DE2838879A1

DE2838879A1 - Behandlung von methacrolein enthaltenden gasen

Info

Publication number: DE2838879A1
Application number: DE19782838879
Authority: DE
Inventors: James Leacock
Original assignee: Halcon Research and Development Corp
Current assignee: Halcon Research and Development Corp
Priority date: 1977-09-06
Filing date: 1978-09-06
Publication date: 1979-03-29
Also published as: GB2005670A; IT1106288B; IT7850973A0; DE2838879C3; NL187741B; FR2401894A1; FR2401894B1; JPS5826895B2; DE2838879B2; BE870230A; NL7808877A; GB2005670B; US4191710A; JPS5448705A; NL187741C

Description

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Halcon Research and Development Corp., New York, N.Y., V.St.A. Behandlung von Methacrolein enthaltenden Gasen Zusammenfassung

Aus dem Methacrolein enthaltenden gasförmigen Abfluß, der bei der katalytischen Oxidation von Isobutylen oder t-Butanol anfällt, wird Wasser entfernt, indem man das Abgas in mehreren Schritten unter stufenweise steigendem Druck mit Wasser abschreckt.

Die Erfindung betrifft die Gewinnung von Methacrolein aus einem Gasgemisch, das durch katalytische Oxidation von
Isobutylen oder t.-Butanol gebildet worden ist.

Die Herstellung von Methacrolein durch katalytische Oxidation von Isobutylen oder t-Butanol, das in der Umwandlungszone zu Isobutylen dehydratisiert wird, ist bexspielsweise aus US-PS 3 972 920 bekannt. Bei Verfahren dieser Art werden Isobutylen oder t-Butanol typischerweise mit Sauerstoff,
bexspielsweise in Form von Luft, einem Inertgas, wie bexspielsweise Stickstoff, Kohlendioxid und dergleichen, und Wasserdampf vermischt, und das erhaltene Gemisch wird bei

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Temperaturen, die im allgemeinen zwischen 300 und 500 ⁰C liegen, in Gegenwart eines geeigneten Katalysators, beispielsweise eines in der oben erwähnten Patentschrift beschriebenen, oxidiert, wobei das gasförmige Umsetzungsprodukt außer Methacrolein nichtumgesetztes Isobutylen, nichtumgesetzten Sauerstoff, große Mengen Inertgas und Wasserdampf sowie geringe Mengen organischer Nebenprodukte, wie beispielsweise von Aldehyden, aliphatischen Säuren, Ketonen und dergleichen, enthalten. Bei einigen bekannten Verfahren zur Gewinnung des hergestellten Methacroleins, das in verhältnismäßig niedriger Konzentration von beispielsweise unter 5 und im allgemeinen im Bereich von 2 bis 3 Volumenprozent vorliegt, wird das gasförmige Umsetzungsgemisch einer Behandlung unterzogen, um das Methacrolein durch Kondensation des in dem gasförmigen Abfluß enthaltenden Wassers anzureichern. Zu diesem Zweck wird der Abfluß einer Reihe von Kühlbehandlungen unterzogen, wie beispielsweise in US-PS 3 162 514 beschrieben. Ein derartiges Verfahren erfordert die Verwendung von Kühlmitteln, um die niedrigen Temperaturen unter 0 ⁰C zu erzielen, die zur Erreichung einer angemessenen Abtrennung des Wassers aus dem Umsetzungsgemisch erforderlich sind. Dieses Verfahren besitzt vom wirtschaftlichen Standpunkt aus Nachteile und erfordert ausgedehnte Kühleinrichtungen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Abtrennung von Wasser aus dem gasförmigen, Methacrolein enthaltenden Strom, der bei der katalytischen Oxidation von Isobutylen oder t-Butanol anfällt, wobei das Wasser ohne Verwendung von Kühlmitteln wirksam abgetrennt wird und ein praktisch wasserfreier, Methacrolein enthaltender Gasstrom erueugt wird, aus dem das Methacrolein leicht gewonnen werden kann.

