FR2554809A1 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF ACRYLIC ACID - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE PREPARATION DE L'ACIDE ACRYLIQUE PAR OXYDATION CATALYTIQUE DU PROPYLENE OU DE L'ACROLEINE EN PHASE VAPEUR AU MOYEN D'UN GAZ CONTENANT DE L'OXYGENE MOLECULAIRE. LE PRODUIT GAZEUX FOURNI PAR CETTE OXYDATION EST RAPIDEMENT REFROIDI ET RECUEILLI DANS L'APPAREIL 101, LA SUBSTANCE NON RECUEILLIE DE CETTE FACON ETANT ABSORBEE PAR L'EAU. LA SOLUTION AQUEUSE AINSI OBTENUE, QUI EST ESSENTIELLEMENT CONSTITUEE D'ACIDE ACRYLIQUE, D'ACIDE ACETIQUE ET D'EAU, EST INTRODUITE DANS UNE COLONNE DE DISTILLATION 102 OU ELLE EST DISTILLEE EN PRESENCE D'UN AGENT D'AZEOTROPISME. DU SOMMET DE LA COLONNE S'ECHAPPE PAR DISTILLATION UN MELANGE AZEOTROPIQUE QUI EST ESSENTIELLEMENT CONSTITUE DEL'AGENT D'AZEOTROPISME ET D'EAU ET QUI EST DEPOURVU D'ACIDE ACRYLIQUE ET D'ACIDE ACETIQUE. ON SEPARE L'EAU DU DISTILLAT ET ON LA RENVOIE COMME EAU D'ABSORPTION DANS L'APPAREIL 101. EN MEME TEMPS ON RETIRE DU BAS DE LA COLONNE 102, UN MELANGE ESSENTIELLEMENT CONSTITUE D'ACIDE ACRYLIQUE ET D'ACIDE ACETIQUE.PROCESS FOR PREPARING ACRYLIC ACID BY CATALYTIC OXIDATION OF PROPYLENE OR ACROLEIN IN THE VAPOR PHASE BY MEANS OF A GAS CONTAINING MOLECULAR OXYGEN. THE GASEOUS PRODUCT PROVIDED BY THIS OXIDATION IS QUICKLY COOLED AND COLLECTED IN THE APPARATUS 101, THE SUBSTANCE NOT COLLECTED IN THIS WAY BEING ABSORBED BY THE WATER. THE AQUEOUS SOLUTION THUS OBTAINED, WHICH CONSTITUTES ESSENTIALLY ACRYLIC ACID, ACETIC ACID AND WATER, IS INTRODUCED IN A DISTILLATION COLUMN 102 WHERE IT IS DISTILLED IN THE PRESENCE OF AN AZEOTROPISM AGENT. FROM THE TOP OF THE COLUMN IS ESCAPED BY DISTILLATION AN AZEOTROPIC MIXTURE WHICH IS ESSENTIALLY CONSTITUTE OF AZEOTROPISM AND WATER AND WHICH IS FREE OF ACRYLIC ACID AND ACETIC ACID. THE WATER IS SEPARATED FROM THE DISTILLATE AND IS RETURNED AS ABSORPTION WATER IN THE APPARATUS 101. AT THE SAME TIME IS REMOVED FROM THE BOTTOM OF COLUMN 102, A MIXTURE ESSENTIALLY CONSISTING OF ACRYLIC ACID AND ACETIC ACID.
Description
S54809S54809
-1- Procédé de préparation de l'acide acrylique La présente invention concerne un procédé de préparation de l'acide acrylique à partir du propylène et/ou de l'acroléine. Elle a trait plus précisément à un procédé de préparation de l'acide acrylique selon lequelon oxyde catalytiquement le propylène et/ou l'acroléine en phase vapeur avec un gaz renfermant de l'oxygène moléculaire, on refroidit rapidement le produit réactionnel gazeux qui se forme et on le recueille sous la forme d'un condensat, on recueille les substances qui ne l'ont pas été en les faisant absorber par de l'eau d'absorption, on distille la solution aqueuse d'acide acrylique obtenue, qui est essentiellement constituée d'acide acrylique, d'acide acétique et d'eau, en présence d'un agent d'azéotropisme de telle façon que l'eau soit chassée par distillation essentiellement sous la The present invention relates to a process for the preparation of acrylic acid from propylene and / or acrolein. More specifically, it relates to a process for the preparation of acrylic acid in which the propylene and / or the acrolein in the vapor phase are catalytically oxidized with a gas containing molecular oxygen, and the gaseous reaction product formed is rapidly cooled. and it is collected in the form of a condensate, the substances which have not been collected by absorbing them with water of absorption, the aqueous solution of acrylic acid obtained, which is essentially consisting of acrylic acid, acetic acid and water, in the presence of an azeotropic agent such that the water is distilled off essentially under the
forme d'un mélange azéotropique, on sépare l'eau de ce mélan- form of an azeotropic mixture, the water is separated from this mixture
ge azéotropique, on recycle l'eau séparée comme eau d'absorp- Azeotropic geometry, the separated water is recycled as absorbent water.
tion et, ayant en même temps obtenu comm résidu (queues de distil-- tion and, having at the same time obtained the residue (distillate tails)
lation un mélange essentiellement constitué d'acide acry- a mixture consisting essentially of acrylic acid
lique et d'acide acétique, on sépare l'acide acrylique de ce and acetic acid, the acrylic acid is separated from this
résidu de distillation et on le purifie. distillation residue and purified.
