TW201835027A - 自對應的粗丙烯酸烷酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之方法 - Google Patents

自對應的粗丙烯酸烷酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種用於自對應的粗丙烯酸烷酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之方法，其中該方法在間壁式塔(1)中進行，該間壁式塔(1)具有有效分離內件及汽化器(7)，且其中間壁(8)沿該塔之縱向方向配置以形成上部聯合塔區域(9)、下部聯合塔區域(14)、具有側進料點(2)之流入段(10、12)及具有側排出點(3)之排出段(11、13)，該塔具有在10至60範圍內之數目個理論板，其中該間壁式塔(1)之理論板之該數目與該上部聯合塔區域(9)、該下部聯合塔區域(14)及該流入段(10、12)中之該等理論板之總和相關，該對應的粗丙烯酸烷酯之該側進料點(2)配置於開始於最底部理論板上方至少兩個理論板且終止於最上部理論板下方至少兩個理論板的區域中的一理論板處，該純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之該側排出點(3)配置於開始於該最底部理論板上方至少兩個理論板且終止於該最上部理論板下方至少兩個理論板的該區域中的一理論板處，且該間壁(8)配置於該塔中開始於該最底部理論板上方至少一個理論板且終止於該最上部理論板下方至少一個理論板的區域中，其中該間壁(8)之上部末端處進入該塔之富集段(10)及汽提段(11)之液體量的比率設定在1:0.2至1:5之範圍內。

Description

自對應的粗丙烯酸烷酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之方法
丙烯酸之酯(H2 C=CH-C(=O)OR)在下文中亦將被稱作丙烯酸酯。R為烷基。 諸如丙烯酸2-乙基己酯及丙烯酸2-丙基庚酯之丙烯酸酯在工業上通常藉由醇(例如：2-乙基己醇或2-丙基庚醇)與丙烯酸之反應獲得。該合成(酯化反應)形成產物混合物，亦被稱作粗丙烯酸酯，其中丙烯酸酯通常占絕大多數。 在本發明情況下，R因此對應於2-乙基己基及2-丙基庚基。
丙烯酸烷酯用於表面塗層、黏著劑、建築化學品、紙塗層及塑膠。 為滿足規範要求，合成中所獲得之粗丙烯酸酯必須藉由蒸餾進一步純化。對於純丙烯酸酯的規範要求特定而言規定，例如丙烯酸酯之最小含量為99.5重量%以及乙酸(RO(C=O)CH3 )及二醚(ROR)之最大容許含量為1500 ppm及1000 ppm。由於組分之相對揮發性之差異較小，自粗丙烯酸酯分離出丙烯酸酯是複雜的蒸餾問題，且因此通常藉助於雙塔配置(參見下文)進行。由於易聚合丙烯酸酯之敏感度，特定塔內件通常尤其有利。 在預純化(其較佳地例如藉由萃取進行)之後，在以串聯方式連接之兩個蒸餾塔中按例如由Holger Becker之論文「Polymerisationsinhibierung von (Meth-)Acrylaten」, TU Darmstadt (Chemistry department), 2003，第21頁至第24頁中所展現之先前技術進行自粗丙烯酸酯藉由蒸餾分離出丙烯酸酯： 在第一蒸餾塔中，主要低沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸2-丙基庚酯) (例如，水、醇(ROH)、乙酸酯(RO(C=O)CH3 )、二醚(ROR))之混合物作為塔頂產物排出，其中有機低沸化合物能夠經再循環以供酯化。在底部，丙烯酸酯及相對高沸化合物經分離。在第二下游蒸餾塔中，相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯或2-丙烯酸丙基庚酯)，例如2-乙基己氧基酯或2-丙基庚氧基酯(ROCH2 CH2 C(=O)OR)作為底部產物經分離。所要產物(亦即純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯)作為塔頂產物自第二蒸餾塔排出；參見上述論文之第24頁的圖3至圖7中之塔H及塔I。將自塔I之底部輸出物進料至高沸化合物分離器J (參見上述論文之第24頁的圖3至圖7)。 DE 3302525 A1 (BASF AG)及專業文獻，例如Kaibel等人的Chem. Eng. Technol. 10 (1987)，第92頁至第98頁及Chem. Ing.-Tech. 61 (1989), No. 2，第104頁至第112頁大體描述間壁式塔在藉由蒸餾純化有機化合物中之使用。 US 2013/0284586 A1 (LG Chem. Ltd.)描述間壁式塔在藉由蒸餾純化丙烯酸2-乙基己酯方面之使用。 鑒於此文獻，本發明之目標在於提供一種用於自各別對應的粗丙烯酸烷酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之改良方法，該方法在遵守關於純丙烯酸2-乙基己酯及純丙烯酸2-丙基庚酯之對應規範之同時亦更加經濟，特定而言在資金成本及能量成本方面更加經濟。
