PL80334B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 08.11.1968 Republika Federalna Niemiec Zgloszenie ogloszono: 31.03.1973 Opis patentowy opublikowano: 31.12.1975 KI. 12o,19/03 MKP C07c 69/14 CZYTELNIA Urredu Patentowego _M»tfJ faEZTbOt&Wlj Mnij Twórcy wynalazku: Wulf Schwerdtel, Walter Kronig, Gerhard Scharfe, Wolfgang Swodenk Uprawniany z patentu: Bayer Aktiengesellschaft, Levenkusen (Republika Federalna Memiec) Sposób przerobu zanieczyszczonego octanu winylu Przedmiotem wynalazku jest sposób przenobu zanieczyszczonego octanu winylu, otrzymanego przez reakcje etylenu, tlenu i kwasu octowego w obecnosci metalu szlachetnego jako katalizatora.Wiadomo ogólnie, ze organiczne substancje, sta¬ nowiace monomery zdolne do polimeryzacji, nalezy chronic przed tlenem w procesie ich przerobu, a przede wszystkim w procesie destylacji. Zwykle w procesie technicznym ciekle substancje stano¬ wiace monomery zdolne do polimeryzacji, przed wprowadzeniem do destylacji, uwalnia sie przez odgazowanie od rozpuszczonych w nich gazów, któ¬ re w pewnych przypadkach zawieraja tlen.W celu zapobiezenia przedostawania sie tlenu w czasie procesu, wszystkie urzadzenia destyla¬ cyjne i zbiorniki znajduja sie w atmosferze azotu.Znane jest wytwarzanie octanu winylu przez reakcje etylenu, tlenu, kwasu octowego w obec¬ nosci metali szlachetnych jako katalizatorów.W sposobie tym otrzymuje sie ciekla mieszanine reakcyjna, która zawiera glównie utworzony octan winylu i nieprzereagowiany kwas octowy i optrócz tego male ilosci produktów ubocznych takich, jak woda, aldehyd octowy i octan etylu. Przeróbke tego produktu prowadzi sie przez destylacje w fa¬ zie gazowej, w abecnjoscd metali szlachetnych jako katalizatorów.Sposób ten jest znany, np. z opisów patentowych St. Zijedn. Ameryki nr nr 3275680 i 3180912. 20 25 30 We wczesniejszym zgloszeniu Firmy opasano spo¬ sób wydzielania octanu winylu ze skroplonej przez ochlodzenie surowej mieszaniny reakcyjnej, otrzy¬ manej w wyniku reakcji etylenu, tlenu i kwasu octowego w obecnosci metali szlachetnych jako katalizatorów. W sposobie tym utworzony octariv winylu odbiera sie w postaci azeotropu z woda jako destylat z kolumny do azeotropowej destyla¬ cji, przy czym flegmowanie octanu winylu ustala sie tak, ze usuwa sie w znacznym stopniu wode1' z kwasu octowego, stanowiacego ciecz wyczerpana. • Destylat z kolumny, po jego kondensacji; rozdziela sie na dwie fazy, faze dolna-.wodna i faze gór-e na-surowy octanu winylu. Surowy octan winylu* podaje sie do kolumny odwadniajacej, w'której z góry, jako destylat, odbiera sie azeotropowo wode, rozpuszczona jeszcze w octanie winylu- i wszystkie latwo wrzace skladniki. Produkt dolny, czyli ciecz wyczerpana, stanowi octan winylu, uwolniony od wody i wszystkich skladników latwo wrzacych, lecz zawierajacy pewne ilosci kwasu octowego i skladników wyzej wirzacych. Octan ten uwalnia sie przez redestylacje od malych ilosci kwasu octowego i wyzej wrzacych produktów.Kwas octowy, wprowadzony do reakcji w nadmia¬ rze, zawraca sie bezposrednio do reakcji z dolu pierwszej kolumny.Podany sposób umozliwia wydzielenie z mie¬ szaniny reakcyjnej octanu winylu zdolnego do po¬ limeryzacji. Zasadniczo podany sposób stanowi 80 3343 80 334 4 tylkb jeden przyklad sposród wielu mozliwych sposobów wydzielania octanu winylu z wymienio¬ nej mieszaniny reakcyjnej. Przy prowadzeniu prze¬ robu surowej mieszaniny reakcyjnej w celu wy¬ dzielenia, czystego octanu winylu usiluje sie zapo¬ biec tworzeniu