Dans un procédé usuel pour la préparation de l'acide acrylique on oxyde catalytiquement le propylène et/ou In a conventional process for the preparation of acrylic acid, propylene is catalytically oxidized and / or
l'acroléine en phase vapeur, on traite par un solvant orga- acrolein in the vapor phase is treated with an organic solvent.
nique la solution aqueuse d'acide acrylique ainsi obtenue pour extraire l'acide acrylique et on purifie celui-ci. En d'autres termes on a généralement recours à une opération d'extraction pour éliminer l'eau de la solution aqueuse (voir par exemple le brevet US. 3 968 153). Toutefois la liqueur usée provenant de l'étape d'extraction contient de l'acide acrylique non récupéré ainsi que des produits secondaires qui sont des acides organiques (tes que l'acide acétique, l'acide propionique et l'acide maléique), des aldéhydes (tels que l'aroline et l'acétaldéhyde) et des polymères ou des produits de condensation de ces composés (notamment des The aqueous solution of acrylic acid thus obtained is extracted to extract the acrylic acid and the latter is purified. In other words, an extraction operation is generally used to remove water from the aqueous solution (see, for example, US Patent 3,968,153). However, the spent liquor from the extraction step contains unrecovered acrylic acid as well as by-products which are organic acids (such as acetic acid, propionic acid and maleic acid), aldehydes (such as aroline and acetaldehyde) and polymers or condensation products of these compounds (especially
matières goudronneuses et des substances à haut point d'ébul- tarry substances and substances with a high boiling point
-2- lition, par exemple un dimère de l'acide acrylique). Avant de rejeter la liqueur usée on est donc obligé de lui faire perdre sa toxicité par une méthode utilisant des boues activéesou une méthode de concentration par combustion, traitement qui nécessite des dépenses élevées pour les installations et les services qu'il requiert. Lorsque cette liqueur usée est directement utilisée dans le procédé comme liqueur d'absorption pour l'acide acrylique recueilli la quantité d'acide dans le procédé augmente du fait qu'il y en a dans la liqueur usée, et le rendement en acide acrylique recueilli dans le dispositif collecteur d'acide acrylique est augmenté. Si le gaz usé sortant de ce dispositif est recyclé commesource de gaz inerte pour le gaz de départ la quantité d'acide dans le gaz de départ augmente et peut accélérer la dégradation de l'activité catalytique lors de la réaction d'oxydation (voir par exemple le brevet For example, a dimer of acrylic acid). Before rejecting the spent liquor, it is therefore necessary to make it lose its toxicity by a method using activated sludge or a combustion concentration method, treatment that requires high costs for the facilities and services it requires. When this spent liquor is directly used in the process as the absorption liquor for the acrylic acid collected the amount of acid in the process increases as there is in the spent liquor, and the yield of acrylic acid collected in the acrylic acid collector device is increased. If the spent gas leaving this device is recycled as an inert gas source for the starting gas the amount of acid in the starting gas increases and can accelerate the degradation of the catalytic activity during the oxidation reaction (see example the patent
US. 4 147 885).US. 4,147,885).
En conséquence des progrès techniques accomplis As a result of the technical progress made
ces dernières années dans la réaction d'oxydation mention- in recent years in the oxidation reaction mention-
née ci-dessus et dans la collecte du produit cherché, la solution aqueuse d'acide acrylique obtenue peut contenir de l'acide acrylique en une concentration élevée, comprise above and in the collection of the desired product, the aqueous solution of acrylic acid obtained may contain acrylic acid in a high concentration, including
par exemple entre 50 a 80%.,en poids. for example between 50 and 80% by weight.
Dans le procédé-objet de l'invention, qui est un procédé de préparation de l'acide acrylique, on soumet une solution aqueuse d'acide acrylique d'une concentration aussi élevée à une distillation azéotropique dans des conditions In the process-object of the invention, which is a process for the preparation of acrylic acid, an aqueous solution of acrylic acid of such high concentration is subjected to azeotropic distillation under conditions which
convenables, au lieu de la soumettre à une opération d'ex- rather than subject it to an operation of ex-
traction comme on le faisait dans la technique antérieure pour éliminer l'eau; on peut alors limiter à des traces les quantitEsd'acide acrylique et d'acide acétique qui sortent pulling as was done in the prior art to remove water; the quantities of acrylic acid and acetic acid that come out
du sommet de la colonne de distillation. from the top of the distillation column.