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung von Wasserdampf aus einem Gasstrom, der durch katalytisch^ Oxidation von Isobutylen oder t-Butanol erzeugt wird und Methacrolein enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man diesen Gasstrom nacheinander in eine Anzahl nacheinander angeordneter Kondensationszonen einleitet, von denen jede einen wäßrigen Strom enthält, mit dem der Gasstrom in einer Anzahl von Kontaktstufen in unmittelbare Berührung tritt, und den Druck des Gasgemisches zwischen jeder der Abschreckzonen erhöht und dadurch das Gasgemisch nacheinander mit abgestuft erhöhtem Druck in die Zonen einleitet.

Erfindungsgemäß wird also der Methacrolein enthaltende Gasstrom, der durch die \ataIytische Oxidation von Isobutylen oder t-Butanol erzeugt worden ist, einer Behandlung unterzogen, um den in ihm enthaltenen Wasserdampf abzutrennen und einen praktisch wasserfreien, Methacrolein enthaltenden Dampfstrom zu erzeugen. Dies geschieht dadurch, daß man den Gasstrom aus dem Oxidationsreaktor mit abgestuft erhöhtem Druck in eine Anzahl von Kondensations- oder Abschreckzonen leitet, wobei der Höchstdruck in der letzten Stufe auftritt. Der Gasstrom wird zweckmäßigerweise auch etwas gekühlt, jedoch ist keine regelrechte Kühlung erforderlich. Dennoch wird der Wasserdampfgehalt des Gasstromes auf einen sehr niedrigen Wert verringert. Außerdem wird das flüssige · Wasser auf jeder der Stufen, d. h. von jeder der Kondensationszonen , zurückgeführt, um eine kontinuierliche Menge an flüssigem Wasser aufrechtzuerhalten, in die der zu behandelnde Gasstrom eingeleitet wird, so daß die Kondensation oder das Abschrecken durch unmittelbaren Flüssigkeitskontakt anstelle einer Kühlung durch eine Oberfläche stattfindet. Als Ergebnis davon werden der Methacroleingehalt und die Möglichkeit der Polymerisation auf ein Mindestmaß herabgedrückt.

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Die katalytische Oxidation von Isobutylen oder t-Butanol wird normalerweise bei überatmosphärischem Druck durchgeführt, wobei das abströmende Gas beispielsweise den Reaktor mit einem Überdruck von bis zu 3,45 bar (50 psig) und im allgemeinen mit einem geringeren Überdruck von beispielsweise 1 bar (15 psig) oder darunter, sowie, wie erwähnt, bei erhöhten Temperaturen in der Größenordnung von 300 bis 500 °C verläßt. Der Gasstrom, der aus dem Oxidationsreaktor mit dem Umsetzungsdruck und der ümsetzungstemperatur heraustritt, wird zweckmäßigerweise etwas gekühlt, bevor man ihn in die erste Abschreckstufe einleitet, jedoch ist dieses Kühlen nicht ausreichend, um eine Wasserkondensation zu verursachen. Typischerweise wird der Gasstrom auf 160 bis 120 ⁰C gekühlt und anschließend in die wäßrige Flüssigkeit, die in der praktisch bei dem Ausgangsdruck des Oxidationsreaktors herrschenden Druck gehaltenen ersten Abschreckzone enthalten ist* Die in der ersten Abschreckzone verwendete wäßrige Flüssigkeit wird bei einer Temperatur gehalten, die hinreichend niedrig ist, um die Kondensation eines beträchtlichen Anteils des Wasserdampfes in dem in sie eingeleiteten gasförmigen Gemisch zu bewirken, d. h. bei einer Temperatur von der Größenordnung von 35 bis 60 ⁰C, die zweckmäßigerweise durch herkömmliche Mittel aufrechterhalten wird, wie beispielsweise durch einen Kühler in dem Kreislauf, durch den die wäßrige Flüssigkeit vom Boden der Abschreckzone in ihren oberen Teil zirkuliert,.um in der Zone kontinuierlich einen Flüssigkeitsvorrat aufrechtzuerhalten, der mit dem Gasstrom in Kontakt treten kann. Die Nettoproduktion an Wasser wird aus der Abschreckzone zusammen mit den nichtkondensierten Dämpfen abgezogen, die in Kompressionsanlagen geleitet werden, in denen ihr Druck erhöht wird, beispielsweise auf einen Wert, der 3,45 bis 4,83 bar (50 bis 70 psi) höher liegt als der Wert des Druckes in der ersten Abschreckzone. Die auf diese Weise komprimierten Dämpfe werden einer zweiten Abschreckzone zugeleitet, die wie die erste Abschreckzone mit Mitteln zur Aufrechterhaltung eines Flüssigkextskreislaufes ausgestattet ist, um einen kontinuierlichen Flüssigkeitsvorrat