polimerów przez wprowadzenie inhibitorów. Jako inhibitory miozna stosowac wszystkie znane i stosowane inhibitory.Przy przeprowadzaniu opisanych destylacji two¬ rza sie, mimo obecnosci inhibitorów, pewne ilosci polioctanu winylu w wyniku polimeryzacji mo- nomerycznego octanu winylu podczas destyla¬ cji W wyniku polimeryzacji twarza sie dwa produkty. Pierfwszy produkt stanowi polimer, rozpuszczony w odpowiednich produktach desty¬ lacji, który poza zmniejszeniem wydajnosci nie stwarza zadnych truldnosoi technicznych. Drugi natomiast produkt stanowi tworzacy sie czadami staly, bialy polimer we wszystkich trzech kolum¬ nach i to nie w samych wyparkach rotacyjnych, lecz bezposrednio w kolumnie, w scisle okreslonych miejscach. Tworzenie sie stalego polimeru stanowi zdecydowana przeszkode przy przeprowadzaniu sposobu w skali technicznej. Próby zapobiegania tworzeniu sie tego polimeru przez stosowanie wstepnego odgazowania produktu wsadowego do destylacji, które stosuje sie -zwykle przy destylacji polimeryzujacych monomerów, nie daly wyniku.Tworzenie sie stalego polimeru w tym przypadku nawet znacznie sie zwieksza.Stwierdzono niespodziewanie, ze mozna uniknac tworzenia sie stalych polimerów w poszczególnych kolumnach do destylacji octanu winylu, jezeli des¬ tylacje prowadzi sie w obecnosci tlenu.Sposób wedlug wynalazku zapobiega wiec sku¬ tecznie tworzeniu sie polimerów w kolumnach des¬ tylacyjnych. W przeciwienstwie do dotychczaso¬ wych sposobów destylacji, unika sie tworzenia sie polimerów wlasnie w przypadku doprowadzenia tlenu do wszystkich kolumn destylacyjnych.Wedlug wynalazku przerób zanieczyszczonego octanu winylu, otrzymanego przez reakcje etylenu, tlenu i kwasu potowego w obecnosci metalu szla¬ chetnego jako katalizatora, zawierajacego jako za¬ nieczyszczenia kwas octowy, wode, aldehyd octo¬ wy i octan etylu, przez destylacje w obecnosci in¬ hibitorów, polega na tym, ze caly proces destylacji prowadzi sie w obecnosci tlenu, wprowadzanego w postaci rozcienczonej, korzystnie zmieszanego z C02. Tlen ten doprowadza sie do poszczególnych kolumn do destylacji octanu winylu w celu zapew¬ nienia obecnosci tlenu we wszystkich etapach des¬ tylacji.Korzystne zwlaszcza jest doprowadzanie malych ilosci tlenu z dolu do odpairowalników kolumn, zwykle wykonanych w postaci wyparek rotacyj¬ nych. Poniewaz jednak wprowadzenie czystego tlenu nie jest pozadane ze wzgledów bezpieczen¬ stwa i mozna by go wprowadzic jedynie przy du¬ zym nakladzie na urzadzenie sterujace, celowe jest wiec wprowadzanie tlenu w postaci rozcienczonej.Stwierdzono, ze szczególnie korzystnie jest wpro¬ wadzanie itilenu rozcienczonego C02. Do kazdej ko¬ lumny, sluzacej do destylacji, wprowadza sie na przyklad w ciagu godziny 0,1—100 NI tlenu, ko¬ rzystnie 1—10 NI na 100 kg octanu winylu. Zwlasz¬ cza korzystne jest wprowadzenie tlenu do najniz¬ szego poziomu urzadzenia destylacyjnego, to jest 5 do dolnej czesci wyparki rotacyjnej. W ten sposób kolumna jest zasilana tlenem na calej dlugosci, a ponadto uzyskuje sie dostateczne rozcienczenie tlenu w calym przekroju kolumny.Wprowadzenie czystego tlenu do kfolumny desty- 10 lacyjnej ze wzgledów bezpieczenstwa jest proble¬ matyczne i ewentualnie wprowadzenie tlenu wy¬ maga jeszcze znacznego nakladu na urzadzenia re¬ gulujace. W zwiazku z tym korzystne jest wpro¬ wadzenie tlenu w postaci rozcienczonej np. jako 15 powietrze. Wprowadzenie gazów do kolumny des¬ tylacyjnej daje jednak pewne straty destylatu, gdyz wychodzacy z kolumny gaz odpowiednio do cisnienia pary, unosi octan winylu. Dlatego gaz ten nalezy zawracac do procesu wytwarzania octanu 20 winylu. Przy zawracaniu do gazu obiegowego wprcwadiza sie azot, który musi byc usuniety przez tak zwane „wydmuchiwanie" (Purgen), co z kolei daje straty gazowych produktów wsado¬ wych, przede wszystkim etylenu. 