La présente invention fournit donc un procédé de préparation de-l'acide acrylique par oxydation catalytique du propylène et/ou de l'acroléine en phase vapeur au moyen d'un gaz renfermant de l'oxygène moléculaire, procédé selon -3- lequel: - on refroidit rapidement le produit réactionnel gazeux fourni par la réaction d'oxydation de manière à l'obtenir sous la forme d'un condensat, - on recueille les substances qui n'ont pas été recueil- lies en les faisant absorber par de l'eau d'absorbtion, - on introduit la solution aqueuse d'acide acrylique ainsi obtenue, qui est essentiellement constituée d'acide acrylique, d'acide acétique et d'eau, dans une colonne de distillation comportant au moins dix plateaux théoriques dans sa section de récupération, et on la distille en présence d'un agent d'azéotropisme, - à la tête de la colonne on chasse par distillation un mélange azéotropique qui est essentiellement constitué de l'agent d'azéotropisme et d'eau et qui ne contient ni acide acrylique ni acide acétique, - on sépare l'eau du distillat et on la recycle comme eau d'absorption dans le dispositif collecteur, et - en même temps on obtient,au bas de la colonne, un mélange qui est essentiellement constitué d'acide acrylique et d'acide acétique et qui est dépourvu d'eau et de l'agent d'azéotropisme. The present invention thus provides a process for the preparation of acrylic acid by catalytic oxidation of propylene and / or acrolein in the vapor phase by means of a gas containing molecular oxygen, the process according to which: the gaseous reaction product supplied by the oxidation reaction is cooled rapidly to form a condensate; the substances which have not been collected are collected by absorbing them in the form of a condensate; absorption water, the aqueous solution of acrylic acid thus obtained, which essentially consists of acrylic acid, acetic acid and water, is introduced into a distillation column comprising at least ten theoretical plates in its recovery section, and distilled in the presence of an azeotropic agent, - at the top of the column is distilled off azeotropic mixture which consists essentially of the azeotropic agent and water and which cunt holds neither acrylic acid nor acetic acid, - the water is separated from the distillate and recycled as absorption water in the collecting device, and - at the same time a mixture is obtained at the bottom of the column which essentially consists of of acrylic acid and acetic acid and which is devoid of water and the azeotropic agent.
La description détaillée qui suit fera bien com- The following detailed description will make a good
prendre quels sont les objets de la présente invention. take what are the objects of the present invention.
La préparation de l'acide acrylique par oxydation catalytique en phase vapeur du propylène et/ou de l'acroléine The preparation of acrylic acid by catalytic vapor phase oxidation of propylene and / or acrolein
en présence d'un catalyseur complexe (à plusieurs compo- in the presence of a complex catalyst (multi-component
santes) à base de molybdène est appliquée industriellement. molybdenum-based) is applied industrially.
Au cours des dernières années les techniques d'exécution In recent years the execution techniques
de la réaction d'oxydation et de collecte de l'acide acryli- of the oxidation reaction and the collection of acrylic acid
que ont fait des progrès remarquables, et la concentration en acide acrylique de la solution aqueuse obtenue peut être augmentée jusqu'à une valeur comprise entre 50 et 80% en poids. Cela signifie que l'élimination directe de l'eau de la solution aqueuse par distillation convient mieux que la méthode usuelle consistant à séparer de l'eau l'acide -4- acrylique et l'acide acétique par extraction de la solution aqueuse - d'acide acrylique avec un solvant organique. Si l'on peut éliminer efficacement l'eau seule de la solution aqueuse d'acide acrylique et si l'acide acrylique et l'acide acétique peuvent être obtenus essentiellement sous la forme d'un mélange, ce mélange peut avantageusement être soumis aussi à la méthode de purification usuelle. La présente invention a été mise au point dans le but d'atteindre cet objectif. L'agent d'azéotropisme utilisé dans la présente invention est de préférence un composé ayant une grande aptitude à véhiculer l'eau. On recommande d'employer ceux qui ont un point d'ébullition élevé, compris entre 110 et C sous la pression atmosphérique. Comme exemples de tels that remarkable progress has been made, and the acrylic acid concentration of the aqueous solution obtained can be increased to a value of between 50 and 80% by weight. This means that the direct removal of water from the aqueous solution by distillation is better than the usual method of separating acrylic acid and acetic acid from water by extraction of the aqueous solution. acrylic acid with an organic solvent. If water alone can be effectively removed from the aqueous acrylic acid solution and acrylic acid and acetic acid can be obtained essentially in the form of a mixture, this mixture can advantageously also be subjected to the usual purification method. The present invention has been developed in order to achieve this goal. The azeotropic agent used in the present invention is preferably a compound having a high ability to convey water. It is recommended to use those having a high boiling point, between 110 and C under atmospheric pressure. As examples of such
composés on citera l'acétate de n-butyle, l'acétate d'iso- compounds which may be mentioned are n-butyl acetate,
butyle, l'acétate de sec-butyle et la méthyl-isobutyl-cétone. butyl, sec-butyl acetate and methyl isobutyl ketone.
Ces agents d'azéotropisme ont des points d'ébul- These azeotropic agents have boiling points
lition très voisins de celui de l'acide acétique. S'ils sont simplement soumis à la distillation l'acide acétique distille également avec l'eau. Plus précisément le distillat est very close to that of acetic acid. If they are simply distilled, acetic acid also distils with water. More precisely, the distillate is
constitué de l'agent d'azéotropisme, d'eau et d'acide acéti- consisting of the agent of azeotropism, water and acetic acid
que, et on se trouve à nouveau devant la nécessité d'effec- that we are again faced with the need to
tuer une opération de séparation complète. kill a complete separation operation.
