TWI276624B - Method for producing polyacrylic acid - Google Patents

Description

1276624 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域 本發明係有關於利用丙烯酸製程中產生之蒸氣及激冷 液的聚丙烯酸之製法，及用於實施該方法之設備。 先前技術 丙烯酸係多種化學製品之原料。尤其是，有報告指 出，所欲之聚丙烯酸諸如吸水樹脂可於設在與丙烯酸廠同 一廢址或附近之聚丙烯酸廠，利用該丙烯酸廠製造之高純 度丙稀酸製造。

丙稀酸係以各種方法製造。例如，已知方法之一係將 丙烯及/或丙烧饋入蒸發器氣化，將氣化之丙烯及/或丙院 饋入氣相催化氧化器，使氣化之丙烯及/或丙烷於觸媒之 存在下接觸一氣體，產生含丙烯酸及副產物之反應產物。 然後，將反應產物及吸收溶劑饋入吸收器產出含該副產物 之丙烯酸水溶液，抽送至蒸餾/純化裝置，包括共沸蒸餾 塔、重餾分塔、及精餾塔，以依序蒸餾純化成高純度丙烯 酸。又，將如此而得之高純度丙稀酸饋入建在同一廠址或 附近之聚丙烯酸廠，製造所欲之聚丙烯酸諸如吸水樹脂。

尤以於低成本商業量產高純度丙烯酸時，除規範各製 程操作條件外，係以回收釋出自某製程之各種物質再用於 其它製程以致力於降低成本。例如，日本未審查專利公報 第200 1 -1 3 1 1 09號揭示回收用以於蒸發器將液態丙烯氣化 之熱媒的方法。其中，利用液態丙烯等氣化所產生之潛 熱，熱媒轉型為液態激冷冷卻劑。此一技術中，使用丙烯

2014-5497-PF(Nl);Chiumeow.ptd 第5頁 1276624 五、發明說明（2) 熱”如冷卻器及冷凝器，將向來浪費掉之 …、 ’以節約冷卻所需之能源。 得到回收產生於氣相催化氧化器之反應熱 亦可：各種；法取?上反應熱之蒸氣以外，蒸氣 之回收燃燒熱可酸之廢氣或廢液時 以爯！知：烯酸製程中已對回收自上述不同步驟之蒸氣加 Xh m ^ Γ該再用有所不足。例如，當回收自氣相催 π #你1裔η之諸如鍋爐的熱回收器之蒸氣係高壓蒸氣，壓力 〇r尤2。萬帕表壓（溫度未予特定，但一般係低於270 ^ ^ ^ ^ t右以如此之间壓瘵氣用作附加於丙烯 二〇餾裝置之加熱器諸如再沸器，製程中之丙烯酸可能過 產生聚合ί。有鑒於此一缺點，高壓蒸氣使用前 : 又田黑氣係低於1.〇百萬帕表壓不低於〇.6百 萬帕表壓（溫度係例如低於183它不低於164之 :J中壓蒸氣可不解壓用作熱媒’以於共沸蒸餾塔或高 彿为去除塔作加熱。因此，中壓蒸氣亦須解壓以用於如此 之尚純度丙烯酸的製造之最終階段，可以利用中壓蒗氣之 部位有限。基於以上，最好以低壓蒸氣為熱媒饋入用、以製 造丙烯酸之蒸餾塔的再沸器，該低壓蒸氣係低於〇 6百萬 帕表壓不低於0· 2百萬帕表壓（溫度係例如低於丨64 t不低 於133。〇。當然’這些低壓蒸氣、中壓蒸氣及高壓塞氣可 用作蒸傑塔以外之熱交換器的熱媒，以及用以驅動動力源