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in dieser Zone zum Inberührungbringen mit dem Dampfstrom zur Verfügung zu halten, der iiiit dem Druck der zweiten Stufe von den Komprimierungseinrichtungen herrührt. Die Flüssigkeit in der zweiten Abschreckzone kann auf derselben Temperatur gehalten werden wie die Flüssigkeit in der ersten Zone, jedoch nimmt die Temperatur vorzugsweise von Zone zu Zone ab. Auf diese Weise wird die im Kreislauf geführte Flüssigkeit gekühlt, beispielsweise auf die oben beschriebene Weise, und wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 45 bis 55 ⁰C gehalten, d. h. bei einer 5 bis 10 ° niedrigeren Temperatur als der der ersten Abschreckzone, In der zweiten Abschreckzone wird weiterer Wasserdampf kondensiert und aus ihr abgezogen. Der nichtkondensierte Dampf wird weiter komprimiert und anschließend in die Flüssigkeit in der dritten Abschreckzone eingeleitet. Die Flüssigkeit in der dritten Abschreckzone wird, beispielsweise r?urch Hindurchströmenlassen durch einen herkömmlichen Kühler in derselben Weise wie in der ersten und zweiten Zone, bei einer Temperatur von 35 bis 45 ⁰C gehalten, während der in der dritten Zone vorherrschende Druck bei 8,62 bis 9,99 bar Überdruck (125 bis 145 psig) liegt, d. h. 4,13 bis 5,52 bar (60 bis 80 psi) größer ist als der Druck in der zweiten Abschreckzone.

Zwar sind drei Abschreckzonen normalerweise ausreichend, um praktisch sämtlichen Wasserdampf aus· dem Methacrolein enthaltenden Gasstrom, der ursprünglich aus dem Oxidationsreaktor stammt, zu entfernen, jedoch können noch weitere Abschreckzonen gewünschtenfalls vorgesehen werden, wobei der Druck der Dämpfe allmählich von Zone zu Zone erhöht wird und die Temperatur der in den Abschreckzonen verwendeten Flüssigkeit vorzugsweise allmählich bis zu einem Minimum von annähernd 35 ⁰C abnimmt, wobei schließlich ein Maximaldruck in der Größenordnung von 17,2 bar Überdruck (250 psig) erreicht wird.

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Das Komprimieren der zu behandelnden Dämpfe oder Gase zwischen den einzelnen Abschreckstufen kann mit herkömmlichen Mitteln bewirkt werden, wie sie dem Fachmann bekannt sind, vorteilhafterweise wird es jedoch mit Hilfe eines einzigen vielstufigen Schleuderkompressors oder Turbogebläses bekannter Bauart durchgeführt, wie beispielsweise in "Compressed Air and Gas Handbook" published by the Compressed Air and Gas Institute, New York, N.Y., Third Edition, 1961 (Revised 1966), S. 3-1 ff. beschrieben.

Das aus den verschiedenen Abschreckstufen gewonnene Wasser wird zweckmäßigerweise gesammelt und kann auf herkömmliche Weise zur Wiedergewinnung etwa gelöster organischer Materialien, wie beispielsweise von geringeren Mengen Methacrolein, Essigsäure und Methacrylsäure, aufgearbeitet werden.

