JP6029669B2 - Method for producing methacrylic acid and methacrylic acid ester - Google Patents
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Description
本発明は、メタクリル酸の製造方法、メタクリル酸エステルの製造方法、および少なくとも1つの有機化合物を含む水相の処理方法に関する。 The present invention relates to a method for producing methacrylic acid, a method for producing a methacrylic acid ester, and a method for treating an aqueous phase containing at least one organic compound.
メタクリル酸(MMA)およびメタクリル酸エステル、例えばメチルメタクリレート(MMA)およびブチルメタクリレートは、広範な用途において使用される。メタクリル酸の商業的な製造は、とりわけ、イソブチレン、tert−ブタノール、メタクロレインまたはイソブチルアルデヒドの、不均一触媒気相酸化によって行われる。そのように得られたガス状の反応相を、冷却および凝縮によってメタクリル酸水溶液へと変換し、随意に低沸点物質、例えばアセトアルデヒド、アセトン、酢酸、アクロレインおよびメタクロレインから分離し、その後、溶剤抽出塔へと導入して、適した抽出剤、例えば短鎖炭化水素を用いてメタクリル酸を抽出し且つ分離する。分離されたメタクリル酸をさらに、例えば蒸留によって精製して、高沸点の不純物、例えば安息香酸、マレイン酸およびテレフタル酸を分離し、純粋なメタクリル酸を得る。かかる公知の方法は、例えばEP0710643号、US4618709号、US4956493号、EP386117およびUS5248819号内に記載されている。 Methacrylic acid (MMA) and methacrylic acid esters, such as methyl methacrylate (MMA) and butyl methacrylate, are used in a wide range of applications. Commercial production of methacrylic acid is carried out, inter alia, by heterogeneously catalyzed gas phase oxidation of isobutylene, tert-butanol, methacrolein or isobutyraldehyde. The gaseous reaction phase so obtained is converted into aqueous methacrylic acid solution by cooling and condensation, optionally separated from low-boiling substances such as acetaldehyde, acetone, acetic acid, acrolein and methacrolein, followed by solvent extraction Introduced into the column, methacrylic acid is extracted and separated using a suitable extractant, such as a short chain hydrocarbon. The separated methacrylic acid is further purified, for example by distillation, to separate high boiling impurities such as benzoic acid, maleic acid and terephthalic acid to obtain pure methacrylic acid. Such known methods are described, for example, in EP 0710443, US 4618709, US 4956493, EP 386117 and US 5248819.
かかる公知の方法は、様々な工程段階で多量の廃水を生成し、その中でも、急冷相からのメタクリル酸の抽出後に残っている水相の形態であるものが最も多い。その水は主に、気相酸化段階へと添加される蒸気または水、および冷却および凝縮段階における急冷剤としての水の使用、並びにそれ自体の酸化反応に由来する。この廃水は、著しい量の有機化合物を含有し、且つ、少なくとも部分的にそれらの有機化合物を除去するためのさらなる処理をすることなく、再利用または安全に処分することができない。かかる有機化合物は一般に、有機抽出剤への不完全な抽出により、所望の生成物、例えばメタクリル酸を含み、並びに、酸化段階の他の副生成物、例えばアクリル酸、酢酸およびプロピオン酸を含み、それらも商業的な価値がある。この廃水中の有機物含有率は、かなりの希釈、著しい時間および非常に大きな処理設備を必要とすることなく、水処理方法、例えば生物学的処理、例えば活性スラッジ法に適合させるためには一般に高すぎるので、商業的なメタクリル酸の生産においては、廃水は多くの場合、例えばUS4618709号内に記載されるとおり、燃焼される。しかしながら、廃水の燃焼は、環境的にも経済的にも望ましくなく、高いエネルギー入力を必要とし、環境中に放出する前にさらなる処理を必要とすることがある放出物をもたらし、且つ、廃水中に存在する潜在的に価値がある有機化合物の損失並びに廃水それ自体の損失ももたらす。 Such known methods produce a large amount of wastewater at various process steps, most often in the form of an aqueous phase remaining after extraction of methacrylic acid from the quenched phase. The water comes primarily from the steam or water added to the gas phase oxidation stage, and the use of water as a quenching agent in the cooling and condensation stages, as well as its own oxidation reaction. This wastewater contains significant amounts of organic compounds and cannot be reused or disposed of safely without further processing to at least partially remove those organic compounds. Such organic compounds generally contain the desired product, such as methacrylic acid, and other byproducts of the oxidation stage, such as acrylic acid, acetic acid and propionic acid, due to incomplete extraction into an organic extractant, They are also of commercial value. The organic content in this wastewater is generally high to accommodate water treatment methods such as biological treatments such as activated sludge processes without the need for significant dilution, significant time and very large treatment facilities. Thus, in commercial methacrylic acid production, wastewater is often burned, for example as described in US Pat. No. 4,618,709. However, combustion of wastewater is environmentally and economically undesirable, requires high energy input, results in emissions that may require further treatment before being released into the environment, and wastewater This also results in the loss of potentially valuable organic compounds present in the wastewater as well as the wastewater itself.
従って、廃水中に存在する有機化合物を少なくとも部分的に回収できることが有利である。随意にさらなる処理をすることなく生物学的処理に供し且つ/または環境中に排出されるために充分に低い有機含有率で、または例えば工業的なプロセス水としてまたは反応それ自体において、例えば酸化および/または急冷段階において、その水が再利用可能であるために充分な純度で、少なくともいくらかの廃水それ自体を回収することも有利である。CN1903738号は、膜分離装置を使用し、次に清留塔を使用してアクリル酸の生産からの廃水を精製し、且つ、アクリル酸、トルエンおよび酢酸を回収することを提案している。膜ろ過の欠点は、フィルターを通り抜けない成分を洗い流すために、一般に大量の水(多くの場合、廃水それ自体が使用される)が必要とされることである。その際、有機化合物の濃度が高められたこの洗浄水を、それ自体、さらに処理するかまたは燃焼しなければならない。 It is therefore advantageous to be able to at least partially recover the organic compounds present in the wastewater. Optionally at a sufficiently low organic content to be subjected to biological treatment without further treatment and / or discharged into the environment, or for example as industrial process water or in the reaction itself, for example oxidation and It may also be advantageous to recover at least some of the wastewater itself with sufficient purity so that the water can be reused in the quenching stage. CN1903738 proposes using a membrane separator and then purifying the wastewater from the production of acrylic acid using a rectifying column and recovering acrylic acid, toluene and acetic acid. The disadvantage of membrane filtration is that a large amount of water (usually wastewater itself is often used) is generally required to wash away components that do not pass through the filter. In this case, this wash water with an increased concentration of organic compounds must itself be further processed or burned.
本発明の課題は、一般に、従来技術の方法の前記の欠点を可能な限り克服することである。 The object of the present invention is generally to overcome as much as possible the aforementioned drawbacks of the prior art methods.
さらなる課題は、有機化合物をプロセスの廃水から回収することによって、メタクリル酸の製造方法の全体的な効率および/または収率を向上させることである。 A further challenge is to improve the overall efficiency and / or yield of the methacrylic acid production process by recovering organic compounds from the process wastewater.
本発明のさらなる課題は、有機化合物による廃水の汚染を可能な限り低減し、有機化合物と共に燃焼するよりはむしろ、その水を再利用でき、生物学的精製工程に供することができ、または随意に生物学的精製工程または他の種の精製工程の後、環境中に排出することができるようにすることである。 A further object of the present invention is to reduce the contamination of wastewater by organic compounds as much as possible, rather than combusting with organic compounds, the water can be reused and subjected to biological purification processes, or optionally It is to be able to be discharged into the environment after a biological purification step or other type of purification step.
上記の課題を解決するために、以下の工程段階を含むメタクリル酸およびメタクリル酸エステルの少なくとも1つの製造方法が寄与する:
a1) 少なくとも1つのC4化合物を気相酸化して、メタクリル酸を含む反応相を得る段階;
a2) 前記反応相を急冷して、メタクリル酸を含む粗製水相を得る段階;
a3) メタクリル酸を含む粗製水相から、メタクリル酸の少なくとも一部を有機溶剤中へと抽出して、メタクリル酸を含む粗製有機相および第一の水相を得る段階、
ここで、前記第一の水相は、以下の成分を含む:
i. 第一の水相の総質量に対して、少なくとも65質量%、好ましくは65質量%〜99.9質量%の範囲、より好ましくは70質量%〜99.8質量%の範囲の水、さらにより好ましくは75質量%〜99質量%の範囲、より好ましくは76質量%〜98.5質量%の範囲、より好ましくは77質量%〜98質量%の範囲、さらにより好ましくは78質量%〜97.5質量%の範囲、さらにより好ましくは79質量%〜95質量%の範囲、さらにより好ましくは80質量%〜90質量%の範囲の水、および
ii. 第一の水相の総質量に対して、35質量%以下、好ましくは0.1質量%〜35質量%の範囲、好ましくは0.2質量%〜30質量%の範囲、より好ましくは1質量%〜25質量%の範囲、さらにより好ましくは1.5質量%〜24質量%の範囲、より好ましくは2質量%〜23質量%の範囲、さらにより好ましくは2.5質量%〜22質量%の範囲、さらにより好ましくは5質量%〜21質量%の範囲、さらにより好ましくは10質量%〜20質量%の範囲の、工程段階a3)において抽出剤として使用された有機溶剤以外の少なくとも1つの有機化合物、
ここで、iおよびiiの質量の合計は100質量%になる;
a4) メタクリル酸の少なくとも一部を、工程段階a3)において得られた粗製有機相から分離し且つ随意に精製する段階;
a5) 段階a4)において得られたメタクリル酸の少なくとも一部を随意にエステル化する段階;
b) 段階a3)において得られた第一の水相の少なくとも一部、好ましくは全てを、抽出剤を用いて抽出して、成分iiを含む抽出相および第二の水相を形成する段階、ここで、第二の水相は、第一の水相と比較して、成分iiが減少している;
c) 段階b)において得られた第二の水相を、段階b)において得られた抽出相から少なくとも部分的に分離する段階;
d) 随意に、少なくとも1つの有機化合物を、段階c)において得られた第二の水相から少なくとも部分的に分離して、第二の水相と比較して少なくとも1つの有機化合物が減少した第三の水相を得る段階;
e) 随意に抽出剤の少なくとも一部を抽出相から分離して、少なくとも1つの成分iiを含む抽出物を得る段階。
In order to solve the above problems, at least one method for producing methacrylic acid and methacrylic acid esters comprising the following process steps contributes:
a1) gas phase oxidation of at least one C 4 compound to obtain a reaction phase containing methacrylic acid;
a2) quenching the reaction phase to obtain a crude aqueous phase containing methacrylic acid;
a3) Extracting at least part of methacrylic acid from a crude aqueous phase containing methacrylic acid into an organic solvent to obtain a crude organic phase containing methacrylic acid and a first aqueous phase;
Here, the first aqueous phase comprises the following components:
i. Water in the range of at least 65% by weight, preferably in the range of 65% to 99.9% by weight, more preferably in the range of 70% to 99.8% by weight, based on the total weight of the first aqueous phase, and even more. Preferably in the range of 75% to 99% by weight, more preferably in the range of 76% to 98.5% by weight, more preferably in the range of 77% to 98% by weight, even more preferably 78% to 97%. Water in the range of 5% by weight, even more preferably in the range of 79% to 95% by weight, even more preferably in the range of 80% to 90% by weight, and ii. 35 mass% or less, preferably in the range of 0.1 mass% to 35 mass%, preferably in the range of 0.2 mass% to 30 mass%, more preferably 1 mass, relative to the total mass of the first aqueous phase. % To 25% by mass, even more preferably 1.5% to 24% by mass, more preferably 2% to 23% by mass, and even more preferably 2.5% to 22% by mass. At least one other than the organic solvent used as extractant in process step a3), in the range of 5% to 21% by weight, even more preferably in the range of 10% to 20% by weight. Organic compounds,
Here, the sum of the masses of i and ii is 100% by mass;
a4) separating and optionally purifying at least part of the methacrylic acid from the crude organic phase obtained in process step a3);
a5) optionally esterifying at least a portion of the methacrylic acid obtained in step a4);
b) extracting at least part, preferably all, of the first aqueous phase obtained in step a3) with an extractant to form an extracted phase comprising component ii and a second aqueous phase; Here, the second aqueous phase has a reduced component ii compared to the first aqueous phase;
c) at least partially separating the second aqueous phase obtained in step b) from the extracted phase obtained in step b);
d) Optionally, at least one organic compound is at least partially separated from the second aqueous phase obtained in step c) and at least one organic compound is reduced compared to the second aqueous phase. Obtaining a third aqueous phase;
e) optionally separating at least a portion of the extractant from the extraction phase to obtain an extract comprising at least one component ii.
上記の課題を解決するために、以下の工程段階を含む、少なくとも1つの有機化合物を含む水相の処理方法も寄与する:
a) 以下の成分を含む第一の水相を準備する段階:
i. 第一の水相の総質量に対して、少なくとも65質量%、好ましくは65質量%〜99.9質量%の範囲、より好ましくは70質量%〜99.8質量%の範囲の水、さらにより好ましくは75質量%〜99質量%の範囲、より好ましくは76質量%〜98.5質量%の範囲、より好ましくは77質量%〜98質量%の範囲、さらにより好ましくは78質量%〜97.5質量%の範囲、さらにより好ましくは79質量%〜95質量%の範囲、さらにより好ましくは80質量%〜90質量%の範囲の水、および
ii. 第一の水相の総質量に対して、35質量%以下、好ましくは0.1質量%〜35質量%の範囲、好ましくは0.2質量%〜30質量%の範囲、より好ましくは1質量%〜25質量%の範囲、さらにより好ましくは1.5質量%〜24質量%の範囲、より好ましくは2質量%〜23質量%の範囲、さらにより好ましくは2.5質量%〜22質量%の範囲、さらにより好ましくは5質量%〜21質量%の範囲、さらにより好ましくは10質量%〜20質量%の範囲の少なくとも1つの有機化合物、
ここで、iおよびiiの質量の合計は100質量%になる;
b) 第一の水相の少なくとも一部、好ましくは全てを、抽出剤を用いて抽出して、少なくとも1つの成分iiを含む抽出相および第二の水相を形成する段階、ここで、第二の水相は、第一の水相と比較して少なくとも1つの成分iiが減少している;
c) 第二の水相を、抽出相から少なくとも部分的に分離する段階;
d) 随意に、少なくとも1つの有機化合物を、段階c)において得られた第二の水相から少なくとも部分的に分離して、第二の水相と比較して少なくとも1つの有機化合物が減少した第三の水相を得る段階;
e) 随意に、抽出剤の少なくとも一部を抽出相から分離して、少なくとも1つの成分iiを含む抽出物を得る段階。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for treating an aqueous phase comprising at least one organic compound comprising the following process steps also contributes:
a) providing a first aqueous phase comprising the following components:
i. Water in the range of at least 65% by weight, preferably in the range of 65% to 99.9% by weight, more preferably in the range of 70% to 99.8% by weight, based on the total weight of the first aqueous phase, and even more. Preferably in the range of 75% to 99% by weight, more preferably in the range of 76% to 98.5% by weight, more preferably in the range of 77% to 98% by weight, even more preferably 78% to 97%. Water in the range of 5% by weight, even more preferably in the range of 79% to 95% by weight, even more preferably in the range of 80% to 90% by weight, and ii. 35 mass% or less, preferably in the range of 0.1 mass% to 35 mass%, preferably in the range of 0.2 mass% to 30 mass%, more preferably 1 mass, relative to the total mass of the first aqueous phase. % To 25% by mass, even more preferably 1.5% to 24% by mass, more preferably 2% to 23% by mass, and even more preferably 2.5% to 22% by mass. At least one organic compound, more preferably in the range 5% to 21% by weight, even more preferably in the range 10% to 20% by weight,
Here, the sum of the masses of i and ii is 100% by mass;
b) extracting at least a portion, preferably all, of the first aqueous phase with an extractant to form an extracted phase comprising at least one component ii and a second aqueous phase, wherein The second aqueous phase has a reduction in at least one component ii compared to the first aqueous phase;
c) at least partially separating the second aqueous phase from the extraction phase;
d) Optionally, at least one organic compound is at least partially separated from the second aqueous phase obtained in step c) and at least one organic compound is reduced compared to the second aqueous phase. Obtaining a third aqueous phase;
e) optionally separating at least a portion of the extractant from the extraction phase to obtain an extract comprising at least one component ii.
本発明による方法の段階a1)において気相酸化に供されるC4化合物は、好ましくはイソブチレン、tert−ブチルアルコール、イソブチルアルデヒドおよびメタクロレインから選択されるC4化合物、またはそれらの2つまたはそれより多くの混合物である。本発明の好ましい態様において、C4化合物はメチルtert−ブチルエーテル(MTBE)またはエチルtert−ブチルエーテル(ETBE)の解離から誘導される。 The C 4 compound subjected to gas phase oxidation in step a1) of the process according to the invention is preferably a C 4 compound selected from isobutylene, tert-butyl alcohol, isobutyraldehyde and methacrolein, or two or more thereof More mixture. In a preferred embodiment of the present invention, C 4 compound is derived from dissociation of methyl tert- butyl ether (MTBE) or ethyl tert- butyl ether (ETBE).
本発明による方法の段階a1)における気相酸化は、好ましくは少なくとも1つの酸化触媒の存在下で行われる。C4化合物がイソブチレンまたはtert−ブチルアルコールである場合、メタクリル酸を含む気相を得るための気相酸化を一段階で行うことができ、この場合、本願の文脈における一段階とは、メタクロレインへの最初の酸化とメタクリル酸へのさらなる酸化とが、実質的に同じ反応領域において少なくとも1つの触媒の存在下で行われることを意味するとみなされる。選択的に、段階a1)における気相酸化を、1つより多くの段階、好ましくは二段階で、好ましくは互いに分離された2つまたはそれより多くの反応領域において行うことができ、この場合、2つまたはそれより多くの触媒が好ましくは存在し、各々の触媒は好ましくは互いの触媒とは別途の反応領域内に存在する。二段階の気相酸化においては、第一の段階で、好ましくは、C4化合物がメタクロレインへと少なくとも部分的に酸化され、続いてメタクロレインがメタクリル酸へと少なくとも部分的に酸化される。従って、例えば、第一の反応段階において、好ましくは、少なくとも1つのC4化合物のメタクロレインへの酸化のために適した少なくとも1つの触媒が存在し、且つ、第二の反応段階において、メタクロレインのメタクリル酸への酸化のために適した少なくとも1つの触媒が存在する。 The gas phase oxidation in step a1) of the process according to the invention is preferably carried out in the presence of at least one oxidation catalyst. When the C 4 compound is isobutylene or tert-butyl alcohol, the gas phase oxidation to obtain a gas phase containing methacrylic acid can be carried out in one step, in which case one step in the context of the present application is methacrolein It is taken to mean that the initial oxidation to and further oxidation to methacrylic acid takes place in the presence of at least one catalyst in substantially the same reaction zone. Optionally, the gas phase oxidation in stage a1) can be carried out in more than one stage, preferably in two stages, preferably in two or more reaction zones separated from each other, Two or more catalysts are preferably present, and each catalyst is preferably present in a reaction zone separate from each other. In the two-stage gas phase oxidation, in the first stage, preferably the C 4 compound is at least partially oxidized to methacrolein, followed by at least partial oxidation of methacrolein to methacrylic acid. Thus, for example, in the first reaction stage, preferably there is at least one catalyst suitable for the oxidation of at least one C 4 compound to methacrolein, and in the second reaction stage, methacrolein. There is at least one catalyst suitable for the oxidation of to methacrylic acid.