吾等因此已發現一種用於自對應的粗丙烯酸烷酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之方法，其中該方法在間壁式塔(1)中進行，該間壁式塔(1)具有有效分離內件及汽化器(7)，且其中間壁(8)沿塔之縱向方向配置以形成上部聯合塔區域(9)、下部聯合塔區域(14)、具有側進料點(2)之流入段(10、12)及具有側排出點(3)之排出段(11、13)，該塔具有在10至60範圍內之數目個理論板，對應的粗丙烯酸烷酯之側進料點(2)配置於開始於最底部理論板上方至少兩個理論板且終止於最上部理論板下方至少兩個理論板的區域中的一理論板處，純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之側排出點(3)配置於開始於最底部理論板上方至少兩個理論板且終止於最上部理論板下方至少兩個理論板的區域中的一理論板處，且間壁(8)配置於塔中開始於最底部理論板上方至少一個理論板且終止於最上部理論板下方至少一個理論板的區域中。
出於本發明之目的，純丙烯酸2-乙基己酯及純丙烯酸2-丙基庚酯特定而言為在各情況下具有≥98.5重量%，特定而言≥99.5重量%之純度的丙烯酸酯。 出於本發明之目的，粗丙烯酸烷酯特定而言為丙烯酸酯含量在各情況下≥40重量%且≤99重量%，特定而言≥60重量%且≤98重量%的丙烯酸2-乙基己酯或2-丙烯酸丙基庚酯的混合物。 本發明之方法中所使用之粗丙烯酸2-乙基己酯特定而言具有以下組合物： 40至99重量%，例如70至99重量%，特定而言60至98重量%，例如79至98重量%之丙烯酸2-乙基己酯， 0.1至10重量%，特定而言1至7重量%之2-乙基己醇， 0.1至10重量%，特定而言0.5至7重量%之相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯)， 0.1至10重量%，特定而言0.5至7重量%之其他低沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯)。 本發明之方法中所使用之粗丙烯酸2-丙基庚酯特定而言具有以下組合物： 40至99重量%，例如70至99重量%，特定而言60至98重量%，例如79至98重量%之丙烯酸2-丙基庚酯， 0.1至10重量%，特定而言1至7重量%之2-丙基庚醇， 0.1至10重量%，特定而言0.5至7重量%之相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-丙基庚酯)， 0.1至10重量%，特定而言0.5至7重量%之其他低沸化合物(相對於丙烯酸2-丙基庚酯)。 本發明之方法在間壁式塔(1)中進行，其中間壁(8)沿塔之縱向方向配置以形成上部聯合塔區域(9)、下部聯合塔區域(14)、流入段(10、12)及排出段(11、13)。 已出人意料地發現，與假設必需不同壓力下之二階段操作模式相反，自對應的粗丙烯酸烷酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-乙基己酯及純丙烯酸2-丙基庚酯可在單個塔(亦即間壁式塔)中且因此在均一壓力下進行。 間壁式塔為具有在子區中防止液體及蒸氣物流之橫向混合的豎直間壁的蒸餾塔。間壁通常由扁平金屬薄板構成且可經焊接、旋擰或嵌入，該間壁在塔之中間區域沿縱向方向將其劃分成流入部分及排出部分。將待分餾之混合物(亦即對應的粗丙烯酸烷酯)進料至流入段中，且將產物(亦即純丙烯酸2-乙基己酯或對應之純丙烯酸2-丙基庚酯)自排出段排出。 較佳地，連續地進行該製程。 間壁式塔通常如任何蒸餾塔一般配備有汽化器(底部汽化器) (7)且在塔之頂部配備有冷凝器(6)。 在本發明之方法中，在汽化器(7)及相關管道系統中之滯留時間有利地且較佳地限制在1至60分鐘，更佳地在10至30分鐘。不管混合物之聚合易感性如何，此確保設備之無故障操作，特定而言僅少量積垢或無積垢。 在一較佳方法變體中，將間壁(8)之上部末端處進入該塔之富集段(10)及汽提段(11)之液體量的比率(亦即至富集段(10)之量:至汽提段(11)之量)設定在1:0.2至1:5 (亦即5至0.2)之範圍內，較佳地1:0.5至1:2 (亦即2至0.5)之範圍內。