1276624 所供給之蒸 回收丙烯酸 意指壓力愈 蒸氣耗量低 。尤以因南 多排出反應 報第2 0 0 1 - 1 技術，係有 然而，目前 酸製程之丙 該丙烯酸製 之一目的係 酸製程，及 ，丙烯酸製 而得之蒸氣 等之潛熱。 係在提供可 五、發明說明（3) 之涡輪。然而，尤以當 製程之蒸氣耗量相對於 所生之蒸氣總量降低。 用之部位減少。結果， 未經再用排出反應系外 高壓蒸氣鮮少再用，大 曰本未審查專利公 (液態激冷冷卻劑）回收 化時潛熱之回收再用。 發，其中，將產自丙烯 之聚丙烯酸製程，以及 基於以上，本發明 效利用回收自諸如丙烯 丙烯酸製造聚丙烯酸的 合製程的反應熱等熱源 效利用回收自丙烯氣化 本發明之另一目的 氣壓力升高時，丙烯酸 製程之反應熱及燃燒熱 高，該蒸氣可作熱媒使 於蒸氣產量，大量蒸氣 壓蒸氣使用前須解壓， 系外。 3 11 0 9號揭示一種潛熱 關蒸發器中液態丙烯氣 尚無整合回收系統之開 烯酸饋入聚丙烯酸製程 程已予整合。 在提供一種方法，可有 使用產自丙烯酸製程之 程與聚丙烯酸製程之併 ，以及一種方法，以有 實施上述方法之設備。 發明内容 達成上述目的之一創新方法係聚丙烯酸之製法，包括 丙烯酸製程及聚丙烯酸製程。丙烯酸製程包含以下步驟： 於氣相催化丙烯及/或丙烷氧化成反應產物，以溶劑吸收 該反應產物，藉純化從含該溶劑之丙烯酸水溶液純化丙稀 酸。該聚丙烯酸製程包含以下步驟：將回收自丙烯酸製程

2014-5497-PF(Nl)；Chiumeow.ptd 第7頁 1276624 五、發明說明（4) 之熱導入聚丙稀酸製程， 聚丙稀酸。 根據本發明之另一樣 備’包括：用以氣化丙烯 相催化氧化該經氣化之丙 氣相催化氧化裝置所產出 藉蒸顧自含產於吸收裝置 酸之裝置；用以中和丙烯 體中和）、當中或之後（均 以及乾燥聚合物之裝置。 裝置之熱媒饋入丙烯酸製 從丙烯酸水溶液或從丙烯酸純化 態，可提供製造聚丙烯酸之設 及/或丙烷之蒸發器；用以於氣 烯及/或丙烷的裝置；用以吸收 之反應產物於溶劑的裝置；用以 之溶劑的丙烯酸水溶液純化丙稀 酸水溶液及聚合之前（此時以單 以凝膠中和）之丙烯酸的裝置； 該設備中設有管線，以將得自熱 造設備。 實施方式 本發明之一特徵在於··丙烯酸製程及聚丙烯酸製程之 整合貫施。丙烯酸製程包含以下步驟：於氣相催化丙烯及 /或/丙烧氧化成反應產物，以溶劑吸收該反應產物，藉純 匕從S «玄/谷劑之丙稀酸水溶液純化丙烯酸。該聚丙烯酸製 ^ ^含以下步驟··將回收自丙烯酸製程之熱導入聚丙烯酸 ^权’從丙烯酸水溶液或從丙烯酸純化聚丙烯酸。而本發 j之^另特徵在於··丙烯及/或丙烷蒸發時回收之全部或 σ伤潛熱，係饋入聚丙烯酸製程。 i ® 發明中’聚丙烯酸係主要單體成分含丙烯酸及/或 ^ 好7〇莫耳或以上，較佳者為90莫耳％或以上，更 者為實質上100莫耳％)之（共）聚合物。詳言之，聚丙烯