気相触媒酸化のための適した反応条件は、例えば温度約250℃〜約450℃、好ましくは約250℃〜約390℃、および圧力約1atm〜約5atmである。空間速度は、1時間あたり約100〜約6000(NTP)、および好ましくは1時間あたり約500〜約3000で変化できる。C4原料、例えばイソブチレンの、メタクロレインおよび/またはメタクリル酸への酸化、例えば気相触媒酸化、並びにそのための触媒は、文献、例えばUS5248819号、US5231226号、US5276178号、US6596901号、US4652673号、US6498270号、US5198579号、US5583084号からよく知られている。 Suitable reaction conditions for gas phase catalytic oxidation are, for example, a temperature of about 250 ° C to about 450 ° C, preferably about 250 ° C to about 390 ° C, and a pressure of about 1 atm to about 5 atm. The space velocity can vary from about 100 to about 6000 (NTP) per hour, and preferably from about 500 to about 3000 per hour. C 4 feedstock, for example isobutylene, methacrolein and / or oxidation to methacrylic acid, for example gas phase catalytic oxidation, as well as catalysts therefor, literature, e.g. Nos US5248819, Patent US5231226, Patent US5276178, Patent US6596901, Patent US4652673, US6498270 No., US Pat. No. 5,1985,579, US Pat.
イソブチレンまたはtert−ブタノールのメタクロレインおよび/またはメタクリル酸への酸化のために適した特に好ましい触媒および方法は、EP0267556号内に記載され、且つ、メタクロレインのメタクリル酸への酸化のために適した特に好ましい触媒および方法は、EP0376117号内に記載されている。これらの文献は、参照をもって本願内に含まれ、且つ、本発明の開示の一部を形成する。 Particularly preferred catalysts and methods suitable for the oxidation of isobutylene or tert-butanol to methacrolein and / or methacrylic acid are described in EP 0 267 556 and suitable for the oxidation of methacrolein to methacrylic acid. Particularly preferred catalysts and methods are described in EP 0376117. These references are included within this application by reference and form part of the disclosure of the present invention.
本発明による方法における、メタクロレインからメタクリル酸への気相酸化は、好ましくは温度約250〜約350℃およびそれ未満、圧力約1〜約3atm、および容積負荷約800〜約1800Nl/l/hで行われる。 The gas phase oxidation of methacrolein to methacrylic acid in the process according to the present invention preferably comprises a temperature of about 250 to about 350 ° C. and below, a pressure of about 1 to about 3 atm, and a volumetric load of about 800 to about 1800 Nl / l / h. Done in
酸化剤として、一般には酸素が、例えば空気の形態で、または純粋な酸素、もしくは反応条件下で不活性な少なくとも1つのガス、例えば窒素、一酸化炭素および二酸化炭素の少なくとも1つで希釈された酸素の形態で使用され、この際、酸化剤としては空気が好ましく、且つ、希釈ガスとしては窒素および/または二酸化炭素が好ましい。二酸化炭素が希釈ガスとして使用される場合、好ましくは、これは燃焼、好ましくは反応ガスおよび/または副生成物の触媒燃焼または熱的燃焼からリサイクルされた二酸化炭素である。本発明による方法の段階a1)における気相酸化に供されるガスは、好ましくは水も含み、それは一般には水蒸気の形態で存在する。酸素、単数または複数の不活性ガス、および水を反応相に導入するか、または気相反応の前もしくは気相反応の間、または気相反応の前および間に、C4化合物と混合できる。 As an oxidant, oxygen is generally diluted, for example in the form of air, or with pure oxygen, or at least one gas inert under the reaction conditions, such as at least one of nitrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. It is used in the form of oxygen, with air being preferred as the oxidant and nitrogen and / or carbon dioxide being preferred as the diluent gas. Where carbon dioxide is used as the diluent gas, preferably it is carbon dioxide recycled from combustion, preferably catalytic or thermal combustion of the reaction gas and / or by-products. The gas subjected to gas phase oxidation in step a1) of the process according to the invention preferably also comprises water, which is generally present in the form of water vapor. Oxygen, one or more inert gases, and water can be introduced into the reaction phase or mixed with the C 4 compound prior to or during the gas phase reaction or before and during the gas phase reaction.
本発明による方法の好ましい実施態様において、少なくとも1つのC4化合物、空気または酸素およびリサイクルされた酸化反応器流出ガス、好ましくはリサイクル前に燃焼された酸化反応器流出ガスを含む混合物を、段階a1)に供給する。反応器流出ガスは好ましくは、分離条件、および燃焼段階の存在および燃焼段階の作用に依存して、少なくとも1つの未反応のC4化合物、少なくとも1つの炭素酸化物、窒素および酸素、並びに水を含む。 In a preferred embodiment of the process according to the invention, a mixture comprising at least one C 4 compound, air or oxygen and a recycled oxidation reactor effluent gas, preferably an oxidation reactor effluent burned before recycling, is obtained in step a1. ). The reactor effluent gas preferably contains at least one unreacted C 4 compound, at least one carbon oxide, nitrogen and oxygen, and water, depending on the separation conditions and the presence of the combustion stage and the action of the combustion stage. Including.
本発明による二段階の気相酸化において、第一の段階におけるC4化合物:O2:H2O:不活性ガスの好ましい容積比は、一般に、1:0.5〜5:1〜20:3〜30、好ましくは1:1〜3:2〜10:7〜20である。第二の段階におけるメタクロレイン:O2:H2O:不活性ガスの容積比は、好ましくは1:1〜5:2〜20:3〜30、好ましくは1:1〜4:3〜10:7〜18である。 In the two-stage gas phase oxidation according to the present invention, the preferred volume ratio of C 4 compound: O 2 : H 2 O: inert gas in the first stage is generally from 1: 0.5 to 5: 1 to 20: 3 to 30, preferably 1: 1 to 3: 2 to 10: 7 to 20. The volume ratio of methacrolein: O 2 : H 2 O: inert gas in the second stage is preferably 1: 1-5: 2-20: 3-30, preferably 1: 1-4: 3-10. : 7-18.
本発明による方法の段階a2)において、メタクリル酸を含む気相を冷却し且つ凝縮して(一般に急冷として知られる)、粗製メタクリル酸含有水溶液の形態での凝縮物を得る。前記凝縮を当業者に公知であり且つ適していると考えられる任意の手段によって、例えばメタクリル酸含有気相をその成分の少なくとも1つ、特に水およびメタクリル酸の少なくとも1つの露点未満の温度に冷却することによって行うことができる。適した冷却方法は、当業者に公知であり、例えば少なくとも1つの熱交換器を用いた、または急冷による、例えば気相に液体、例えば水、水性組成物または有機溶剤、例えば芳香族または脂肪族炭化水素、またはそれらの少なくとも2つの混合物から選択される有機溶剤を噴霧することによる冷却であり、その際、好ましい有機溶剤は急冷条件下で比較的低い蒸気圧を有し、例えばヘプタン、トルエンまたはキシレンであり、その際、水が本発明による急冷液として好ましく、且つ、急冷段階自体において形成された凝縮物の少なくとも一部がさらにより好ましい。適した急冷方法は、例えばDE2136396号、EP297445号、EP297788号、JP01193240号、JP01242547号、JP01006233号、US2001/0007043号、US6596901号、US4956493号、US4618709号、US5248819号から当業者に公知であり、アクリル酸およびメタクリル酸の急冷に関するその開示は本願に含まれ、本開示の一部を形成する。本発明によれば、気相を40〜80℃の温度に冷却し、水および/または急冷段階からの凝縮物で洗浄して、メタクリル酸を含む水溶液を得ることが好ましく、前記メタクリル酸を含む水溶液は、種々の量の不純物、例えば酢酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、アクリル酸およびギ酸、並びにアルデヒド、例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、アクロレイン、メタクロレイン、ケトンおよび未反応の単数または複数のC4化合物も含んでいることがある。高純度のメタクリル酸を得るためには、それらの不純物並びに水を、可能な最大限まで、メタクリル酸から分離しなければならない。 In step a2) of the process according to the invention, the gas phase containing methacrylic acid is cooled and condensed (commonly known as quenching) to obtain a condensate in the form of a crude aqueous solution containing methacrylic acid. Cooling the condensation by any means known to those skilled in the art and considered suitable, for example, cooling the methacrylic acid-containing gas phase to a temperature below the dew point of at least one of its components, in particular water and methacrylic acid. Can be done. Suitable cooling methods are known to the person skilled in the art, for example using at least one heat exchanger or by quenching, for example liquids in the gas phase, for example water, aqueous compositions or organic solvents, for example aromatic or aliphatic Cooling by spraying with an organic solvent selected from hydrocarbons, or at least two mixtures thereof, wherein preferred organic solvents have a relatively low vapor pressure under quenching conditions, such as heptane, toluene or Xylene, wherein water is preferred as the quench liquid according to the present invention, and at least a portion of the condensate formed in the quench stage itself is even more preferred. Suitable quenching methods are known to the person skilled in the art, for example from DE 2136396, EP 297445, EP 297788, JP01193240, JP01242433, JP01006233, US2001 / 0007043, US6596901, US4956493, US4618709, US52448819, acrylics The disclosure of acid and methacrylic acid quenching is included herein and forms part of this disclosure. According to the invention, it is preferable to cool the gas phase to a temperature of 40-80 ° C. and wash with water and / or condensate from the quenching stage to obtain an aqueous solution containing methacrylic acid, which contains said methacrylic acid Aqueous solutions include various amounts of impurities such as acetic acid, maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, acrylic acid and formic acid, and aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, acrolein, methacrolein, ketones and unreacted singular or plural. The C 4 compound may also be included. In order to obtain high purity methacrylic acid, these impurities as well as water must be separated from methacrylic acid to the maximum extent possible.
粗製メタクリル酸含有水溶液からの、少なくとも一部のメタクリル酸の抽出を、工程段階a3)において、有機抽出剤、例えば少なくとも1つの有機溶剤、好ましくは本質的に水と不混和性の少なくとも1つの溶剤を用いて行い、水相および有機相を形成できる。工程段階a3)は、水相および有機相の互いからの分離も含む。本発明による方法の段階c)において使用できる好ましい有機溶剤は、メタクリル酸の沸点とは異なる、好ましくはそれよりも低い沸点を有する。好ましくは、本発明による方法において、工程段階a3)において使用される有機抽出剤は、大気圧で測定して161℃未満の沸点を有する。その際、有機抽出剤を、例えば蒸留によって、好ましくは少なくとも部分的に、好ましくは本発明による方法の段階a4)における実質的な程度で、原理的にメタクリル酸から分離でき、ここで、それは好ましくは少なくとも部分的に低沸点物として、蒸留装置内で、純粋なメタクリル酸よりも高い水準で除去される。分離された有機抽出剤またはそれらの一部を、随意に少なくとも1つの冷却および/または精製段階の後に、工程段階a3)に返送できる。この段階のための好ましい有機溶剤は、特に、アルカン、および芳香族、好ましくはアルキル芳香族、炭化水素から選択され、その際、C6〜C8−炭化水素から選択される少なくとも1つの有機溶剤が好ましく、その際、ヘプタン、トルエンおよびキシレンが特に好ましく、且つヘプタン、好ましくはn−ヘプタンが最も好ましい。工程段階a3)を、当業者に公知であり且つ適していると考えられる任意の手段によって、好ましくは向流抽出として、例えば溶剤抽出塔、パルス充填塔もしくは充填塔、回転抽出機、洗浄塔、相分離器、または有機相を用いた水相の抽出および水相からの有機相の分離に適した他の装置を用いて実施できる。本発明によれば、少なくとも一部、好ましくは少なくとも50質量%、好ましくは少なくとも約70質量%、好ましくは少なくとも約80質量%、より好ましくは少なくとも約90質量%の、メタクリル酸水溶液中に含まれるメタクリル酸を有機相に抽出することが好ましい。 The extraction of at least a portion of the methacrylic acid from the crude methacrylic acid-containing aqueous solution is carried out in process step a3) with an organic extractant, for example at least one organic solvent, preferably at least one solvent essentially immiscible with water. Can be used to form an aqueous phase and an organic phase. Process step a3) also includes the separation of the aqueous and organic phases from each other. Preferred organic solvents which can be used in step c) of the process according to the invention have a boiling point which is different from, preferably lower than that of methacrylic acid. Preferably, in the process according to the invention, the organic extractant used in process step a3) has a boiling point of less than 161 ° C., measured at atmospheric pressure. The organic extractant can in this case be separated in principle from methacrylic acid, for example by distillation, preferably at least partly, preferably to a substantial extent in step a4) of the process according to the invention, where it is preferably Is at least partially removed as a low boiler in the distillation apparatus at a higher level than pure methacrylic acid. The separated organic extractants or parts thereof can optionally be returned to process step a3) after at least one cooling and / or purification step. Preferred organic solvents for this stage are in particular selected from alkanes and aromatics, preferably alkyl aromatics, hydrocarbons, wherein at least one organic solvent selected from C 6 -C 8 -hydrocarbons Are preferred, with heptane, toluene and xylene being particularly preferred and heptane, preferably n-heptane being most preferred. Process step a3) may be carried out by any means known to the person skilled in the art and considered suitable, preferably as countercurrent extraction, for example as solvent extraction tower, pulse packed or packed tower, rotary extractor, washing tower, It can be carried out using a phase separator or other apparatus suitable for extraction of the aqueous phase using the organic phase and separation of the organic phase from the aqueous phase. According to the invention, at least partly, preferably at least 50% by weight, preferably at least about 70% by weight, preferably at least about 80% by weight, more preferably at least about 90% by weight, contained in an aqueous methacrylic acid solution. It is preferred to extract methacrylic acid into the organic phase.
2つの相: 本発明による方法の段階a4)に導かれるメタクリル酸含有粗製有機相と、成分iおよびii(水および少なくとも1つの有機化合物)を上述の量で含む第一の水相とが、本発明による方法の段階a3)においてそのように得られる。第一の水相中で成分iiとして含まれることがある有機化合物は、気相酸化反応の間に形成される任意の有機化合物、例えば急冷段階において得られた粗製水相に関連して上述されたもの、並びに未反応のC4化合物、および水相中に残留している任意のメタクリル酸である。例えば第一の水相からの有機相の分離が不完全であったために、第一の水相が、工程段階a2)における抽出のために使用された少量の有機溶剤を含むことがあり得るが、この溶剤は成分iiとしてはみなされない。 Two phases: a methacrylic acid-containing crude organic phase led to step a4) of the process according to the invention and a first aqueous phase comprising components i and ii (water and at least one organic compound) in the amounts described above. It is thus obtained in step a3) of the process according to the invention. The organic compound that may be included as component ii in the first aqueous phase is described above in connection with any organic compound formed during the gas phase oxidation reaction, such as the crude aqueous phase obtained in the quenching step. As well as any unreacted C 4 compound and any methacrylic acid remaining in the aqueous phase. The first aqueous phase may contain a small amount of organic solvent used for extraction in process step a2), for example due to incomplete separation of the organic phase from the first aqueous phase. This solvent is not considered as component ii.
本発明による方法の段階a4)において、段階a3)において得られたメタクリル酸を含む粗製有機相を分離、好ましくは熱分離法に供して、工程段階a3)において抽出剤として使用された有機溶剤から、そこに含まれるメタクリル酸の少なくとも一部を分離する。熱分離が使用される場合、これは、好ましくは蒸留であり、それによって工程段階a3)における抽出のために使用された有機溶剤が好ましくは蒸留塔の塔頂生成物として、もしくは蒸留塔のより高い水準で取り出される一方で、メタクリル酸またはメタクリル酸を多く含む相は、蒸留塔の塔底生成物として、もしくは抽出溶剤よりも低い水準で取り出される。例えば分留塔または精留塔を使用して、メタクリル酸よりも高い沸点を有する不純物を塔底生成物内に残留させ、且つより高純度のメタクリル酸を、塔底生成物よりも高い水準で取り出すことができるようにすることも可能である。抽出のために使用される有機溶剤が、メタクリル酸の沸点よりも高い沸点を有する場合、メタクリル酸相を塔頂部および/または塔のより高い水準で取り出すことも可能である。そのように得られたメタクリル酸またはメタクリル酸を多く含む相のさらなる精製は、さらなる熱工程、例えば蒸留または精留によって、または他の手段によって、例えば結晶化によるものであってよい。本発明による方法において、工程段階a4)の前またはその間に、中間段階、例えば低沸点物または高沸点物を分離するための1つまたはそれより多くのストリッピングまたは蒸留、固体の不純物を除去するためのろ過、結晶化、洗浄およびその種のものが含まれてもよい。精製および他の分離段階の数は、汚染の量およびメタクリル酸最終生成物の所望の純度に依存する。メタクリル酸がそのままで、例えばメタクリル酸ポリマーの調製のためのモノマーまたはコモノマーとして使用される場合、特に最終用途に依存して、より高い純度が好ましいことがある。メタクリル酸がエステル化される場合、例えばエステルの最終生成物を、メタクリル酸より単純に、より効果的に、またはより効率的に精製できるのであれば、より低い純度のメタクリル酸が許容可能である。 In step a4) of the process according to the invention, the crude organic phase containing methacrylic acid obtained in step a3) is separated, preferably subjected to a thermal separation method, from the organic solvent used as extractant in process step a3). , Separating at least a portion of the methacrylic acid contained therein. If thermal separation is used, this is preferably distillation, whereby the organic solvent used for extraction in process step a3) is preferably as the top product of the distillation column or from the distillation column. While removed at a high level, methacrylic acid or a phase rich in methacrylic acid is removed as the bottom product of the distillation column or at a lower level than the extraction solvent. For example, using a fractionation column or a rectification column, impurities having a higher boiling point than methacrylic acid are left in the bottom product, and higher purity methacrylic acid is at a higher level than the bottom product. It is also possible to be able to take it out. If the organic solvent used for extraction has a boiling point higher than that of methacrylic acid, it is also possible to remove the methacrylic acid phase at the top of the column and / or at a higher level of the column. Further purification of the methacrylic acid or methacrylic acid-rich phase so obtained may be by further thermal steps, such as distillation or rectification, or by other means, for example by crystallization. In the process according to the invention, before or during process step a4), intermediate steps, for example one or more stripping or distillation to separate low or high boilers, removing solid impurities Such as filtration, crystallization, washing and the like. The number of purification and other separation steps depends on the amount of contamination and the desired purity of the methacrylic acid end product. When methacrylic acid is used as such, for example as a monomer or comonomer for the preparation of methacrylic acid polymers, higher purity may be preferred, especially depending on the end use. If methacrylic acid is esterified, lower purity methacrylic acid is acceptable, for example if the final product of the ester can be purified more simply, more effectively or more efficiently than methacrylic acid. .