此較佳地由在間壁之上部末端處收集之及經由調節或調整裝置以上述比率分別引入至該塔之富集段及汽提段中之液體實現。此確保能量消耗較低。 在另一較佳方法變體中，間壁(8)之下部末端處進入該塔之汽提段(12)及富集段(13)之蒸氣物流之量的比率亦可另外或作為替代經設定，以調節間壁(8)之上部末端處之液體回流之量的比率。此較佳地藉由選擇有效分離內件及/或藉由額外安裝壓降產生內件(例如孔口板)，或藉由調節蒸氣物流之量實現。 在一較佳方法變體中，將進入該塔之汽提段(12)及富集段(13)之蒸氣物流之量(亦即至汽提段(12)之量:至富集段(13)之量)設定為在1:0.5至1:2.0 (亦即2至0.5)之範圍內的比率中，較佳地在1:0.9至1:1.5 (亦即1/0.9至1/1.5)之範圍內的比率中。 較佳地在塔之頂部的壓力為10毫巴至5巴(較佳地10至100毫巴)下進行本發明之方法。 上部聯合塔區域(9)較佳地設置有供應溫度信號且利用餾出物流量、回流比或較佳地回流之量作為操縱變數之溫度調節，該溫度信號可來源於單個量測點或為最上部理論板下方(較佳地在自頂部計數之第三個理論板處)之複數個量測點的平均。 此確保該塔之穩定操作，從而產生可達成產物純度的進一步改善。 在另一方法變體中，另外或作為替代，下部塔區域設置有供應溫度信號且利用在底部排出之量作為操縱變數之溫度調節，該溫度信號可來源於單個量測點或為最底部理論板上方(較佳地在自底部計數之第二個理論板處)之複數個量測點的平均。穩定塔操作之進一步改善藉助於此額外量測來達成。另外，另外或作為替代，可在塔之底部提供位準調節，其利用在側部排出之量作為操縱變數。 排出段(11、13)之區域與流入段(10、12)之區域的橫截面積比較佳為4:1至1:4，尤佳為1.5:1至1:1.5，例如1:1。 間壁式塔(1)具有10至60範圍內之數目個理論板。有效分離內件存在於上部聯合塔區域(9)中及下部聯合塔區域(14)中且亦在流入段(10、12)及排出段(11、13)中。 間壁式塔(1)之理論板之數目的指示始終與上部聯合塔區域(9)、下部聯合塔區域(14)及流入段(10、12)中之理論板的總和相關。 一般而言，排出段(11、13)中之理論板的數目與流入段(10、12)中的相同，但亦可更大，例如大1至5之係數，或更小，例如小1至5之係數。 對應粗丙烯酸烷酯的側進料點(2)配置於開始於最底部理論板上方至少兩個理論板且終止於最上部理論板下方至少兩個理論板之區域中的一理論板處，較佳地於開始於最底部理論板上方至少四個理論板且終止於最上部理論板下方至少四個理論板之區域中的一理論板處。 純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯的側排出點(3)配置於開始於最底部理論板上方至少兩個理論板且終止於最上部理論板下方至少兩個理論板之區域中，較佳地開始於最底部理論板上方至少四個理論板且終止於最上部理論板下方至少四個理論板之區域中的一理論板處。 間壁(8)配置於塔中開始於最底部理論板上方至少一個理論板且終止於最上部理論板下方至少一個理論板之區域中，較佳地開始於最底部理論板上方至少兩個理論板且終止於最上部理論板下方至少兩個理論板之區域中，尤佳地在各種情況下居中。 在一尤佳實施例中，間壁式塔(1)具有15至30範圍內之數目個理論板，對應的粗丙烯酸烷酯的側進料點(2)配置於開始於最底部理論板上方至少8個理論板且終止於最上部理論板下方至少六個理論板之區域中的一理論板處，純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯的側排出點(3)配置於開始於最底部理論板上方至少五個理論板且終止於最上部理論板下方至少八個理論板的區域中的一理論板處，且塔中之間壁(8)配置於開始於最底部理論板上方至少三個理論板且終止於最上部理論板下方至少三個理論板的區域中。 在排出段(11、13)及進料段(10、12)中之理論板的數目相等之情況下，側排出點(3)可位於與側進料點(2)相同的理論板處或在側進料點下方或上方；然而，不言而喻，每一情況下在間壁(8)之另一側上(參見圖1)；相對側排出點(3)較佳地位於側進料點(2)下方之例如一個至25個，特定而言5至20個，極佳地6至15個理論板下方。(塔中或有關塔區域或有關塔區段中之理論板始終自底部朝上計數。) 在排出段(11、13)及流入段(10、12)中之理論板的數目不同之情況下，採用在間壁(8)之區域中具有更大理論板總數的側部來對用於建立進料點及排出點之相對高度位置之理論板的數目進行計數。 原則上關於有效分離內件不存在限制；較佳地提供隨機填料元件及/或規則填料及/或塔盤。 