Les présents inventeurs ont cependant trouvé qu'on peut inhiber la distillation de l'acide acétique en réglant la quantité du reflux de telle façon que la vapeur, au sommet de la colonne de distillation, ne soit constituée The present inventors, however, have found that the distillation of acetic acid can be inhibited by controlling the amount of reflux such that the vapor at the top of the distillation column is formed.
que de l'agent d'azéotropisme et d'eau à la pression opéra- that azeotropic agent and water at the operating pressure
toire, et qu'on peut limiter à des traces la quantité d'acide acétique s'échappant par distillation en fixant le nombre de plateaux théoriques dans la section de récupération de la colonne de distillation a une valeur au moins égale & 10. Ils ont ainsi trouvé qu'on peut retirer le résidu de distillation the amount of acetic acid escaping by distillation by fixing the number of theoretical plates in the recovery section of the distillation column has a value at least equal to 10. They have thus found that the distillation residue can be removed
c'est à dire le produit du bas de colonne, qui est essentiel- that is, the product of the bottom of the column, which is essential
lement constitué d'acide acétique et d'acide acrylique et qui consisting of acetic acid and acrylic acid and
est dépourvu de l'agent d'azéotropisme et d'eau. is devoid of the azeotropic agent and water.
25548O25548O
-5- Les présents inventeurs ont trouvé que, dans l'opération de distillation mentionnée ci-dessus, un plateau sur lequel la concentration de l'acide acétique atteint un maximum est séparé par un plateau sur lequel la concentration de Il'eau atteint un maximum. Onpeut voir là un moyen The present inventors have found that in the distillation operation mentioned above, a plateau on which the concentration of acetic acid reaches a maximum is separated by a plateau on which the concentration of water reaches a maximum of maximum. We can see there a way
efficace pour empêcher la distillation de l'acide acétique. effective in preventing the distillation of acetic acid.
Lorsque augmente la quantité d'acide acétique dans la solue tion introduite le nombre desplateaux sur lesquels l'acide When the quantity of acetic acid in the solution introduced increases the number of plates on which the acid
acétique est concentré augmente et is se rapprochent du pla- acetic acid is concentrated increases and is closer to the
teau sur lequel l'eau est concentrée, ce qui entraîne une certaine distillation de l'acide acétique. Par conséquent, du fait que la concentration en acide acétique augmente, on doit augmenter le nombre des plateaux théoriques dans la section de récupération et le porter à environ 15, cela parce que la concentration en acide acétique de la solution aqueuse de l'acide acrylique subit une modification allant water on which the water is concentrated, resulting in some distillation of acetic acid. Therefore, as the concentration of acetic acid increases, the number of theoretical plates in the recovery section should be increased to about 15, because the acetic acid concentration of the aqueous solution of acrylic acid undergoes a modification
de 2 à 8% en poids.from 2 to 8% by weight.
Le procédé de la présente invention a conduit à la mise au point d'une méthode de distillation qui nhe chasse ni l'acide acrylique ni l'acide acétique et qui utilise un 'gent d'azéotropisme ayant une grande aptitude à véhiculer l'eau au cours de la distillation d'une solution aqueuse d'acide acrylique renfermant de l'acide acétique. Dans la technique antérieure l'eau provenant de la distillation doit être soumise à un traitement la rendant non polluante,par exemple à un traitement d'eauK usées ou à une opération de séparation et de récupération de l'acide The process of the present invention has led to the development of a distillation method which does not remove acrylic acid or acetic acid and which uses azeotropic gent having a great ability to convey water. during the distillation of an aqueous solution of acrylic acid containing acetic acid. In the prior art the water from the distillation must be subjected to a treatment rendering it non-polluting, for example to a treatment of waste water or to an operation of separation and recovery of the acid.
acétique. Par contre, dans le procédé de la présente inven- acetic. In contrast, in the process of the present invention
tion, le distillat, après récupération de l'agent d'azéo- tion, the distillate, after recovery of the azo
tropisme, est réutilisé comme eau d'absorption pour la col- tropism, is reused as an absorption water for the col-
lecte de l'acide acrylique. Ainsi la présente invention a conduit à la mise au point d'un procédé en système fermé, lect of acrylic acid. Thus the present invention has led to the development of a closed system process,
très efficace et non polluant.very efficient and non-polluting.
Un mode d'exécution de la présente invention est One embodiment of the present invention is
décrit ci-dessous en référence au dessin annexé. described below with reference to the accompanying drawing.
--6-- Pour oxyder le propylène et le convertir ainsi principalement en acroléine on fait passer un gaz de départ contenant du propylène, de l'air, de l'azote, dudioxyde de carbone et de la vapeur d'eau à travers un premier réacteur garni d'un catalyseur à plusieurs composantes à base de molybdène, et on fait ensuite passer le produit réactionnel gazeux à travers un second réacteur garni d'un catalyseur à plusieurs composantesà base de molybdène afin d'oxyder l'acroléine principalement en acide acrylique (opérations non représentées sur le dessin). Le produit réactionnel gazeux In order to oxidize the propylene and thus to convert it mainly to acrolein, a starting gas containing propylene, air, nitrogen, carbon dioxide and water vapor is passed through a first reactor packed with a molybdenum-based multicomponent catalyst, and the gaseous reaction product is then passed through a second reactor packed with a molybdenum-based multi-component catalyst to oxidize acrolein primarily to acid acrylic (operations not shown in the drawing). The gaseous reaction product
contient 7de l'acrolTine, de l'acétaBéhyde, de l'acide acéti- contains acrolein, acetaldehyde, acetic acid
que, de l'acide maléique, de la vapeur d'eau, du dioxyde de that maleic acid, water vapor, carbon dioxide,
carbone, du monoxyde de carbone, de l'azote et des hydro- carbon monoxide, carbon monoxide, nitrogen and hydro-
carbures tels que du propane et du propylène, en plus de carbides such as propane and propylene, in addition to
l'acide acrylique voulu.the desired acrylic acid.
