JP5156232B2 - 少なくとも1種の(メタ)アクリルモノマーを富化して含有する物質流を分離するための熱分離法 - Google Patents
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Description
− 全部分離室中へ導入され、理論的に分離室中に導入された個々の物質流を添加することによって製造される物質流が、(メタ)アクリルモノマーとは異なる成分X質量%を含有し、
− (メタ)アクリルモノマーの最高質量割合で分離室から導出される物質流が(メタ)アクリルモノマーとは異なる成分Y質量%を含有し、
− 比の値であるX/Yが≧5であり、
− 分離室が物質流供給部及び物質流搬出部を除いて固相により区切られており、少なくとも1個の循環熱交換器を有し、かつ
− 分離室中の液相で充填された全容積が≧1m3であり、その際液相の温度は少なくとも部分的に≧80℃である
熱分離法において、
− 分離室がn個の個々の容積成分に分けられる場合に、その際個々の容積成分中に存在する液相の最高及び最低温度が2℃より多くは相違せずかつ容積成分が分離室中で連結しており、全滞留時間tges
A=(T1−To)/10℃、
To=100℃、
Ti=容積成分iの液相中に存在する最高及び最低温度の算術平均値(℃)、
msi=容積成分i中に含有される液相の容積中に含有される(メタ)アクリルモノマーの全量、
m’ i=容積成分iから導出される全液相流量、及び
(y+1)CH2=CH−CO2H→
CH2=CH−CO2−(CH2−CH2−CO2)y−H (I)
[式中、y=特に1〜6、部分的には>6]を満たす。
同時に部分酸化の生成物気体混合物用の直接冷却器として働く;熱勘定技術の理由からある一定の最小循環量が必要である)最小に保ち、こうして分離室の系中に滞留する全液相量を最小に保つ。
この場合にm’iを決めるために、シーブトレイ上で再び捕集トレイを設置することができる。これから供給する液体量を搬出し、相応する流量を決め、引き続き直接シーブトレイ上を戻す(図10参照;1=レインシーブトレイ;2=捕集トレイ;3=搬送ポンプ;4=流量計)。
純度“ポリマーグレード”のプロピレンの不均一系触媒による気相部分酸化から、下記含量の温度270℃を有する生成物気体混合物が得られた:
アクリル酸 11.80質量%
酢酸 0.264質量%
水 5.0984質量%
蟻酸 0.0275質量%
ホルムアルデヒド 0.0989質量%
アクロレイン 0.1473質量%
プロピオン酸 0.0028質量%
フルフラール 0.0033質量%
アリルアクリレート 0.0014質量%
アリルホルミエート 0.0005質量%
ベンズアルデヒド 0.0038質量%
無水マレイン酸 0.1350質量%
安息香酸 0.0112質量%
無水フタル酸 0.0147質量%
酸素 4.0324質量%
二酸化炭素 1.8067質量%
一酸化炭素 0.5904質量%
プロパン 0.5520質量%
プロピレン 0.2696質量%及び
窒素 75.1399質量%
その他の成分は検出されない。生成物気体混合物(170008kg/時)は直流で操作される直接循環蒸発器1中で温度120.2℃に冷却する。直流で操作される直接循環熱交換器1は内部品を有さない。これは円筒形である。その直径は2.2mであり、高さは15.5mである。直接循環蒸発器1中で加熱すべき液相は、カン部室5から取り出したカン部液体及び分離塔28のカン部室5を密封する捕集トレイ10からとりだされる高沸点留分から成る混合物である。
アクリル酸 27.2977質量%
酢酸 0.1446質量%
水 0.6007質量%
蟻酸 0.0069質量%
ホルムアルデヒド 0.0007質量%
アクロレイン 0.0087質量%
プロピオン酸 0.0149質量%
フルフラール 0.2041質量%
アリルアクリレート 0.0008質量%
アリルホルミエート 0.0001質量%
ベンズアルデヒド 0.2490質量%
無水マレイン酸 4.4377質量%
安息香酸 0.7354質量%
無水フタル酸 0.9605質量%
ジアクリル酸 19.5513質量%
ポリアクリル酸(マイケル付加物) 40.1375質量%
フェノチアジン 0.4855質量%
ヒドロキノンのモノメチルエーテル(MEHQ)0.5560質量%
その他の高沸点成分 4.6079質量%及び
酸素 0.0002質量%
カン部液体の温度は118.3℃である。蒸気圧は1.48バールである。直接循環蒸発器1中に導入される高沸点留分の量は63009kg/時であり、下記の含量を有する(質量密度=969.94kg/m3)。