そのように得られたメタクリル酸の少なくとも一部の、工程段階a5)におけるエステル化を、当業者に公知であり且つ適していると考えられる任意の方法で、随意にメタクリル酸および/またはメチルメタクリレートの重合を妨げるための重合阻害剤の存在中で、行うことができる。段階a5)におけるエステル化の実施手段は特に限定されない。エステル化を、例えばUS6469202号、JP1249743号、EP1254887号、US4748268号、US4474981号、US4956493号またはUS4464229号内に記載されるように実施でき、アクリル酸およびメタクリル酸のエステル化に関するそれらの開示は本願に含まれ、且つ本開示の一部を形成する。液相のエステル化が好ましい。エステル化がメタクリル酸とアルコールとの間の直接反応によって生じる場合、適した触媒によって反応を触媒することが好ましい。エステル化触媒は当業者に公知であり、且つ、例えば、不均一触媒または均一触媒、例えば固体状態の触媒または液体の触媒を含む。エステル化触媒は、好ましくは酸性のイオン交換樹脂、例えばUS6469292号、JP1249743号、EP1254887号内に記載されるもの、またはAmberlyst(登録商標)(Rohm and Haas Corp.)、Dowex(登録商標)(Dow Corp.)またはLewertit(登録商標)(Lanxess AG)の商品名で市販されているもの、またはエステル化を触媒できる酸、例えば硫酸、H2SO4である。 Esterification of at least a portion of the methacrylic acid so obtained in process step a5) is optionally carried out in any manner known and considered suitable for the person skilled in the art and optionally methacrylic acid and / or methyl methacrylate. In the presence of a polymerization inhibitor to prevent polymerization of The means for carrying out the esterification in step a5) is not particularly limited. Esterification can be performed, for example, as described in US6469202, JP1249743, EP1254887, US4748268, US4474981, US49556493 or US44464229, the disclosures of which are related to the esterification of acrylic acid and methacrylic acid in this application. And is part of the present disclosure. Liquid phase esterification is preferred. Where esterification occurs by a direct reaction between methacrylic acid and an alcohol, it is preferred to catalyze the reaction with a suitable catalyst. Esterification catalysts are known to those skilled in the art and include, for example, heterogeneous or homogeneous catalysts, such as solid state or liquid catalysts. The esterification catalyst is preferably an acidic ion exchange resin, such as those described in US Pat. No. 6,469,292, JP 1249743, EP1254887, or Amberlyst® (Rohm and Haas Corp.), Dowex® (Dow) Corp.) or Lewertit® (Lanxess AG), or an acid that can catalyze esterification, such as sulfuric acid, H 2 SO 4 .
本発明による工程段階a5)において調製されるメタクリレートエステルは、好ましくは式[CH2=C(CH3)C(=O)O]n−Rを有し、且つ、メタクリル酸と式R(OH)mのアルコールとのエステル化によって形成でき、前記式中、nおよびmは1〜10、好ましくは1〜6、より好ましくは1〜5、より好ましくは1〜4、より好ましくは1〜3の整数を表し、且つ、Rは線状または分枝の、飽和または不飽和の、脂肪族または芳香族の、環式または直鎖の炭化水素、および線状または分枝の、飽和または不飽和の、脂肪族または芳香族の、環式または直鎖のヘテロ原子含有炭化水素、例えばアルキル、ヒドロキシアルキル、アミノアルキル、他の窒素および/または酸素含有基、グリコール、ジオール、トリオール、ビスフェノール、脂肪酸基からなる群から選択され、ここでRは好ましくはメチル、エチル、プロピル、イソ−プロピル、ブチル、特にn−ブチル、イソ−ブチル、ヒドロキシエチル、好ましくは2−ヒドロキシエチル、およびヒドロキシプロピル、好ましくは2−ヒドロキシプロピルまたは3−ヒドロキシプロピル、2−エチルヘキシル、イソデシル、シクロヘキシル、イソボルニル、ベンジル、3,3,5−トリメチルシクロヘキシル、ステアリル、ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノプロピル、2−tert−ブチルアミノエチル、エチルトリグリコール、テトラヒドロフルフリル、ブチルジグリコール、メトキシポリエチレングリコール−350、メトキシポリエチレングリコール500、メトキシポリエチレングリコール750、メトキシポリエチレングリコール1000、メトキシポリエチレングリコール2000、メトキシポリエチレングリコール5000、アリル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール200、ポリエチレングリコール400、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセロール、ジウレタン、エトキシ化ビスフェノールA、10個のエチレンオキシド単位を有するエトキシ化ビスフェノールA; トリメチロールプロパン、例えば25個のエチレンオキシド単位を有するエトキシ化C16〜C18−脂肪アルコール、2−トリメチルアンモニウムエチルを表す。 The methacrylate ester prepared in process step a5) according to the invention preferably has the formula [CH 2 ═C (CH 3 ) C (═O) O] n —R, and methacrylic acid and the formula R (OH ) M can be formed by esterification with alcohol, wherein n and m are 1 to 10, preferably 1 to 6, more preferably 1 to 5, more preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3. And R is linear or branched, saturated or unsaturated, aliphatic or aromatic, cyclic or linear hydrocarbon, and linear or branched, saturated or unsaturated Aliphatic, aromatic, cyclic or linear heteroatom-containing hydrocarbons such as alkyl, hydroxyalkyl, aminoalkyl, other nitrogen and / or oxygen containing groups, glycols, diols, triols, bisphenols Selected from the group consisting of diols, fatty acid groups, wherein R is preferably methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, butyl, in particular n-butyl, iso-butyl, hydroxyethyl, preferably 2-hydroxyethyl, and hydroxy Propyl, preferably 2-hydroxypropyl or 3-hydroxypropyl, 2-ethylhexyl, isodecyl, cyclohexyl, isobornyl, benzyl, 3,3,5-trimethylcyclohexyl, stearyl, dimethylaminoethyl, dimethylaminopropyl, 2-tert-butyl Aminoethyl, ethyl triglycol, tetrahydrofurfuryl, butyl diglycol, methoxypolyethylene glycol-350, methoxypolyethylene glycol 500, methoxypolyethylene glycol 750, metho Xypolyethylene glycol 1000, methoxypolyethylene glycol 2000, methoxypolyethylene glycol 5000, allyl, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol 200, polyethylene glycol 400, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1, 6-hexanediol, glycerol, diurethane, ethoxylated bisphenol A, ethoxylated bisphenol A having 10 ethylene oxide units; trimethylolpropane, for example ethoxylated C 16 -C 18 -fatty alcohol having 25 ethylene oxide units, 2 -Represents trimethylammonium ethyl.
メタクリル酸エステルを、当業者に公知の他の方法によって、例えばエステル交換反応によって、メチルメタクリレートから調製することもできる。ヒドロキシエステル誘導体のさらなる可能な調製において、本発明によるメタクリル酸を、相応の酸素含有環、例えばエポキシド、特にエチレンオキシドまたはプロピレンオキシドとの開環反応において反応させることができる。 Methacrylic acid esters can also be prepared from methyl methacrylate by other methods known to those skilled in the art, for example by transesterification. In a further possible preparation of hydroxyester derivatives, methacrylic acid according to the invention can be reacted in a ring-opening reaction with a corresponding oxygen-containing ring, for example epoxides, in particular ethylene oxide or propylene oxide.
好ましいメタクリル酸エステルは、アルキルメタクリレート、特にメチル、エチル、プロピル、イソ−プロピル、ブチル、メタクリレート、特にメチル、n−ブチル、イソ−ブチル、sec−ブチルメタクリレート、特にメチルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヒドロキシエステルメタクリレート誘導体、例えばヒドロキシエチルメタクリレート、好ましくは2−ヒドロキシエチルメタクリレート、およびヒドロキシプロピルメタクリレート、好ましくは2−ヒドロキシプロピルメタクリレートまたは3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、および他のメタクリレートエステル、例えばエチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、2−tert−ブチルアミノエチルメタクリレート、エチルトリグリコールメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ブチルジグリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコール−350メタクリレート、メトキシポリエチレングリコール500メタクリレート、メトキシポリエチレングリコール750メタクリレート、メトキシポリエチレングリコール1000メタクリレート、メトキシポリエチレングリコール2000メタクリレート、メトキシポリエチレングリコール5000メタクリレート、アリルメタクリレート、エトキシ化された(随意に例えば25モルのEOを有する)C16〜C18−脂肪酸アルコールのメタクリル酸エステル、2−トリメチルアンモニウムエチルメタクリレートクロリド; エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコール200ジメタクリレート、ポリエチレングリコール400ジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、グリセロールジメタクリレート、ジウレタンジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシ化(随意に、例えば、10個のEOを有する)ビスフェノールAジメタクリレート; トリメチロールプロパントリメタクリレートであり、その際、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレートおよびヒドロキシエステルメタクリレート誘導体が特に好ましい。
Preferred methacrylic esters are alkyl methacrylates, in particular methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, butyl, methacrylate, in particular methyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl methacrylate, in particular methyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl. Methacrylate, hydroxyester methacrylate derivatives such as hydroxyethyl methacrylate, preferably 2-hydroxyethyl methacrylate, and hydroxypropyl methacrylate, preferably 2-hydroxypropyl methacrylate or 3-hydroxypropyl methacrylate, and other methacrylate esters such as ethyl methacrylate, 2 -Ethylhexyl methacrylate, isodecyl methacrylate, cyclohexyl meta Relate, isobornyl methacrylate, benzyl methacrylate, 3,3,5-trimethylcyclohexyl methacrylate, stearyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropyl methacrylate, 2-tert-butylaminoethyl methacrylate, ethyltriglycol methacrylate, tetrahydrofurfuryl Methacrylate, butyl diglycol methacrylate, methoxy polyethylene glycol-350 methacrylate, methoxy polyethylene glycol 500 methacrylate, methoxy polyethylene glycol 750 methacrylate, methoxy polyethylene glycol 1000 methacrylate, methoxy polyethylene glycol 2000 methacrylate, methoxy polyethylene glycol 5000 methacrylate, allyl methacrylate, ethoxylated (optionally with, for example, 25 moles of EO) C 16 ~C 18 - methacrylic acid esters of fatty alcohols, 2-trimethyl ammonium ethyl methacrylate chloride, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate , Triethylene glycol dimethacrylate,
本発明による方法の工程段階b)において、成分iおよびiiを含む第一の水相の少なくとも一部、好ましくは全部を、抽出剤を用いて抽出して、抽出相と第二の水相とを形成する。本発明によれば、少なくとも1つの成分iiの少なくとも一部を抽出相中に抽出することにより、第二の水相が、第一の水相と比較して、少なくとも1つの成分iiが減少していることが好ましい。好ましくは、抽出を、周囲温度または高められた温度で、好ましくは約15℃〜約70℃の範囲の温度、好ましくは約20℃〜約65℃の範囲の温度、より好ましくは約30℃〜約60℃の範囲の温度、さらにより好ましくは約40℃〜約55℃の範囲の温度で行う。該抽出は、好ましくは液体−液体抽出である。抽出を、当業者に公知であり且つ適していると考えられる任意の手段によって、例えば抽出塔、洗浄塔、相分離器または当業者に公知であり且つ液体−液体抽出のために適していると考えられる他の装置を用いて行うことができる。本発明による方法の工程段階b)のために適していることが判明している抽出剤は、有機溶剤、イオン性液体および有機または無機のオイルである。本発明による方法の工程段階b)において使用するために適した抽出剤、特に有機溶剤は、下記i)〜iv)の好ましくは少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つの、より好ましくは少なくとも3つの、より好ましくは全ての特性によって特徴付けられる:
i) 本願内に記載される方法によって、25℃での抽出剤・水の系において酢酸について測定された平均k値が、0.1〜100の範囲、好ましくは0.2〜90の範囲、より好ましくは0.3〜80の範囲、さらにより好ましくは0.3〜70の範囲、より好ましくは0.4〜60の範囲である;
ii) 蒸発エンタルピーが、2260kJ/kg以下、好ましくは2000kJ/kg以下、好ましくは1500kJ/kg以下、より好ましくは1000kJ/kg以下、さらにより好ましくは800kJ/kg以下である;
iii) 沸点が、35〜140℃の範囲、好ましくは35〜125℃の範囲、より好ましくは40〜120℃の範囲、さらにより好ましくは40〜110℃の範囲である;
iv) 水中での可溶性が、温度25℃、好ましくは温度35℃、より好ましくは温度45℃、さらにより好ましくは温度50℃で、150g/l以下、好ましくは130g/l以下、より好ましくは110g/l以下、さらにより好ましくは100g/l以下、さらにより好ましくは90g/l以下である。
In process step b) of the process according to the invention, at least part, preferably all, of the first aqueous phase comprising components i and ii is extracted with an extractant to obtain an extracted phase and a second aqueous phase, Form. According to the present invention, by extracting at least a portion of at least one component ii into the extraction phase, the second aqueous phase reduces at least one component ii compared to the first aqueous phase. It is preferable. Preferably, the extraction is performed at ambient or elevated temperature, preferably in the range of about 15 ° C to about 70 ° C, preferably in the range of about 20 ° C to about 65 ° C, more preferably about 30 ° C to It is carried out at a temperature in the range of about 60 ° C, even more preferably at a temperature in the range of about 40 ° C to about 55 ° C. The extraction is preferably liquid-liquid extraction. The extraction is known by those skilled in the art and considered to be suitable, for example by an extraction column, washing tower, phase separator or known to the person skilled in the art and suitable for liquid-liquid extraction. This can be done using other possible devices. Extractants that have been found suitable for process step b) of the process according to the invention are organic solvents, ionic liquids and organic or inorganic oils. Suitable extractants, in particular organic solvents, for use in process step b) of the process according to the invention are preferably at least 1, preferably at least 2, more preferably at least 3, of i) to iv) below: More preferably it is characterized by all properties:
i) Average k value measured for acetic acid in the extractant-water system at 25 ° C. by the method described within this application is in the range of 0.1-100, preferably in the range of 0.2-90, More preferably in the range of 0.3-80, even more preferably in the range of 0.3-70, more preferably in the range of 0.4-60;
ii) The evaporation enthalpy is 2260 kJ / kg or less, preferably 2000 kJ / kg or less, preferably 1500 kJ / kg or less, more preferably 1000 kJ / kg or less, even more preferably 800 kJ / kg or less;
iii) The boiling point is in the range of 35-140 ° C, preferably in the range of 35-125 ° C, more preferably in the range of 40-120 ° C, even more preferably in the range of 40-110 ° C;
iv) Solubility in water at a temperature of 25 ° C., preferably at a temperature of 35 ° C., more preferably at a temperature of 45 ° C., even more preferably at a temperature of 50 ° C., 150 g / l or less, preferably 130 g / l or less, more preferably 110 g / L or less, even more preferably 100 g / l or less, and even more preferably 90 g / l or less.
特段記載されない限り、上記の特性は、約50℃且つ大気圧で測定される。用語「k値」は、分配係数、即ち、有機(抽出)相と水相との間の、本発明の成分iiのそれぞれの有機化合物の平衡状態での分布比に関する。1よりも大きいk値は、それぞれの有機化合物が、水相中よりも多く有機(抽出)相中に存在することを意味する。1未満のk値を有する抽出剤を、本発明による方法の良い効果Iのために使用できる一方で、より高いk値、例えば1より大きいk値が好ましく、なぜなら、それらは、第一の水相から抽出相への、有機化合物のより完全な抽出を示すからである。100までのk値が可能である一方で、本発明によれば、約5、10、20、30、40、50、60、70、80または90までのk値を有する抽出剤も好ましいことがある。より低いk値、特に5未満および上記の範囲内のk値も、例えば、特に抽出剤も1つまたはそれより多くの他の好ましい特性を有利な範囲で有する場合には許容可能である。抽出剤が有機溶剤である場合、その蒸発エンタルピーおよび沸点は、好ましくは、特に抽出が実施される温度で抽出剤が好ましくは液体であるという実施上の限定の範囲内で可能な限り低い。前記蒸発エンタルピーは、好ましくは約22kJ/molを下回らず、且つ沸点は好ましくは0℃より高く、且つより好ましくは抽出が実施される稼働温度を下回らない。前記蒸発エンタルピーは、本発明による方法の段階c)における抽出相からの第二の水相の分離後の第二の水相中に残留している任意の残留抽出剤を熱分離するために必要なエネルギー入力を可能な限り多く減少させるために、好ましくは水の蒸発エンタルピー、2260kJ/kgまたは40.65kJ/molを上回らない。前記蒸発エンタルピーは、成分iiの1つまたはそれより多くの有機化合物から抽出剤を熱分離するために必要なエネルギー入力を可能な限り多く減少させるために、好ましくは成分iiの有機化合物の少なくとも1つの蒸発エンタルピーも上回らない。前記蒸発エンタルピーがメタクリル酸、アクリル酸および酢酸の少なくとも1つの蒸発エンタルピーを上回らないことが特に好ましい。同じ理由、および抽出剤の分離を容易にするために、抽出剤の沸点は、好ましくは成分iiの有機化合物の少なくとも1つの沸点よりも低く、好ましくはメタクリル酸、アクリル酸および酢酸の少なくとも1つの沸点よりも低く、好ましくは、好ましい範囲において可能な限り低い。イオン性液体または有機もしくは無機のオイルを抽出剤として使用する場合、それらの蒸発のエンタルピーおよび沸点は、好ましくは可能な限り高く、好ましくは水、および成分iiの少なくとも1つの有機化合物の少なくとも1つよりも高い。抽出剤は、抽出相と第二の水相との分離を可能な限り完全にすることを可能にするために、特に抽出温度で、水中での好ましくは低い可溶性しか有さず、且つ、好ましくは本質的または完全に水中で不溶性であり、並びに好ましくは本質的または完全にそれらと不混和性である。 Unless otherwise stated, the above properties are measured at about 50 ° C. and atmospheric pressure. The term “k value” relates to the partition coefficient, ie the distribution ratio of the respective organic compounds of component ii of the invention in the equilibrium state between the organic (extracted) phase and the aqueous phase. A k value greater than 1 means that each organic compound is present in the organic (extracted) phase more than in the aqueous phase. While extractants having a k value of less than 1 can be used for the good effect I of the method according to the invention, higher k values, for example k values greater than 1, are preferred because they are the first water This is because it shows a more complete extraction of the organic compound from the phase to the extraction phase. While k values up to 100 are possible, extractants having k values up to about 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 or 90 are also preferred according to the invention. is there. Lower k values, especially less than 5, and k values within the above ranges are also acceptable, for example, especially if the extractant also has one or more other favorable properties in an advantageous range. When the extractant is an organic solvent, its evaporation enthalpy and boiling point are preferably as low as possible within the practical limits that the extractant is preferably liquid, especially at the temperature at which the extraction is carried out. The evaporation enthalpy is preferably not below about 22 kJ / mol and the boiling point is preferably above 0 ° C. and more preferably below the operating temperature at which the extraction is carried out. The evaporation enthalpy is necessary for the thermal separation of any residual extractant remaining in the second aqueous phase after separation of the second aqueous phase from the extracted phase in step c) of the process according to the invention. In order to reduce the energy input as much as possible, the evaporation enthalpy of water is preferably not more than 2260 kJ / kg or 40.65 kJ / mol. The enthalpy of evaporation is preferably at least one of the organic compounds of component ii in order to reduce as much as possible the energy input required to thermally separate the extractant from one or more organic compounds of component ii. No more than two evaporation enthalpies. It is particularly preferred that the evaporation enthalpy does not exceed at least one evaporation enthalpy of methacrylic acid, acrylic acid and acetic acid. For the same reason and to facilitate separation of the extractant, the boiling point of the extractant is preferably lower than at least one boiling point of the organic compound of component ii, preferably at least one of methacrylic acid, acrylic acid and acetic acid Below the boiling point, preferably as low as possible in the preferred range. When ionic liquids or organic or inorganic oils are used as extractants, their enthalpies and boiling points for their evaporation are preferably as high as possible, preferably water and at least one of at least one organic compound of component ii. Higher than. The extractant preferably has a low solubility in water, and preferably, especially at the extraction temperature, in order to be able to make the separation of the extraction phase and the second aqueous phase as complete as possible. Are essentially or completely insoluble in water, and preferably essentially or completely immiscible with them.