第8頁 2〇14.5497.PF(Nl)；chiulneow.ptd 1276624 五、發明說明（5) 酸之例包含水溶性聚丙烯酸（鹽），吸水樹脂（即吸水聚丙 烯酸（鹽。聚丙烯酸鹽之較佳例包含單價鹽。這些聚丙 烯酸可與其它單體共聚，以〇· 001至5莫耳％(對應於丙烯酸 之值）之>交聯劑交聯，或與其它親水性聚合物諸如澱粉及 聚乙稀醇接枝共聚。水溶性聚合物係溶解度實質上1〇〇%之 可溶於水=聚合物。吸水樹脂係水膨脹、水不溶之聚丙烯 酸，具有父聯結構，可吸收其重量三倍，最好是十至百倍 之去離子水或食鹽水，並能產出含25質量％或以下，最好 是10質量％或以下之水可溶成分（水溶分）之水不溶水膠。 如此的吸水樹脂之例及其化性已揭示於美國專利第6， 107，358 號、第6，174，978 號及第 6，241，928 號。 炫參照第1圖說明本發明方法之一實施形態。第丨圖說 明一丙烯酸製程，原料係用丙烯及/或丙烷（以下簡稱「丙 =f )，及一聚丙烯酸製程（本實施形態中係以吸水樹脂製 程為其例），其使用丙烯酸製程所製造之丙烯酸。本發明 不限於下述之製程，若無妨於本發明效果可或予更改、修 飾。基於此，丙烯酸製程中產生之蒸氣、回收之潛熱不^ 於以下種類，所說明者以外之蒸氣、潛熱可依本發明 適當處置。 參照第1圖，液態丙烯係經管線1饋入蒸發器2，其係 用以將液態丙烯氣化之蒸發裝置。用以將液態丙烯氣化'之 熱媒係由儲槽3經管線4及換熱器5 (調溫器）饋入蒸發器2。 瘵發器2中，液態丙烯與液態熱媒換熱而氣化。因此"，欲 予氣化之液悲丙晞溫度須低於液態熱媒之溫度。然而若液 ΙΗϋΙΙ^· 2014-5497-PF(Nl);Chiumeow.ptd 第9頁 1276624 五、發明說明（6) 態丙烯溫度過低’其蒸發操作壓力亦須低，結果氣化丙稀 對液態丙烯之比容積非常大。蒸發器容積須大以維持蒸發 器内之蒸發速率於適當範圍，導致蒸發器尺寸加大。為免 於蒸發器尺寸之加大’最好將饋入蒸發器2的液態熱媒之 溫度設定於〇 °C或以上，最好5 °C或以上。 調高饋入蒸發器2之液態熱媒溫度，使欲予氣化之液 態丙烯溫度夠高。然後，氣化丙烯對液態丙烯之比容積夠 小，上述缺點即可克服。然而，蒸發器2溫度過高，則蒸 發器内壓可能高於用以饋入液態丙烯之儲槽（圖未示）、内”、 壓，此時須用高壓入料泵以適當調節液態丙烯之内壓饋入 蒸發器2。 更詳言之，當欲予饋入蒸發器2之液態熱媒及液態丙 稀一者β之溫度均高時，須以高壓聚將液態丙稀饋入蒸發器 姓建構4發益2、管線1及相關周邊裝置成足耐 1疋壓力。此即增加入料有關成本，及設備成本 媒之溫度於㈣或以下，較佳者為 之ί ί: 2 ΐ 。。或以下…最好設定欲予氣化 以：限於_3(rc或以上，更佳者為-2。。。或 以上’设疋該溫度上眼於9 Π V斗，.、， 又工丨艮於M C或以下，最好2〇 〇c或以 最好保持欲予饋入蒗私51 9 圍，以確保能從蒸發器2產\==溫；於預定範 如換熱器5之調節器以饋= 最好設一諸 2。告麸可將蜩、、田哭r回*斤欲/皿度之液態熱媒於蒸發器 田然了將調酿益（圖未示）設於 之液態熱媒的溫度。 價 以凋即其所迗料 第10頁 2014-5497-PF(Nl);Chiumeow.ptd 1276624 五、發明說明（7) 調節液態熱媒的溫度之方法無特殊限制。例如，導入 、熱器5作溫度調節之熱媒可係低壓蒸氣（壓力： 壓^於0Λ百萬帕表壓’溫度··低不低 〇、6·5·ΜΑώ/ιΤ壓蒸氣（壓力.低於丨.〇百萬帕表壓不低於 媒之Λ可溫度：低於183 °c不低於164 °c)。液態熱 預ϋΓ: 調整熱媒量以保持該液態熱媒溫度於 用得自下述熱回收裝置之蒸氣作為換執 之熱媒，以降低有關溫度調節之成埶 媒之溫度時，最妊邕人π $ >、六能$ Α 降低液態熱 調節溫度。 液態激冷冷卻劑於換熱器以 μ用於本實施形態之換熱器可係—已知&置。已 =之例包含殼管型換熱器，板型換熱器、= 係用以提升溫度，及用於冷卻之吸收型冷=熱-，均 凡液態之熱媒均可用作液態熱媒。然而， 少不因與液態丙烯換熱時產生的 至 態熱媒。液態熱媒之例包含諸如工；==為該液 形態中，係用固化溫度低於水之低冰二液=此：實施 媒。然而，液態熱媒可依丙烯酸製 .為液態熱 擇。 那义衣転之刼作條件另作選 蒸發器2之内壓無特殊限制，但 差。故最好設定蒸發器2内壓之下限於〇!百、率 上，較佳者為0· 2百萬帕表壓或以上萬帕表壓或以 表壓或以上。另一方面，若 更佳者為〇·3百萬帕 、回則須建構該蒸發

