DE1443843A1

DE1443843A1 - Verfahren zur Trennung von Acrylsaeurenitril und Acetonitril

Info

Publication number: DE1443843A1
Application number: DE19621443843
Authority: DE
Inventors: Hausweiler Dr Arnold; Scherhag Dr Bernhard; Kunze Dr Heinrich; Haupt Dr Rudolf
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1962-12-19
Filing date: 1962-12-19
Publication date: 1968-11-28
Also published as: BE641447A; GB1051190A; DE1443858A1; AT256810B

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG LEVERKUSEN-Bayerwerk 18. Dez. 1962 PATENT-ABTEILUNG D/MH Verfahren zur Trennung von Acrylsäurenitril und Acetonitril

Bei den Verfahren zur Herstellung von Acrylsäurenitril durch katalytischc Oxydation von Propylen oder Acrolein in Gegenwart von Ammoniak entstehen in allen Fällen als Nebenprodukte Acetonitril und Blausäure.

Die Trennung von Acrj-i ;.-äurcnL^!jril und Acetonitril bereitet dabei beachtliche Schwierigkeiten. Die destillative Trennung von Acrylsäurenitril und Acetonitril erfordert einen hohen Aufwand an Trennstufen und Enorgie, zumal das Acrylsäurenitril nur sehr geringe Mengen Acetonitril enthalten darf, um für die Verarbeitung auf Polymere geeignet zu r.ein.

Nach einer, in der belgischen Patentschrift 616 116 beschriebenen Verfahren kann die Trennung von Acrylsäurenitril und Acetonitril durch 4ine selektive Wass&rwäsehe des die Nitrile enthaltenden Reaktioncgasfis sue einer Acrylsäurenitrilsynthese bei Normaldruck bewirkt werden. Bßi diesem Verfahren wird aus dem Reaktionsgas in einer Wagenkolonne bsi Normaldruck mit Wasser das gesamte Acetonitril und ein Teil des Aorylsäurenitrils und der Blausäure ausgewaschen. Aus ' deiT! Abgas worden das acetonitril:rreie Acrylsäurenitril und die Blau-

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säure nach bekannten Verfahren durch eine weitere Wasserwäsche gewonnen, und aus dem wäßrigen Ablauf aus der Kolonne zur Trennung von Acrylsäurenitril und Acetonitril werden in einer separaten Abtreiberkolonne die gelösten Nitrile abgetrieben. Das in diesem Nitrilgemisch enthaltene Acrylsäurenitril und die Blausäure müssen zur Vermeidung von Verlusten von dem Acetonitril abgetrennt werden.

Bei diesen Verfahren werden sowohl der Acrylsäurenitril- als auch der Acetonitrilabsorber mit unabhängigen Wasserströmen betrieben, die entweder in Form von Frischwasser oder von destillatlv gereinigtem Wasser aus dem Verfahren zugeführt werden. Der Destillationsaufwand für die Wasserabtreibung ist daher annähernd der Summe beider Wassermengen proportional.

Es wurde nun gefunden, daß man die Trennung von Acrylsäuren!tril und Acetonitril aus Gasgemischen, die diese beiden Komponenten enthalten und wobei zuerst das Acetonitril durch eine Wasserwäsche weitgehend ausgewaschen wird und wobei aus den so erhaltenen Gasgemischen anschließend das Acrylsäurenitril weitgehend ausgewaschen' wird., in besonders wirtschaftlicher Weise durchführen kann, wenn man einen Teil des bei der Auswaschung des Acrylsäurenitrils erhaltenen Waschwassers als Waschwasser für die Auswaschung des Acetonitrile verwendet.