Der Methacrolein enthaltende Dampfstrom, der aus der letzten Abschreckzone heraustritt und praktisch die Gesamtmenge des in dem Gasstrom, der ursprünglich dem Abschrecksystem zugeführt wurde, vorhandenen Methacroleins sowie andere nicht kondensierte Materialien, wie beispielsweise nichtumgesetztes Isobutylen, nichtumgesetzten Sauerstoff, Stickstoff und andere nxchtkondensierbare Inertgase, enthält, wird in herkömmlicher Weise einer Gaswäsche mit einem flüssigen Absorptionsmittel, beispielsweise mit einem Keton,- wie aus US-=-PS 3 162 514 bekannt, oder mit einem Kohlenwasserstoff, wie aus US-PS 3 218 357 bekannt, oder einem Alkohol oder mit Aceton oder Acetonitril, wie aus US-PS 3 828 099 bekannt, unterworfen. Vorzugsweise wird der aus der letzten Abschreckzone stammende Dampfstrom gemäß dem Verfahren in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung 1123 (P ) derselben Anmelderin mit Essigsäure ausgewaschen. Einer der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens, das, wie beschrieben, unter Erhöhung des Druckes des gasförmigen Abflusses aus dem Oxidationsreaktor, in dem Methacrolein hergestellt wird, durchgeführt wird, besteht

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darin, daß ein Methacrolein enthaltendes praktisch wasserfreies Gasgemisch erhalten wird, das sich unter einem Druck befindet, bei dem seine Gewinnung durch Auswaschen mit einem organischen Lösungsmittel, wie oben beschrieben, und insbesondere mit Essigsäure gemäß dem Verfahren der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung erleichtert wird. Während es auf den Wassergehalt in dem Gasgemisch, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt worden ist, in keiner Weise ankommt, ist es jedoch leicht möglich, ein Gasgemisch dieser Art zu erzeugen, das nur 1 Volumprozent oder noch weniger Wasser enthält, obwohl jegliches Kühlen mit Kühlmitteln, d. h. Kühlen auf Temperaturen unterhalb der Temperatur des leicht zugänglichen Wassers, vermieden wird«.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, die ein Fließschema einer Durchführungsform eines vielstufigen Abschrecksystems darstellt, das sich zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eignet, wobei die Zeichnung zugleich ein typisches Verhältnis zwischen Abschrecksystem und Reaktor erläutert., in dem der abzuschreckende, Methacrolein enthaltende Abfluß erzeugt wird.

Gemäß der Zeichnung führt die Dampfauslaßleitung 20 von einem nicht dargestellten Reaktor von beliebiger, zweckmäßiger Konstruktion, der einen für die Umwandlung von Isobutylen oder t-Butanol in Methacrolein geeigneten Katalysator enthält, weg. Selbstverständlich bildet die Oxidation von Isobutylen oder t-Butanol und der für diese Oxidation verwendete Katalysator nicht einen Teil der vorliegenden Erfindung, die sich vielmehr auf die Behandlung der wasserdampfhaltigen Abflüsse von jeder katalytischen Umsetzung in der Dampfphase erstreckt, bei der aus Isobutylen oder t-Butanol Methacrolein erzeugt wird. Auf die oben erwähnte US-PS 3 972 920 wurde lediglich deshalb Bezug genommen, weil sie für die neueren Entwicklungen auf diesem technologischem Gebiet beispielhaft ist. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in gleicher

