DE1618324C3

DE1618324C3 - Verfahren zur Trennung von Acrylnitril und Acetonitril

Info

Publication number: DE1618324C3
Application number: DE1618324A
Authority: DE
Inventors: Feliks Dipl.-Ing. Bitners; Arnold Dr. 4047 Dormagen Hausweiler; Karl-Heinrich Dr. Knapp
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1967-06-24
Filing date: 1967-06-24
Publication date: 1973-10-31
Also published as: BE717041A; US3535849A; NL6808562A; FR1569457A; DE1618324B2; DE1618324A1; GB1239957A; IT836749A; CA853174A

Description

Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch katalytische Oxydation von Propylen in Gegenwart von Ammoniak entstehen als Nebenprodukte stets beträchtliche Mengen an Acetonitril und Blausäure. Die destillative Abtrennung der Blausäure von Acrylnitril bietet keine technische Schwierigkeiten, dagegen ist die Trennung von Acrylnitril und Acetonitril durch Destillation mit erheblichem Aufwand verbunden; sie wird bei den bekannten Verfahren mit Hilfe von Extraktionen oder extraktiven Destillationen durchgeführt. Die größte praktische Bedeutung haben bisher Verfahren, die sich der extraktiven Destillation bedienen.

Beispielsweise wird entsprechend der britischen Patentschrift Nr. 981 662 das den Reaktionsteil verlassende und von überschüssigem Ammoniak befreite Reaktionsgas in einer Absorptionskolonne mit Wasser gewaschen. Dabei werden aus dem Gas das gesamte Acetonitril sowie teilweise Acrylnitril und Blausäure oder aber sämtliche Produkte vollständig ausgewaschen. Die nitrilfreien Reaktionsgase enthalten noch restliches Propylen sowie Propan und Kohlenoxide. Zur Beseitigung dieser Stoffe werden die Gase im Gemisch mit Luft in Fackeln oder öfen verbrannt. Die wäßrigen Lösungen der Nitrile gelangen in eineExtraktionsdestillationskoJonne, die am Sumpf beheizt und am Kopf Zulauf von acetonitrilfreiem Wasser hat. Durch extraktive Destillation trennt man Acrylnitril und Blausäure, die gasförmig über Kopf abgehen, von Acetonitril, das als wäßrige Lösung am Sumpf abgezogen und in einer dritten Kolonne (Acetonitrilabtreiber) aus der wäßrigen Lösung abdestilliert wird. Der Sumpfablauf des Acetonitrilabtreibers besteht aus Wasser, das abgekühlt und der Absorptionskolonne und der Extraktionskolonne wieder zugeführt wird.

Ein Nachteil dieser Verfahren ist, daß dem Acetonitrilabtreiber eine sehr große Menge an Wasser mit relativ wenig Acetonitril zuläuft (weniger als 1 Gewichtsprozent) Und daß der Dampfverbrauch in dieser Kolonne zum Austreiben von Acetonitril entsprechend hoch ist; denn dazu muß das Wasser bis zum Siedepunkt erhitzt werden. Dieser Aufwand ist sehr unwirtschaftlich, zumal das ausgetriebene Acetonitril anschließend durch Verbrennung, teilweise oder vollständig, vernichtet werden muß. Eine ausreichende Verwendung für das als Nebenprodukt bei der Herstellung von Acrylnitril in großen Mengen anfallende Acetonitril besteht nämlich bisher nicht.

Es wurde nun ein Verfahren zur Trennung von Acrylnitril und Acetonitril durch Auswaschen der beiden Nitrile aus einem Gasgemisch in einer Waschkolonne A und Extraktionsdestillation des wäßrigen Ablaufs aus der Waschkolonne A in einer Extraktionsdestillationskolonneß, wobei das Acrylnitril gasförmig über Kopf abgetrieben und der wäßrige Ablauf .aus der Extraktionsdestillationskolonne B einer Abtreiberkolonne C zur Abtrennung des darin enthaltenen Acetonitrils zugeführt wird, gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den wäßrigen Ablauf aus der Extraktionsdestillationskolonne B nur teilweise zu der Abtreiberkolonne C, teilweise aber als Waschflüssigkeit auf den Kopf der Waschkolonne A führt und dort mit dem bereits gewaschenen Gas das im zugeführten Ablauf enthaltene Acetonitril austreibt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren führt man also den Ablauf aus der Kolonne B, bestehend aus Wasser und Acetonitril, nicht vollständig, sondern