在另一較佳方法變體中，將雙流盤用作間壁式塔中之有效分離內件。術語雙流盤以已知方式指代具有開口之塔盤，蒸氣及液體逆流通過該等開口。 在塔中熱處理包含一或多種可聚合化合物之混合物時，塔及塔內件被沉積物淤塞之問題始終存在且其必須以複雜方式清洗，導致操作必須中斷。出於本發明目的，術語熱處理係指諸如蒸餾或精餾、吸附、萃取或汽提之製程。可在塔中經受熱處理之混合物通常為流體，亦即氣體、液體或氣體/液體。 雙流盤之使用相比於常規盤式塔降低了間壁式塔之積垢易感性。此增加塔之操作時間且由此使其更經濟。 雙流盤較佳地用於間壁區域(10、11、12、13)中；在另一較佳實施例中，雙流盤亦用於上部聯合塔區域(9)中及下部聯合塔區域(14)中。 另一有利實施例提供雙流盤在間壁之區域(10、11、12、13)中及在下部聯合塔區域(14)中之使用且亦提供隨機填料元件或規則填料在上部聯合塔區域(9)中之使用。 在WO 03/043712 A1 (BASF AG)中，關於不具有間壁之常規塔表明，積垢易感性的顯著降低及由此盤式塔之操作時間的顯著延長可藉由目標選擇雙流盤中之開口之直徑來達成。 在間壁式塔中，間壁之兩側上存在相同壓降。藉由選擇流入側上及排出側上之塔盤之開口比率來精確設定流入側上及排出側上之各別塔盤上方的氣體分佈是極有利的。 流入側及排出側之氣體分佈可經由開口比率之目標選擇來精確設定。由於雙流盤之開口比率不同，去往相同壓降下之間壁之兩側的氣體量不同。可藉此省去間壁下方之複雜氣體分佈設備。 開口比率經由開口之尺寸及/或數目設定。雙流盤之開口比率如已知為開口之面積之總和與雙流盤之總面積的比率。 根據本發明，可使塔內雙流盤之開口不同，亦即改變開口之直徑及/或開口之數目。 原則上關於開口之形狀不存在限制： 此等開口可具有任何幾何形狀，例如圓形、橢圓形、矩形或多邊形。雙流盤中之開口較佳地為圓形。 所屬領域的技術人員可根據氣體及液體負載以及開口直徑容易地判定所需開口比率。雙流盤中之開口之直徑較佳地在10至80 mm之範圍內，其中配置於進料點上方之雙流盤較佳地具有在10至50 mm之範圍內之開口，且另一方面配置於進料點下方之雙流盤較佳地具有直徑在15至80 mm之範圍內的開口。 雙流盤之開口比率較佳地在10%至30%之範圍內。 在本發明之方法中，丙烯酸單體(亦即丙烯酸2-乙基己酯及丙烯酸2-丙基庚酯)較佳地藉助於合適聚合抑制劑來穩定，以便避免非所要之聚合。換言之，本發明之方法較佳地在有效量之一種或複數種穩定劑存在的情況下進行。合適穩定劑原則上為所有聚合抑制劑，其在例如DE 10 2005 053 982 A1 (BASF AG)及DE 102 58 329 A1 (BASF AG)中經推薦用於使(甲基)丙烯酸及(甲基)丙烯酸酯穩定。 合適穩定劑可為：例如N氧化物(硝醯基或N-氧基，亦即具有至少一個＞N-O基之化合物)，例如4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基或4-側氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基；苯酚及萘酚，諸如對甲氧基苯酚、對胺基苯酚、對亞硝基苯酚、2-三級丁基苯酚、4-三級丁基苯酚、2,4-二-三級丁基苯酚、2-甲基-4-三級丁基苯酚、2,6-三級丁基-4-甲基苯酚或4-三級丁基-2,6-二甲基苯酚；醌類，諸如氫醌或氫醌單甲醚；芳族胺，諸如N,N-二苯胺、苯二胺(諸如N,N'-二烷基-對苯二胺，其中烷基可相同或不同且可在各種情況下彼此獨立地具有1至4個碳原子且為直鏈或分支鏈，例如N,N'-二甲基-對苯二胺或N,N'-二乙基-對苯二胺)；羥胺，諸如N,N-二乙基羥胺；亞胺，諸如甲基乙基亞胺或亞甲紫；磺醯胺，諸如N-甲基-4-甲苯磺醯胺或N-三級丁基-4-甲苯磺醯胺；肟，諸如醛肟、酮肟或醯胺肟，例如二乙基酮肟、甲基乙基酮肟或水楊醛肟；含磷化合物，諸如三苯基膦、亞磷酸三苯酯或亞磷酸三乙酯；含硫化合物，諸如二苯硫醚或啡噻嗪；金屬鹽，諸如乙酸鈰(III)或乙基己酸鈰(III)；或其混合物。 穩定作用較佳地藉助於啡噻嗪(PTZ)、對甲氧基苯酚(MeHQ)、氫醌、氫醌單甲醚、4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基、4-側氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧基、2,6-三級丁基-4-甲基苯酚或其混合物來實現。 極佳地，使用啡噻嗪(PTZ)及/或對甲氧基苯酚(MeHQ)作為聚合抑制劑。 儘管抑制劑可作為純物質添加，但將溶解於溶劑中之抑制劑作為可簡單且可重複地計量之溶液進行添加係有利的，原則上抑制劑混合物於單一溶液中亦係有可能的。