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第11頁 1276624 五、發明說明（8) 器、入料管等使其可对特定壓力。基於此，最好設定蒗發 器2内壓之上限於2· 0百萬帕表壓或以下，較佳者為i 5“百 萬帕表壓或以下，更佳者為1·〇百萬帕表壓或以下。· 圖雖未示，可隨所需設控壓閥、液體流量控制閥或液 體入料泵於管線1、4及其它管線之適當位置，以控制該蒸 發器之内壓至最適當壓力。 潛熱係由液態丙烯於蒸發器2之氣化產生，並係由冷 卻液態熱媒所回收》(以下稱激冷液態熱媒為「液離激二 冷卻劑」）。液態激冷冷卻劑自蒸發器2取出經管線;回& 於儲槽3。 剛自蒸發器2取出的液態激冷冷卻劑之溫度隨饋入茱 發器之液態丙烯的溫度，液態丙烯及液態熱媒饋入等而 異。故，態激冷冷卻劑之溫度無特殊限制。但例如當 述溫度範圍之液態熱媒饋入蒸發器時，自蒗發器: 態激冷冷卻劑溫度低於t。此時， ”、、x P 之液 _ * — 一 , ^ ^ 此時，因該液態激冷冷卻 劑黏度南，熱傳係數降低。此意謂著換熱效率差。/ 最丙烯ί製程之操作條件諸如液態熱媒饋入量、饋 入蒸^态之液怨熱媒及自蒸發器取出之液態丙 液〔態激冷冷卻劑之溫度下限設於M 〇 t或以上，較佳X者 -5 C或以上’更佳者為〇。。或以上。另一方面，若德 液態激冷冷卻劑溫度過高，則須藉使用諸如冷涂機匕後 裝置更為降低液態激冷冷卻劑之溫度， = 溫度調節所需成本上升而;、；=此此，冷卻劑之 个佳。基於此，最好調節操作條

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五、發明說明（9) ίίίί後的液態激冷冷卻劑之溫度設於40°c或以下，較 佳者，35^τ，更佳者為 右，所有液態激冷冷卻劑留在丙稀酸製程不排出反應 保持液：：：ί聚丙烯酸製程’則須加大儲槽3以於其内 '、、4激冷冷部劑。此係因丙烯酸製程所設之冷凝3|、 冷卻器等無法完全消耗所有液態激冷冷卻劑。所 有液態激冷冷卻劑留在丙晞酸製程，於換熱 冷冷，劑升溫所需熱量會增…或將有礙於得吏自液熱:激收 之蒸虱的有效利用。基於此，最好饋入所有或部份液離激 冷冷卻劑於聚丙稀酸製程之裝置，尤以諸如經管線圖 未不之管線至冷卻裝置37。基於此，液態激冷冷卻劑可經 管線8自蒸發器2回饋至儲槽3，然後經管線4a饋入冷卻裝 置3 7，如第1圖，或不回饋至儲槽3直接饋入冷卻裝^置3了。 或者 >，可設若干管線以利用液態激冷冷卻劑作為丙稀酸製 程中諸如換熱器、冷卻器及冷凝器之各所欲裝置的冷媒。 或者可依所需於管線適當位置設調溫器（圖未示）調節 液態激冷冷卻劑溫度後饋入其它裝置。亦可用保溫元^覆 蓋管線以抑制溫度變動。亦可隨意配置液體入料系、液體 流量控制閥及控壓閥以調節液態激冷冷卻劑之饋入量。當 以液態激冷冷卻劑饋入換熱器、冷凝器等作為冷媒里可^ 例如設於能以所欲溫度範圍之液態激冷冷卻劑饋入的位置 之調溫器調節溫度，使諸如冷卻、冷凝等換熱操作穩定進 行。 w疋 氣化丙烯自蒸發器2經管線6饋入反應器7，其係一氣

2014-5497-PF(Nl);Qiiumeow.ptd 第13頁 1276624 五、發明說明α〇) _~ 相催化氧化裝置。當氣化丙烯饋入反應器7時，與經另一 管線（圖未不）導入於反應器7之分子氧接觸作氣相催化氧 化反應。分子氧之例包含空氣、富氧空氣及純氧。氣相催 化氧化反應器之型式無特殊限制，但最好是殼管式反應 器，其換熱性極佳。 〜