本発明による方法の工程c)において、第二の水相が少なくとも部分的に抽出相から分離される。本発明による方法の段階b)の抽出および工程段階c)の分離を、当業者に公知であり且つ適していると考えられる任意の手段によって、好ましくは向流抽出によって実施でき、その際、工程段階b)およびc)は、好ましくは同一の装置内で、例えば抽出塔、パルス充填塔もしくは充填塔、回転抽出機、特に分離のために遠心力を使用するもの、洗浄塔、相分離器、または水相からの有機相またはイオン性液体の分離のために適した他の装置を用いて実施される。工程段階b)における抽出剤として有機溶剤を使用する場合、工程段階c)における分離後に得られた抽出相を焼却することが可能である。かかる焼却は、本質的に有機抽出相が燃焼として作用し、従って燃料を購入する必要が減少するという利点を有する。この選択肢は、例えば燃料のコストまたは関連する要求、例えば輸送の容易さおよび/またはコストが不利となる場合、および/または成分iiの有機化合物の1つまたはそれより多くの市場価値が、特にそれらの分離および/または精製のために必要とされる全体的な努力および費用に比して低い場合に、好ましいことがある。 In step c) of the process according to the invention, the second aqueous phase is at least partly separated from the extraction phase. The extraction of step b) and the separation of process step c) of the process according to the invention can be carried out by any means known to the person skilled in the art and considered suitable, preferably by countercurrent extraction, Stages b) and c) are preferably carried out in the same apparatus, for example an extraction column, a pulse packed column or packed column, a rotary extractor, in particular those using centrifugal force for separation, a washing column, a phase separator, Alternatively, it is carried out using other equipment suitable for the separation of the organic phase or ionic liquid from the aqueous phase. If an organic solvent is used as the extractant in process step b), it is possible to incinerate the extract phase obtained after the separation in process step c). Such incineration has the advantage that the organic extraction phase essentially acts as a combustion, thus reducing the need to purchase fuel. This option can be used, for example, where the cost of fuel or related requirements, such as ease of transport and / or cost, is disadvantageous, and / or where one or more market values of the organic compound of component ii are particularly those It may be preferred if it is low compared to the overall effort and cost required for the separation and / or purification of.
第二の水相は、工程段階b)において使用される抽出剤以外の有機化合物を、第二の水相の総質量に対して好ましくは5.0質量%以下、好ましくは4.5質量%以下、より好ましくは4.0質量%以下、より好ましくは3.5質量%以下、より好ましくは3.0質量%以下、さらにより好ましくは2.5質量%以下含む。第二の水相中の抽出剤以外の有機化合物の量は、好ましくは可能な限り少なく、且つ好ましくは0質量%であるが、0.5質量%、0.8質量%、1.0質量%または1.2質量%の下限も許容可能である。工程段階b)からのいかなる残留抽出剤も含まない第二の水相中の有機化合物の総量(一般にはホルムアルデヒド)は、第二の水相の総質量に対して約1.5質量%までであってよく、且つ、その残りはC2またはそれより多くのC鎖の有機化合物、特にC2〜C6−またはC2〜C4−化合物で構成される。かかる有機化合物の総量は、工程段階b)の抽出に含まれる抽出段階または抽出サイクルの数、およびこの抽出において使用される抽出剤の量に依存する。抽出段階の数がより多いと、第二の水相の有機化合物含有率はより低くなるが、一般により長く、且つ/または多段階の抽出、および/またはより多くの量の抽出剤も必要とされ、そのことが、さらに処理または焼却されなければならないより大容積の抽出相につながりかねない。 The second aqueous phase is preferably 5.0% by weight or less, preferably 4.5% by weight, of organic compounds other than the extractant used in process step b), based on the total weight of the second aqueous phase. Hereinafter, more preferably 4.0% by mass or less, more preferably 3.5% by mass or less, more preferably 3.0% by mass or less, and still more preferably 2.5% by mass or less. The amount of organic compound other than the extractant in the second aqueous phase is preferably as small as possible and preferably 0% by weight, but 0.5% by weight, 0.8% by weight, 1.0% by weight. A lower limit of% or 1.2% by weight is also acceptable. The total amount of organic compounds (generally formaldehyde) in the second aqueous phase free of any residual extractant from process step b) is up to about 1.5% by weight, based on the total weight of the second aqueous phase. And the remainder is composed of C 2 or more C-chain organic compounds, in particular C 2 -C 6 -or C 2 -C 4 -compounds. The total amount of such organic compounds depends on the number of extraction stages or extraction cycles involved in the extraction of process step b) and the amount of extractant used in this extraction. The higher the number of extraction stages, the lower the organic compound content of the second aqueous phase, but generally longer and / or multi-stage extraction and / or higher amounts of extractant are required. That can lead to a larger extraction phase that must be further processed or incinerated.
本発明による方法は、中間段階、例えば低沸点物を除去するためのストリッピング、または低沸点物または高沸点物を除去するための蒸留を含むこともできる。 The process according to the invention can also comprise an intermediate stage, for example stripping to remove low boilers or distillation to remove low boilers or high boilers.
本発明による方法の随意の段階d)において、少なくとも1つの有機化合物を少なくとも部分的に第二の水相から分離して、少なくとも1つの有機化合物が第二の水相と比較して減少されている第三の水相を得る。好ましくは、第三の水相は、工程段階b)において使用される抽出剤以外の有機化合物を、第三の水相の総質量に対して3.0質量%以下、好ましくは2.8質量%以下、より好ましくは2.5質量%以下、より好ましくは2.2質量%以下、より好ましくは2.0質量%以下含む。第三の水相における有機化合物の量は、好ましくは可能な限り低く、且つ好ましくは0質量%である。有機化合物が第三の水相中に存在する場合、約1.5質量%までがホルムアルデヒドの形態であってよく、その残りは、工程段階b)において使用された抽出剤以外のC2またはそれより多くのC鎖の化合物、特にC2〜C6−またはC2〜C4−化合物を含む。従って、好ましくは、第三の水相は、C1化合物(ホルムアルデヒド)以外且つ工程段階b)において使用された抽出剤以外の有機化合物を、第三の水相の総質量に対して5000ppm未満、好ましくは4000ppm未満、より好ましくは3000ppm未満、好ましくは0〜3000ppmの範囲、より好ましくは0〜2500の範囲、より好ましくは0〜2200ppmの範囲、最も好ましくは2000ppm以下含み、ここで、第三の水相の意図されるさらなる用途および/または処理に依存して、500ppm、または1000ppm、または1500ppm、または1800ppmの下限が許容可能である。工程段階d)における分離は、好ましくは熱分離、例えば、好ましくは大気圧での蒸留または共沸蒸留である。工程段階d)において、第二の水相中に残留している工程段階b)からの残留抽出剤を可能な最大の程度で分離することが好ましい。工程段階b)において使用された抽出剤が水との共沸物を形成する場合、その分離は共沸蒸留、例えば共留剤を使用する共沸蒸留を含むことができる。本発明による方法の段階d)の好ましい態様において、蒸留による、特に分留または精留による分離が工程段階d)において使用される場合、低沸点成分、特に抽出剤よりも低い沸点を有する成分が塔頂部で分離され、抽出剤が塔の側方出口で引き出され、且つ、任意の成分iiが抽出剤と共に、または塔のさらなる側方出口で、好ましくは抽出剤が引き出される側方出口よりも下の側方出口で引き出されることが好ましい。そのように分離された任意の抽出剤を、その後、本発明による方法の段階b)における抽出にリサイクルでき、それが本発明による方法の段階h)に相応する。成分iiの1つまたはそれより多くの有機化合物が、この段階において分離された任意の抽出剤と同じ相中に分離される場合、この相を工程段階c)において分離される抽出相に添加することができる。成分iiの1つまたはそれより多くの有機化合物が、抽出剤とは異なる相中に分離される場合、この異なる相を本発明による方法の段階f)または段階j)にみちびくことができる。本発明による方法の段階d)は、好ましくは、有機溶剤が本発明の方法の工程段階b)における抽出剤として使用される場合に行われるが、しかし、イオン性液体またはオイル抽出が工程段階b)において使用された場合もそれが実施されることがある。 In an optional step d) of the process according to the invention, the at least one organic compound is at least partly separated from the second aqueous phase and the at least one organic compound is reduced compared to the second aqueous phase. Get a third aqueous phase. Preferably, the third aqueous phase contains less than 3.0% by weight of organic compounds other than the extractant used in process step b), preferably 2.8% by weight, based on the total weight of the third aqueous phase. % Or less, more preferably 2.5% by mass or less, more preferably 2.2% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or less. The amount of organic compound in the third aqueous phase is preferably as low as possible and is preferably 0% by weight. If the organic compound is present in the third aqueous phase, up to about 1.5% by weight may be in the form of formaldehyde, the remainder being C 2 other than the extractant used in process step b) or more compounds more C chain, in particular C 2 -C 6 - containing compound - or C 2 -C 4. Therefore, preferably the third aqueous phase contains less than 5000 ppm of organic compounds other than the C 1 compound (formaldehyde) and other than the extractant used in process step b), based on the total mass of the third aqueous phase, Preferably less than 4000 ppm, more preferably less than 3000 ppm, preferably in the range of 0 to 3000 ppm, more preferably in the range of 0 to 2500, more preferably in the range of 0 to 2200 ppm, most preferably 2000 ppm or less, wherein the third Depending on the intended further use and / or treatment of the aqueous phase, a lower limit of 500 ppm, or 1000 ppm, or 1500 ppm, or 1800 ppm is acceptable. The separation in process step d) is preferably thermal separation, for example preferably distillation at atmospheric pressure or azeotropic distillation. In process step d), it is preferable to separate the residual extractant from process step b) remaining in the second aqueous phase to the maximum extent possible. If the extractant used in process step b) forms an azeotrope with water, the separation can comprise azeotropic distillation, for example azeotropic distillation using an entrainer. In a preferred embodiment of step d) of the process according to the invention, if separation by distillation, in particular by fractionation or rectification, is used in process step d), low-boiling components, in particular components having a lower boiling point than the extractant, Separated at the top of the column, extractant is withdrawn at the side outlet of the column, and optional component ii is with the extractant or at a further side outlet of the column, preferably from the side outlet from which the extractant is withdrawn. Preferably, it is pulled out at the lower side outlet. Any extractant so separated can then be recycled to the extraction in step b) of the process according to the invention, which corresponds to step h) of the process according to the invention. If one or more organic compounds of component ii are separated in the same phase as any extractant separated in this stage, this phase is added to the extracted phase separated in process stage c) be able to. If one or more organic compounds of component ii are separated in a different phase from the extractant, this different phase can be identified in step f) or step j) of the process according to the invention. Stage d) of the process according to the invention is preferably carried out when an organic solvent is used as the extractant in process stage b) of the process of the invention, but ionic liquid or oil extraction is performed in process stage b ) May also be implemented when used in
本発明による方法の段階e)において、工程段階b)において使用された抽出剤が、抽出相から少なくとも部分的に分離されて、少なくとも1つの成分iiを含む抽出物が得られる。有機溶剤が抽出剤として使用された場合、工程段階e)における分離は好ましくは熱分離法によって行われる。適した熱分離法は当業者に公知であり、その際、本発明によれば蒸留、分留、精留およびその種のものが好ましく、真空蒸留が好ましい。1つまたはそれより多くの分離法を、本発明による工程段階e)に含めることができる。工程段階b)において抽出剤として使用される有機溶剤が、分離されるべき1つまたはそれより多くの成分iiよりも低い沸点を有する、好ましい熱分離工程において、抽出剤は蒸留塔の塔頂部または分留塔または精留塔の単数または複数のより高い水準で、好ましくは塔の上半分で取り出され、且つ、1つまたはそれより多くの成分ii、または少なくとも1つの成分iiを含む抽出物は、抽出剤が取り出される水準に対してより低い単数または複数の水準で取り出されるか、または塔底部で取り出される。工程段階b)における抽出剤としての少なくとも1つの成分iiの沸点よりも低い沸点を有する有機溶剤を使用することの利点は、成分iiのいくつかまたは全て、特にメタクリル酸およびアクリル酸が熱に敏感であり、且つ、温度上昇の際に二量体化、オリゴマー化、ポリマー化の傾向が高まることである。従って、高められた温度でのそれらの化合物の熱処理は、一般に、重合阻害剤の添加を必要とする。より低い沸点の抽出剤を分離すべき場合、および/または該分離が真空蒸留である場合、この分離を、それぞれの成分iiの沸点より下である、より低い温度で行い、ポリマー化傾向を低減し、従って重合阻害剤の必要性も低減することができる。 In step e) of the process according to the invention, the extractant used in process step b) is at least partly separated from the extraction phase to obtain an extract comprising at least one component ii. If an organic solvent is used as the extractant, the separation in process step e) is preferably carried out by a thermal separation method. Suitable thermal separation methods are known to those skilled in the art, in which case distillation, fractional distillation, rectification and the like are preferred according to the invention, vacuum distillation being preferred. One or more separation methods can be included in process step e) according to the invention. In a preferred thermal separation process in which the organic solvent used as extractant in process step b) has a lower boiling point than the one or more components ii to be separated, the extractant is at the top of the distillation column or An extract taken at the higher level or fractions of the fractionation column or rectification column, preferably in the upper half of the column, and comprising one or more components ii or at least one component ii The extractant is removed at a level or levels that are lower than the level at which the extractant is removed, or is removed at the bottom of the column. The advantage of using an organic solvent having a boiling point lower than that of at least one component ii as extractant in process step b) is that some or all of component ii, in particular methacrylic acid and acrylic acid, are sensitive to heat. In addition, the tendency of dimerization, oligomerization, and polymerization increases when the temperature rises. Accordingly, heat treatment of these compounds at elevated temperatures generally requires the addition of a polymerization inhibitor. If a lower boiling extractant is to be separated and / or if the separation is a vacuum distillation, this separation is performed at a lower temperature below the boiling point of the respective component ii to reduce the tendency to polymerize Thus, the need for polymerization inhibitors can be reduced.
イオン性液体または有機もしくは無機のオイルが工程段階b)における抽出剤として使用される場合、工程段階e)における分離は、好ましくは相分離または蒸発によって、好ましくは単数または複数の揮発性成分の蒸発によって行われる。 If an ionic liquid or an organic or inorganic oil is used as extractant in process step b), the separation in process step e) is preferably by phase separation or evaporation, preferably the evaporation of one or more volatile components. Is done by.
本発明による方法は、工程段階のいずれかまたは全ての間に、1つまたはそれより多くの中間段階、例えば低沸点物を除去するためのストリッピング、または低沸点物もしくは高沸点物を除去するための蒸留を含むこともできる。 The process according to the invention removes one or more intermediate stages, for example stripping to remove low boilers, or low boilers or high boilers, during any or all of the process stages. Can also be included for distillation.
本発明による方法の好ましい実施態様において、該方法はさらに、以下の工程段階:
f) 少なくとも1つの成分iiの少なくとも一部を抽出物から分離する段階
を含む。
In a preferred embodiment of the method according to the invention, the method further comprises the following process steps:
f) separating at least a portion of at least one component ii from the extract.
工程段階f)における分離は、好ましくは熱分離法、好ましくは蒸留、分留または精留、好ましくは真空蒸留であり、その際、少なくとも1つの成分iiの少なくとも一部が抽出物から分離される。抽出物は、例えば、分離されるべき少なくとも1つの成分iiのほかに、抽出剤または他の成分iiを含むことができる。抽出物中に1つより多くの成分ii、例えば2つまたはそれより多くの成分iiが含まれる場合、工程段階f)において1つだけの成分iiを分離するか、または2つまたはそれより多くの成分iiを分離することが可能である。分離手段としての蒸留、分留または精留の選択は、当業者によって容易に決定でき、且つ、主に少なくとも1つの成分iiが分離されるべき抽出物中の他の化合物の数および量に依存し、並びに、分離されるべき1つまたはそれより多くの成分iiのそれぞれの沸点および分離されることが意図されていない抽出物の成分の沸点、特に抽出物の他の成分の沸点の、分離されるべき少なくとも1つの成分iiの沸点との近さ、および1つより多くの成分iiが分離されるべき場合は、互いに分離されるべき成分iiの沸点の近さに依存する。考慮すべき他の要因は、分離されるべき少なくとも1つの成分の所望の純度である。本発明による方法の段階f)における分離に続いて、少なくとも1つの成分iiのさらなる精製が望ましいか、またはさらには必要であることがある。 The separation in process step f) is preferably a thermal separation process, preferably distillation, fractionation or rectification, preferably vacuum distillation, in which at least a part of at least one component ii is separated from the extract. . The extract can contain, for example, an extractant or other component ii in addition to at least one component ii to be separated. If the extract contains more than one component ii, for example two or more components ii, either only one component ii is separated in process step f) or two or more Of component ii can be separated. The choice of distillation, fractionation or rectification as separation means can be easily determined by a person skilled in the art and depends mainly on the number and amount of other compounds in the extract from which at least one component ii is to be separated. And the separation of the boiling point of each of the one or more components ii to be separated and the boiling points of the components of the extract not intended to be separated, in particular the boiling points of the other components of the extract Depending on the proximity of the boiling point of at least one component ii to be done and, if more than one component ii is to be separated, depends on the proximity of the boiling points of the components ii to be separated from each other. Another factor to consider is the desired purity of at least one component to be separated. Subsequent to the separation in step f) of the process according to the invention, further purification of at least one component ii may be desirable or even necessary.
本発明による方法において、さらなる工程段階において、
g) 第三の水相を少なくとも1つの生物学的精製処理に供する
ことが可能である。
In the process according to the invention, in a further process step,
g) The third aqueous phase can be subjected to at least one biological purification process.