アクリル酸 90.4867質量%
酢酸 0.3672質量%
水 1.4207質量%
蟻酸 0.0142質量%
ホルムアルデヒド 0.0016質量%
アクロレイン 0.0109質量%
プロピオン酸 0.0535質量%
フルフラール 0.6232質量%
アリルアクリレート 0.0025質量%
アリルホルミエート 0.0002質量%
ベンズアルデヒド 0.5317質量%
無水マレイン酸 4.9046質量%
安息香酸 0.0401質量%
無水フタル酸 0.0344質量%
ジアクリル酸 1.4102質量%
フェノチアジン 0.0201質量%
MEHQ 0.0779質量%及び
酸素 0.0004質量%
高沸点留分の温度は100.4℃である。蒸気圧は1.48バールである。
アクリル酸 0.2288質量%
酢酸 0.0885質量%
水 2.6689質量%
蟻酸 0.0052質量%
アクロレイン 0.1724質量%
プロピオン酸 0.0002質量%
フルフラール 0.0003質量%
アリルホルミエート 0.0012質量%
酸素 4.7392質量%
二酸化炭素 2.1235質量%
一酸化炭素 0.6939質量%
プロパン 0.6487質量%
プロピレン 0.3169質量%及び
窒素 88.3123質量%。
アクリル酸 8.7215質量%
酢酸 0.0976質量%
水 2.5067質量%
蟻酸 0.0056質量%
ホルムアルデヒド 0.0001質量%
アクロレイン 0.1584質量%
プロピオン酸 0.0019質量%
フルフラール 0.0017質量%
アリルアクリレート 0.0001質量%
アリルホルミエート 0.0011質量%
ベンズアルデヒド 0.0004質量%
無水マレイン酸 0.0039質量%
酸素 4.3313質量%
二酸化炭素 1.9407質量%
一酸化炭素 0.6342質量%
プロパン 0.5929質量%
プロピレン 0.2896質量%及び
窒素 80.7122質量%。
アクリル酸 93.7485質量%
酢酸 0.4937質量%
水 3.7513質量%
蟻酸 0.0143質量%
アクロレイン 0.0328質量%
プロピオン酸 0.0207質量%
フルフラール 0.0240質量%
アリルアクリレート 0.0005質量%
アリルホルミエート 0.0017質量%
ベンズアルデヒド 0.0099質量%
無水マレイン酸 0.1591質量%
安息香酸 0.0192質量%
無水フタル酸 0.0250質量%
ジアクリル酸 0.5083質量%
ポリアクリル酸 1.0429質量%
フェノチアジン 0.0126質量%
MEHQ 0.0146質量%
その他の高沸点成分 0.1198質量%及び
酸素 0.0011質量%。
アクリル酸 96.8011質量%
酢酸 0.4598質量%
水 1.4762質量%
蟻酸 0.0137質量%
ホルムアルデヒド 0.0015質量%
アクロレイン 0.0087質量%
プロピオン酸 0.0647質量%
フルフラール 0.2856質量%
アリルアクリレート 0.0027質量%
アリルホルミエート 0.0002質量%
ベンズアルデヒド 0.0744質量%
無水マレイン酸 0.2381質量%
ジアクリル酸 0.5430質量%
フェノチアジン 0.0120質量%
MEHQ 0.0180質量%及び
酸素 0.0004質量%。
溶融物区域の安定化はMEHQ100〜300質量%を用いて行う。付加的に溶融物区域に空気を導入し、その過剰(=洗浄溶融物に溶解されなかった分)を洗浄溶融物を洗浄塔に装入する前にガス分離器を介して分離する。
(a)エステル化−グレードのアクリル酸を製造するために、懸濁液結晶の分離を溶融物洗浄塔中での代わりに遠心機(例えば2又は3段工程の剪断遠心機)により行うことで十分である。好適な篩間隔幅は150〜300mmである;使用可能な遠心機加速度は500〜900g、大抵は600〜800g;ストローク数40〜80ストローク/分が好適である。
(b)懸濁液結晶化の代わりに、層結晶化(例えばEP−A616998によるフォーリングフィルム結晶化又はフルフロースルー管)を3回以上(例えば3〜4)の洗浄工程で使用することもできる。母液を次の洗浄工程から前の洗浄工程に戻す代わりに、これを一緒に凝縮塔に戻すこともできる。
アクリル酸 99.8335質量%
酢酸 0.0970質量%
水 0.0334質量%
プロピオン酸 0.0206質量%
フルフラール 0.0001質量%
無水マレイン酸 0.0001質量%
ジアクリル酸 0.0003質量%及び
MEHQ 0.0150質量%。
これはポリ−Na−アクリレートをベースとする超吸収体の製造に非常に好適である。
アクリル酸 94.4349質量%
酢酸 0.5504質量%