nur teilweise zu dem Äcetonitrilabtreiber C und

. treibt dort mit einer entsprechend geringen Menge Dampf das Acetonitril aus. Die Restmenge des acetonitrilhaltigen Wassers führt man direkt auf den Kopf der Kolonne A. Im oberen Teil dieser Kolonne wird aus dem Waschwasser das Acetonitril zum überwiegenden Teil von den die'Kolonne durchströmenden Reaktiönsgaseh ausgetrieben und zusammen mit diesen einem Verbrennungsofen oder einer Fackel zugeführt.

Die Waschkolonne A. erfüllt also eine doppelte Funktion: Im Unterteil (80 bis 90% der gesamten Kolonnenlänge), einer Waschzone, wird mit dem oben zulaufenden Waschwasser das von unten einströmende Reaktionsgas gewaschen, so daß sämtliche Nitrile daraus entfernt werden. Das Acetonitril kann dabei aus Gleichgewichtsgründen nicht vollständig entfernt werdert, weil das Waschwasser schon Acetonitril enthält. Im Oberteil (10 bis 20% der gesamten Kölonnenlänge), einer Desorptionszone, wird von dem praktisch acrylnitril- und blausäurefreien Gas das mit dem Waschwasser eingebrachte Acetonitril zum überwiegenden Teil ausgetrieben.

Das restliche Acetonitril aus dem Waschwasser gelangt in den Sumpf der Kolonne/4 und wird dort — zusammen mit den anderen aus dem Gas ausgewaschenen Produkten — zur Extraktionskolonne B geführt.

Mit dem geringen Aufwand von nur 5 bis 10 praktischen Austauschboden in der Desorptionszone des Absorbers (A) können mehr als 90 % des eingebrach-

ten Acetonitril aus dem Waschwasser entfernt und über Kopf der Kolonne A abgeblasen werden. Die Temperatur des mit Acetonitril beladenen Waschwassers kann dabei in weiten Grenzen schwanken, z. B. zwischen 40° und ca. 100⁰C, weil durch die Sättigung des Gases mit Wasser in der Desorptionszone die aus dieser austretenden Flüssigkeit stets annähernd die Eintrittstemperatur des Gases annehmen wird.

Falls das in den Wäscher A eintretende Reaktionsgas wesentlich weniger an Acetonitril enthält als das Gas, das in Beispiel 1 beschrieben wird, ist ein Acetonitrilabtreiber C nicht mehr erforderlich.

Eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher dadurch gekennzeichnet, daß man bei geringer Konzentration von Acetonitril im Sumpf derExtraktionsdestillationskolonneß den wäßrigen Ablauf vollständig auf den Kopf der Waschkolonne A führt, nach Austreiben des Acetonitrile einen Teil der von Acetonitril befreiten Flüssigkeit aus der Waschkolonne A als Seitenstrom abzieht und als Extraktionsflüssigkeit auf den Kopf der Extraktionsdestillatiaonskolonne B führt. Demgemäßwird der Ablauf aus dem Sumpf der Kolonne B unmittelbar und vollständig auf den Desorptionsteil des Wäschers A geführt, wo Acetonitril ausgetrieben und mit dem Abgas zur Verbrennung geleitet wird. Das Abziehen der von Acetonitril befreiten Flüssigkeit erfolgt unterhalb des Desorptionsteils als Seitenstrom. In diesem Fall verzichtet man zwar völlig auf die Gewinnung von Acetonitril, aber die Dampfeinsparung ist sehr groß.