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Das erfindungsgemäße Verfahren sei an Hand der Abb. 1 erläutert. Durch die Leitungen 1 und 1a wird das Gasgemisch, das Acrylsäurenitril und Acetonitril enthält, in den Waschturm A eingeleitet. In diesem Waschturm wird über die Leitung 4 Waschwasser eingeleitet, um das Acetonitril soweit wie möglich aus dem Gasgemisch herauszuwaschen, wobei Jedoch so wenig wie möglich Acrylsäurenitril im Wasohwasser enthalten sein soll. Über die Leitung 3 wird dem Waschturm das Waschwasser, das das Acetonitril und daneben geringe Mengen Acrylsäurenitril enthält, zu einer üblichen m Aufarbeitung entnommen, über die Leitung 2 verlassen die vom Acetonitril befreiten Gase den Waschturm A und werden in den Waschturm B eingeleitet. Über die Leitung 6 wird am Kopf dieses Waschturmes Wasser aufgegeben, durch das das in den Gasen enthaltene Acrylsäurenitril weitgehend.herausgewaschen wird. Das Waschwasser, das das Acrylsäurenitril enthält, wird über die Leitung 4 am Boden der Kolonne entnommen. Ein Teil dieses Waschwassers wird auf den Kopf der Waschkolonne A gegeben, und ein Teil wird über die Leitung 5 entnommen zur Aufarbeitung zu Acrylsäurenitril. Über die λ Leitung 7 verlassen den Waschturm B die restlichen G^sbostandteile. Die bei der Aufarbeitung der Reaktionsprodukte anfallenden Gasgemische, die Acrylsäurenitril und Acetonitril enthalten, können Über die Leitung 1a erneut der Aufarbeitung zugeführt werden.

In einer weiteren Ausführungsform können die beiden Waschkolonnen A und B auch in einer Kolonne vereinigt werden. Eine derartige Anordnung 1st aus Fig. 2 ersichtlich. Dort werden über die Lei-

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tungen 1 und 1a wiederum die acrylsäurenitril und Acetonitril enthaltenden Gasgemische in den Waschturm W eingeleitet. Am Kopf dieses Waschturmes wird über die Leitung 6 Wasser aufgegeben. Der untere Teil der Kolonne W entspricht in dieser Arbeitsweise der Waschkolonne A und der obere Teil der Kolonne W entspricht der Waschkolonne B. Dementsprechend wird im, unteren Teil der Waschkolonne W das Acetonitril praktisch vollständig ausgewaschen, und im oberen Teil der Kolonne W wird das Acetonitril weitgehend ausgewaschen. In dem Teil der Kolonne W, der dem Boden der Kolonne B aus Abb. 1 entspricht, wird ein Gemisch von Wasser und Acrylsäurenitrii über die Leitung 5 abgezogen und der Aufarbeitung auf Acrylsäurenitrii zugeleitet. Im unteren Teil der Kolonne W erfolgt dann wieder die Wäsche durch eine acrylsäurenitrilhaltige wäßrige Lösung, die das Acetonitril auswäscht. Am Boden der Kolonne* W wird das acetonitrilhaltige Waschwasser entnommen und ebenfalls der Aufarbeitung auf Acetonitril zugeführt, über die Leitung 7 verlassen die Restgasbestandteile die Kolonne.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Auswaschen des Acetonitrils bzw. des Acrylsäurenitrils sowohl bei Normaldruck als auch bei Überdruck erfolgen. Es ist dabei auch möglich, die beiden Absorptionsstufen unter einem jeweils verschiedenen Gesamtdruck zu betreiben., wobei die Druckstufen unter Ausnutzung der Druckabhängigkeit der Gaslöslichkeit zweckmäßigerweise so aufeinander abgestimmt werden, daß das Waschwasser, das den Acrylsäurenitril-

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absorber (Waschturm B) verläßt (über Leitung 4), zwei Phasen ausbildet . Die gebildete wäßrige Phase kann dann als Waschwasser für den Acetonitrilabsorber (Waschturm A) verwendet werden, während die organische, weitgehend wasserfreie Phase, die im wesentlichen aus Acrylsäurenitril besteht, unmittelbar der Reindestillation zugeführt werden kann. In diesem Fall entfällt der für die Aufarbeitung der Wasserphase erforderliche Abtreiber, wodurch eine wesentliche Kostenersparnis auftritt, insbesondere dann, wenn im Verlauf des Verfahrens das Gas zur Rückgewinnung niedrig siedender Bestandteile ohnehin komprimiert werden muß.

Eine weitere Möglichkeit der gegenseitigen Anpassung beider Absorptionsstufen besteht darin, daß man unter Ausnutzung des Teraperaturkoeffizienten der Gaslöslichkeit die beiden Absorber unter verschiedenen Temperaturen betreibt oder Druck- und Temperature tufung miteinander kombiniert, wobei die Druckerhöhung auch durch eine entsprechende Temperaturabsenkung ersetzt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn Gasgemische verwendet werden, die neben Acetonitril und Acrylsäurenitril noch andere wasserlösliche Verbindungen enthalten, wie z.B. Cyanwasserstoff, sofern diese anderen Verbindungen das Lösliehkeitsverhältnis Acetonitril/Acrylsäurenitril nicht entscheidend ändern.