本発明の文脈において、用語「生物学的精製処理」とは、例えば汚染物または不純物、好ましくは1つまたはそれより多くの生物学的生物および/または微生物、または生物学的もしくは生化学的に活性な物質、例えばかかる生物または微生物から誘導される物質による有機汚染物を除去することによって、水の純度を高める任意の処理を意味することが意図されている。このように除去されるべき汚染物および不純物は、一般に、第三の水相中に残っている有機化合物である。除去は、有機化合物のいくつかまたは全ての消化または破壊によって行われる。水の純度の向上は、達成される純度に依存して、好ましくは、廃水を例えば工業的なプロセス水として、または本発明による方法において、特に工程段階a1)またはa2)の1つまたは両方において再利用できるか、または環境もしくは給水系に放出できることを意味する水準への、例えば汚染物質および/または不純物の減少、および/または水の生化学的酸素要求量(BOD)もしくは化学的酸素要求量(COD)の減少によって測定される。生物学的精製処理は、当業者に公知であり、且つ、例えば1つまたはそれより多くのいわゆる活性スラッジ処理であってよい。かかる処理は慣例的であり、且つ当業者によく知られている。生物学的精製処理を1つまたはそれより多くの段階で行うことができ、且つ、それは連続的または断続的であってよい。 In the context of the present invention, the term “biological purification treatment” means, for example, contaminants or impurities, preferably one or more biological organisms and / or microorganisms, or biologically or biochemically. It is intended to mean any treatment that increases the purity of water by removing organic contaminants from active substances, such as those derived from such organisms or microorganisms. The contaminants and impurities to be removed in this way are generally organic compounds remaining in the third aqueous phase. Removal takes place by digestion or destruction of some or all of the organic compounds. The increase in the purity of the water preferably depends on the purity achieved, preferably the wastewater as industrial process water or in the process according to the invention, in particular in one or both of the process steps a1) or a2). For example, to reduce pollutants and / or impurities and / or water biochemical oxygen demand (BOD) or chemical oxygen demand to a level that means it can be reused or released to the environment or water supply system Measured by the decrease in (COD). Biological purification processes are known to those skilled in the art and may be, for example, one or more so-called activated sludge processes. Such processing is conventional and well known to those skilled in the art. The biological purification process can be performed in one or more stages and it can be continuous or intermittent.
第三の水相が、工程段階g)において少なくとも1つの生物学的精製処理に供される場合、この処理は好ましくは好気性処理および嫌気性処理の少なくとも1つである。2つまたはそれより多くの段階を有する処理の1つの実施態様において、例えば、第一の嫌気性処理の後に好気性処理をしてもよいし、第一の好気性処理の後に嫌気性処理をしてもよいし、または、例えば連続的なバッチ式反応器内での一連の嫌気性処理および/または好気性処理を使用してもよい。 If the third aqueous phase is subjected to at least one biological purification treatment in process step g), this treatment is preferably at least one of an aerobic treatment and an anaerobic treatment. In one embodiment of the treatment having two or more stages, for example, the aerobic treatment may be performed after the first anaerobic treatment, or the anaerobic treatment may be performed after the first aerobic treatment. Alternatively, a series of anaerobic and / or aerobic treatments may be used, for example in a continuous batch reactor.
本発明による方法の1つの態様において、さらなる工程段階において、
h) 工程段階d)およびe)の少なくとも1つにおいて分離された抽出剤の少なくとも一部を、工程段階b)にリサイクルする。
In one embodiment of the method according to the invention, in a further process step,
h) Recycle at least a portion of the extractant separated in at least one of process steps d) and e) to process step b).
より多くの揮発性成分を除去するための1つまたはそれより多くの中間段階、例えば冷却、精製、例えば蒸留によるもの、洗浄もしくはその種のもの、またはストリッピングを随意に用いて、工程段階d)およびe)の1つまたは両方において分離された抽出剤の一部または実質的に全てを、工程段階b)に返送できる。抽出剤のそのようなリサイクルは、工程における抽出剤の総量が減少する、特に、廃棄されなければならないむだな抽出剤の量が減少するという利点を有する。 Process step d, optionally using one or more intermediate steps to remove more volatile components such as cooling, purification, eg by distillation, washing or the like, or stripping. ) And e) part or substantially all of the extractant separated in one or both can be returned to process step b). Such recycling of the extractant has the advantage that the total amount of extractant in the process is reduced, in particular the amount of waste extractant that has to be discarded is reduced.
本発明による方法の工程段階f)における分離が熱分離である場合、それは常に可能ではないか、または、例えば2つまたはそれより多くの成分が非常に類似した沸点を有する場合、成分を互いに分離することが例えば経済的もしくは技術的に実用的ではないことがある。これは特に、工程段階f)に供される抽出物が比較的多数の成分を含む場合、特に、1つまたはそれより多くの成分iiが工程段階f)において分離されるべき少なくとも1つの成分iiと類似した沸点を有する場合であって、工程段階f)における1つだけの成分iiの分離の微細な調節がより困難になるようなケースに該当し得る。その際、2つまたはそれより多くの成分iiをさらなる工程段階j)において分離することが、より適切またはより実用的であることがあり、それぞれの成分iiの特定の分離の要求のためのそのような適合を、より容易に達成することができる。従って、本発明による方法の1つの態様において、段階f)において得られた少なくとも1つの成分iiは、少なくとも2つの成分iiの混合物であり、且つ、さらなる工程段階j)において、少なくとも1つの成分iiが、この混合物から少なくとも部分的に分離される。 If the separation in process step f) of the process according to the invention is a thermal separation, it is not always possible, or the components are separated from one another, for example if two or more components have very similar boiling points. For example, it may not be economically or technically practical. This is particularly the case when the extract subjected to process step f) contains a relatively large number of components, in particular at least one component ii to which one or more components ii are to be separated in process step f). And a case where the fine control of the separation of only one component ii in process step f) becomes more difficult. In doing so, it may be more appropriate or more practical to separate two or more components ii in a further process step j), which for specific separation requirements of each component ii Such adaptation can be achieved more easily. Thus, in one embodiment of the method according to the invention, the at least one component ii obtained in step f) is a mixture of at least two components ii and in a further process step j) at least one component ii Is at least partially separated from the mixture.
本発明による方法の工程段階j)における分離は、1つまたはそれより多くの分離段階、例えば、本発明による方法における他の分離段階について上記で既に議論したような熱分離、クロマトグラフィーによる分離、例えば1つの成分iiを優先的に反応させて1つまたはそれより多くの他の成分iiからより容易に分離可能な反応生成物を形成することによる、または、2つまたはそれより多くの成分iiを反応させて互いからより容易に分離可能な反応生成物を形成することによる、化学的分離、または当業者に公知であり且つ適していると考えられる他の分離手段を含むことができる。 The separation in process step j) of the process according to the invention can be carried out in one or more separation stages, for example thermal separation as already discussed above for other separation stages in the process according to the invention, chromatographic separation, For example, by preferentially reacting one component ii to form a reaction product that is more easily separable from one or more other components ii, or two or more components ii Chemical separations by reacting to form reaction products that are more easily separated from each other, or other separation means known and considered suitable by those skilled in the art.
本発明による方法の好ましい実施態様において、成分iiの少なくとも1つの有機化合物、好ましくは、工程段階j)において少なくとも部分的に分離された少なくとも1つの成分iiは、カルボン酸、アルデヒドおよびケトンから選択される少なくとも1つの有機化合物である。それらの中で、本発明によれば、少なくとも1つの成分ii、好ましくは工程段階j)において少なくとも部分的に分離された少なくとも1つの成分iiは、酢酸、アクリル酸、プロピオン酸およびメタクリル酸の少なくとも1つであることが好ましい。 In a preferred embodiment of the process according to the invention, at least one organic compound of component ii, preferably at least one component ii separated at least partly in process step j) is selected from carboxylic acids, aldehydes and ketones. At least one organic compound. Among them, according to the invention, at least one component ii, preferably at least one component ii at least partially separated in process step j) is at least one of acetic acid, acrylic acid, propionic acid and methacrylic acid. One is preferred.
工程段階e)、f)およびj)の少なくとも1つにおいて分離された少なくとも1つの成分iiが、メタクリル酸であるかまたはメタクリル酸を含む場合、本発明による方法の好ましい実施態様において、このメタクリル酸相の少なくとも一部を、工程段階a2)において得られた粗製水相に、および/または工程段階a3)において得られた粗製有機相に添加する。この実施態様は、例えば工程段階e)、f)およびj)の1つまたはそれより多くにおいて分離されたメタクリル酸が、その最終的な用途のために望ましい純度ではない場合に好ましいことがある。粗製水相への添加は、例えば、分離されたメタクリル酸が、メタクリル酸よりも低い沸点を有する1つまたはそれより多くの成分と共に分離されている場合に好ましいことがある。粗製有機相への添加は、例えば、メタクリル酸以外の成分がメタクリル酸よりも高い沸点を有する場合に好ましいことがあり、なぜなら、そのようなより高い沸点のものは、工程段階a4)において分離できるからである。工程段階e)、f)およびj)の少なくとも1つにおいて分離されたこのメタクリル酸含有相をどの相に添加するかを決定する上で、メタクリル酸の他の成分に対する、特に他の成分iiに対する相対比も役割を果たし得る一方で、工程段階e)、f)およびj)の少なくとも1つにおいて分離された少なくとも1つの成分ii中の他の成分の性質がより大きなウェートを占める。例えば、工程段階e)、f)およびj)の少なくとも1つにおいて分離されたメタクリル酸が比較的純粋である、例えば約5質量%以下、好ましくは約4質量%以下、好ましくは約3質量%以下、好ましくは約2質量%以下、好ましくは約1質量%〜約2質量%の範囲の不純物または他の成分iiを含む場合、このメタクリル酸を工程段階a4)の随意の精製段階に導入することが好ましいことがある。 When at least one component ii separated in at least one of process steps e), f) and j) is methacrylic acid or contains methacrylic acid, in a preferred embodiment of the process according to the invention, the methacrylic acid At least part of the phase is added to the crude aqueous phase obtained in process step a2) and / or to the crude organic phase obtained in process step a3). This embodiment may be preferred when, for example, methacrylic acid separated in one or more of process steps e), f) and j) is not of the desired purity for its final use. Addition to the crude aqueous phase may be preferred, for example, when the separated methacrylic acid is separated with one or more components having a lower boiling point than methacrylic acid. Addition to the crude organic phase may be preferred, for example, when components other than methacrylic acid have a higher boiling point than methacrylic acid, since such higher boiling point can be separated in process step a4) Because. In determining to which phase this methacrylic acid-containing phase separated in at least one of process steps e), f) and j) is added, to other components of methacrylic acid, in particular to other components ii While the relative ratio may also play a role, the nature of the other components in the at least one component ii separated in at least one of the process steps e), f) and j) occupies a greater weight. For example, the methacrylic acid separated in at least one of process steps e), f) and j) is relatively pure, for example about 5% by weight or less, preferably about 4% by weight or less, preferably about 3% by weight. This methacrylic acid is introduced into the optional purification step of process step a4) below, preferably if it contains impurities or other components ii in the range of about 2% by weight or less, preferably about 1% to about 2% by weight. It may be preferable.
本発明による方法の他の態様において、工程段階e)、f)およびj)の少なくとも1つにおいて分離された少なくとも1つの成分iiの少なくとも一部、または工程段階a3)において得られた第一の水相の少なくとも一部を、工程段階:
k) エステル化して、少なくとも1つのエステルを含むエステル相を得る段階
に供する。
In another embodiment of the process according to the invention, at least a part of at least one component ii separated in at least one of process steps e), f) and j), or the first obtained in process step a3) At least part of the aqueous phase, process steps:
k) subjecting to esterification to obtain an ester phase comprising at least one ester.
この段階は、それぞれ少なくとも1つの成分iiがカルボン酸である場合に好ましいことがある。エステル化段階の詳細は、本発明による方法の工程段階a5)について上述されたものと同じである。例えば、分離されたそれぞれの成分iiの得られる純度、それぞれの成分iiについて、そのエステルと比較した市場またはさらなる用途によっては、工程段階e)、f)およびj)の少なくとも1つにおいて分離された少なくとも1つの成分iiをエステル化することが、それぞれ少なくとも1つの成分iiそれ自体を得ることよりも、またはそれに加えて、好ましいことがある。例えば、第一の水相が少ない割合のみの不純物および/または分離されることが意図されていない成分ii、例えば不純物の総量が第一の水相の総質量に対して約6質量%未満、好ましくは約5質量%未満、好ましくは約4質量%未満、より好ましくは約3質量%未満である不純物および/または分離されることが意図されていない成分ii、特に例えば成分iiそれ自体からよりもそれぞれの成分iiのエステルからのほうがより容易に分離できる不純物を含む場合、工程段階a3)において得られた第一の水相中に含まれる少なくとも1つの成分iiのエステル化が好ましいことがある。 This stage may be preferred when each at least one component ii is a carboxylic acid. The details of the esterification step are the same as those described above for process step a5) of the process according to the invention. For example, depending on the resulting purity of each separated component ii, for each component ii the market or further application compared to its ester, it was separated in at least one of process steps e), f) and j) It may be preferred to esterify at least one component ii rather than or in addition to obtaining at least one component ii itself. For example, the first aqueous phase has only a small proportion of impurities and / or component ii that is not intended to be separated, eg the total amount of impurities is less than about 6% by weight relative to the total weight of the first aqueous phase Preferably less than about 5% by weight, preferably less than about 4% by weight, more preferably less than about 3% by weight of impurities and / or components ii that are not intended to be separated, especially from eg component ii itself May also be preferred if at least one component ii contained in the first aqueous phase obtained in process step a3) is preferred if it contains impurities that are more easily separable from the respective component ii esters. .
本発明によるエステル相中に含まれる特に好ましいエステルは、C1〜C4−カルボン酸およびC1〜C4−アルコールに基づき、その際、C2〜C4−カルボン酸に基づくエステルが好ましい。工程段階a5)と関連して述べられたメタクリレートエステルの他に特に好ましいエステルは、メチルアセテート、エチルアセテート、n−プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、n−ブチルアセテート、イソブチルアセテート、sec−ブチルアセテート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、n−プロピルプロピオネート、イソプロピルプロピオネート、n−ブチルプロピオネート、イソブチルプロピオネート、sec−ブチルプロピオネートであり、その中で、アセテートおよびアクリレートが好ましい。 Particularly preferred esters contained in the ester phase according to the invention are based on C 1 -C 4 -carboxylic acids and C 1 -C 4 -alcohols, with esters based on C 2 -C 4 -carboxylic acids being preferred. In addition to the methacrylate esters mentioned in connection with process step a5), particularly preferred esters are methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, methyl acrylate. , Ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, sec-butyl acrylate, methyl propionate, ethyl propionate, n-propyl propionate, isopropyl propionate, n-butyl Propionate, isobutyl propionate, sec-butyl propionate, among which acetate and acrylate are preferred.
本発明によれば、エステル相は少なくとも2つのエステルを含むことが可能である。これは、工程段階e)、f)およびj)の少なくとも1つにおいて分離された少なくとも1つの成分ii、または工程段階a3)において得られた第一の水相の少なくとも一部が、反応してエステルを形成できる少なくとも2つの成分ii、特に少なくとも2つのカルボン酸を含む場合であり得る。この実施態様は、反応してエステルを形成できる少なくとも2つの成分iiが、例えばそれらの特性、例えば沸点、特定の溶剤中での可溶性および揮発性が非常に近く、例えば熱または他の手段によって特に分離困難である一方で、それらのエステルは互いからあまり困難ではなく分離できる場合に、好ましいことがある。 According to the invention, the ester phase can comprise at least two esters. This is because at least one component ii separated in at least one of process steps e), f) and j) or at least part of the first aqueous phase obtained in process step a3) has reacted. It may be the case when it contains at least two components ii, in particular at least two carboxylic acids, capable of forming esters. In this embodiment, the at least two components ii that can react to form an ester are, for example, very close in their properties, such as boiling point, solubility in certain solvents and volatility, especially by heat or other means. While difficult to separate, the esters may be preferred if they can be separated from each other with less difficulty.
本発明による方法はさらに、工程段階
m) 少なくとも1つのエステルを、エステル相から少なくとも部分的に分離する段階、
n) 工程段階m)において分離された少なくとも1つのエステルを随意に精製する段階
を含むことができる。
The process according to the invention further comprises process step m) at least partially separating at least one ester from the ester phase;
n) It may optionally comprise a step of purifying at least one ester separated in process step m).
一般に、該エステル相は、少なくとも1つのエステルの他に、溶剤、例えば水、またはエステル化反応のために適した少なくとも1つの有機溶剤またはそれらの混合物、並びに未反応の成分iiおよび場合により単数または複数のさらなるエステルを含むことがある。工程段階m)における分離は、当業者に公知であり且つそれぞれのエステルをエステル相から分離するために適していると考えられる任意の分離手段によるものであってよい。適した分離手段の例は、例えば熱分離、例えば蒸留、分留もしくは精留、エステル相の他の成分と比較した少なくとも1つのエステルの異なる可溶性に基づく分離手段、固体−液体分離手段、例えば特にろ過である。必要であるかまたは望ましい場合、工程段階m)において分離された少なくとも1つのエステルの精製を行うこともできる。精製手段は、エステルに依存し、例えば熱的な手段による精製、クロマトグラフィー手段による精製、洗浄による精製、または結晶化による精製を全て考慮することができる。 In general, the ester phase comprises, in addition to at least one ester, a solvent, for example water, or at least one organic solvent suitable for esterification reactions or mixtures thereof, and unreacted components ii and optionally singular or Multiple additional esters may be included. The separation in process step m) may be by any separation means known to those skilled in the art and considered suitable for separating the respective ester from the ester phase. Examples of suitable separation means are, for example, thermal separation, such as distillation, fractionation or rectification, separation means based on different solubility of at least one ester compared to other components of the ester phase, solid-liquid separation means, such as in particular Filtration. If necessary or desirable, purification of at least one ester separated in process step m) can also be carried out. The purification means depends on the ester, and for example, purification by thermal means, purification by chromatography means, purification by washing, or purification by crystallization can be considered.
本発明による方法の好ましい実施態様において、工程段階k)、m)およびn)の少なくとも1つにおいて得られた少なくとも1つのエステルの少なくとも一部を、工程段階b)における抽出剤として使用する。 In a preferred embodiment of the process according to the invention, at least a part of at least one ester obtained in at least one of process steps k), m) and n) is used as extractant in process step b).
本発明による方法の1つの実施態様において、該方法はさらに、
aa1) メチルtert−ブチルエーテル(MTBE)を解離させて少なくとも1つのC4化合物およびメタノールを得る段階
を含み、その際、少なくとも1つのC4化合物の少なくとも一部を原料として工程段階a1)の少なくとも1つの気相酸化に供給する。MTBEは、イソブチレンのための供給原料として広く使用されており、且つ、MTBEの解離は当該技術分野でよく知られている。MTBEの解離は、当業者に公知の任意の適した手段によって行うことができる。適した触媒および反応条件は、例えばEP1149814号、WO04/018393号、WO04/052809号; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry、第五版、Vol.A4、488ページ; V. Fattore, M. Massi Mauri, G. Oriani, G. Paret, Hydrocarbon Processing、1981年8月、101−106ページ; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry、第五版、Vol. A16, 543−550ページ; A. Chauvel, G. Lefebvre, "Petrochemical Processes, Technical and Economic Characteristics"、Vol. 1、Editions Technip、Paris、1989、213ページ以降.; US5336841号、US4570026号、およびそこで挙げられている参考文献内に記載されている。これらの参考文献の開示は、参照をもって本願内に含まれ、且つ、本発明の開示の一部を形成する。
In one embodiment of the method according to the invention, the method further comprises:
aa1) dissociating methyl tert-butyl ether (MTBE) to obtain at least one C 4 compound and methanol, wherein at least one of process steps a1) using at least a portion of at least one C 4 compound as a raw material Feed one gas phase oxidation. MTBE is widely used as a feedstock for isobutylene and the dissociation of MTBE is well known in the art. The dissociation of MTBE can be performed by any suitable means known to those skilled in the art. Suitable catalysts and reaction conditions are described, for example, in EP 1149814, WO 04/018393, WO 04/052809; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, Vol. A4, 488 pages; Fattore, M.M. Massi Mauri, G.M. Oriani, G.M. Paret, Hydrocarbon Processing, August 1981, pp. 101-106; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition, Vol. A16, pages 543-550; Chauvel, G.C. Lefbvre, “Petrochemical Processes, Technical and Economic Characteristics”, Vol. 1, Editions Technip, Paris, 1989, p. 213 et seq. U.S. Pat. No. 5,368,841, U.S. Pat. No. 4,957,0026 and references cited therein. The disclosures of these references are included herein by reference and form part of the disclosure of the present invention.