較佳地，使用在任何情況下在丙烯酸酯合成製程中存在之液體或塔中之物質之混合物作為溶劑。尤佳選用之溶劑為丙烯酸酯產物自身(在本文中為丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸2-丙基庚酯)或用於丙烯酸酯之合成的起始材料中之一者(在本文中為丙烯酸或2-乙基己醇或2-丙基庚醇)。 本發明將藉助於附圖(圖1)及實例在下文加以說明。附圖在單一圖式中展示一種具有間壁8之間壁式塔1，該間壁8將間壁式塔1劃分成上部聯合塔區域9、具有富集段10及汽提段12之流入段10及12、具有汽提段11及富集段13之排出段11及13、以及下部聯合塔區域14。有效分離內件存在於塔區域9及14以及區段10至13中。對應的粗丙烯酸烷酯2進入間壁式塔1的塔區段10與12之間。純丙烯酸2-乙基己酯或對應的純丙烯酸2-丙基庚酯3在塔區段11與13之間排出，較佳地以液體形式。在塔之頂部處獲得之蒸氣物流15在冷凝器6中部分冷凝且被分成回流物流16及餾出物物流4，冷凝器6視情況由後冷凝器補充。來自冷凝器6之未冷凝餾份包含低沸點雜質且作為物流19以蒸氣形式排出。在塔之下部末端處，液體17在汽化器7中部分汽化且經由管道18再循環至該塔中。包含相對較高沸點的雜質之子流5經排出。汽化器7可經組態為自然對流汽化器或組態為強制循環汽化器；在後一情況下，另外需要用於液體物流17之循環泵。為避免非所要聚合反應，使用降膜式蒸發器代替強制循環汽化器尤其有利，此係因為使用此類降膜式蒸發器可使滯留時間最短。為減少液體在汽化器系統中之滯留時間，有利的是不將液體17之位準調節配置於下部塔罩中，而是配置於進料管道中。 在較佳操作模式(參見圖2)中，在本發明之方法中，將穩定劑1 (23) (製程穩定劑；特定而言例如PTZ)引入至流入段(10、12)之富集段(10)中，其特定而言略低於間壁(8)之上部末端。穩定劑1特定而言可用作合適溶劑(尤其如上文所指示之溶劑，例如丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸2-丙基庚酯)之溶液。以此方式，該塔(14)之整個流入段(10、12)及下部聯合部分藉助於製程穩定劑而穩定。(「略低於間壁(8)之上部末端」意指例如「間壁(8)之上部末端下方一個至5個理論板處」)。 另外(參見圖2)，在本發明之方法中，穩定劑2 (22) (被稱為儲存穩定劑，特定而言例如MeHQ)較佳地經引入至收集冷凝物(26)之容器(20)中及/或引入至淬滅迴路(21)之管道中及/或於冷凝器(6)之頂部處。較佳提供之淬滅迴路(亦即進入冷凝器(6)的冷凝物之一部分，例如10至50重量%之冷凝物，的液體返回物流)具有尤其令人滿意之功能：在冷凝器(6)中之冷凝期間使自然不含穩定劑之蒸氣(15)穩定。在亦存在源自稀薄空氣之氧氣之情況下，接著藉助於穩定劑(特定而言MeHQ)經由返回線(16)使間壁(8)上方之上部聯合塔區域(9)以及間壁之區域中的進料段(10、12)及排出段(11、13)穩定。稀薄空氣(25) (空氣及氮氣之混合物，特定而言以此方式使得產生4至9體積%之氧含量)之引入特定而言發生在汽化器(7)之下部末端處或塔(1)之下部末端處。 在另一方法變體(參見圖2)中，另外將製程穩定劑(24) (特定而言PTZ)引入至側排出點(3)下方之富集段(13)中。 所指示之所有壓力為絕對壓力。 所有以ppm為單位之量均以重量計(wppm)。 「低沸化合物」 (相對於有關丙烯酸烷酯)為在相同壓力下其沸點低於有關丙烯酸烷酯(亦即丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸2-丙基庚酯)之沸點的材料。 「相對高沸化合物」 (相對於有關丙烯酸烷酯)為在相同壓力下其沸點高於有關丙烯酸烷酯(亦即丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸2-丙基庚酯)之沸點的材料。 實例 藉助於來自用於製備丙烯酸2-乙基己酯之整體設備的熱力學模擬之資料提供操作模式。 製程之熱力學模擬使用軟體Aspen Plus® (簡稱Aspen)進行。Aspen為用於工業中化學製程及設備的建模、模擬及最佳化之綜合模擬軟體。Aspen具有用於對基礎操作進行建模之綜合建模資料庫以及關於多種不同物質之材料特性的材料資料庫。混合物之特性為由Aspen藉助於來自純物質之材料資料的各種熱力學模型來計算。 實例1 (間壁(8)之上部末端處的液體量之比率(富集段(10):汽提段(11))=1:2，且 間壁(8)之下部末端處的蒸氣物流之量之比率(汽提段(12):富集段(13))=1:1) 在具有總計22個理論板之間壁式塔(1)的第14個理論板處以液體形式進料具有145℃之溫度的19180 kg/h之粗丙烯酸2-乙基己酯物流。