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Das Acrylsäurenitril, das in dem Waschwasser für das Auswaschen des Acetonitrils enthalten ist, beeinfltißt die Selektivität der Acetonitrilwäsche nur unwesentlich und ermöglicht so die Durchführung des erfindungsgeinäßen Verfahrens.

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Beispiel 1

Ein wasserdampfgesättigter Gasstrom, der 1000 Gewichtsteile Inertgas (Molgewicht 30), 45 Gewichtsteile Acrylsäurenitril und 6 Gewichtsteile Acetonitril enthält, wird bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur durch eine Absorptionskolonne, die 20 Glockenböden enthält, geleitet. Auf den Kopf der Kolonne werden 800 Gewichtsteile Wasser von 25°C, die 6,5 Gewichtsteile Acrylsäurenitril enthalten, gegeben. Am Sumpf der Kolonne laufen 800 Gewichtsteile Wasser, 6 Gewichtsteile Acetonitril und 10,5 Gewichtsteile Acrylsäurenitril ab, während das die Kolonne am Kopf verlassende Gas aus 1000 Oewiohtsteilen Inerten, 41 Gewichtsteilen Acrylsäurenitril und Spuren Acetonitril besteht. Dieses Gas wird bei Atmosphärendruck in die nächste Kolonne aus 45 Glockenböden geleitet, die mit 5050 Teilen Frischwasser 25⁰C berieselt wird. Während das aus dieser Kolonne am Kopf austretende Gas aus 1000 Gewichtsteilen Inerten und geringen Spuren Acrylsäurenitril besteht, läuft am Sumpf ein einphasiges Gemisch ab, das 5050 Gewichtsteile Wasser und annähernd 41 Gewichtsteile Acrylsäurenitril enthält. Hiervon werden 800 Gewichtsteile Wasser, die 6,5 Gewichtsteile Aorylaäurenitril enthalten, abgezweigt und auf den Kopf der ersten Kolonne zurückgeführt, während der Rest zur Acrylsäurenitril-Aufarbeitung geht.

Beide Kolonnen können zu einer Kolonne von 65 Glockenboden zusammengefaßt werden« aus der am 20. Boden (von unten gerechnet) ein S.eitenstrom von 4250 Gewichtsteilen Wasser und 54,5 Gewichtsteilen Acrylsäurenitril jsur weiteren Aufarbeitung abgezogen wird. In der weiteie.r-

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Aufarbeitung des Sumpfablaufs der Acetonitrilkolonne werden 800 Gewichtsteile Wasser und 4,6 Gewichtsteile Acetonitril destillativ abgetrennt, während 10,5 Gewichtsteile Acrylsäurenitril und 1,4 Gewichtsteile Acetonitril dampfförmig mit einem 1000 Gewichtsteile Inertgas, 34,5 Gewichtsteile Acrylsäurenitril und 4,6 Gewichtsteile Acetonitril· enthaltenden Gasstrom zu einem Gesamtstrom aus 1000 Gewichtsteilen Inertgas, 45 Gewichtsteilen Acrylsäurenitril und 6 Gewichtsteilen Acetonitril vereinigt werden, der erneut der Aufarbeitung unterworfen wird.

Beispiel 2

Ein wasserdampfgesättigter Gasstrom, der 1000 Gewichtsteile Inertgas (Molgewicht 30), 45 Gewichtsfceile Acrylsäurenitril und 6 Gewichtsteile Acetonitril enthält, wird auf 3 ata komprimiert, auf Raumtemperatur abgekühlt und zusammen mit dem in kleiner Menge anfallenden, überwiegend aus 11 Gewichtsteilen Wasser bestehenden Kondensat in den Sumpf einer Waschkolonne ("Acetonitrilkolonne¹¹) eingeleitet, die 20 Glockenböden enthält.

Auf den Kopf der Kolonne werden 255 Gewichtsteile Wasser von 25°C mit einem Gehalt von 6,5 Gewichtsteilen Acrylsäurenitril gegeben. Am Sumpf der- Kolonne, laufen annähernd 266 Gewichtsteile Wasser, 6 Gewichtsteile Acetonitril und 10,5 Gewichtsteile Acrylsäurenitril ab- Das die Kolonne verlassende Gas enthält 1000 Gewichtsteile Inertgas und 41 Gewichtsteile Acrylsäurenitril und wird beim gleichen Brack einer weiteren Absorptionskolonne, die 45 Glocken-

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boden enthält, zugeführt, die mit 161O Gewichtsteilen Frischwasser von 25°C berieselt wird. Am Sumpf der Kolonne läuft ein einphasiges Plüssigkeitsgemisch ab, das I610 Gewichtsteile Wasser und 41 Gewichtsteile Acrylsäurenitril enthält. Von diesem Gemisch werden 255 Gewichtsteile Wasser und 6,5 Gewichtsteile Acrylsäurenitril abgezweigt und auf den Kopf der ersten Kolonne zurückgeführt. Die Aufarbeitung des Sumpfablaufes der Aceton!trilkolonne erfolgt analog Beispiel 1.