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Weise auch auf Abflüsse anwenden, die bei katalytischen Oxidationen gebildet werden, die mit anderen Katalysatoren durchgeführt werden, beispielsweise dem in der US-PS 2 941 007 beschriebenen Katalysator, sowie mit zahlreichen anderen Katalysatoren, die dem Fachmann wohlbekannt sind. Bei der in der Zeichnung dargestellten Durchfuhrungsform gelangt der Reaktionsabfluß aus dem Reaktor über Leitung 20 in den Wärmetauscher 24, in dem er in indirektem Wärmeaustausch gekühlt wird. Typischerweise wird ein Reaktionsabfluß von einer Temperatur in der Größenordnung von 400 ⁰C durch einen derartigen Wärmeaustausch auf eine Temperatur von der Größenordnung von 120 bis 160 ⁰C gekühlt. Aus dem Kühler 24 gelangt der Strom über Leitung 26 in den unteren Abschnitt der ersten Abschreckzone 28, durch die ein Strom Abschreckflüssxgkext, beispielsweise Kondensat aus vorhergehenden Abschreckvorgängen, zirkulieren gelassen wird, wobei der Abfluß aus Leitung 26 in den unteren Abschnitt der Abschreckzone 28 eingeleitet wird. Der Ausdruck "Abschreckzone" wird im vorliegenden Zusammenhang zur Bezeichnung jeder beliebigen Vorrichtung zum Inberührungbringen von Flüssigkeiten und Dampf verwendet, wobei die Vorrichtung herkömmlicher Art ist, wie beispielsweise ein Gaswäscher oder Scrubber, der mit Einrichtungen zur Vergrößerung der Berührungsfläche zwischen Gas und Flüssigkeit ausgestattet ist, wie beispielsweise Sprudelplatten, Rieselplatten, dachförmigen Platten (shed trays), Siebplatten, Ventilplatten und dergleichen oder Füllkörperpackungen, wie beispielsweise solche mit Berl-Sätteln, Raschig-Ringen und dergleichen. Vorzugsweise enthält die Zone mindestens 4 tatsächliche Platten oder Kontaktstufen. Zur Einrichtung des zirkulierenden Stroms ist mit dem Unter- und Oberteil des Tanks 28 eine Flüssigkeitsleitung verbunden, die aus der Auslaßleitung 32 und der eine - nicht dargestellte Pumpe enthaltenden Rückführungsleitung 34 besteht, in der ein Kühler 36 eingeschaltet ist, der ein Mittel zur Steuerung der Temperatur des zirkulierenden Stromes, typischerweise innerhalb

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des Bereiches von 40 bis 60 ⁰C, darstellt. Nach dem Kontakt mit der wäßrigen Flüssigkeit in der Zone 28 ist ein Teil des Wasserdampfes, der in dem durch Leitung 20 zugeführten Abfluß enthalten ist, gekühlt und kondensiert, und die gebildete Flüssigkeit wird durch Leitung 38 abgezogen. Gleichzeitig verläßt der nichtkondensierte Anteil des Abflusses die Zone 28 durch die Auslaßleitung 40 mit praktisch demselben Druck, wie er im Reaktor 10 herrscht, und gelangt zu einer Komprimiereinrichtung zur Erhöhung seines Druckes, typischerweise um 3,79 bis 5,17 bar (55 bis 75 psi). Bei der dargestellten Durchführungsform besteht die Komprimiereinrichtung aus einem mehrstufigen Schleuderkompressor oder Turbogebläse 42, und die Leitung 40 ist mit dem Kompressor verbunden, um die nichtkondensierten Gase in den Einlaß seiner ersten Stufe gelangen zu lassen. Aus dem Auslaß der ersten Stufe des Kompressors gelangen die nichtkondensierten Gase durch Leitung 44 in den unteren Abschnitt der Abschreckzone 46, die wie Abschreckzone 28 eine zirkulierende Abschreckflüssigkeit enthält und mit einem Flüssigkeitskreislauf, bestehend aus Auslaßleitung 50, Rückführungsleitung 52 mit nicht dargestellter Pumpe sowie Kühler 54, der die Temperatur des zirkulierenden Stroms typischerweise bei beispielsweise 45 bis 55 ⁰C hält, ausgestattet ist. Die in der Abschreckzone 46 erzeugte Abschreckflüssigkeit wird über Leitung 56 abgezogen, die sich mit .Leitung 38- aus der Abschreckzone 28 vereinigt. Die immer noch unkondensierten Anteile des Abflusses verlassen die Abschreckzone 4 6 über Leitung 60 und gelangen zum Einlaß einer weiteren Stufe des Kompressors 42, werden dort typischerweise um weitere 4,83 bis 6,2 bar (70 bis 90 psi) komprimiert, verlassen den Auslaß der weiteren Stufe des Kompressors durch Leitung 65 und werden mit der in der dritten Abschreckzone enthaltenen Abschreckflüssigkeit in Berührung gebracht, die mit einer Auslaßleitung 74, einer eine nicht dargestellte Pumpe