反應器7之操作條件無特殊限制。例如，於反應器7實 施二段氣相催化氧化反應時，於第一段觸媒層自氣化丙烯 產生含丙烯醛之氣體。此時，最好設定反應器反應溫度於 25 0至45 0 °C之範圍，反應壓力於〇至〇· 5百萬帕表壓，而空 間速率於300至5, 000小時-ι(標準狀態）以得高反應效率。 產生於第一段觸媒層之含丙烯醛氣體導入第二段觸媒層製 造含丙烯酸之氣體。至於第二段觸媒層，最好設定反應溫 度下限於100 °c或以上，較佳者為15〇 〇c或以上，反應溫度 上限於380 °C或以下，最好300 〇c或以下，反應壓力於〇至 0 · 5百萬帕表壓之範圍，空間速率於3 〇 〇至5，〇 〇 〇小時M (標 準狀態）之範圍，以得高反應效率。裝填於反應器中第一 段及第二段觸媒層之觸媒可係通常用於製造丙烯酸之氧化 觸媒。，然，製造含丙烯酸之氣體之方法除該二段氣相觸

媒催化氧化法以外，使用單段或多段觸媒層之已知方法亦 可適用。 如上述’反應熱係由氣化丙烯之氣相觸媒催化氧化產 生。該反應熱可藉與一媒體接觸而移除。例如，當氣化丙 烯饋入，填於反應器7管中之第一段觸媒層時，因氣相觸 媒催化氧化第一段觸媒層中產生反應熱。管中之反應熱係

1276624 五、發明說明（11) 於特定反應溫度（例如，25〇至45〇。(：）饋入諸如5〇質量％之 1，鉀或50質量％之亞硝酸鈉於反應器7之殼部。於是，部 ，隨反應熱回收之熱媒經取出由熱回收裝置（除熱鍋爐）以 蒸氣回^媒因而冷卻至一預定溫度❶然後將該熱媒饋 入反應裔之殼部，以調節反應器中之反應溫度於預定範 圍。對ΐ 一段觸媒層亦以於一預定反應溫度饋入高溫熱媒 至反應器作上述反應熱之移除。 有日守，第一段觸媒層及第二段觸媒層各設一熱回收裝 ’以於第一段觸媒層之熱回收裝置產生高壓蒸氣，而於 ::段觸媒層熱回收裝置產生中壓蒸氣。，亦可設單-熱回 —二f由第一段觸媒層及第二段觸媒層共用，以產生高壓 条氣或中壓蒸氣。 &门t Ϊ本發明之實施形態，用以回收反應熱或燃燒熱之 二:6二置，特殊限制。已知熱回收裝置，諸如圓筒鋼 11 = f %管狀鍋爐、控制循環锅爐、貫流鍋爐可用作 彳K入1ΐ Γ收裝置之例。最好經管線饋入得自反應熱回 稀酸i程ί G Gh 0百萬帕表壓的高壓蒸氣於聚丙 « 得自^二：f 一段觸媒層之溫度高於第二段觸媒層時， 又觸媒層反應熱回收之蒎氣壓力高於得自第-p 觸媒層反應埶回你夕γ々 夂瘵孔魘刀同於付自第一祆 一段觸媒展Γ甘收蒸虱。因此，最好經管線饋入得自第 段觸媒(Γ氣於聚丙烯酸製程之乾燥裝置。得自第一 萬帕表壓或以上，最好3.°百萬帕表壓或 上之回壓錢尤適作乾㈣置之熱媒，以有效進行乾 WA 2014-5497.PF(Nl)；(^e( ow.ptd

1276624 *""" 丨"丨 1丨"_ 五、發明說明（12) 燥。 J頁::當二如此之高壓蒸氣作為熱媒饋入丙稀酸製程的 蒸餾/純化裝置之換熱器及再熱器時’可能有咅外之聚人 ”生㊅但將：此之高壓蒸氣經壓力調節解壓-成中或低口壓 :匕’=該：或低壓蒸氣於丙稀酸製程的換熱器及再熱 裔’即可作该南壓蒸氣之利用。 、、 反應器7中第二段觸媒層所產生之反應熱係以類似於 ，：段，層之方式，饋入該反應熱於諸如銷爐之熱回收 裝置，於其内產生飽和蒸氣而移除。產生於埶回收裝置之 蒸氣的壓力隨該熱回收裝置之操作條件而異。雖缺最好用 得自第一段觸媒層之蒸氣以如上述有效乾燥吸水樹脂，但 當熱回收裝置所產生之蒸氣係1 · 〇至約4 · 〇百萬帕表壓之高 壓蒸氣時，此一得自第二段觸媒層之高壓蒸氣可作為熱 媒，饋入吸水樹脂之乾燥步驟。此時，最好至少設一 G 器以調節高壓蒸氣之壓力。詳言之，最好設一調壓器維持 壓力以於熱回收裝置產生預定範圍之飽和蒸氣。又，最好 在管線之適當位置設一調壓器以饋入蒸氣於吸水樹脂製造 設備，以保持饋入吸水樹脂製造設備之蒸氣壓力於預定範 圍。當南壓蒸氣產生量高過吸水樹脂製造設備之高壓蒸氣 消耗量時，最好於蒸氣饋入管線之適當位置設一調壓器，' 經調壓器饋入蒸氣於丙烯酸蒸餾/純化裝置，以保持饋入 管線中之蒸氣壓力於預定範圍。又，最好可係吸收回收自 高壓蒸氣產生中或低壓蒸氣所產生之熱的熱回收裝置之排 放水，饋入該中或低壓蒸氣於丙烯酸蒸餾/純化裝置，或