Le produit réactionnel gazeux est introduit, par une conduite 1, dans un dispositif collecteur d'acide The gaseous reaction product is introduced, via a line 1, into an acid collecting device
acrylique 101, o il est rapidement refroidi et condense. acrylic 101, where it is rapidly cooled and condensed.
La plus grande partie de l'acide acrylique et de l'acide acétique donne une solution aqueuse. Le gaz non condensé est absorbé par de l'eau d'absorption refroidie qui contient un inhibiteur de polymérisation et qui est introduite, par une conduite 2, dans la partie supérieure du dispositif Most of the acrylic acid and acetic acid gives an aqueous solution. The uncondensed gas is absorbed by cooled absorption water which contains a polymerization inhibitor and which is introduced via line 2 into the upper part of the device.
collecteur 101. Ainsi le produit réactionnel gazeux est reti- In this way, the gaseous reaction product is removed.
ré sous la forme d'une solution aqueuse d'acide acrylique, re in the form of an aqueous solution of acrylic acid,
au bas du dispositif collecteur 101, par une conduite 3. at the bottom of the collecting device 101, by a pipe 3.
Le gaz d'échappement est évacué, par une conduite The exhaust gas is exhausted by a pipe
4, du sommet du dispositif collecteur d'acide acrylique 101. 4, from the top of the acrylic acid collector device 101.
Il contient du dioxyde de carbone non condensable, du monoxyde de carbone, du propane, du propylène et de l'azote ainsi qu'une petite quantité de vapeur mais ne contient qu'à peine d'acide. Il peut donc être réutilisé en partie comme constituant du gaz réactionnel de départ, le reste pouvant être rendu non polluant au moyen d'un appareil de combustion catalytique (non représenté) ou d'un autre appareil du même genre, et être utilisé comme gaz inerte dans une autre -7- It contains non-condensable carbon dioxide, carbon monoxide, propane, propylene, and nitrogen, as well as a small amount of steam but barely contains acid. It can therefore be reused in part as constituent of the starting reaction gas, the remainder can be made non-polluting by means of a catalytic combustion apparatus (not shown) or of another apparatus of the same kind, and be used as gas inert in another -7-
partie du procédé.part of the process.
La solution aqueuse d'acide acrylique retirée par la conduite 3, après qu'on en a retiré, ainsi que cela est nécessaire, les composés à bas point d'ébullition, tels que l'acroléine et l'acétaldéhyde, est introduite dans une _ colonne de déshydratation azêotropique'102. Celle'ci a au moins 15 plateaux théoriques, de préférence de 20 à 30, et The aqueous solution of acrylic acid withdrawn from line 3, after being removed, as necessary, the low-boiling compounds, such as acrolein and acetaldehyde, is introduced into a Azeotropic dehydration column. It has at least 15 theoretical plateaus, preferably 20 to 30, and
le nombre de plateaux théoriques dans la section de récupé- the number of theoretical plateaus in the recovery section
ration doit être réglé à au moins 10. Un agent d'azéotro-_ pisme est introduit par une conduite 5 au sommet de la colonne de déshydratation 102 de telle façon que la vapeur qui s'échappe par distillation du sommet de la colonne, par une conduite 6, devienne presqueun mélange azéotropique The azeotropic agent is introduced through a line 5 at the top of the dewatering column 102 so that the vapor which escapes from the top of the column by a pipe 6, become almost an azeotropic mixture
d'eau et de l'agent d'azéotropisme. of water and the agent of azeotropism.
Du bas de la colonne de déshydratation 102 on From the bottom of the dehydration column 102 on
fait sortir, par une conduite 7, un résidu de distil- by a line 7, a distillate residue
lation qui est constitué d'acide acryli- which consists of acrylic acid
que, d'acide acétique et d'autres composés à haut points that, acetic acid and other compounds with high points
d'ébullition. et qui est dépourvu d'eau et de l'agent d'azéo- boiling. and which is devoid of water and the azotic agent
tropisme. On soumet ensuite ce résidu de distillation (produit du bas de colonne) à une étape de séparation de l'acide acétiquest à une étape de rectification de l'acide acrylique de manière à obtenir un produit final (opérations tropism. This distillation residue (bottoms product) is then subjected to a step of separating acetic acid at a step of rectification of the acrylic acid so as to obtain a final product (operations).
non représentées).not represented).
Le liquide qui s'est échappé par distillation du sommet de la colonne de déshydratation 102 est séparé, dans The liquid which has escaped by distillation from the top of the dehydration column 102 is separated, in
un récipient séparateur 104, en une couche d'agent d'agéotro- a separating container 104, in a layer of an azeotropic agent
pisme et une couche aqueuse. Cette dernière est envoyée, par une conduite 8, à une colonne de récupération de l'agent d'azéotropisme 103 o l'agent d'azéotropisme et une partie de and an aqueous layer. The latter is sent, via line 8, to a recovery column of the azeotropic agent 103 where the azeotropic agent and a part of
l'eau sont distillés. Le distillat est envoyé,par une con-.- water are distilled. The distillate is sent by a con -.-
duite 9, dans un récipient de séparation 104 et est récupéré. 9, in a separation vessel 104 and is recovered.