水 3.4362質量%
蟻酸 0.0172質量%
ホルムアルデヒド 0.0018質量%
アクロレイン 0.0109質量%
プロピオン酸 0.0756質量%
フルフラール 0.3580質量%
アリルアクリレート 0.0034質量%
アリルホルミエート 0.0003質量%
ベンズアルデヒド 0.0933質量%
無水マレイン酸 0.2986質量%
ジアクリル酸 0.6808質量%
フェノチアジン 0.0150質量%
MEHQ 0.0233質量%及び
酸素 0.0005質量%。
アクリル酸 11.3387質量%
酢酸 4.1574質量%
水 81.6277質量%
蟻酸 0.5256質量%
ホルムアルデヒド 2.3082質量%
アクロレイン 0.0154質量%
プロピオン酸 0.0089質量%
フルフラール 0.0024質量%
アリルホルミエート 0.0135質量%
MEHQ 0.0001質量%及び
酸素 0.0021質量%。
アクリル酸 0.2288質量%
酢酸 0.0885質量%
水 2.6689質量%
蟻酸 0.0052質量%
アクロレイン 0.1724質量%
プロピオン酸 0.0002質量%
フルフラール 0.0003質量%
アリルホルミエート 0.0012質量%
CO2 2.1235質量%
CO 0.6939質量%
プロパン 0.6487質量%
プロピレン 0.3169質量%
O2 4.7392質量%及び
N2 88.3123質量%。
アクリル酸含量11.8質量%を有するプロピレンの気相部分酸化の生成物気体混合物170008kg/時;
配管9を介して21883kg/時、アクリル酸含量8.7215質量%を有する;
配管32を介して15224kg/時、アクリル酸含量96.8011質量%を有する;
配管13を介して71759kg/時、アクリル酸含量94.4349質量%を有する;
配管30を介して455855kg/時、アクリル酸含量96.7887質量%を有する;
配管19を介して81.2kg/時、アクリル酸含量98.3360質量%を有する;
配管21を介して29015kg/時、アクリル酸含量11.3387質量%を有する;
及び配管31を介して49kg/時、アクリル酸含量60.2057質量%を有する。
実施例(定常状態を記載)
実質的に全て比較例と同様に行うが、カン部室5の容積はカン部室中の液体滞留量が比較例より59974.2kg少ないように減らす(配管6、6’及び2並びにポンプ7、カン部室5及び直接循環蒸発器1から成る容積成分i中の液体滞留量は、従って比較例では79965.6kg及び実施例では19991.4kgである)。
図2: 1 分離塔、 2 循環ポンプ、 3 管形蒸発器、 4 加熱蒸気、 5 加熱蒸気凝縮物、 6 カン部生成物取り出し、 7 循環方向、 8 分離装置、 9 排出液、 10 供給流、 11 液体水準
図3: 1 分離塔、 2 循環ポンプ、 3 絞り装置、 4 管形蒸発器、 5 加熱蒸気、 6 加熱蒸気凝縮物、 7 カン部生成物取り出し、 8 循環方向、 9 分離装置、 10 排出流、 11 供給流、 12 液体水準
図4: 1 捕集トレイ、 2 生成物気体混合物、 3 カン部生成物取り出し、 4 ポンプ、 5 ポンプ、 6 直接循環蒸発器、 7 カン部液体水準、 8 分離塔、 9 カン部、 10 全混合物
図5: 2 生成物気体混合物、 3 カン部生成物取り出し、 6 直接循環蒸発器、 9 カン部、 10a 気相、 10b 液相、 11 液体水準
図8: 1 流入部、 2 排出部、 3 溢流關、 4 カラム壁、 5 物質交換トレイ、 6 液体水準
図9: 1 塔壁、 2 排出シャフト、 3 捕集トレイ、 4 搬送ポンプ、 5 流量計
図10: 1 レインシーブトレイ、 2 捕集トレイ、 3 搬送ポンプ、 4 流量計
図12: 1 直接循環蒸発器、 2、3、3’、4、6、6’8、9、13、15、19、21、23、25、27、30、31、32、33 配管、 5 カン部室、 7、29 ポンプ、 10、14、22 捕集トレイ、 11、12、16、17 デュアル−フロートレイ、 18、20 Thormann−トレイ、 24、26 バルブトレイ、 28 分離塔
Claims (13)
- (メタ)アクリルモノマーを含有する混合物から、少なくとも1種の(メタ)アクリルモノマーを富化して含有する物質流を分離するにあたり、充填物、充填ばら体及び物質交換トレイの群から選択される分離内部品を有するか又はそれらの分離内部品を有さない分離室少なくとも1個を有する少なくとも1個の熱分離装置の連続的定常操作を含み、該分離室中に少なくとも1種の(メタ)アクリルモノマーを含有する物質流を導入し、かつ該分離室から少なくとも1種の(メタ)アクリルモノマーを含有する物質流を導出するが、但し、