Beide Kolonnen können zu einer Kolonne mit insgesamt 65 Glockenboden vereinigt werden, aus deren 20. Boden 1355 Gewiehtsteile Wasser und 34,5 Gewiehtsteile Acrylsäurenitril als Seitenstrom abgezogen und zur Gewinnung des Acrylsäuren!trils aufgearbeitet werden.

Beispiel 3

Ein wasserdampfgesättigter Gasstrom, der 1000 Gewiehtsteile Inertgas (Molgewicht JO), 45 Gewiehtsteile Acrylsäurenitril und 6 Gewiehtsteile Acetonitril enthält, wird bei Atmosphärendruck und Raumtemperatur durch eine Absorptionskolonne geleitet, die 20 Glockenboden enthält.

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Auf den Kopf der Kolonne werden 800 Gewiehtsteile Wasser von 25 C mit 60 Gewichtsteilen Acrylsäurenitril gegeben. Am Sumpf der Kolonne laufen 800 Gewiehtsteile Wasser, 6 Gewiehtsteile Acetonitril und 11 Gewiehtsteile Acrylsäurenitril ab, während das am Kopf der Kolonne austretende Gas aus 1000 Gewichtsteilen Inertgas und 94 Gewichtsteilen Acrylsäurenitril besteht.

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Dieses Gas wird auf 7 ata komprimiert_a auf 25⁰G abgsMüilis und zusammen mit dem dabei anfallenden, neben Acrylsäurenitril etwa 15 Gewichtsteile Wasser enthaltenden Kondensat in den Sumpf einer 35 Glockenböden enthaltenden Kolonne eingeleitet, die mit 786,3 Gewi ent s teil en Wasser berieselt wird» Aus dem Sumpf der Kolonne läuft ein zweiphasiges Gemisch ab_fl das in einem Abscheider bei 25°C getrennt wird» Die obere Phase enthält 3^ Gewichtsteile Acrylsäurenitril und annähernd 1,3 Gewichtsteile Wasser, die untere 800 Gewichtsteile Wasser und 60 ßewiehtsteile Acrylsäurenitril . Die obere Phase wird unmittelbar der Reindestillation zugeführt, die untere auf den Kopf der Acetonitrilkolonne zurückgeführt . Die Aufarbeitung des Sumpfablaufs der Acetonitrilkolonne mit teilweiser Rückführung von Acrylsäurenitril und Acetonitril erfolgt analog Beispiel 1.

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Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zur Trennung von Acrylsäurenitril und Acetonitril aus Gasgemischen, die diese beiden Komponenten enthalten, durch Auewaeohen des Acetonitrile in einer Waschkolonne mit Wasser und anschließendes Auswaschen des Acrylsäurenitrils in einer zweiten Waschkolonne mit Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß als Waschwasser für das Auswaschen des Acetonitrile ein acrylsäurenitrilhaltiges Waschwasser verwendet wird, das beim Auswaschen des Acrylsäurenitrils anfällt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Absorptionsstufen unter dem gleichen Gesamtdruck betrieben und in nur einer Kolonne durchgeführt werden, aus der ein Seitenstrom acrylsSureiiitrilhaltiger, acetonitrilfreier Flüssigkeit entnommen und der weiteren Aufarbeitung zugeführt wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Absorptionsstufen bei unterschiedlichem Gesamtdruck betrieben werden.

4) Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Absorber bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden.

5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Absorptionsstufen bei verschiedenem Gesamtdruck und verschiedener Temperatur betrieben werden.

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6) Verfahren nach Ansprüchen 1 und 3 - 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstufen und/oder Temperatur stuf en so gewählt werden, daß aus dem Acrylsäurenitrilabsorber ein zweiphasiges Gemisch abläuft, dessen gesamte wäßrige Phase als Waschmittel für die Acetonitrilwaschkolonne verwendet und dessen organische Phase abgetrennt und der weiteren Aufarbeitung zugeführt wird.

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