Es war überraschend und nicht vorauszusehen, daß in dem Wäscher A die Absorption von Acrylnitril und Blausäure durch die Anwesenheit des mit dem Waschwasser zugeführten Acetonitrils nicht beeinträchtigt wird; bei Anwesenheit von Acetonitril genügt nämlich die gleiche Waschwassermenge zur Absorption von Acrylnitril und Blausäure wie bei der Verwendung reinen Wassers.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei welchem nur ein Teil des Ablaufes aus der Kolonne (B) zu dem Abtreiber C geführt wird, hat sehr große technische Bedeutung, weil es bei den Verfahren zur Herstellung und Gewinnung von Acrylnitril aus Propylen und Ammoniak den Dampfverbrauch etwa

2 000 bis 2 600 kg pro 1 000 kg erzeugtes Acrylnitril senken kann.

Beispiel:

54 800 Nm'/h eines Reaktionsgases aus einem Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch Oxydation von Propylen in Gegenwart von Ammoniak werden durch Leitung 1 in den Sumpf einer Waschkolonne A mit 55 Austauschboden eingefahren. Das Gas enthält 3 125 kg Acrylnitril, 320 kg Acetonitril und 1415 kg Blausäure; die Temperatur beträgt 25° C.

Aus dem Sumpf der Waschkolonne 4 werden über Leitung 2 92 679 kg/h einer wäßrigen Lösung mit

3 100 kg Acrylnitril, 320 kg Acetonitril und 1 415 kg Blausäure abgezogen und nach Vorwärmung auf ca.

80° C auf den 35. Boden einer insgesamt 65 Böden enthaltenden Extraktionsdestillationskolonne B geführt. Auf den obersten Boden der Kolonne laufen überLeitung3 38 m³/kh Wasser mit 70° C. Dei Sumpf der Kolonne wird über 4 mit 12,7 t/h Dampf beheizt.

Über Kopf werden über 5 3 100 kg/h Acrylnitril, 1 390 kg/h Blausäure und 0,5 kg/h Acetonitril, aus dem Sumpf über 6 123 344 kg/h Wasser mit 319,5 kg/h Acetonitril abgezogen. Der Sumpfablauf wird geteilt.

70 000 kg/h Wasser mit 180 kg/h Acetonitril werden nach Abkühlung auf 50 bis 60° C über 7 auf den obersten Boden des Wäschers Λ geführt, 53 538 kg/h Wasser mit 139,5 kg/h Acetonitril werden über 8 auf den 45. Boden einer insgesamt 55 Böden enthaltenen Abtreiberkolonne C geführt, deren Sumpf über 9 mit 6,2 t/h Dampf beheizt wird und über deren Kopf über 10 139,5 kg/h Acetonitril und 34,9 kg/h Wasser abdestilliert werden. Der Sumpfablauf aus der Kolonne C wird abgekühlt und 38 m³/h davon werden über 3 mit 70° C auf den obersten Boden der Kolonne B geführt.

Das den Wäscher A über 11 verlassende Reaktionsgas enthält ca. 180 kg/h Acetonitril.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Trennung von Acrylnitril und Acetonitril durch Auswaschen der beiden Nitrile aus einem Gasgemisch in einer Waschkolonne (A) und Extraktionsdestillation des wäßrigen Ablaufs aus der Waschkolonne (A) in einer Extraktionsdestillationskolonne (B), wobei das Acrylnitril gasförmig über Kopf abgetrieben und der wäßrige Ablauf aus der Extraktionsdestillationskolonne (B) einer Abtreiberkolonne (C) zur Abtrennung des darin enthaltenen Acetonitrils zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den wäßrigen Ablauf aus der Exträktionsdestillationskolonne (B) nur teilweise zu der Abtreiberkolonne (C), teilweise aber als Waschflüssigkeit auf den Kopf der Waschkolonne (A) führt und dort mit dem bereits gewaschenen Gas das im zugeführten Ablauf enthaltene Acetonitril austreibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei geringer Konzentration von Acetonitril im Sumpf der Extraktionsdestillationskolonne (B) den wäßrigen Ablauf vollständig auf den Kopf der Waschkolonne (A) führt, nach Austreiben des Acetonitrils einen Teil der von Acetonitril befreiten Flüssigkeit aus der Waschkolonne (A) als Seitenstrom abzieht und als Extraktionsflüssigkeit auf den Kopf der Extraktionsdestillationskolonne (B) führt.