Par ailleurs l'eau qui ne contient pas d'agent d'azéotropisme est retirée du bas de la colonne 103 par une conduite 10 et On the other hand, the water which does not contain azeotropic agent is removed from the bottom of the column 103 by a pipe 10 and
est renvoyée pour y être réutilisée dans le dispositif col- is returned for reuse in the device
lecteur d'acide acrylique. La formation d'eaux usées est donc -8- évitée dans une large mesure. On peut réaliser le procédé pratiquement sans formation d'eaux usées en recyclant une partie du gaz d'échappement sortant du dispositif collecteur d'acide acrylique en tant que partie du gaz de départ pour la réaction de la première étape, cela après y avoir ajouté un gaz inerte si cela est nécessaire (azote, vapeur etc.), en évacuant du système le restant du gaz -t en réglant la quantité de vapeur contenue dans le gaz d'échappement évacué à une valeur au moins égale à celle de la vapeur engendrée par la réaction d'oxydation catalytique en phase vapeur. acrylic acid reader. The formation of wastewater is therefore largely avoided. The process can be carried out substantially without the formation of wastewater by recycling a portion of the exhaust gas exiting the acrylic acid collecting device as part of the starting gas for the reaction of the first stage, after having added thereto an inert gas if necessary (nitrogen, steam, etc.), evacuating the remainder of the gas from the system by adjusting the amount of vapor contained in the exhaust gas exhausted to a value at least equal to that of the vapor generated by the catalytic vapor phase oxidation reaction.
Les queues de distillation, essentiellement cdns- The bottoms of distillation, essentially
tituées d'acide acrylique et d'acide acétique, sont ensuite soumises à une opération de séparation de l'acide acétique, puis à une opération de rectification de l'acide acrylique of acrylic acid and acetic acid, are then subjected to an operation of separation of acetic acid, then to a rectification operation of acrylic acid
ocnuisant au produit final, c'est-à-dire à l'acide acrylique. affecting the final product, that is acrylic acid.
Cette opération peut être effectuée industriellement et This operation can be carried out industrially and
rester stable pendant longtemps.stay stable for a long time.
Exemple 1Example 1
On soumet du propylène à une oxydation en deux étapes en utilisant un catalyseur à plusieurs composantes à base de molybdène et un catalyseur à plusieurs composantes à base de molybdène et de vanadium. Le gaz engendré par la réaction-egt produit à un débit de 23 m3 (conditions normales) par heure et il renferme 5,9% en volume d'acide acrylique, 0,2% en volume d'acide acétique, 7,2% en volume d'eau, le reste étant essentiellement constitué d'azote ainsi que de Propylene is subjected to two-step oxidation using a molybdenum-based multi-component catalyst and a molybdenum-vanadium multi-component catalyst. The gas generated by the reaction produced at a flow rate of 23 m3 (normal conditions) per hour and it contains 5.9% by volume of acrylic acid, 0.2% by volume of acetic acid, 7.2% volume of water, the remainder consisting essentially of nitrogen as well as
traces d'acroléine, de propylène, de propane et d'acétal- traces of acrolein, propylene, propane and acetal-
déhyde.. Le produit réactionnel gazeux est introduit dans The gaseous reaction product is introduced into
un dispositif collecteur d'acide acrylique 101-o il=est - an acrylic acid collecting device 101-o il = est-
refroidi et recueilli sous la forme d'un condensat. Le dispositif collecteur est une colonne en acier inoxydable, de 200 millimètres de diamètre intérieur, qui est équipée de 50 plateaux de barbotage à sa partie supérieure et d'une cooled and collected in the form of a condensate. The collector device is a stainless steel column, 200 millimeters inside diameter, which is equipped with 50 bubble trays at its upper part and a
section de refroidissement multitubulaire à sa partie infé- multitubular cooling section at its lower
-9- rieure; ladite colonne est conçue de manière à être Higher; said column is designed to be
alimentée, par son sommet, en eau renfermant de l'hydro- fed from the top with water containing hydro-
quinone comme inhibiteur de polymérisation. Le produit réactionnel est introduit à 2000C et il est refroidi à 70 C dans la section de refroidissement. Dans la section d'ab- sorption on introduit de l'eau à 60 C à un débit de 2,4 kg/h, quinone as a polymerization inhibitor. The reaction product is introduced at 2000C and is cooled to 70 ° C. in the cooling section. In the absorption section, water is introduced at 60 ° C. at a rate of 2.4 kg / h.
et on maintient ainsi le rapport de recueil de l'acide acry- and thus maintains the ratio of acidic acid
lique à plus de 99%. La température du gaz d'échappement more than 99%. The temperature of the exhaust gas
qui sort du dispositif collecteur 101 est réglée à 60 C. which leaves the collector device 101 is set at 60 C.
La quantité de la solution aqueuse d'acide acry- The amount of the aqueous solution of acrylic acid
lique que l'on recueille ainsi est de 7,66 kg/h. Cette solution est constituée de 66,0% en poids d'acide acrylique, de 2,2% en poids d'acide acétique, de 31,2% en poids d'eau The amount collected is 7.66 kg / h. This solution consists of 66.0% by weight of acrylic acid, 2.2% by weight of acetic acid, 31.2% by weight of water
et de 0,6% en poids d'impuretés.and 0.6% by weight of impurities.