粗丙烯酸2-乙基己酯具有以下組合物： 丙烯酸2-乙基己酯： 96.3重量% 2-乙基己醇： 2.5重量% 二2-乙基己基醚： 0.2重量% 乙酸2-乙基己酯： 0.3重量% 2-乙基己氧基酯： 0.5重量% 其他相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯)：餘量 間壁(8)自第4個理論板延伸至第17個理論板。側排出(3)位於第6個理論板處。在頂部壓力為22毫巴且底部壓力為43毫巴下操作該塔。 塔之頂部處的冷凝係在26℃之溫度下進行。5 kg/h之含低沸化合物之氣體物流(19)自冷凝器(6)排出。566 kg/h的子流(4)自冷凝物流分出。高沸點雜質(5)在塔之底部處以1396 kg/h之流動速率及122℃之溫度排出。在側排出處，所要產物純丙烯酸2-乙基己酯以液態形式以117℃之溫度且以17213 kg/h之量獲得。 側排出物流(3)具有以下組合物： 丙烯酸2-乙基己酯： 99.98重量% 2-乙基己醇： 0.05重量% 二2-乙基己基醚： 62 wppm 乙酸2-乙基己酯： 855 wppm 2-乙基己氧基酯： ＜0.01重量% 其他相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯)：餘量 遵守丙烯酸酯之最小含量＞99.5重量%及次要成份乙酸2-乙基己酯及二2-乙基己基醚為1000 ppm及100 ppm之商業規範。 丙烯酸2-乙基己酯之蒸餾產率大於93%。 間壁(8)之上部末端處之液體之液量之比率(富集段(10):汽提段(11))為1:2。在間壁(8)之下部末端處，蒸氣物流之量(汽提段(12):富集段(13))以比率1:1劃分。汽化器之加熱功率為2175 kW。 本發明之方法能夠例如以130000公噸之年產量進行粗丙烯酸2-乙基己酯之蒸餾以獲得純丙烯酸2-乙基己酯，同時遵守相比於常規二階段蒸餾方法節省25%的資金成本且節省32%的能量成本之所需規範。 比較實例1 (間壁(8)之上部末端處的液體量之比率(富集段(10):汽提段(11))=1:7，且 間壁(8)之下部末端處的蒸氣物流之量之比率(汽提段(12):富集段(13))=1:1) 在具有總計22個理論板之間壁式塔(1)的第14個理論板處以液體形式進料具有145℃之溫度的19180 kg/h之粗丙烯酸2-乙基己酯物流。粗丙烯酸2-乙基己酯具有以下組合物： 丙烯酸2-乙基己酯： 96.3重量% 2-乙基己醇： 2.5重量% 二2-乙基己基醚： 0.2重量% 乙酸2-乙基己酯： 0.3重量% 2-乙基己氧基酯： 0.5重量% 其他相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯)：餘量 間壁(8)自第4個理論板延伸至第17個理論板。側排出(3)位於第6個理論板處。在頂部壓力為22毫巴且底部壓力為43毫巴下操作該塔。 在塔之頂部處，冷凝係在26℃之溫度下進行。5 kg/h之含低沸化合物之氣體物流(19)自冷凝器(6)排出。123 kg/h的子流(4)自冷凝物流分出。高沸點雜質(5)在塔之底部處以1838 kg/h之流動速率及122℃之溫度排出。在側排出處，所要產物純丙烯酸2-乙基己酯以液態形式以116℃之溫度且以17213 kg/h之量獲得。 側排出物流(3)具有以下組合物： 丙烯酸2-乙基己酯： 97.61重量% 2-乙基己醇： 2.06重量% 二2-乙基己基醚： 26 wppm 乙酸2-乙基己酯： 3312 wppm 2-乙基己氧基酯： ＜0.01重量% 其他相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯)：餘量 不遵守丙烯酸酯之最小含量＞99.5重量%及次要成份丙烯酸2-乙基己酯為1000 ppm之商業規範。 丙烯酸2-乙基己酯之蒸餾產率大於90%。 間壁(8)之上部末端處之液體之液量之比率(富集段(10):汽提段(11))為1:7。在間壁(8)之下部末端處，蒸氣物流之量(汽提段(12):富集段(13))以比率1:1劃分。汽化器之加熱功率為2875 kW。 比較實例2 (間壁(8)之上部末端處的液體量之比率(富集段(10):汽提段(11))=1:2，且 間壁(8)之下部末端處的蒸氣物流之量之比率(汽提段(12):富集段(13))=3:1) 在具有總計22個理論板之間壁式塔(1)的第14個理論板處以液體形式進料具有145℃之溫度的19180 kg/h之粗丙烯酸2-乙基己酯物流。