− 分離室中に導入される原料流の合計として全部分離室中へ導入される物質流が、(メタ)アクリルモノマーとは異なる成分X質量%を含有し、
− (メタ)アクリルモノマーの最高質量割合で分離室から導出される物質流が(メタ)アクリルモノマーとは異なる成分Y質量%を含有し、
− 比の値であるX/Yが≧5であり、
− 分離室が物質流供給部及び物質流搬出部を除いて固相により区切られており、少なくとも1個の循環熱交換器を有し、かつ
− 分離室中の液相で充填された全容積が≧1m3であり、その際液相の温度は少なくとも部分的に≧80℃である
熱分離法において、
− 分離室がn個の個々の容積成分に分けられる場合に、その際個々の容積成分中に存在する液相の最高及び最低温度が2℃より多くは相違せずかつ容積成分が分離室中で連結しており、全滞留時間tges
A=(Ti−To)/10℃、
To=100℃、
Ti=容積成分iの液相中に存在する最高及び最低温度の算術平均値(℃)、
msi=容積成分i中に含有される液相の容積中に含有される(メタ)アクリルモノマーの全量、
m’i(上記式右辺中の分数の分母)=容積成分iから導出される全液相流量、及び
- X/Y≧8であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 分離室中で液相で充填された全容積が≧5m3であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 分離室中の液相の温度が少なくとも部分的に≧100℃であることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1種の(メタ)アクリルモノマーが、アクロレイン、メタクロレイン、アクリル酸、メタクリル酸、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、イソ−ブチルアクリレート、イソ−ブチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、t−ブチルアクリレート、t−ブチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート及びN,N−ジメチルアミノエチルアクリレートの群から選択されたものであることを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- tges≦15時間であることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
- tges≦10時間であることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- 分離室が物質交換トレイを分離内部品として有する分離塔を含むことを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
- 循環熱交換器が循環蒸発器であることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
- 循環熱交換器が直接循環蒸発器であることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
- 熱分離法がプロペン及び/又はプロパンのアクリル酸への不均一系触媒による部分気相酸化反応の生成物気体混合物の分別凝縮法であることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
- tgesが≦10時間であり、(メタ)アクリルモノマーを含有する混合物がアクリル酸含量5〜15質量%を有するプロペン及び/又はプロパンのアクリル酸への不均一系触媒による部分気相酸化の生成物気体混合物であり、かつ(メタ)アクリルモノマーの最高質量割合で分離室から取り出される物質流がアクリル酸含量≧95質量%を有する粗アクリル酸であることを特徴とする請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法。
- 分離塔の物質交換トレイが、下から上に先ずデュアル−フロートレイ、次いで水力により密封された交差流トレイ及び最後にバブルトレイであることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
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