圓

2014-5497-PF(Nl);Chiume〇w.ptd 第16頁 1276624 五、發明說明（13) 吸水樹脂製造設備。十因得自第-段觸媒層之蒸氣量 第二段觸媒層之高熱Γ無Γ用得自 ί ί :ΐ :林如此之中壓蒸氣為丙烯酸製程中之 5將高壓蒸氣解壓為中或低壓蒸氣，以利 二δ:二ΐ瘵軋於設在蒸餾塔之加熱/隔熱裝置，並於 褒壓Λ於箱定笳m 置5又調壓益，以調節管線内之蒸 氣壓力預疋粑圍，將過剩蒸氣排出反應系外。 夕/5 : ί ίί 3此一實施形態，得自回收氣相催化氧化 軌I ί ·、嘀用^ ^部份蒸氣，係利用於聚丙烯酸製程之加 表面交聯等需要熱之驟包含諸如聚合、乾燥、 因為吸水樹脂的殘存加熱步驟係乾燥步驟， 反應器7中產生之早反體庫7物可藉人使用蒸氣之乾燥降低。 線10饋入吸收塔u，复#應用產以物/人3丙稀酸之氣體係經管 化丙稀酸之吸收裝置其Ϊ、；以攸含丙稀酸之氣體及溶劑純 溫度過高時，含塔11的含丙婦酸之氣體 致降低丙烯酸之產；su;極：能在吸收塔内聚合，以 冷卻含丙稀酸之氣體至最好在饋入吸收塔11前’ 器7之反應產物出口附 1以下。因此’最好在反應 裝置及/或熱回收裝】近：=1°之適當位置設-冷卻 裝置於吸收塔η，上。，:圭二為7附加諸如鍋爐之熱回收 〇 令部反應為7内之反應產物，並作熱 田反應态7出口之反應產物溫度係在150至380 °C之範

2014-5497-PF(Nl);Chiumeow.ptd 第17頁 1276624 五、發明說明（14) 圍時，可饋入該反應產物於鍋爐作熱回收。若得自熱回收 之蒸氣係低於1·〇百萬帕表壓不低於0.6百萬帕表壓之中壓 蒸氣’則如此之中壓蒸氣可最適用作設置在最終蒸餾/純 化階段，除純化塔24以外之精餾塔、再沸器、加熱器、換 熱器等之熱媒。又，若得自熱回收之蒸氣係低於〇 · 6百萬 帕表壓不低於0 · 2百萬帕表壓之低壓蒸氣，則如此之低壓 蒸氣可用作純化塔24之熱媒，即附加於純化塔24之再沸 器、加熱器、換熱器之熱媒，無產生聚合物之可能。當 然’中或高壓蒸氣經解壓可用作熱媒。

自吸收溶劑冷卻器1 2經管線1 3饋入吸收溶劑於吸收塔 11以含丙烯酸氣體與吸收溶劑之氣液接觸產生含丙烯酸溶 液。將吸收塔11之殘餘物當廢氣排出反應系外之同時，含 丙稀fee’谷液經管線15饋入下一步驟。該廢氣含未吸收之反 應氣，°該廢氣可經管線（圖未示）回饋於反應器7作氣相 催化氧化’或可供給於燃燒步驟（圖未示）。廢氣處置方法 ^特殊限制。例如，得自燃燒廢氣之燃燒氣體溫度通常很 同。因此’得自燃燒廢氣之燃燒熱可饋入諸如鍋爐之熱回 收裝置產生洛氣。取決於其溫度，所產生之蒸氣可用作換 熱器之熱媒。 = 實施形悲中’將說明於下之用以燃燒廢氣或廢液 2燒設備無特殊限制。然％，最好使用已知燃燒設備， 相^堯或液體燃燒時之垂直燃燒爐及橫向燃燒爐。 ::亦無特殊限制。例 >，燃燒廢氣時可採使用觸媒 之机體燃燒方法，或使用燃料之氣液燃燒方法。