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enthaltenden Rückflußleitung 76 sowie einem Kühler 78 verbunden ist, der den zirkulierenden Strom typischerweise bei einer Temperatur von der Größenordnung von 35 bis 45 ⁰C hält. Der in dem zirkulierenden Strom enthaltene Anteil an gebildeter Flüssigkeit, die von der Kondensation der Hauptmenge des Wasserdampfes stammt, der in dem der Zone 72 zugeführten Gasstrom verblieben war, wird durch Leitung 80 abgezogen, die mit der die in den Abschreckzonen 28 und 46 gebildeten Flüssigkeitsanteile befördernden Leitung 38 in Verbindung steht. Typischerweise sind mehr als 95 % des Wassers an diesem Punkt kondensiert. Gleichzeitig verlassen die praktisch entwässerten gasförmigen Komponenten des ursprüglichen, durch Leitung 26 zugeführten Gastromes, die praktisch die Gesamtmenge, typischerweise mindestens etwa 98 % des in dem Abstrom ursprünglich enthaltenen Methacroleins enthalten, das Abschreckungssystem über Leitung 85. Typischerweise wird dieses Gasgemisch weiter behandelt, um das in ihm enthaltene Methacrolein zu gewinnen und, da das Gemisch nicht umgesetztes Isobutylen enthält, wird dieses Isobutylen typischerweise mit Hilfe nicht dargestellter Vorrichtungen wieder in den Oxidationsreaktor 10 geleitet, nachdem das Methacrolein abgetrennt worden ist. Wie bereits erwähnt, kann das Methacrolein auf beliebige zweckmäßige Weise, wie beispielsweise durch Auswaschen mit verschiedenen organischen Lösungsmitteln, gewonnen'werden, wie beispielsweise in den US-Patentschriften 3 162 514, 3 218 357 oder 3 828 099 beschrieben. Die oben erwähnte gleichzeitg eingereichte Patentanmeldung beschreibt jedoch ein besonders wirksames Gaswaschsystem, bei dem Essigsäure als Waschflüssigkeit verwendet wird und das die Abschreckzone 72 verlassende Gasgemisch eine solche Temperatur und einen solchen Druck aufweist, wie sie besonders für das Auswaschen mit Essigsäure von Vorteil sind, so daß es unmittelbar in den Essigsäure-Gaswäscher von beispielsweise der in der genannten gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung beschriebenen Art eingeleitet werden kann.

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Die in Leitung 38 angesammelte kondensierte wäßrige Flüssigkeit kann verworfen, zur Entfernung ihres Gehaltes an organischen Produkten der Müllverbrennung zugeführt werden oder gewünschtenfalls zur Wiedergewinnung der in ihr enthaltenen organischen Verbindungen in herkömmlicher Weise aufgearbeitet werden.

Die Beschickung für das Äbschreckverfahren gemäß der Erfindung pflegt, wie oben erwähnt, aus dem Abflußgemisch des Reaktors zu bestehen, in dem Methacrolein durch katalytische Oxidation von Isobutylen oder t-Butanol gebildet worden ist und variiert natürlich bezüglich der relativen Anteile der einzelnen Komponenten in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen, dem im einzelnen verwendeten Katalysator, der relativen Zusammensetzung der Beschickung für die Oxidation und dergleichen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auf jeden derartigen Reaktorabfluß unabhängig von den relativen Anteilen seiner Komponenten anwendbar, da er stets Wasserdampf enthält, insbesondere wenn Wasserdampf einer der Komponenten der Beschickung für die Oxidation ist. Besonders läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf den Abfluß aus einer Oxidation mit einer Wasserdampf enthaltenden Beschickung anwenden, da die Wasserdampfmenge im Abfluß dann verhältnismäßig hoch ist, da er den Wasserdampf der Beschickung und zusätzlich den bei der Oxidation selbst erzeugten Wasserdampf enthält. Zur Erläuterung sei ein tpyischer Reaktorabfluß angegeben, auf den sich das erfindungsgemäße Verfahren in höchst vorteilhafter Weise'anwenden läßt. Er enthält·T,5 bis 6 Volumprozent Methacrolein, 10 bis 40 Volumprozent Wasser, 0,2 bis 3 Volumprozent nichtumgesetztes Isobutylen, 4 bis 8 Volumprozent Sauerstoff, Rest Inertgase, wie beispielseise Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid sowie sehr kleine Mengen von 1 % oder darunter von Dämpfen verschiedener organischer Nebenprodukte einschließlich Essigsäure. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, bis 98 % des Wasserdampfs abzutrennen und bis zu 99 % des Methacroleins in nichtkondensierter Form zur weiteren Gewinnung aus dem entwässerten gasförmigen Strom anfallen zu lassen. Typischerweise und vorzugsweise beträgt die Wassermenge in dem flüssigen Abfluß, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt wird, beispielsweise in Leitung 32,