La solution aqueuse d'acide acrylique est introduite dans une colonne de déshydratation azéotropique 102, au niveau du vingt-troisième plateau à partir du haut, colonne qui comporte 48 plateaux perforés sans tuyau de descente (100 mm) (19 plateaux théoriques). On introduit The aqueous solution of acrylic acid is introduced into an azeotropic dehydration column 102 at the twenty-third plateau from the top, which column comprises 48 perforated trays without a downcomer (100 mm) (19 theoretical trays). We introduce
l'agent d'azéotropisme, qui, en l'espèce, est la méthyl- the azeotropic agent, which in this case is methyl-
isobutyl-cétone (MIBC), au sommet de la colonne de telle façon que la fraction du haut, qui est à une température de 46eC et sous une pression de haut de colonne de 146 mbar (pression absolue), soit constituée de 21% en poids d'eau et isobutyl-ketone (MIBC), at the top of the column such that the top fraction, which is at a temperature of 46eC and a column pressure of 146 mbar (absolute pressure), is constituted of 21% by weight of water and
de 79% en poids de MIBC.79% by weight of MIBC.
Au sommet de la colonne on introduit de l'hydro- At the top of the column is introduced hydro-
quinone comme inhibiteur de polymérisation en une quantité quinone as a polymerization inhibitor in a quantity
de 0,1% en poids par rapport à l'acide acrylique introduit. 0.1% by weight relative to the acrylic acid introduced.
Au bas de la colonne on introduit de l'air à un débit de 100 litres par heure. Lorsque la distillation a atteint son état de régime on détermine la distribution de température des composantes dans la colonne: les résultats obtenus sont At the bottom of the column is introduced air at a rate of 100 liters per hour. When the distillation has reached its state of regime, the temperature distribution of the components in the column is determined: the results obtained are
consignés dans le tableau 1 (voir ci-dessous). recorded in Table 1 (see below).
Les queues de distillation sont obtenues à un débit de 5,3 kg/h et sont constituées de 96,9% en poids d'acide acrylique, de 3,1% en poids d'acide acétique et de -10- traces de MIBC et d'eau. Le distillat sortant du haut de la colonne est refroidi et séparé, dans le récipient séparateur The bottoms are obtained at a flow rate of 5.3 kg / h and consist of 96.9% by weight of acrylic acid, 3.1% by weight of acetic acid and traces of MIBC. and water. The distillate leaving the top of the column is cooled and separated, in the separator vessel
104, en une couche aqueuse et une couche d'agent d'azéo- 104, in an aqueous layer and a layer of azo agent
tropisme. La couche aqueuse, qui est obtenue à un débit de 2,4 kg/h, contient des traces d'acide acétique et d'acide acrylique et 1,8% en poids de MIBC. Elle est distillée sous la pression atmosphérique dans une colonne de récupération de l'agent d'azéotropisme 103 qui a un diamètre de 50 mm et qui est garnie d'anneaux Raschig jusqu'à une hauteur de 3 mètres. La méthyl-isobutyl-cétone et l'eau s'échappent par distillation du sommet de la colonne à un débit de 0,1 kg/h. On obtient ainsi de l'eau chargée de MIBC, que l'on renvoie au récipient séparateur 104. On obtient en même temps,comme queues de distillation, de l'eau dépourvue de MIBC à un débit de 2,3 kg/h. Cette eau est amenée au dispositif collecteur 101 avec 0,1 kg/h d'eau contenant un tropism. The aqueous layer, which is obtained at a flow rate of 2.4 kg / h, contains traces of acetic acid and acrylic acid and 1.8% by weight of MIBC. It is distilled under atmospheric pressure in a recovery column of the azeotropic agent 103 which has a diameter of 50 mm and which is packed with Raschig rings up to a height of 3 meters. The methyl isobutyl ketone and the water escape by distillation from the top of the column at a flow rate of 0.1 kg / h. MIBC-laden water is thus obtained, which is returned to the separator vessel 104. At the same time, MIBC-free water is obtained at a rate of 2.3 kg / h as distillation bottoms. This water is fed to the collecting device 101 with 0.1 kg / h of water containing a
apport frais d'inhibiteur de polymérisation. fresh intake of polymerization inhibitor.
L- es queues de distillation de-la colonne de déshydratation azéotropique, The tails of distillation of the azeotropic dehydration column,
qui contiennent de l'acide acrylique, sont introduites suc- which contain acrylic acid, are introduced suc-
cessivement dans une colonne de séparation de l'acide acéti- in a separation column of acetic acid.
que et dans une colonne de rectification de l'acide acryliqu% si bienqu'on obtient de l'acide acrylique comme than and in a rectification column of acrylic acid so that acrylic acid is obtained as
produit final.final product.