1276624 五、發明說明（15) 習知吸收溶劑可用作溶劑館入吸收塔1 1。吸收溶劑之 例包含諸如水及含有機酸之水等低沸溶劑（沸點低於丙埽 D ’以及南沸點（沸點高於丙浠酸）惰性疏水性有機溶劑 (諸如一笨謎及聯苯）。以水作溶劑時，含丙缚酸氣競所含 之丙烯酸係以使含丙烯酸之氣體於吸收塔與水接觸加以純 化。如此，得丙烯酸水溶液（例如，丙烯酸含量·· 5〇至8〇 質量％，餘為水及雜質）。 若含丙烯酸氣體與諸如二苯醚及聯苯等之混合溶劑的 高沸溶劑接觸，部份含丙烯酸氣體吸收於該高沸溶劑，產 生丙烯酸溶液。吸收塔11之操作溫度等無特殊限制，但以 最好在吸收塔11頂調節溫度於40至70 °c之範圍以有效純 化。 ' 吸收丙烯酸時最好使用較低溫溶劑以得高吸收產率。 又，最好調節潰入吸收塔之溶劑溫度於既定範圍以持續穩 定吸收。最好控制溶劑溫度使其低限在0 t或以上，較佳 者為5 °C或以上，溶劑上限係35 °C或以下，最好30 °C或以 下。維持溶劑溫度於如此之低，即冷卻該溶劑所需成本的 壓低’係藉經管線4 a導入液態激冷冷卻劑作為熱媒至換熱 器5a。液態激冷冷卻劑之升溫中，加熱液態激冷冷卻劑所

需成本的壓低’係藉導入鍋爐等所回收之低或中壓蒸氣作 為熱媒至換熱器5a。 、 吸收塔中得到之丙烯酸溶液（最好係丙烯酸水溶液）經 管線15饋入下一步驟。丙浠酸之外，丙稀酸溶液可含諸如 仍保未反應狀態之丙烯未反應產物，諸如曱醛、丙烯醛、

1276624 五、發明說明（16) 糠醛、苯甲醛、甲酸、乙酸、馬來酸、丙烯酸二聚物之副 產物，以及諸如聚合抑制劑之添加物。 丙烯酸溶液可經管線15直接饋入共沸分離塔18，或隨 所須於隨意步驟間接饋入。例如，丙烯酸溶液可於饋入共 沸分離塔前饋入汽提塔1 6，以減少丙烯酸溶液中丙烯搭含 量。於汽提塔1 6移除丙烯路後，含丙稀酸溶液經管線1 7導 入蒸餾/分離塔（共沸分離塔）1 8。亦可於汽提塔1 6移除丙 烯醛經管線1 4a當廢氣排出反應系外，或通過吸收塔丨丨後 經管線14移出反應系外。

廢氣可於隨意程序，或饋入圖未示之燃燒步驟，類似 於以管線1 4抽出反應系外之廢氣的處理，以使燃燒步驟所 產生之燃燒熱回收成蒸氣’利用作丙烯酸製程中之熱媒。 共沸分離塔1 8中，用共沸溶劑（至少一種共沸溶劑）進 行共沸蒸餾從丙烯酸水溶液移除低沸物，諸如水及共彿溶 劑。此一實施形態中，脫水蒸餾係用與水共沸之共沸溶劑 施行。共沸分離塔1 8之操作條件無特殊限制。僅須係可於 特定條件下執行之已知丙稀酸製程，其操作條件無特殊限 制。亦可取代共沸蒸餾，用已知蒸餾法從丙烯酸水溶液分 離移除目標雜質。該蒸餾法、蒸餾條件、蒸餾次數及基 裝置可依蒸餾目的隨意組合。 Θ 共沸溶劑可用已知溶劑。最好使用不與丙稀酸共彿之 共沸溶劑。最好係幾乎不溶於水之共沸溶劑，因如此之北 沸溶劑易於從蒸出之水相分離而易於回收利。如 2 沸溶劑之例包含甲苯、二曱茇、。a ^ ^ 〃