MTBEの解離の2つの主生成物は、C4化合物のイソブチレンおよびメタノールである。さらなるC4化合物の第三ブタノールも解離反応生成物相内に含まれていることもある。イソブチレンおよび第三ブタノールのいずれかまたは両方を原料として工程段階a1)に供給し、この工程段階のための原料のC4化合物の含有量全体を構成するか、または他の源からのさらなるC4含有量に追加することができる。例えば、少なくとも1つのC4化合物とメタノールとを互いから可能な限り分離し、且つ解離からの任意の副生成物であって気相酸化に悪影響を及ぼしかねないものを除去するために、MTBEの解離とそのように得られた少なくとも1つのC4化合物を工程段階a1)における気相酸化に供給することとの間の1つまたはそれより多くの中間の分離段階および/または精製段階があることが可能である。分離および/または精製は、当業者に公知であり且つ適していると考えられる任意の手段によるものであってよい。適した精製および分離方法は、例えばEP1149814号、WO04/018393号およびWO04/052809号内に記載されている。メタノールの分離後、C4化合物のイソブチレンを主成分として含む解離相を、その後、随意に精製し、且つ原料として工程段階a1)に供給することができる。適した精製方法は、当業者に公知であり、且つ、好ましくは蒸留、抽出、吸着、吸収、クロマトグラフィーまたは洗浄の少なくとも1つ、好ましくは蒸留および抽出の少なくとも1つ、好ましくは少なくとも1つの蒸留、および少なくとも1つの抽出を含む。未反応のMTBEをこの段階においてC4化合物相から少なくとも部分的に分離することができる。分離されたMTBEを随意に精製し、且つ少なくとも部分的に解離反応にリサイクルすることができる。 The two main products of MTBE dissociation are the C 4 compounds isobutylene and methanol. Additional C 4 compound tert-butanol may also be included in the dissociation reaction product phase. Either or both isobutylene and tert-butanol are fed as raw materials to process step a1) to constitute the total content of raw C 4 compounds for this process step, or additional C 4 from other sources. Can be added to the content. For example, to separate at least one C 4 compound and methanol from each other as much as possible and to remove any by-products from dissociation that could adversely affect gas phase oxidation, There are one or more intermediate separation steps and / or purification steps between dissociation and feeding at least one C 4 compound so obtained to gas phase oxidation in process step a1) Is possible. Separation and / or purification may be by any means known to those skilled in the art and deemed suitable. Suitable purification and separation methods are described, for example, in EP 1149814, WO 04/018393 and WO 04/052809. After the separation of methanol, the dissociated phase containing the C 4 compound isobutylene as the main component can then be optionally purified and fed as raw material to process step a1). Suitable purification methods are known to the person skilled in the art and are preferably at least one of distillation, extraction, adsorption, absorption, chromatography or washing, preferably at least one of distillation and extraction, preferably at least one distillation. , And at least one extraction. Unreacted MTBE can be at least partially separated from the C 4 compound phase at this stage. The separated MTBE can optionally be purified and at least partially recycled to the dissociation reaction.
本発明による方法の好ましい実施態様において、工程段階aa1)において得られたメタノールを工程段階k)に供給する。本発明による方法の他の態様において、工程段階aa1)において得られたメタノールを工程段階a5)に供給することができる。メタノールを、好ましくは熱精製、例えば蒸留、分留または精留、結晶化、抽出、塔または洗浄によって、より好ましくは少なくとも1つの蒸留によって随意に精製できる。メタノールの精製の例は、EP1254887号内に記載されている。 In a preferred embodiment of the process according to the invention, the methanol obtained in process step aa1) is fed to process step k). In another embodiment of the process according to the invention, the methanol obtained in process step aa1) can be fed to process step a5). Methanol can optionally be purified, preferably by thermal purification, such as distillation, fractionation or rectification, crystallization, extraction, column or washing, more preferably by at least one distillation. An example of the purification of methanol is described in EP1254887.
本発明は、メタクリル酸およびメタクリル酸エステルの少なくとも1つを製造するための装置であって、互いに流体接続されている少なくとも以下の要素:
A1) 気相酸化ユニット、
A2) 急冷ユニット、
A3) 第一の抽出ユニット、
A4) 第一の分離ユニット、
A5) 随意に、第一のエステル化ユニット、
B) 第二の抽出ユニット
を含む前記装置にも関する。
The present invention is an apparatus for producing at least one of methacrylic acid and methacrylic acid esters, wherein at least the following elements are fluidly connected to each other:
A1) Gas phase oxidation unit,
A2) Rapid cooling unit,
A3) First extraction unit,
A4) First separation unit,
A5) Optionally, a first esterification unit,
B) also relates to said device comprising a second extraction unit.
「流体接続されている」との用語は、本願では、前記ユニットが、流体(液体、気体、蒸気、超臨界流体または任意の他の流体の少なくとも1つであってよい)が1つのユニットから少なくとも1つの他のユニットへとみちびかれ得るように接続されていることを意味するとして理解される。例えば、これは、例えば反応物および支配的な条件に対して耐性がある材料、例えばステンレス鋼またはガラス、または当業者に公知の任意の他の適した材料製のチューブまたはパイプを介した直接的な接続によって、または、タンク輸送手段、もしくはユニット間に配置されたタンクまたはリザーバーを用いて間接的に達成することができる。ガスがガス状の形態で導かれ、且つガス状の形態のままであるべき場合、ガスをみちびく手段は、好ましくは該ガスの露点より高い温度で保持される。液体がみちびかれるべき場合、該液体をみちびく手段は、好ましくは、該液体および/または該液体中に存在する成分の凝固点および/または析出点より高い温度で保持される。これは、それぞれのガスまたは液体をみちびく手段の断熱および/または加熱によって達成できる。全ての反応器、塔、および他の装置の要素は好ましくは、反応物、および特にそれらが供される条件、例えば温度および圧力条件に対して耐性のある材料から製造されている。 The term “fluidically connected” means that in this application the unit is a fluid (which may be at least one of liquid, gas, vapor, supercritical fluid or any other fluid) from one unit. It is understood to mean connected so that it can be pulled into at least one other unit. For example, this may be direct via a tube or pipe made of a material that is resistant to reactants and prevailing conditions, such as stainless steel or glass, or any other suitable material known to those skilled in the art. This can be accomplished by simple connections or indirectly using tank transport means or tanks or reservoirs located between units. If the gas is introduced in a gaseous form and should remain in the gaseous form, the means for deriving the gas is preferably maintained at a temperature above the dew point of the gas. If the liquid is to be squeezed, the means for squeezing the liquid is preferably maintained at a temperature above the freezing and / or precipitation point of the liquid and / or components present in the liquid. This can be achieved by means of thermal insulation and / or heating of the means for the respective gas or liquid. All reactors, columns, and other equipment elements are preferably made from reactants and materials that are particularly resistant to the conditions in which they are subjected, such as temperature and pressure conditions.
気相酸化ユニットA1)は、好ましくは、気相反応を行うために適した少なくとも1つの反応器、特に圧力反応器、好ましくは、例えば管型および/またはシェル型反応器として形成される少なくとも1つの多管型反応器、および/または少なくとも1つのプレート型反応器および/または少なくとも1つの流動床反応器を含み、ここで、多管型反応器が好ましい。酸化触媒が少なくとも1つの管内に配置され、好ましくはその際、前記管が酸化触媒で充填されるかまたは被覆され、好ましくは充填されている少なくとも1つの多管型反応器が特に好ましい。本発明による好ましい酸化触媒は、本発明の方法に関連して上述されたものである。反応器の材料は、反応物および反応器内部での支配的な条件に対して耐性があり且つ好ましくは不活性であるべきである。適した反応器は、例えばMAN DWE GmbH(Deggendorfer Werft、ドイツ)から、または株式会社IHI(日本)から市販されており、且つ、当業者の一般的な知識の範疇である。 The gas phase oxidation unit A1) is preferably at least one reactor suitable for conducting a gas phase reaction, in particular a pressure reactor, preferably at least one formed as a tubular and / or shell reactor, for example. Including one multitubular reactor, and / or at least one plate reactor and / or at least one fluidized bed reactor, where a multitubular reactor is preferred. Particular preference is given to at least one multitubular reactor in which an oxidation catalyst is arranged in at least one tube, preferably in which case the tube is filled or coated with an oxidation catalyst, preferably filled. Preferred oxidation catalysts according to the present invention are those described above in connection with the process of the present invention. The reactor material should be resistant and preferably inert to the reactants and the prevailing conditions inside the reactor. Suitable reactors are commercially available, for example from MAN DWE GmbH (Deggendorferft, Germany) or from IHI (Japan) and are within the general knowledge of the person skilled in the art.
二段階の気相酸化において、気相酸化ユニットは、それぞれ酸化触媒を含む少なくとも2つの反応ゾーンを含むことができる。前記少なくとも2つの反応ゾーンは、単独の反応器内の少なくとも2つの反応ゾーン、または少なくとも2つの反応器であってよい。第一の反応ゾーン内の酸化触媒は、好ましくは、少なくとも1つのC4化合物、好ましくはイソブチレンおよび/またはtert−ブタノールをメタクロレインに酸化するための酸化触媒であり、且つ、第二の反応ゾーン内の酸化触媒は、好ましくはメタクロレインのメタクリル酸への酸化のために適している。適した触媒は、本発明による方法に関連して上述されたものである。 In a two-stage gas phase oxidation, the gas phase oxidation unit can include at least two reaction zones each containing an oxidation catalyst. The at least two reaction zones may be at least two reaction zones in a single reactor, or at least two reactors. The oxidation catalyst in the first reaction zone is preferably an oxidation catalyst for oxidizing at least one C 4 compound, preferably isobutylene and / or tert-butanol to methacrolein, and the second reaction zone The oxidation catalyst is preferably suitable for the oxidation of methacrolein to methacrylic acid. Suitable catalysts are those mentioned above in connection with the process according to the invention.
本発明の装置の好ましい態様において、少なくとも1つの酸化剤源、好ましくは酸素、好ましくは空気のための少なくとも1つの供給手段、および水および/または蒸気のための少なくとも1つの供給手段は、気相酸化ユニットと、流体接続されている。気相酸化ユニットが少なくとも第一の酸化領域およびさらなる酸化領域を含む場合、該装置は各々の酸化領域について、少なくとも1つの酸化剤源のための少なくとも1つの供給手段、および水および/または蒸気のための少なくとも1つの供給手段を含むことができる。該装置はさらに、希釈剤、例えば窒素、アルゴン、および/または二酸化炭素、好ましくは窒素または二酸化炭素、例えば触媒燃焼ユニット(CCU)もしくは熱燃焼ユニット(TCU)からの二酸化炭素含有リサイクルガスのための供給手段を含むことができ、好ましくはCCUまたはTCUは本発明による装置の下流にある。それぞれの供給手段は、反応物および支配的な条件に対して耐性のある材料、例えばステンレス鋼またはガラス製であるべきである。好ましい設計においては、酸素、希釈剤および水が、それぞれの反応器に入る前にC4流に供給され、予め形成された混合物が反応器に入る。 In a preferred embodiment of the device according to the invention, the at least one oxidant source, preferably oxygen, preferably at least one supply means for air, and at least one supply means for water and / or steam are in the gas phase Fluidly connected to the oxidation unit. If the gas phase oxidation unit comprises at least a first oxidation region and a further oxidation region, the device for each oxidation region, at least one supply means for at least one oxidant source, and water and / or steam There may be included at least one supply means for. The apparatus further comprises a diluent, for example nitrogen, argon, and / or carbon dioxide, preferably nitrogen or carbon dioxide, for example carbon dioxide-containing recycle gas from a catalytic combustion unit (CCU) or a thermal combustion unit (TCU). Supply means may be included, preferably the CCU or TCU is downstream of the device according to the invention. Each supply means should be made of a material that is resistant to the reactants and the dominant conditions, such as stainless steel or glass. In a preferred design, oxygen, diluent and water are supplied to the C 4 stream before entering the respective reactor, a mixture previously formed enters the reactor.
本発明による方法の段階a1)は、好ましくは気相酸化ユニット内で行われる。 Stage a1) of the process according to the invention is preferably carried out in a gas phase oxidation unit.
本発明による装置の好ましい実施態様において、急冷ユニットA2)は、吸収ユニットであり、そこでガス状の酸化相が凝縮および/または吸収されて液相が形成される。触媒反応ゾーンを離れ、酸化相中に存在するメタクリル酸が前記吸収ユニット内で凝縮されて、主な酸化生成物としてのメタクリル酸を含む溶液、好ましくは水溶液を形成することが好ましい。吸収ユニット内で、未反応のメタクロレインも分離することができ、且つ、望ましい場合には、さらなる反応のために気相酸化ゾーンへと返送できる。本発明による装置内で使用するために適した急冷ユニットは当業者に公知である。本発明による方法の段階a2)は、好ましくは吸収ユニット内で行われる。 In a preferred embodiment of the device according to the invention, the quench unit A2) is an absorption unit in which the gaseous oxidation phase is condensed and / or absorbed to form a liquid phase. It is preferred that the methacrylic acid leaving the catalytic reaction zone and present in the oxidation phase is condensed in the absorption unit to form a solution containing methacrylic acid as the main oxidation product, preferably an aqueous solution. Within the absorption unit, unreacted methacrolein can also be separated and, if desired, returned to the gas phase oxidation zone for further reaction. Quench units suitable for use in the apparatus according to the invention are known to those skilled in the art. Stage a2) of the process according to the invention is preferably carried out in the absorption unit.
本発明による装置の好ましい実施態様において、急冷ユニットA2)の次に第一の抽出ユニットA3)がある。急冷ユニットA2)内で形成されたメタクリル酸含有水溶液を、第一の抽出ユニットA3)にみちびき、そこで、有機溶剤が供給され、その溶剤中にメタクリル酸が好ましくは本質的に抽出される。有機溶剤は、好ましくは本質的に水と不混和性であり、従ってメタクリル酸が少なくとも部分的に減少した水相と、メタクリル酸を含む有機相とが形成される。好ましい有機溶剤に関する詳細は、工程段階a3)の記載において上記で示されている。工程段階a3)は好ましくは、第一の抽出ユニットA3)内で行われる。第一の抽出ユニットA3)として使用するために、当業者に公知であり且つメタクリル酸のかかる抽出のために適していると考えられる任意の抽出ユニットが考慮に入れられる。 In a preferred embodiment of the device according to the invention, the quenching unit A2) is followed by a first extraction unit A3). The aqueous solution containing methacrylic acid formed in the quenching unit A2) is fed to a first extraction unit A3) where an organic solvent is fed into which methacrylic acid is preferably extracted essentially. The organic solvent is preferably essentially immiscible with water, thus forming an aqueous phase at least partially reduced in methacrylic acid and an organic phase containing methacrylic acid. Details regarding preferred organic solvents are given above in the description of process step a3). Process step a3) is preferably carried out in the first extraction unit A3). For use as the first extraction unit A3), any extraction unit known to those skilled in the art and considered suitable for such extraction of methacrylic acid is taken into account.
本発明による装置は、第一の分離ユニットA4)を、第一の抽出ユニットA3)の下流に含む。本発明による装置がメチルメタクリレートの製造用である場合、第一の分離ユニットA4)が、第一のエステル化ユニットA5)の上流、好ましくは第一の抽出ユニットA3)と第一のエステル化ユニットとの間にあり、且つ流体接続されている。第一の分離ユニットA4)は、好ましくはメタクリル酸を分離および好ましくは精製するために、特に、第一の抽出ユニットA3)において使用された抽出剤からメタクリル酸を分離するために適しており、且つ好ましくは、本発明による装置の第一の抽出ユニットA3)から流出し、本発明による方法の工程段階a3)の粗製有機相に相応する、粗製有機相中に存在する他の成分からのメタクリル酸の分離を可能にする。好ましくは、第一の分離ユニットA4)は、好ましくは蒸留塔、分留塔、精留塔、および当業者に公知であり且つ本発明による方法の工程段階a3)の分離のために適していると考えられる任意の他の熱分離手段の少なくとも1つを含む熱分離ユニットである。第一の分離ユニットA4)が、1つまたはそれより多くの分離段階を含むことが可能である。 The device according to the invention comprises a first separation unit A4) downstream of the first extraction unit A3). When the apparatus according to the invention is for the production of methyl methacrylate, the first separation unit A4) is upstream of the first esterification unit A5), preferably the first extraction unit A3) and the first esterification unit. And in fluid connection. The first separation unit A4) is preferably suitable for separating and preferably purifying methacrylic acid, in particular for separating methacrylic acid from the extractant used in the first extraction unit A3), And preferably, the methacrylic acid from the other components present in the crude organic phase exiting from the first extraction unit A3) of the device according to the invention and corresponding to the crude organic phase of process step a3) of the process according to the invention. Allows acid separation. Preferably, the first separation unit A4) is preferably suitable for the separation of distillation columns, fractionation columns, rectification columns and process steps a3) of the method known to the person skilled in the art and according to the invention. A thermal separation unit comprising at least one of any other thermal separation means considered. It is possible that the first separation unit A4) comprises one or more separation stages.
第一の分離ユニット内で分離されたメタクリル酸の精製のための随意の第一の精製ユニットも、第一の分離ユニットの下流に配置されてよい。随意の第一の精製ユニットは、例えば熱精製ユニット、例えば蒸留塔、分留塔、精留塔またはその種のもの、結晶化ユニット、または当業者に公知であり且つメタクリル酸の精製のために適していると考えられる任意の他の装置であってよい。 An optional first purification unit for the purification of methacrylic acid separated in the first separation unit may also be arranged downstream of the first separation unit. An optional first purification unit is, for example, a thermal purification unit, such as a distillation column, fractionation column, rectification column or the like, a crystallization unit, or known to those skilled in the art and for the purification of methacrylic acid It can be any other device that is considered suitable.
本発明による装置が、上述のユニットもしくは要素のいずれかまたは全ての間に、1つまたはそれより多くのさらなる要素、例えば高沸点成分および/または低沸点成分を分離するための熱的手段またはストリッピング手段、固体/液体分離のための手段、例えば少なくとも1つのフィルターおよび/または遠心分離器、および/または冷却および/または加熱ユニットを、さらに含むことが可能である。好ましい設計においては、例えば、低沸点物のための蒸留塔および随意にフィルターが、急冷ユニットの下流且つ抽出ユニットの上流に配置される。二段階の気相酸化ユニットのさらに好ましい態様において、急冷ユニットが2つの段階の間に配置される。 The apparatus according to the present invention provides a thermal means or storage for separating one or more further elements, for example high-boiling components and / or low-boiling components, between any or all of the above-mentioned units or elements. It may further comprise ripping means, means for solid / liquid separation, such as at least one filter and / or centrifuge, and / or a cooling and / or heating unit. In a preferred design, for example, a distillation column for low boilers and optionally a filter are placed downstream of the quench unit and upstream of the extraction unit. In a further preferred embodiment of the two-stage gas phase oxidation unit, a quench unit is arranged between the two stages.