TABLEAU 1TABLE 1
(unité: % en poids) !Composé Distillat 15ème 27ème 35ème 43ème Queues plateau plateau plateau plateau Acide Trace 34,2 58,8 67,8 86,7 96,9 acryliquE Acide Trace 6,5 8,6 16,7 13,0 3,1 acétique MIBC 1,8 14,3 0,2 0, 1 Trace Trace Eau 98,2 40,8 24,0 9,5 0,3 Trace -11- (unit:% by weight) Compound Distillate 15th 27th 35th 43rd Tails Tray Tray Tray Tray Acid Trace 34.2 58.8 67.8 86.7 96.9 Acrylic Trace Acid 6.5 8.6 16.7 13, 0 3.1 acetic acid MIBC 1.8 14.3 0.2 0, 1 Trace Trace Water 98.2 40.8 24.0 9.5 0.3 Trace -11-
Exemple 2Example 2
Une solution aqueuse d'acide acrylique identique à celle qui a été obtenue dans le dispositif collecteur 101 de l'exemple 1 est introduite dans le vingt et unième plateau-:à partir du sommet de la même colonne de dâshydratation azéotropique 102 que celte dont on s'est servi à l'exemple 1. Comme agent d'azéotropisme on introduit de l'acétate de n- butyle au sommet de la colonne de telle façon que la fraction du haut, qui est sous une pression de sommet An aqueous solution of acrylic acid identical to that obtained in the collector device 101 of Example 1 is introduced into the twenty-first plate: from the top of the same column of azeotropic dehydration 102 which is Example 1 is used. As the azeotropic agent n-butyl acetate is introduced at the top of the column such that the top fraction, which is under a top pressure
de colonne de 173 mbar (pression absolue) et à une tempéra- column pressure of 173 mbar (absolute pressure) and at a temperature of
ture de 50 C, soit constituée de 28 % d'eau et de 72 % 50 C, consisting of 28% water and 72%
d'acétate de n-butyle. On effectue ensuite la même distil- n-butyl acetate. The same distillery is then
lation que dans l'exemple 1. On obtient,comme-queues de distillation, un mélange constitué de 3,0% en poids d'acide acétique, de 96,2% en poids d'acide acrylique et de traces d'acétate de n-butyle et d'eau. La quantité d'acide acétique In Example 1, a mixture consisting of 3.0% by weight of acetic acid, 96.2% by weight of acrylic acid and traces of sodium acetate was obtained as distillation bottoms. n-butyl and water. The amount of acetic acid
et d'acide acrylique dans le distillat est de 0,07,%en poids. and acrylic acid in the distillate is 0.07% by weight.
La couche aqueuse du distillat est distillée, de la même - The aqueous layer of the distillate is distilled, of the same -
façon qu'à l'exemple 1, dans la colonne de récupération de l'agent d'azéotropisme 103. On récupère ainsi l'acétate de n-butyle et, en même temps, on introduit l'eau des queues de distillation dans le dispositif collecteur 101. Les queues de distillation de la colonne de déshydratation azéotropique 102, qui contiennent de l'acide acrylique et de l'acide acétique, sont envoyées successivement dans une colonne de as in Example 1, in the recovery column of the azeotropic agent 103. The n-butyl acetate is thus recovered and, at the same time, the water of the distillation bottoms is introduced into the collector device 101. The distillation bottoms of the azeotropic dehydration column 102, which contain acrylic acid and acetic acid, are successively sent to a column of
séparation de l'acide acétique et dans une colonne de recti- separation of acetic acid and in a rectification column
fication de l'acide acrylique: on-obtient ainsi l'acide fication of acrylic acid: one thus obtains the acid
acrylique comme produit final.acrylic as the final product.
Exemple 3Example 3
Une solution aqueuse d'acide acrylique identique à celle qui a été obtenue dans le dispositif collecteur 101 An aqueous solution of acrylic acid identical to that obtained in the collecting device 101
de l'exemple 1 est introduite dans le vingt-troisième plat- example 1 is introduced in the twenty-third
eau à partir du sommet de la même colonne de déshydratation water from the top of the same dehydration column
azéotropique 102 que celle que l'on a utiliséeà l'exemple 1. azeotropic 102 than that used in Example 1.
Comme agent d'azéotropisme on introduit de l'acétate d'iso- As a zeotropic agent, isoacetate acetate is introduced
butyle au sommet de la colonne de telle façon que la fraction du haut soit constituée de 19,2% en poids d'eau t de 80,8% -12- en poids d'acétate d'isobutyle. On effectue ensuite le mêe traitement de distillation qu'à l'exemple 1. Comme queues de distillation on obtient un mélange constitué de 3,1% en poids d'acide acétique, de 96,1% en poids d'acide acrylique et de traces d'acétate d'isobutyle et d'eau. La couche butyl at the top of the column such that the top fraction consists of 19.2% by weight of water and 80.8% by weight of isobutyl acetate. The same distillation treatment is then carried out as in Example 1. As the distillation bottoms, a mixture consisting of 3.1% by weight of acetic acid, 96.1% by weight of acrylic acid and traces of isobutyl acetate and water. Layer
aqueuse du distillat est distillée dans la même colon- the distillate is distilled in the same
ne de récupération de l'agent d'azéotropisme 103 que celle no recovery of the azeotropic agent 103 than that
dont on s'est servi à l'exemple 1. On récupère ainsi l'acé- used in Example 1. This recovers
tate d'isobutyle; l'eau des queues de distillation est introduite dans le dispositif collecteur 101. Les queues de distillation de la colonne de déshydratation azéotropique 102, qui contiennent de l'acide acrylique et de l'acide acétique, sont introduites successivement dans une colonne de séparation de l'acide acétique et dans une colonne de rectification de l'acide acrylique de telle sorte qu'on isobutyl ester; the water of the distillation bottoms is introduced into the collecting device 101. The distillation bottoms of the azeotropic dehydration column 102, which contain acrylic acid and acetic acid, are introduced successively into a separation column of acetic acid and in a rectification column of acrylic acid so that one
obtient l'acide acrylique comme produit final. gets acrylic acid as the final product.
-13--13-
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