zulauf des Dimerenspaltreaktors verbunden
ist und vorzugsweise die Zusammensetzung Z1' führt.
In
einer anderen Ausgestaltung dieser bevorzugten Ausführungsform
weist diese Abtrennungsvorrichtung für Nebenprodukte einen Zulauf, der
mit dem ersten Ablauf DS1 des Dimerenspaltreaktors
verbunden ist und der vorzugsweise die Zusammensetzung Z2 führt,
und einen Ablauf auf, der mit der dem Zulauf der (Meth)Acrylsäure-Abtrennungsvorrichtung
verbunden ist und vorzugsweise die Zusammensetzung Z2'' führt.
Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung (Meth)Acrylsäure, die nach dem eingangs
beschriebenen Verfahren erhältlich
ist. Diese (Meth)Acrylsäure
weist vorzugsweise eine solche Reinheit auf, dass Maleinsäure und
Maleinsäureanhydrid
in einer Gesamtmenge von nicht mehr als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt
von nicht mehr als 0,1 Gew.-% und darüber hinaus bevorzugt von nicht
mehr als 0,01 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der durch
das erfindungsgemäße Verfahren
erhältlichen (Meth)Acrylsäure, enthalten
sind. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die erfindungsgemäße (Meth)Acrylsäure ein
solche Reinheit aufweist, dass Protoanemonin in einer Menge von
nicht mehr als 100 ppm, besonders bevorzugt von nicht mehr als 20
ppm und darüber
hinaus bevorzugt von nicht mehr als 10 ppm, jeweils bezogen auf
die durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhältliche
(Meth)Acrylsäure,
enthalten ist.
In
einer weiteren Ausgestaltung beschäftigt sich die Erfindung mit
der Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten
(Meth)Acrylsäure
in einem Verfahren zur Herstellung von Polymeren, vorzugsweise Superabsorbern, Detergentien
oder Spezialpolymere für
die Bereich: Abwasserbehandlung, Dispersionsfarben, Kosmetika, Textilien,
Lederveredelung, Papierherstellung.
Zudem
betrifft die Erfindung Fasern, Formkörper, Filme, Schäume, superabsorbierenden
Polymere oder Hygieneartikel, mindestens basierend auf oder beinhaltend
die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße (Meth)Acrylsäure.
Weiterhin
betrifft die Erfindung die Verwendung der vorstehend beschriebenen
erfindungsgemäßen (Meth)Acrylsäure in oder
zur Herstellung von Fasern, Formkörpern, Filmen, Schäumen, superabsorbierenden
Polymeren oder Hygieneartikeln.
Vorteilhafterweise
wird die erfindungsgemäße (Meth)Acrylsäure zur
Herstellung von Polymeren, vorzugsweise Superabsorbern, Detergentien
oder Spezialpolymeren für
die Bereich Abwasserbehandlung, Dispersionsfarben, Kosmetika, Textilien,
Lederveredlung oder Papierherstellung verwendet.
Unter
superabsorbierenden Polymeren werden Polymere verstanden, die ein
mehrfaches ihres Eigengewichtes an Wasser oder wässrigen Flüssigkeiten aufnehmen können. Vorzugsweise
basieren superabsorbierende Polymere zu mehr als der Hälfte auf
Acrylsäure
als Monomer. Weiter Einzelheiten zu Superabsorbierenden Polymeren,
ihrer Herstellung und Verwendung in Hygieneartikeln sind „Modern Superabsorbern
Polymer Technology",
Fredric L. Buchholz, Andrew T. Graham, Wiley-VCH 1998 zu entnehmen,
auf dessen Inhalt als Teil dieser Offenbarung bezug genommen wird.
Weitere
Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen werden anhand der
folgenden Zeichnungen, die die Erfindung exemplarisch veranschaulichen
sollen, näher
erläutert.