粗丙烯酸2-乙基己酯具有以下組合物： 丙烯酸2-乙基己酯： 96.3重量% 2-乙基己醇： 2.5重量% 二2-乙基己基醚： 0.2重量% 乙酸2-乙基己酯： 0.3重量% 2-乙基己氧基酯： 0.5重量% 其他相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯)：餘量 間壁(8)自第4個理論板延伸至第17個理論板。側排出(3)位於第6個理論板處。在頂部壓力為22毫巴且底部壓力為43毫巴下操作該塔。 在塔之頂部處，冷凝係在26℃之溫度下進行。5 kg/h之含低沸化合物之氣體物流(19)自冷凝器(6)排出。498 kg/h的子流(4)自冷凝物流分出。高沸點雜質(5)在塔之底部處以1463 kg/h之流動速率及122℃之溫度排出。在側排出處，所要產物純丙烯酸2-乙基己酯以液態形式以117℃之溫度且以17213 kg/h之量獲得。 側排出物流(3)具有以下組合物： 丙烯酸2-乙基己酯： 99.49重量% 2-乙基己醇： 0.39重量% 二2-乙基己基醚： 121 wppm 乙酸2-乙基己酯： 1039 wppm 2-乙基己氧基酯： ＜0.01 wppm 其他相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯)：餘量 不遵守丙烯酸酯之最小含量＞99.5重量%及次要成份乙酸2-乙基己酯及二2-乙基己基醚為1000 ppm及100 ppm之商業規範。 丙烯酸2-乙基己酯之蒸餾產率大於92%。 間壁(8)之上部末端處之液體之液量之比率(富集段(10):汽提段(11))為1:2。在間壁(8)之下部末端處，蒸氣物流之量(汽提段(12):富集段(13))以比率3:1劃分。汽化器之加熱功率為2175 kW。
1‧‧‧間壁式塔
2‧‧‧側進料點
3‧‧‧側排出點
4‧‧‧餾出物物流
5‧‧‧高沸點雜質
6‧‧‧冷凝器
7‧‧‧汽化器
8‧‧‧間壁
9‧‧‧上部聯合塔區域
10‧‧‧流入段
11‧‧‧排出段
12‧‧‧流入段
13‧‧‧排出段
14‧‧‧下部聯合塔區域
15‧‧‧蒸氣物流
16‧‧‧回流物流
17‧‧‧液體物流
18‧‧‧管道
19‧‧‧含低沸化合物之氣體物流
20‧‧‧容器
21‧‧‧淬滅迴路
22‧‧‧穩定劑2
23‧‧‧穩定劑1
24‧‧‧穩定劑
25‧‧‧稀薄空氣
26‧‧‧冷凝物

Claims (24)

  1. 一種用於自對應的粗丙烯酸烷酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之方法，其中該方法在間壁式塔(1)中進行，該間壁式塔(1)具有有效分離內件及汽化器(7)，且其中間壁(8)沿該塔之縱向方向配置以形成上部聯合塔區域(9)、下部聯合塔區域(14)、具有側進料點(2)之流入段(10、12)及具有側排出點(3)之排出段(11、13)，該塔具有在10至60範圍內之數目個理論板，其中該間壁式塔(1)之理論板之該數目與該上部聯合塔區域(9)、該下部聯合塔區域(14)及該流入段(10、12)中之該等理論板之總和相關，該對應的粗丙烯酸烷酯之該側進料點(2)配置於開始於最底部理論板上方至少兩個理論板且終止於最上部理論板下方至少兩個理論板的區域中的一理論板處，該純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之該側排出點(3)配置於開始於該最底部理論板上方至少兩個理論板且終止於該最上部理論板下方至少兩個理論板的該區域中的一理論板處，且該間壁(8)配置於該塔中開始於該最底部理論板上方至少一個理論板且終止於該最上部理論板下方至少一個理論板的區域中，其中該間壁(8)之上部末端處進入該塔之富集段(10)及汽提段(11)之液體量的比率設定在1:0.2至1:5之範圍內。
  2. 如前述請求項之方法，其中該對應的粗丙烯酸烷酯之該側進料點(2)配置於開始於該最底部理論板上方至少四個理論板且終止於該最上部理論板下方至少四個理論板的區域中的一理論板處，該純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之該側排出點(3)配置於開始於該最底部理論板上方至少四個理論板且終止於該最上部理論板下方至少四個理論板的該區域中的一理論板處，且該塔中之該間壁(8)配置於開始於該最底部理論板上方至少兩個理論板且終止於該最上部理論板下方至少兩個理論板的區域中。