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mindestens 85 Gewichtsprozent, und die Menge an Methacrolein höchstens 5 % der in der Beschickung enthaltenen Menge an Was ser bzw. Methacrolein.

Das folgende Beispiel erläutert die Erfindung weiter, ohne sie zu beschränken. Angaben über Teile beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben.

Beispiel

In einem System, wie es in der Zeichnung erläutert ist, strömt ein gasförmiges Reaktionsprodukt mit einem Gehalt von etwa 10 % Wasserdampf und 5,4 % Methacrolein, Rest Sauerstoff, Inertgase, nichtumgesetztes Isobutylen und organische Nebenprodukte einschließlich Methacrylsäure und Essigsäure, das aus der katalytischen Oxidation von Isobutylen mit Luft in Gegenwart von Wasserdampf stammt, kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 Teilen je Stunde über Leitung 20 bei einer Temperatur von 380 ⁰C und unter einem Überdruck von 0,85 bar (12,3 psig) in den Wärmetauscher 24, wo seine Temperatur in indirektem Wärmeaustausch auf 140 ⁰C verringert wird. Aus dem Kühler 24 gelangen die auströmenden Gase über Leitung 26 in den unteren Abschnitt der ersten Abschreckzone 28, die 6 tatsächliche Böden in Form von Siebplatten enthält und in der durch kontinuierliches Umpumpen des wäßrigen Stromes mit einer Geschwindigkeit von etwa 6400 Teilen je Stunde durch Kühler ein nach unten zirkulierender Strom von Wasser von einer Temperatur von etwa 53 ⁰C aufrechterhalten wird. In dieser ersten Abschreckzone werden 52,2 Teile je Stunde des in dem Abfluß enthaltenen Wasserdampfes kondensiert und in den wäßrigen Strom absorbiert, wobei gleichzeitig etwa 0,2 Teile je Stunde Methacrolein und organische Nebenprodukte ebenfalls in dem Flüssigkeitsstrom gelöst werden. Der Rest des gasförmigen Stromes gelangt mit einem Überdruck von etwa 0,69 bar (10 psig)

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anschließend in den Anfangsabschnitt eines mehrstufigen Kompressors 42, in dem sein Druck auf 4,62 bar Überdruck (67 psig) erhöht wird und strömt anschließend von dem Auslaß dieses Abschnittes des Kompressors zu dem unteren Abschnitt des zweiten Abschreckturms 46 der gleichen Konstruktion, wie sie Turm aufweist, der einen nach unten fließenden Strom von wäßriger Abschreckflüssigkext enthält, die durch kontinuierliches Umpumpen durch Kühler 54 mit einer Geschwindigkeit von etwa 5100 Teilen je Stunde bei einer Temperatur von etwa 50 ⁰C gehalten wird. In der zweiten Abschreckzone werden etwa 34,4 Teile je Stunde Wasserdampf kondensiert und absorbiert sowie etwa 0,5 Teile Methacrolein und organische Nebenprodukte je Stunde in der wäßrigen Abschreckflüssigkext gelöst. Der Rest des gasförmigen Stromes wird mit einem Druck von etwa 4,48 bar Überdruck (65 psig) anschließend zu dem Einlaß des zweiten Abschnittes von Komporessor 42 und nach Austreten aus dem Kompressorauslaß mit einem Überdruck von 9,24 bar (134 psig) in den unteren Abschnitt der dritten Abschreckzone 72 geleitet, die ebenfalls die gleiche Konstruktion wie Zone 28 aufweist und die einen nach unten fließenden Strom von wäßriger Abschreckflüssigkext enthält, die durch Umpumpen durch Kühler 78 mit einer Geschwindigkeit von etwa 5700 Teilen je Stunde auf einer Temperatur von etwa 40 ⁰C gehalten wird. In der Abschreckzone 72 werden restliche 8,3 Teile Wasserdampf je Stunde kondensiert und in der wäßrigen Abschreckflüssigkeit zusammen mit etwa 0,4 Teilen Methacrolein und organischen Nebenprodukten absorbiert. Die wäßrige "Nettoproduktion" aus den drei Abschreckzonen wird vereinigt und über Leitung 38 mit einer Geschwindigkeit von 96,5 Teilen je Stunde abgezogen; die Zusammensetzung des abgezogenen Stromes beträgt 94,9 Teile Wasser, 1,1 Teil Methacrolein und 0,5 Teile organische Nebenprodukte, was einer Entfernung von mehr als 96 % des in dem ursprünglich dem System zugeführten Abfluß enthaltenen Wasserdmapfs und lediglich 2 % des Methacroleins entspricht. Praktisch sämtliche organischen Nebenprodukte werden ebenfalls entfernt.