25 Stwierdzono, ze korzystny ekonomicznie sposób podawania tlenu polega na wprowadzeniu miesza¬ niny o2/co2.Mieszaniny C02 i tlenu sa w znacznym stopniu bezpieczne, a CO„ wprowadzany razem z tlenem 30 do kolumny nie stwarza zadnych trudnosci, gdyz w procesie tym stosuje sie pluczke do usuwa¬ nia C02. Stosunek 02 do C02 w sposobie wedlug wynalazku nie jest decydujacy, Zasadniczo wpro¬ wadza sie mozliwie malo C09, aby nie obciazac 35 niepotrzebnie pluczki. Korzystnie w mieszaninie 02/C02 tlen stanowi 20—i50°/o objetosciowych mie¬ szaniny.W sposobie tym C02, otrzymany jako gazowy a produkt uboczny, usuwa sie z procesu w pluczce. 40 W sposobie wedlug wynalazku korzystnie sto¬ suje sie inhibitory, zawierajace tylko atomy C, H i O, np. hydrochinon, Ill^rzed.nbutylofenole. Inhi¬ bitor korzystnie stosuje sie w postaci rozpuszczo¬ nej w octanie winylu. Najkorzystniejszy inhibitor stanowi 4-III-rzed.-ibutylopfirokatechina ze wzgledu na dobra rozpuszczalnosc w octanie winylu, w przeciwienstwie np. do hydrochinonu. Ilosc wpro¬ wadzonego inhibitora zawiera sie w szerokich gra- 50 nicach, przykladowo wynosi 0,001—0,1% wagowych w stosunku do wydzielonego octanu winylu.Przyklad I. Normalna destylacja w celach porównawczych. Nad katalizatorem, stanowiacym metal szlachetny osadzony na nosniku, przereago- 55 wano w temperaturze 190°C pod cisnieniem 8 atn etylen, tlen i kwas octowy do octanu winylu. Reak¬ cja ta jest znana.Po wyjisciu z reaktora mieszanine poreakcyjna ochlodzono do temperatury 40°1C w celu wydziele- 60 nia z mieszaniny skladników cijeklych. Do miesza¬ niny wpompowano roztwór 20% wagowych 4-III-irized.-ibutylopirokatechiny w octanie winylu jako inhibitor. Wprowadzona ilosc inhibitora wy¬ nosila 300 czesci na milion czesci octanu winylu, 65 zawartego w mieszaninie poreakcyjnej. Gazy zaw-80334 6 rócono do procesu, a ciekly kondensat rozprezono do cisnienia normalnego. Gazy, uwolnione przy rozprezeniu zawrócono z# pomoca sprezarki do gazu obiegowego; Bezcisnieniowa, ciekla mieszani¬ ne poreakcyjna przerobiono na czysty octan wi¬ nylu przez destylacje prowadzona nastepujaco: w pierwszej destylacji oddzielono od kwasu octo¬ wego w postaci destylatu azeotrop octanu winylu.Wsadowy produkt do destylacji mial nastepujacy sklad: octan winylu — 4,543 kg/godzine, kwas octo¬ wy — 15,034 kg/lgodzine, woda — 1,443 kg/godzine, octan etylu — 0^008 kg/godzine, acetaldehyd 0,048 kg/godzine, nieznane produkty — 0,002 kg/go¬ dzine. Destylacje prowiadizono w kolumnie z wy¬ pelnieniem, przy czym temperatura w dole kolum¬ ny wynosila 125°C, na szczycie kolumny 70°C, sto¬ pien deflegmaoji wynosil 1:5. Z dolu kolumny, jako ciecz wyczerpana, odprowadzono kwas octo¬ wy, który bezposre;dinio zawpaioainio do reakcji Sklad cieczy wyczerpanej byl nastepujacy: kwas octo¬ wy — 15,034 kg/godzine, woda — 0,305 kg/godzine, polimery — 0,063 kg/godzine, octan etylu — 0,007 kg/igodzine.Destylat z tej kolumny, stanowiacy azeotrop, roz¬ dzielono w rozdzielaczu fazowym na dwie fazy.Górna faze organiczna (surowy octan winylu) otrzy¬ mano w nastepujacych ilosciach: octan winylu — 4,274 kg/godzine, woda — 0,046 kg/godzine, octan