  3. 如請求項1之方法，其中該塔(1)具有在15至30範圍內之數目個理論板，該對應的粗丙烯酸烷酯的該側進料點(2)配置於開始於該最底部理論板上方至少八個理論板且終止於該最上部理論板下方至少六個理論板的區域中的一理論板處，該純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯的該側排出點(3)配置於開始於該最下部理論板上方至少五個理論板且終止於該最上部理論板下方至少八個理論板的區域中的一理論板處，且該塔中之該間壁(8)配置於開始於該最底部理論板上方至少三個理論板且終止於該最上部理論板下方至少三個理論板的區域中。
  4. 如前述請求項中任一項之方法，其中相對側排出點(3)位於該側進料點(2)下方的至少一個理論板處，其中在該排出段(11、13)及該流入段(10、12)中之理論板之數目不同的情況下，採用在該間壁(8)之區域中具有最大總數之理論板的側部來對用於判定進料點與排出點之相對高度位置的理論板之數目進行計數。
  5. 如前述請求項中任一項之方法，其中提供隨機填料元件、規則填料及/或塔盤作為有效分離內件。
  6. 如前述請求項之方法，其中將雙流盤用作塔盤。
  7. 如前述請求項之方法，其中該流入側及排出側上之該等雙流盤具有用於設定該間壁(8)之兩側上的最佳氣體分佈之不同開口比率。
  8. 如前述請求項中任一項之方法，其中在該汽化器(7)及相關管道系統中之滯留時間限於1至60分鐘。
  9. 如前述請求項中任一項之方法，其中該間壁(8)之該上部末端處進入該塔之該富集段(10)及該汽提段(11)之液體量的比率設定在1:0.5至1:2之範圍內。
  10. 如前述請求項中任一項之方法，其中該間壁(8)之該下部末端處進入該塔之該汽提段(12)及該富集段(13)之蒸氣物流之量的比率設定在1:0.5至1:2.0之範圍內。
  11. 如前述請求項中任一項之方法，其中該塔之頂部處的壓力在10毫巴至5巴之範圍內。
  12. 如前述請求項中任一項之方法，其中在該上部聯合塔區域(9)中存在藉助於該最上部理論板下方之溫度信號進行的溫度調節，其利用餾出物流量、回流比或回流量作為操縱變數。
  13. 如前述請求項中任一項之方法，其中在該下部聯合塔區域(14)中存在藉助於該最底部理論板上方之溫度信號進行的溫度調節，其利用在底部排出之量作為操縱變數。
  14. 如前述請求項中任一項之方法，其中在該塔之該底部處存在位準調節，其利用在該側部排出之量作為操縱變數。
  15. 如前述請求項中任一項之方法，其中該排出段(11、13)之區域與該流入段(10、12)之區域的橫截面積比為4:1至1:4。
  16. 如前述請求項1至14中任一項之方法，其中該排出段(11、13)之該區域與該流入段(10、12)之該區域之該橫截面積比為1.5:1至1:1.5。
  17. 如前述請求項中任一項之方法，其用於自具有≥98.5重量%之純度的粗丙烯酸2-乙基己酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-乙基己酯。
  18. 如前述請求項中任一項之方法，其用於自具有≥98.5重量%之純度的粗丙烯酸2-丙基庚酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-丙基庚酯。
  19. 如請求項17之方法，其中該粗丙烯酸2-乙基己酯具有以下組合物： 40至99重量%之丙烯酸2-乙基己酯， 0.1至10重量%之2-乙基己醇， 0.1至10重量%之相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯)， 0.1至10重量%之其他低沸化合物(相對於丙烯酸2-乙基己酯)。
  20. 如請求項18之方法，其中該粗丙烯酸2-丙基庚酯具有以下組合物： 40至99重量%之丙烯酸2-丙基庚酯， 0.1至10重量%之2-丙基庚醇， 0.1至10重量%之相對高沸化合物(相對於丙烯酸2-丙基庚酯)， 0.1至10重量%之其他低沸化合物(相對於丙烯酸2-丙基庚酯)。
  21. 如前述請求項中任一項之方法，其中穩定劑1經引入至該流入段(10、12)之該富集段(10)中。
  22. 如前述請求項之方法，其中該穩定劑1為啡噻嗪(PTZ)。
  23. 如前述請求項中任一項之方法，其中穩定劑2經引入至收集冷凝物(26)之容器(20)中及/或引入至淬滅迴路(21)之管道中，其中該冷凝物之部分之液體返回物流進入該冷凝器(6)及/或處於該冷凝器(6)之頂部處。
  24. 如前述請求項之方法，其中該穩定劑2為對甲氧基苯酚(MeHQ)。
TW106144888A 2016-12-21 2017-12-20 自對應的粗丙烯酸烷酯藉由蒸餾分離出純丙烯酸2-乙基己酯或純丙烯酸2-丙基庚酯之方法 TWI778001B (zh)

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