未反応のメタクロレインを、急冷ユニット、第一の抽出ユニット、第一の分離ユニット、第一の精製ユニットのいずれにおいても、または上述のさらなる装置の要素のいずれにおいても分離でき、且つ、さらなる反応のために気相酸化ユニットに返送できる。 Unreacted methacrolein can be separated either in the quench unit, the first extraction unit, the first separation unit, the first purification unit, or any of the elements of the further apparatus described above, and further reaction Can be returned to the gas phase oxidation unit.
第一のエステル化ユニットA5)を、第一の分離ユニットA4)または随意に第一の精製ユニットの下流に配置することができる。第一のエステル化ユニットA5)は、特に限定されず、且つ、メタクリル酸からメタクリレートエステル、好ましくはメチルメタクリレートを形成するためのエステル化に適した任意のユニットであってよい。それは好ましくは液相エステル化のために適している。第一のエステル化ユニットA5)は好ましくはエステル化触媒を含み、前記触媒は不均一触媒または均一触媒、例えば固体触媒または液体触媒であってよく、且つ、好ましくは酸性のイオン交換樹脂、例えばUS6469292号、JP1249743号、EP1254887号内に記載されるもの、または商品名Amberlyst(登録商標) (Rohm and Haas Corp.)、Dowex(登録商標) (Dow Corp.)またはLewertit(登録商標) (Lanxess AG)として市販されているもの、またはエステル化を触媒できる酸、例えば硫酸、H2SO4である。 The first esterification unit A5) can be arranged downstream of the first separation unit A4) or optionally the first purification unit. The first esterification unit A5) is not particularly limited and may be any unit suitable for esterification to form a methacrylate ester, preferably methyl methacrylate, from methacrylic acid. It is preferably suitable for liquid phase esterification. The first esterification unit A5) preferably comprises an esterification catalyst, which may be a heterogeneous catalyst or a homogeneous catalyst, such as a solid catalyst or a liquid catalyst, and is preferably an acidic ion exchange resin, such as US Pat. No. 6,469,292. No., JP1249743, EP1254887, or trade name Amberlyst (registered trademark) (Rohm and Haas Corp.), Dowex (registered trademark) (Dow Corp.) or Lewerit (registered trademark) (Lancess AG) Or an acid that can catalyze esterification, such as sulfuric acid, H 2 SO 4 .
第二の精製ユニットを、第一のエステル化ユニットA5)の下流に、そこで製造されたメタクリレートエステルの精製のために配置できる。随意の第二の精製ユニットは、例えば熱精製ユニット、例えば蒸留塔、分留塔、精留塔またはその種のもの、結晶化ユニット、または当業者に公知であり且つメタクリル酸エステル、特にメチルメタクリレートの精製のために適していると考えられる任意の他の装置であってよい。 A second purification unit can be arranged downstream of the first esterification unit A5) for purification of the methacrylate ester produced therein. An optional second purification unit is, for example, a thermal purification unit, such as a distillation column, a fractionation column, a rectification column or the like, a crystallization unit, or a methacrylic acid ester, in particular methyl methacrylate, known to those skilled in the art Any other device considered suitable for the purification of
本発明による装置はさらに、第二の抽出ユニットB)を含む。第二の抽出ユニットB)は、第一の抽出ユニットA3)において得られた第一の水相中に含まれる水の少なくとも一部を、少なくとも1つの有機化合物、特に上述の少なくとも1つの成分iiの少なくとも一部から分離して、第二の水相および有機相を得るために役立つ。本発明による方法の工程段階b)は、好ましくは第二の抽出ユニットB)内で行われる。 The device according to the invention further comprises a second extraction unit B). The second extraction unit B) converts at least a portion of the water contained in the first aqueous phase obtained in the first extraction unit A3) to at least one organic compound, in particular at least one component ii mentioned above. To obtain a second aqueous and organic phase, separated from at least a portion of Process step b) of the process according to the invention is preferably carried out in the second extraction unit B).
第二の抽出ユニットB)において、第一の水相の少なくとも一部は、抽出剤を用いて抽出されて、第二の水相と抽出相とを形成し、且つ、好ましくは第二の水相も、技術的な制限内で可能な最大の範囲で抽出相から分離される。従って、本発明による方法の少なくとも工程段階b)および好ましくは工程段階c)も、好ましくは第二の抽出ユニットB)内で、最も好ましくは連続的に行う。第二の抽出ユニットB)は好ましくは少なくとも1つの抽出塔、洗浄塔、相分離器、または当業者に公知であり且つ液体−液体抽出のために適し、且つ好ましくは有機相またはイオン性液体相を水相から分離するために、より好ましくは連続法における抽出および分離のために適していると考えられる他の装置、例えば少なくとも1つの蒸留塔、少なくとも1つのパルス充填塔および/または充填塔、少なくとも1つの回転抽出器、特に、分離のために遠心力を使用する少なくとも1つの回転抽出器、少なくとも1つの洗浄塔、および/または少なくとも1つの相分離器を含む。第二の抽出ユニットB)は、好ましくは周囲温度並びに周囲温度以外の温度、特に高められた温度、特に工程段階b)およびc)と関連して上述された温度で耐えることができ、且つ、稼働できる。 In the second extraction unit B), at least a part of the first aqueous phase is extracted with an extractant to form a second aqueous phase and an extracted phase, and preferably the second water phase The phase is also separated from the extracted phase to the maximum extent possible within technical limits. Accordingly, at least process step b) and preferably process step c) of the process according to the invention are also preferably carried out continuously, preferably in the second extraction unit B). The second extraction unit B) is preferably at least one extraction column, wash column, phase separator or known to the person skilled in the art and suitable for liquid-liquid extraction and preferably an organic or ionic liquid phase Other devices considered to be suitable for extraction and separation, more preferably in a continuous process, such as at least one distillation column, at least one pulse packed column and / or packed column, At least one rotary extractor, in particular at least one rotary extractor that uses centrifugal force for separation, at least one wash tower, and / or at least one phase separator. The second extraction unit B) can preferably withstand the ambient temperature as well as temperatures other than ambient temperature, in particular elevated temperatures, in particular the temperatures mentioned above in connection with process steps b) and c), and Can operate.
例えば第二の抽出ユニット内で得られた抽出相を焼却するために、少なくとも1つの焼却炉または燃焼ユニットが本発明による装置に含まれてもよい。 For example, at least one incinerator or combustion unit may be included in the apparatus according to the invention in order to incinerate the extracted phase obtained in the second extraction unit.
本発明による装置はさらに、第三の分離ユニットD)を含むことができる。第三の分離ユニットD)は好ましくは、工程段階b)において使用された任意の残留抽出剤を第二の水相から分離するために役立つ。本発明による方法の工程段階d)は、好ましくは第三の分離ユニットD)内で行われる。第三の分離ユニットD)は、さらに、抽出ユニットであってよいが、好ましくは熱分離ユニット、例えば蒸留塔、分留塔、精留塔、またはその種のものであり、その際、当業者に公知であり且つかかる分離のために適していると考えられる任意の手段が、本発明による装置において考慮に入れられる。 The device according to the invention can further comprise a third separation unit D). The third separation unit D) preferably serves to separate any residual extractant used in process step b) from the second aqueous phase. Process step d) of the process according to the invention is preferably carried out in a third separation unit D). The third separation unit D) may further be an extraction unit, but is preferably a thermal separation unit, such as a distillation column, fractionation column, rectification column, or the like, in which case those skilled in the art Any means known and suitable for such separations are taken into account in the device according to the invention.
本発明による装置はさらに、第四の分離ユニットE)も含むことができる。第四の分離ユニットE)は、本発明の方法の工程段階e)と相応して、抽出剤の少なくとも一部を抽出相から分離して本発明による少なくとも1つの成分iiを含む抽出相を得るための少なくとも1つの熱分離装置を好ましくは含む。本発明の方法の工程段階f)に相応して、本発明による少なくとも1つの成分iiの少なくとも一部を抽出物から分離するために、少なくとも1つのさらなる熱分離装置が含まれることもある。本発明による装置において使用するために、当業者に公知であり且つ工程段階e)およびf)の分離を行うために適していると考えられる熱分離装置、例えば蒸留、分留または精留塔の少なくとも1つまたはその種のものを考慮に入れることができる。 The device according to the invention can further comprise a fourth separation unit E). A fourth separation unit E), corresponding to process step e) of the process of the present invention, separates at least part of the extractant from the extracted phase to obtain an extracted phase comprising at least one component ii according to the present invention. Preferably, it includes at least one heat separation device for. Corresponding to process step f) of the process according to the invention, at least one further thermal separation device may be included for separating at least part of the at least one component ii according to the invention from the extract. For use in the apparatus according to the invention, a thermal separation apparatus known to the person skilled in the art and considered suitable for carrying out the separation of process steps e) and f), such as a distillation, fractionation or rectification column. At least one or the like can be taken into account.
本発明による装置内に、さらなる分離ユニットが含まれることもある。好ましいさらなる分離ユニットの1つの例は、本発明による方法の段階j)に相応して、少なくとも1つの成分iiを、本発明による少なくとも2つの成分iiを含む混合物、例えば本発明による方法の段階f)において得られた混合物から分離するために適した分離ユニットである。好ましくは、かかるさらなる分離ユニットは、好ましくは少なくとも1つの蒸留塔、分留塔、精留塔またはその種のものを含む熱分離ユニットである。 Additional separation units may be included in the device according to the invention. One example of a preferred further separation unit corresponds to step j) of the process according to the invention, at least one component ii, a mixture comprising at least two components ii according to the invention, for example step f of the process according to the invention Is a separation unit suitable for separation from the mixture obtained in (1). Preferably, such further separation unit is a thermal separation unit, preferably comprising at least one distillation column, fractionation column, rectification column or the like.
本発明による装置は好ましくは、第四の分離ユニットE)および/または少なくとも1つのさらなる分離ユニットと、第一の抽出ユニットA3)および/または第一の分離ユニットA4)との間に、メタクリル酸およびメタクリル酸含有相の少なくとも1つを第一の抽出ユニットA3)および第一の分離ユニットA4)の少なくとも1つに返送するための少なくとも1つの導管を含む。 The apparatus according to the invention preferably has methacrylic acid between the fourth separation unit E) and / or at least one further separation unit and the first extraction unit A3) and / or the first separation unit A4). And at least one conduit for returning at least one of the methacrylic acid-containing phases to at least one of the first extraction unit A3) and the first separation unit A4).
本発明による装置は随意に、少なくとも1つの成分iiをエステル化してエステル相を得るための少なくとも1つの第二のエステル化ユニットK)を、好ましくは第二の抽出ユニットB)、第三の分離ユニットD)、および第四の分離ユニットE)のすくなくとも1つの下流に含む。工程段階k)は好ましくは、第二のエステル化ユニット内で行われる。第二のエステル化ユニットに関する詳細は、第一のエステル化ユニットA5)について上述されたものと同じである。 The apparatus according to the invention optionally comprises at least one second esterification unit K), preferably a second extraction unit B), a third separation for esterifying at least one component ii to obtain an ester phase. Unit D) and at least one downstream of the fourth separation unit E). Process step k) is preferably carried out in the second esterification unit. Details regarding the second esterification unit are the same as those described above for the first esterification unit A5).
本発明による装置は、本発明による方法の工程段階m)に相応して、1つまたはそれより多くのエステルを互いから少なくとも部分的に分離するための、特に少なくとも1つのエステルを少なくとも1つの第二のエステル化ユニットにおいて得られたエステル相から少なくとも部分的に分離するための、少なくとも1つのエステル分離ユニットM)も含むことができる。当業者に公知であり且つエステルの分離のために適していると考えられる任意の装置をエステル分離ユニットM)として使用することができる。既に記載された種類の熱分離装置、並びに結晶化装置、抽出装置、相分離装置が、本発明による装置におけるエステル分離ユニットM)として好ましい。 The device according to the invention corresponds to process step m) of the process according to the invention for at least partially separating one or more esters from one another, in particular at least one ester with at least one first step. It can also comprise at least one ester separation unit M) for at least partial separation from the ester phase obtained in the two esterification units. Any apparatus known to the person skilled in the art and considered suitable for the separation of esters can be used as the ester separation unit M). Thermal separators of the type already described, as well as crystallization devices, extraction devices, phase separation devices are preferred as ester separation units M) in the device according to the invention.
第二のエステル化ユニット内で得られた、または少なくとも1つのエステル分離ユニット内で分離された、単数および/または複数のエステルを精製するために、少なくとも1つのさらなる精製ユニットN)が、本発明による装置内に提供されてもよい。本発明による方法の工程段階n)は、好ましくはさらなる精製ユニットN)内で行われる。このさらなる精製ユニットの詳細は、第一のエステル化ユニットA5)と関連して上述された精製ユニットについての詳細に相応する。 In order to purify the ester and / or the esters obtained in the second esterification unit or separated in at least one ester separation unit, at least one further purification unit N) is used according to the invention. May be provided in the apparatus. Process step n) of the process according to the invention is preferably carried out in a further purification unit N). The details of this further purification unit correspond to those for the purification unit described above in connection with the first esterification unit A5).
本発明による装置は、第二の抽出ユニットB)と、第二のエステル化ユニットK)、エステル分離ユニットM)および少なくとも1つのエステルを精製するためのさらなる精製ユニットN)の少なくとも1つとの間に、少なくとも1つのエステル導管も含んでよい。少なくとも1つのエステル導管は、少なくとも1つのエステルを、第二のエステル化ユニットK)、エステル分離ユニットM)および少なくとも1つのエステルを精製するためのさらなる精製ユニットN)の少なくとも1つから、第二の抽出ユニットB)にみちびくために役立ち、その際、少なくとも1つのエステルを随意に抽出剤として使用することができる。 The apparatus according to the invention is between a second extraction unit B) and at least one of a second esterification unit K), an ester separation unit M) and a further purification unit N) for purifying at least one ester. May also include at least one ester conduit. The at least one ester conduit comprises at least one ester from at least one of the second esterification unit K), the ester separation unit M) and the further purification unit N) for purifying the at least one ester. In the extraction unit B), wherein at least one ester can optionally be used as an extractant.
本発明による装置の好ましい態様において、該装置はさらに、MTBE解離ユニットAA1)を、気相酸化ユニットA1)の上流に含む。MTBT解離のための解離ユニットおよび適した触媒は、当該技術分野においてよく知られており、且つ、当業者の一般的な知識の範疇であり、例えばUllmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry、第五版、Vol.A4、488ページ; V. Fattore, M. Massi Mauri, G. Oriani, G. Paret, Hydrocarbon Processing、1981年8月、101−106ページ; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry、第五版、Vol. A16, 543−550ページ; A. Chauvel, G. Lefebvre, "Petrochemical Processes, Technical and Economic Characteristics"、Vol. 1、Editions Technip、Paris、1989、213ページ以降.; US5336841号、US4570026号、およびそこで挙げられている参考文献内に記載されている。 In a preferred embodiment of the device according to the invention, the device further comprises an MTBE dissociation unit AA1) upstream of the gas phase oxidation unit A1). Dissociation units and suitable catalysts for MTBT dissociation are well known in the art and are within the general knowledge of those skilled in the art, for example, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, Vol. A4, 488 pages; Fattore, M.M. Massi Mauri, G.M. Oriani, G.M. Paret, Hydrocarbon Processing, August 1981, pp. 101-106; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition, Vol. A16, pages 543-550; Chauvel, G.C. Lefbvre, “Petrochemical Processes, Technical and Economic Characteristics”, Vol. 1, Editions Technology, Paris, 1989, p. 213 et seq. U.S. Pat. No. 5,368,841, U.S. Pat. No. 4,957,0026 and references cited therein.
イソブチレン分離ユニットS1)は、好ましくはMTBE解離ユニットAA1)と気相酸化ユニットA1)との間に配置されており、且つ、互いに流体接続されている。イソブチレン分離ユニットS1)は、イソブチレン相および好ましくはメタノール相も、第二の触媒活性ゾーンの流出物から分離するために役立ち、前記流出物はイソブチレンおよびメタノールを主成分として含む。イソブチレン分離ユニットS1)は、抽出器、結晶化装置、塔、蒸留装置、精留装置、膜、透析蒸発装置、相分離器、および洗浄装置の少なくとも1つであってよい。イソブチレン分離ユニットS1)は、好ましくは、イソブチレン相のための出口およびメタノール相のための出口を含む。イソブチレン相のための出口は、好ましくは気相酸化ユニットに、随意に中間ユニット、例えば精製ユニット、熱交換器および/または加圧器を介して接続されている。メタノール相のための出口は、好ましくは第一のエステル化ユニットおよび第二のエステル化ユニットの少なくとも1つに、随意に中間のメタノール精製ユニットを介して接続されている。当業者に公知であり且つメタノールを精製するために適していると考えられる任意の装置を、メタノール精製ユニットとして含むことができる。適した精製ユニットの例は、好ましくは、少なくとも1つの蒸留装置、結晶化装置、抽出機、塔または洗浄装置、より好ましくは少なくとも1つの蒸留装置を含む。メタノール用の精製ユニットの例は、EP1254887号内に記載されている。 The isobutylene separation unit S1) is preferably arranged between the MTBE dissociation unit AA1) and the gas phase oxidation unit A1) and is fluidly connected to each other. The isobutylene separation unit S1) serves to separate also the isobutylene phase and preferably the methanol phase from the effluent of the second catalytically active zone, said effluent comprising isobutylene and methanol as main components. The isobutylene separation unit S1) may be at least one of an extractor, a crystallization device, a column, a distillation device, a rectification device, a membrane, a dialysis evaporation device, a phase separator, and a washing device. The isobutylene separation unit S1) preferably comprises an outlet for the isobutylene phase and an outlet for the methanol phase. The outlet for the isobutylene phase is preferably connected to the gas phase oxidation unit, optionally via an intermediate unit, for example a purification unit, a heat exchanger and / or a pressurizer. The outlet for the methanol phase is preferably connected to at least one of the first esterification unit and the second esterification unit, optionally via an intermediate methanol purification unit. Any apparatus known to those skilled in the art and considered suitable for purifying methanol can be included as a methanol purification unit. Examples of suitable purification units preferably include at least one distillation apparatus, crystallization apparatus, extractor, column or washing apparatus, more preferably at least one distillation apparatus. An example of a purification unit for methanol is described in EP1254887.
本発明は、本発明による装置内で行われる本発明による方法にも関する。 The invention also relates to a method according to the invention carried out in an apparatus according to the invention.
本発明を、以下の図面および限定されない実施例によって、より厳密に説明する。 The invention will be explained more precisely by the following figures and non-limiting examples.