etylu — 0,001 kg/godzine, acetaldehyd — 0,026 kg/ /godzine, produkty nieznane 0,002 kg/godzine. Do rozdzielacza faz, z którego jednoczesnie odprowa¬ dzano flegme, dodawano wyzej wymieniony inhi¬ bitor w ilosci 1Q0 czesci na milion w stosunku do octanu Winylu, odprowadzanego calkowicie z ko¬ lumny. Z dolnej fazy wodnej odpedzono z para wodna octan winylu rozpuszczony w wodzie i zaw¬ racano do wstepnej destylacji. Z pojemnika kon¬ densatu pnzy kolumnie ulotnilo sie 100 Nl/godzine produktów gazowych, które poczatkowo byly roz¬ puszczone w zimnym produkcie wsadowym, wpro¬ wadzonym do destylacji. Analiza gazów dala na¬ stepujace wyniki: etylen — 69,4% objetosciowych, kwas octowy — 0,4% objetosciowych, woda — 0,3% objetosciowych, C02 — 26,9% objetosciowych, azot — 0,1% objetosciowych, octan winylu — 2,1% objetosciowych, acetaldehyd — 0,7% objetoscio¬ wych, tlen — 0,1% objetosciowych. Gazy te spre¬ zono w wymienionej juz sprezarce gazów odloto¬ wych i zawracano do obiegu gazowego.W górnej czesci kolumny, niedaleko wlotu pro¬ duktu, nastapilo po kilku tygodniach zatkanie ko¬ lumny, wywolane utworzonym polimerem. Po utworzeniu kolumny zaobserwowano osad stalego bialego polimeru o grubosci 20 cm.Pozostaje czesci kolumny byly calkowicie wolne od polimerów; osady polimerów tworzyly sie z re¬ guly dokladnie w tym samym miejscu. Surowy octan winylu, otrzymany w podanym urzadzeniu do destylacji, podawano do drugiej kolumny, w której w postaci destylatu odpierano wode, rozpuszczona w octanie winylu jako azeotrop z octanem winylu oraz wszystkie latwo wrzace produkty, przede wszysibkim acetaldehyd. Destylat, po oddzieleniu wody, skladal sie w 80% z acetaldehydu — reszte 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 stanowily octan winylu i male ilosci zanieczyszczen.W kolumnie pomocniczej z podanej ¦ mdeszSiifiy acetaldehydu i octanu winylu oddestylowano ocStSn winylu inawracano do poczatkowej destylacji.W podanej kolumnie do oddzielania octanu wi¬ nylu od wszystkich substancji latwo wrzacych nie wprowadzono inhibitora, poniewaz wlot tej kolum¬ ny, równiez (wypelnionej, byl umieszczony blisko szozytu kolumny i wsad do niej juz zawieral inhi¬ bitor. Temperatura w dole kolumny wynosila 75°C a na szczycie 62°C. Kolumna pracowala w atmo¬ sferze czystego azotu.Równiez w tej kolumnie po kilteu tygodniach nastapilo zatkanie, spowodowane utwardzeniem sie stalego osadu polimeru, przy czym polimer utwo¬ rzyl sie w tym samym miejscu, a mianowicie w dolnej czesci kolumny, okolo 30 cm powyzej wy¬ parki rotacyjnej. Wyglad polimeru odpowiadal do¬ kladnie wygladowi polimeru w pierwszej kolumnie.Z dolu tej kolumny podawano do retie&tylaoji su¬ rowy octan winylu, zawierajacy tylko wysoko wrzace zanieczyszczenia. Podczas tej redestylacji otrzymywano czysty (99,95% wagowych) octan wi¬ nylu w ilosci 4,0 kg/igodzine. Z dolu kolumny od¬ prowadzano octan winylu w ilosci 200 kgfeadzine i zawracano do pierwszej kolumny. Odbiór ten za¬ pobiega syntezie wysoko wrzacych prioduMóWi przede wszystikim polimerów, w dole kolumny.Temperatura w dole kolumny wynosila 75°C, a na szczycie kolumny 729C, kolumna pracowala w atmosferze azotu. Do pojemnika kondensatu, z któ¬ rego równiez pobierano flegme, wpompowywano 1% roztwór hydirochinonu w octanie winylu, jafco inhibitor. Ilosc inhibitora wynosila 100 czesci na milion czesci odpedzanego octanu winylu. Kolum¬ na ta szczególnie szybko zatykala sie stalymi osa¬ dami polimerów. Zatykanie sie nastepowalo z re¬ guly