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Gleichzeitig wird der Gasstrom aus der dritten Kondensationszone mit einer Temperatur von etwa 40 ⁰C und unter einem Überdruck von 9,09 bar (132 psig) mit einer Geschwindigkeit von 903,5 Teilen je Stunde abgezogen. Er enthält lediglich 0,4 % Wasserdampf und praktisch die Gesamtmenge des dem System zugeführten Methacroleins.

In dem angegebenen Beispiel werden Kondensationszonen verwendet, die 6 tatsächliche Böden oder Kontaktstufen enthalten, wobei, wie oben erwähnt, normalerweise jede Zone mindestens 4 tatsächliche Böden oder Kontaktstufen enthalten muß. Vorzugsweise enthält jede 5 bis 8 tatsächliche Böden oder Kontaktstufen. Eine größere Anzahl von Böden kann vorgesehen sein, wobei die Gesamtmenge lediglich durch praktische und wirtschaftliche Überlegungen beschränkt ist, wie sich dem Fachmann ergibt. In dem angegebenen Beispiel ist die Strömung von Gas oder Dampf und wäßriger Kondensatxonsflüssxgkext so gewählt, daß der Temperaturanstieg der Kondensatxonsflüssxgkext nach Durchfluß jeder Kondensationzone 10 ⁰C beträgt. Normalerweise muß die Temperaturerhöhung mindestens etwa 5 ⁰C betragen, vorzugsweise beträgt sie 8 bis 25 ⁰C.

Selbstverständlich können von der beschriebenen und in der Zeichnung erläuterten Durchführungsform Abweichungen vorgenommen werden, ohne daß damit von dem erfindungsgemäßen Verfahren abgewichen wird. Während beispielsweise das beschriebene Verfahren eine Folge von Schritten zum Gegenstand hat, die unter Bedingungen ausgeführt werden, bei denen die Möglichkeit einer Polymerisation auf einem Minimum gehalten wird, kann auch ein Polymerisationsinhibitor, wie beispielsweise Hydrochinon oder ein anderer dem Fachmann bekannter Inhibitor, gewünschtenfalls jedem der Ströme zugesetzt werden.

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Leerseite

Claims

283^379

Patentansprüche

JjJ Verfahren zur Entfernung von Wasserdampf aus einem gasförmigen Strom, der durch katalytische Oxidation von Isobutylen oder t-Butanol erhalten worden ist und Methacrolein enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man den gasförmigen Strom nacheinander in eine Anzahl Kondensationszonen einleitet, die nacheinander angeordnet sind und von denen jede einen wäßrigen Strom enthält, mit dem der gasförmige Strom auf einer Anzahl von Kontaktstufen in unmittelbare Berührung gebracht wird, wobei man den Druck des gasförmigen Gemisches zwischen den einzelnen Kondensationszonen erhöht.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man das Wasser in den Zonen bei allmählich sinkenden Temperaturen hält.

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ORDINAL