図2の実施態様によれば、C4化合物が気相酸化ユニットA1に導入され、そこでそれが一段階または二段階の触媒気相酸化においてメタクリル酸へと酸化される。C4化合物、酸素、蒸気、および不活性な希釈ガス用の、気相酸化ユニットA1への入口は示されていない。C4化合物は、MTBT解離ユニットAA1(図示せず)から、イソブチレン分離ユニットS1(図示せず)を介して供給され得る。気相酸化ユニットA1内で得られたガス状のメタクリル酸相は、ライン1を介して、急冷ユニットA2へとみちびかれ、そこで冷却され、且つ、水中または水相中に吸収されて、メタクリル酸含有水相を形成する。急冷ユニットA2への急冷液用の入口は示されていない。メタクリル酸の水相は、ライン2を介して、第一の抽出ユニットA3へとみちびかれ、そこで、それが抽出剤としての有機溶剤を用いて抽出されて有機相および水相(本発明による方法の第一の水相)が形成される。それらの2つの相を、第一の抽出ユニットA3内で分離する。
According to the embodiment of FIG. 2, a C 4 compound is introduced into the gas phase oxidation unit A1, where it is oxidized to methacrylic acid in a one-stage or two-stage catalytic gas phase oxidation. The inlet to the gas phase oxidation unit A1 for C 4 compounds, oxygen, steam, and inert diluent gas is not shown. The C 4 compound can be supplied from the MTBT dissociation unit AA1 (not shown) via an isobutylene separation unit S1 (not shown). The gaseous methacrylic acid phase obtained in the gas phase oxidation unit A1 is led via line 1 to the quenching unit A2, where it is cooled and absorbed in water or in the aqueous phase, A containing aqueous phase is formed. The inlet for the quench liquid to the quench unit A2 is not shown. The aqueous phase of methacrylic acid is extracted via
第一の抽出ユニットA3からの有機相は、ライン3を介して第一の分離ユニットA4にみちびかれ、そこで、それが蒸留されて、メタクリル酸と抽出剤とに分離される。抽出剤はライン6を介して第一の抽出ユニットA3へとリサイクルすることができる。メタクリル酸を、ライン5を介して回収し、且つ随意に下流にある単数または複数の精製ユニット(図示せず)内で精製できるか、またはそれを、ライン4を介して、随意に精製(図示せず)を介して、第一のエステル化ユニットA5にみちびくことができる。第一のエステル化ユニットA5において、メタクリル酸を、例えばメタノール、例えばMTBE解離相から分離されたメタノールを用いて、分離ユニットS1(図示せず)内でエステル化し、メチルメタクリレートを形成できる。メタクリル酸を、第一のエステル化ユニットA5内で、上述のもの以外のアルコールを用いてエステル化することも可能である。第一のエステル化ユニットA5内で製造されたエステルを、ライン7を介して回収し、且つ、随意に重合ユニットA6(図示せず)内で重合することができ、随意に中間および/または下流の精製を伴う。 The organic phase from the first extraction unit A3 is routed via line 3 to the first separation unit A4, where it is distilled and separated into methacrylic acid and extractant. The extractant can be recycled via line 6 to the first extraction unit A3. Methacrylic acid can be recovered via line 5 and optionally purified in one or more purification units (not shown) downstream, or optionally purified via line 4 (Figure (Not shown) to the first esterification unit A5. In the first esterification unit A5, methacrylic acid can be esterified in the separation unit S1 (not shown), for example using methanol, for example methanol separated from the MTBE dissociation phase, to form methyl methacrylate. Methacrylic acid can also be esterified with alcohols other than those mentioned above in the first esterification unit A5. The ester produced in the first esterification unit A5 can be recovered via line 7 and optionally polymerized in the polymerization unit A6 (not shown), optionally in the middle and / or downstream. With purification.
第一の抽出ユニットA3内で分離された水相は、ライン8を介して第二の抽出ユニットBへとみちびかれ、そこで、第二の抽出剤としての有機溶剤を用いて抽出されて、水相(本発明による方法の第二の水相に相応)および有機相を形成する。前記水相はライン9を介して第三の分離ユニットDへとみちびかれ、そこで、第二の抽出段階からの残留抽出剤が少なくとも部分的に分離され、且つ、随意にライン25を介して第二の分離ユニットBへとリサイクルされ得る。残留水相(本発明による方法の第三の水相に相応)を、例えば気相酸化ユニットA1にリサイクルするか(導管は図示しない)、プロセス水として使用できるか、生物学的精製ユニット(図示せず)へとみちびくか、またはライン20を介して排出することができる。第二の抽出ユニットB内で分離された有機相を、ライン10を介して第四の分離ユニットEへとみちびくことができ、そこで、少なくとも1つの成分iiを分離できる。第四の分離ユニットE内で分離された少なくとも1つの成分iiの少なくとも一部を、ライン11を介して回収し、且つ随意に精製することができる(図示せず)。成分iiの混合物が、第四の分離ユニットE内で分離される場合、この混合物を、成分iiを互いから分離するためのさらなる分離ユニットへとみちびくことができる(図示せず)。メタクリル酸またはメタクリル酸含有相が第四の分離ユニットE内で分離される場合、このメタクリル酸またはメタクリル酸含有相を、ライン15を介して第一の抽出ユニットA3に、またはライン16を介して第一の分離ユニットA4にみちびくことができる。第四の分離ユニットE内で分離された少なくとも1つの成分iiの少なくとも一部を、ライン14を介して第二のエステル化ユニットKにみちびくことも可能である。第二の抽出ユニットB内または第三の分離ユニットD内で分離された有機相および水相のいずれかを、第二のエステル化ユニットKにみちびくことができる。第二のエステル化ユニットK内で、少なくとも1つの成分iiがアルコールを用いてエステル化されて、相応のエステルが形成される。アルコールがメタノールである場合、このメタノールは例えばMTBE解離器AA1から分離ユニットS1を介して、随意に中間の精製(図示せず)を用いて、導入されてよい。第二のエステル化ユニットK内で得られたエステル相が、1つより多くのエステルを含む場合、少なくとも1つのエステルを、エステル分離ユニットM内で分離できる。少なくとも1つのエステルを、下流のエステル精製ユニットN(図示せず)内で精製できる。第二のエステル化ユニットK、エステル分離ユニットMおよびエステル精製ユニットNの1つまたはそれより多くにおいて得られた少なくとも1つのエステルを、抽出剤として使用するために第二の抽出ユニットBにみちびくことができる。
The aqueous phase separated in the first extraction unit A3 is extracted to the second extraction unit B via line 8, where it is extracted using an organic solvent as the second extractant, A phase (corresponding to the second aqueous phase of the process according to the invention) and an organic phase are formed. The aqueous phase is diverted via line 9 to a third separation unit D where residual extractant from the second extraction stage is at least partially separated and optionally via
試験方法
分配係数(k値)の測定
予め規定された量の酢酸を含む水相を、同じ体積の有機溶剤(抽出剤)と混合する。2つの相を、15〜30分の間、50℃で振盪および/または撹拌して、水相および有機相にわたる酢酸の平衡分布が達成されることを確実にする。その後、該混合物を、50℃で有機相と無機相とに戻して分け、且つ、それら2つの相を互いに分離する。分離された有機相中に存在する酢酸の量は、ガスクロマトグラフィー(GC)または高圧液体クロマトグラフィー(HPLC)によって測定される。
Test method
Measurement of partition coefficient (k value) An aqueous phase containing a predefined amount of acetic acid is mixed with the same volume of organic solvent (extractant). The two phases are shaken and / or stirred at 50 ° C. for 15-30 minutes to ensure that an equilibrium distribution of acetic acid across the aqueous and organic phases is achieved. The mixture is then split back into an organic phase and an inorganic phase at 50 ° C., and the two phases are separated from each other. The amount of acetic acid present in the separated organic phase is measured by gas chromatography (GC) or high pressure liquid chromatography (HPLC).
・ HPLC: Agilent 1200
・ ポンプ: クォータナリポンプ
・ 溶出液: アセトニトリル KH2PO4 (0.02mol/L) pH2
・ 勾配 3分 0% 100%
・ 15分 50% 50%
・ 30分 70% 30%
・ 流量: 1.0ml/分
・ 停止時間: 30分
・ ポストタイム: 5分
・ 制御圧力: 190bar、最大250bar
・ オートサンプラー: オートサンプラー
・ 注入容積: 20μL
・ カラムオーブン: カラム切り替え制御を含む
・ 温度: 30℃
・ カラム: Agilent SB−Aq
・ 寸法 長さ150mm、di 4.6mm、3.5μm 材料
・ 検出器 MWDまたはDAD
・ UV210nm、241nm、254nm、265nm (DADが好ましい)
・ GC: Perkin Elmer Autosystem
・ オートサンプラー: Perkin Elmer
・ 洗浄溶剤 THF
・ 注入容積: 1.0μL
・ 抽出器
・ スプリット スプリット比100
・ 温度プログラム 200℃
・ 流量 定圧12.0
・ カラムオーブン:
・ カラム J&W Scientific DB 225
・ 寸法 長さ30m、di 0.25mm、0.25μm 材料
・ 温度プログラム
・ 検出器 FID
・ 設定値 260℃
HPLC: Agilent 1200
・ Pump: Quaternary pump ・ Eluent: Acetonitrile KH 2 PO 4 (0.02 mol / L)
・ Gradient 3 minutes 0% 100%
・ 15 minutes 50% 50%
・ 30 minutes 70% 30%
・ Flow rate: 1.0 ml / min ・ Stop time: 30 minutes ・ Post time: 5 minutes ・ Control pressure: 190 bar, maximum 250 bar
・ Autosampler: Autosampler ・ Injection volume: 20μL
・ Column oven: Including column switching control ・ Temperature: 30 ℃
-Column: Agilent SB-Aq
· Dimensions Length 150mm, d i 4.6mm, 3.5μm materials Detector MWD or DAD
UV 210nm, 241nm, 254nm, 265nm (DAD is preferred)
-GC: Perkin Elmer Autosystem
・ Autosampler: Perkin Elmer
・ Cleaning solvent THF
・ Injection volume: 1.0 μL
・ Extractor ・
・
・ Flow rate Constant pressure 12.0
・ Column oven:
・ Column J & W Scientific DB 225
・ Dimensions Length 30m, d i 0.25mm, 0.25μm Material ・ Temperature program
・ Set value 260 ℃
実施例1:
この実施例は、図3によるパイロットプラント内で行われた。人工的な第一の水相を混合し、且つ、B−100内で貯蔵した。第一の水相をろ過し、予熱し、且つ、液体−液体抽出塔K−100の塔頂部にポンプ輸送する。K−100は、ガラス式の充填且つジャケット付きの抽出塔であり、それは二重ジャケット内で熱交換流体を介して50℃に温度制御されている。流体−流体抽出を、向流稼働モードで実施した一方で、原料を塔頂部にみちびき、且つ抽出剤を塔底部にみちびいた。抽出剤の酢酸エチルを、抽出剤/原料の比2.5で使用した。K−100を不規則充填材で充填し、且つ、連続相の脈動(ストローク10mm、および周波数56分-1)を用いて稼働させた。使用された抽出剤を、連続的に再生し、従って連続的なリサイクルループで稼働した。該抽出相を予熱し、且つ、抽出剤再生ガラス式蒸留塔K−200に供給した。蒸留塔K−200は、構造化充填材を有し、且つ、蒸気加熱蒸発器、および冷却水を用いた凝縮器を備えて稼働された。留出物は、再生された抽出剤を示し、且つ、貯蔵容器内に回収された。塔底流出液が最終的な抽出物であり、それが分離ユニットにみちびかれた。第二の水相を、K−100の底部から引き出し、90℃に予熱し、且つ、第二の抽出剤再生ガラス式蒸留塔K−300へと供給した。蒸留塔K−300は、構造化充填材で充填され、且つ、蒸気加熱蒸発器、および冷却水を用いて稼働される凝縮器と共に連続的に稼働された。第三の水相をK−300の塔底部から引き出し、且つ、第三の水相のための最終的なタンクへと供給した。K−300の塔頂部で、再生された抽出剤を引き出し、且つ、K−200からの再生された抽出剤と共に貯蔵容器に供給した。
Example 1:
This example was carried out in a pilot plant according to FIG. The artificial first aqueous phase was mixed and stored in B-100. The first aqueous phase is filtered, preheated and pumped to the top of the liquid-liquid extraction column K-100. K-100 is a glass packed and jacketed extraction tower, which is temperature controlled at 50 ° C. via a heat exchange fluid in a double jacket. While the fluid-fluid extraction was carried out in countercurrent mode of operation, the raw material was pulled to the top of the column and the extractant was pulled to the bottom of the column. The extractant ethyl acetate was used at an extractant / raw material ratio of 2.5. K-100 was filled with irregular fillers and operated with continuous phase pulsations (stroke 10 mm, frequency 56 min -1 ). The extractant used was continuously regenerated and thus operated in a continuous recycling loop. The extraction phase was preheated and fed to an extractant regenerated glass distillation column K-200. The distillation column K-200 had a structured packing and was operated with a steam heated evaporator and a condenser with cooling water. The distillate showed regenerated extractant and was collected in a storage container. The bottom effluent was the final extract, which was pulled into the separation unit. The second aqueous phase was drawn from the bottom of K-100, preheated to 90 ° C. and fed to the second extractant regenerated glass distillation column K-300. The distillation column K-300 was continuously operated with a structured filler and a steam heated evaporator and a condenser operated with cooling water. The third aqueous phase was withdrawn from the K-300 tower bottom and fed to the final tank for the third aqueous phase. At the top of the K-300, the regenerated extractant was withdrawn and fed to the storage vessel along with the regenerated extractant from K-200.
ACA = 酢酸
AA = アクリル酸
MAA = メタクリル酸
PRA = プロピオン酸
EtAC = 酢酸エチル
EtOH = エタノール
ACK = アセトン
FOL = ホルムアルデヒド
ACA = acetic acid AA = acrylic acid MAA = methacrylic acid PRA = propionic acid EtAC = ethyl acetate EtOH = ethanol ACK = acetone FOL = formaldehyde
Claims (19)
a1) 少なくとも1つのC4化合物を気相酸化して、メタクリル酸を含む反応相を得る段階;
a2) 前記反応相を急冷して、メタクリル酸を含む粗製水相を得る段階;
a3) メタクリル酸を含む粗製水相から、メタクリル酸の少なくとも一部を有機溶剤中へと抽出して、メタクリル酸を含む粗製有機相および第一の水相を得る段階
ここで、前記第一の水相は、以下の成分を含む:
i. 第一の水相の総質量に対して、少なくとも65質量%の水、および
ii. 第一の水相の総質量に対して、35質量%以下の、工程段階a3)において抽出剤として使用された有機溶剤以外の少なくとも1つの有機化合物、
ここで、iおよびiiの質量の合計は100質量%になる;
a4) メタクリル酸の少なくとも一部を、工程段階a3)において得られた粗製有機相から分離し且つ随意に精製する段階;
a5) 段階a4)において得られたメタクリル酸の少なくとも一部を随意にエステル化する段階;
b) 段階a3)において得られた第一の水相の少なくとも一部を、抽出剤を用いて抽出して、成分iiを含む抽出相および第二の水相を形成する段階、ここで、第二の水相は、第一の水相と比較して、成分iiが減少している;
c) 段階b)において得られた第二の水相を、段階b)において得られた抽出相から少なくとも部分的に分離する段階;
d) 随意に、少なくとも1つの有機化合物を、段階c)において得られた第二の水相から、少なくとも部分的に分離して、第二の水相と比較して少なくとも1つの有機化合物が減少されている第三の水相を得る段階;
e) 随意に抽出剤の少なくとも一部を抽出相から分離して、少なくとも1つの成分iiを含む抽出物を得る段階
の工程段階を含み、工程段階a3)において得られた第一の水相の少なくとも一部をエステル化して得られたエステルを工程段階b)における抽出剤として使用する方法。 At least one method for producing methacrylic acid and methacrylic acid ester ,
a1) gas phase oxidation of at least one C 4 compound to obtain a reaction phase containing methacrylic acid;
a2) quenching the reaction phase to obtain a crude aqueous phase containing methacrylic acid;
a3) Step of extracting at least a part of methacrylic acid from a crude aqueous phase containing methacrylic acid into an organic solvent to obtain a crude organic phase containing methacrylic acid and a first aqueous phase. The aqueous phase contains the following components:
i. At least 65% by weight of water, based on the total weight of the first aqueous phase, and ii. At least one organic compound other than the organic solvent used as extractant in process step a3), not more than 35% by weight, based on the total weight of the first aqueous phase,
Here, the sum of the masses of i and ii is 100% by mass;
a4) separating and optionally purifying at least part of the methacrylic acid from the crude organic phase obtained in process step a3);
a5) optionally esterifying at least a portion of the methacrylic acid obtained in step a4);
b) extracting at least a portion of the first aqueous phase obtained in step a3) with an extractant to form an extracted phase comprising component ii and a second aqueous phase, wherein The second aqueous phase has a reduced component ii compared to the first aqueous phase;
c) at least partially separating the second aqueous phase obtained in step b) from the extracted phase obtained in step b);
d) Optionally, at least one organic compound is at least partially separated from the second aqueous phase obtained in step c) to reduce at least one organic compound compared to the second aqueous phase. Obtaining a third aqueous phase that is being treated;
e) optionally separating at least a portion of the extractant from the extraction phase to obtain an extract comprising at least one component ii.
And using the ester obtained by esterifying at least part of the first aqueous phase obtained in process step a3) as the extractant in process step b) .
f) 少なくとも1つの成分iiの少なくとも一部を、抽出物から分離する段階
を含む、請求項1に記載の方法。 The process according to claim 1, further comprising the process step f) separating at least part of the at least one component ii from the extract.
i) 本願内に記載される方法によって、25℃での抽出剤・水の系において酢酸について測定された平均k値が0.1〜100の範囲である;
ii) 蒸発エンタルピーが、2260kJ/kg以下である;
iii) 沸点が、35〜140℃の範囲である;
iv) 水中での可溶性が、温度25℃で、150g/l以下である。 10. Process according to any one of claims 1 to 9, wherein the extractant used in process step b) is characterized by at least one of the following characteristics i) to iv):
i) The average k value measured for acetic acid in the extractant-water system at 25 ° C. by the methods described within this application is in the range of 0.1-100;
ii) the evaporation enthalpy is 2260 kJ / kg or less;
iii) the boiling point is in the range of 35-140 ° C;
iv) The solubility in water is 150 g / l or less at a temperature of 25 ° C.
k) エステル化して、少なくとも1つのエステルを含むエステル相を得る段階
に供する、請求項1から12までのいずれか1項に記載の方法。 Process step e), f) and j) of at least part of at least one component ii separated in at least one, process steps:
The process according to claim 1, wherein k) is subjected to esterification to obtain an ester phase comprising at least one ester.
m) 少なくとも1つのエステルを、エステル相から少なくとも部分的に分離する段階、
n) 工程段階m)において分離された少なくとも1つのエステルを随意に精製する段階
を含む、請求項13または14に記載の方法。 Further, process step m) at least partially separating at least one ester from the ester phase;
n) Process according to claim 13 or 14, comprising the step of optionally purifying at least one ester separated in process step m).
aa1) メチルtert−ブチルエーテルを解離させて、少なくとも1つのC4化合物とメタノールとを得る段階
を含み、少なくとも1つのC4化合物の少なくとも一部を原料として工程段階a1)の少なくとも1つの気相酸化に供給する、請求項1から17までのいずれか1項に記載の方法。 further,
aa1) dissociating methyl tert-butyl ether to obtain at least one C 4 compound and methanol, and using at least a part of at least one C 4 compound as a raw material, at least one gas phase oxidation of process step a1) 18. A method according to any one of claims 1 to 17, wherein the method is provided in
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