w ciagu Miku dni. Talk jak iw innych kor lumnach, osad polimeru byl umiejscowiony w spe¬ cyficznym punkcie, a mianowicie zawsze w dolnej czesci kolumny, okolo 30—50 cm powyzej wyparki rotacyjnej. Wyglad osadu byl taki sam, jak opi* sano wyzej.Przyklad II. W przykladzie opisano dla po¬ równania destylacje bez obecnosci tlenu.Proces przeprowadzono w urzadzeniu, opisanym w przykladzie I. W celu ocKgazowania cieklego, chlodnego produktu wsadowego do destylacji zain¬ stalowano kolumne do odgazowania. Kolumna ta. skladala sie z normalnej kolumny z wypelnieniem, zaopatrzonej na szczycie w deflegmator chlodzony woda. Mieszanina gazowa, odbierana z tej kolum¬ ny praktycznie miala taki sam sklad, jak miesza¬ nina gazowa odbierana ze szczytu pierwszej kolum¬ ny do destylacji azeotropowej wedlug przykladu I.Produkt dolny z kolumny ido odgazowywania po¬ dawano bez miedzystopniowego chlodzenia do ko¬ lumny do destylacji azeotropowej, pracujacej pod azotem. W tych warunkach praktycznie nie mozna bylo przeprowadzic nastepnych stref destylacji, gdyz pierwsza kolumna zatykala sie stale po 3—4 dniach, w miejscu podanym w przykladzie I.Przyklad III. W przylklajdzie opisano desty¬ lacje wedlug wynalazku, z podawaniem tlenu do80 334 8 10 poszczególnych kolumn. Cykl destylacji oraz para¬ metry pracy poszczególnych kolumn byly takie sa¬ me, jak w przykladzie I. Do dolnych czesci wy¬ parek rotacyjnych trzech opisanych kolumn desty¬ lacyjnych przyisipawano male dysze i podawano przez kaz^da dysze 2 NI O^goidzine i 8 NI CO^/go- dzdne. Tlen odgaleziono od wsadu swiezego tlenu, podawaneigo dio reaktora, C02 pochodzil z desor- bera pluczki C02. Pluczka ta, sluzaca do wymy¬ wania C02 tworzacego sie jako produkt uboczny reakcji jest znana, znany jest równiez sposób jej eksploatacji. Mieszanine gazowa podawana do ko¬ lumny destylacyjnej, zawierajaca octan winylu w ilosci odpowiadajacej cisnieniu jego pary, odpro¬ wadzano z pojemnika kondensatu i poprzez kom¬ presor, podany w przykladzie, zawracano znowu do strefy aisnieniowej strumienia gazu obiegowego.Po kilkumiesiecznej eksploatacji ukladu destyla¬ cyjnego, nie wytworzyly sie stale polimery w ko¬ lumnach destylacyjnych. PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób przerobu zanieczyszczonego octanu wi¬ nylu, otrzymanego przez reakcje etylenu, tlenu 25 15 i 'kwasu octowego w obecnosci metalu szlachetnego jako katalizatora, zawierajacego jiako zanieczyszcze¬ nia kwas octowy, wode, aldehyd octowy i octan etylu, przez destylacje w obecnosci inhibitorów, znamienny tym, ze caly proces destylacji prowadzi sie w obecnosci tlenu w postaci rozcienczonej, ko¬ rzystnie zmieszanego z C02, wprowadzanego do poszczególnych kolumn, sluzacych do destylacji octanu winylu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do kazdej kolumny, sluzacej do destylacji octanu winylu, wprowadza sie tlen w ilosci 0,1— —100 Nl/100 kg octanu winylu.

3. sposób wedlug zastrz. 1—2, znamienny tym, ze stosuje sie 20—i50°/o objetosciowych tlenu w C02.

4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamienny tym, ze jako inhibitory stosuje sie substancje zawiera¬ jace tylko atomy C, H i O.

5. sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze jako inhibitor stosuje sie 4-IIInrzed.-ibutylopiraka- techine.

6. Sposób wedlug zastrz. 1—5, znamienny tym, ze wprowadza sie ogólem 0,001^0,1% wagowych inhibitorów w stosunku do wydzielonego octanu winylu. Cena 10 zl RZG — 1907/75 105 egZ. A4 PL PL PL PL PL PL PL PL