1276624 五、發明說明（17) 基異丁基綱及乙酸丁_。一或以上之共沸混合物可用作共 海溶劑》最好使用特定量之可呈充分分離效果的共彿溶劑 以提升共沸蒸顧之效率。 沸點低於丙烯酸之副產物及諸如水之低沸物，係由篡 ，塔18頂部連同共沸溶劑，成分餾分氣體（以下稱「蒸出' 氣體1)經官路1 9瘵出。諸如馬來酸及丙烯酸二聚物之高 沸雜貝，丙烯酸及聚合抑制劑係從蒸餾塔1 8底部取出成粗 丙烯酸，經管路23饋入下一步驟。 蒸出氣體以管線19饋入冷凝器26a以凝集冷卻。如 此，蒸出氣體變成蒸出液體，饋入共沸溶劑分離裝置2〇諸 如彳員析器。在共沸溶劑分離裝置，蒸出液體分離成油相 (共沸溶劑）及水相（吸收液體）。本實施形態中，分離後之 弗/谷劑係以管線21回饋於共沸蒸鶴塔1 8再循環。亦可將 弗’谷劑導入另一步驟（圖未示）。再循環的特例並未於本 說明書之圖式作說明。同樣，可將水相饋入另一步驟。例 如’燃燒處理廢液時，最好將燃燒程序所產生之燃燒熱導 入諸如鋼爐之熱回收裝置，回收燃燒熱成蒸氣利用作丙烯 酸製程中各種裝置之熱媒。 最好從儲槽3將液態激冷冷卻劑經管線4a饋入冷凝器 2 6a ’以液態激冷冷卻劑用作冷媒。類似於換熱器“，最 好_節饋入冷凝器2 6之液態激冷冷卻劑溫度於既定範圍， 以維持冷凝器之穩定操作，提升凝集效率。 出自共 >弗蒸館之粗丙稀酸係經管線2 3導入蒸館/純化 襄置’諸如純化塔2 4。粗丙烯酸饋入純化塔2 4前，可設另

1276624 五、發明說明（18) 蒸箱^驟’以更降低粗丙烯酸之雜質含量。例如，可將 ，稀之溶液饋入一隨意蒸餾/純化塔，諸如低沸塔（圖 :及^沸塔（圖未示），以降低含丙烯酸溶液之雜質含 ^ =之，可隨蒸餾目的、條件等組合可用於正常的丙 f酸製程之丙稀酸蒸鶴/純化裝置。若如此之蒸顧塔須有 =如，，、冷凍或加熱之加熱或冷卻操作時，最好饋入經 |狐^ ”周節之液態激冷冷卻劑於所欲裝置，諸如冷卻器、冷 ，裔及換熱器。並且，最好隨所需調節得自熱回收之蒸氣 溫度及壓力後，饋入所欲裝置，諸如加熱器、再沸器及換 熱器，作為熱媒。 此一實施形態中，丙烯酸溶液係得自於吸收塔吸收含 丙烯酸氣體之液體，或將吸收液通過吸收塔後之汽提塔， 丙稀駿含量降低的液體。粗丙烯酸係含丙烯酸為主要成分 之液體’係蒸餾丙浠酸溶液而得。粗丙烯酸含副產物諸如 乙酸、甲醛、丙烯醛、丙酸、馬來酸、丙酮、糠醛、苯甲 搭及雜質。這些副產物及雜質以粗丙烯酸之純化（諸如蒸 顧及結晶）移除。於是，產生大體上不含醛之丙烯酸（含醛 量不高於0.001質量％，最好不高於0.0005質量％)。如此大 體上不含醛之丙烯酸在本發明中稱作高純度丙烯酸。 純化塔24中，進行蒸餾（純化）將粗丙烯酸純化成高純 度丙烯酸。如此，以蒸餾得高純度丙烯酸。第1圖之例 中，含於粗丙烯酸之丙烯酸於饋入純化塔24時蒸餾成蒸 氣。如此產生之蒸氣經純化塔24頂部餾出，經管路25導入 冷凝器26。冷凝器26中蒸氣變成凝液。冷凝器26中之凝液

2014-5497-PF(Nl);Chiumeow.ptd 第22頁 1276624 五、發明說明（19) 可經管線27饋入回流槽28儲存。回流槽28中之部份凝液可 回饋於純化塔24成回流液。冷凝器26係附加於純化塔24 , 以凝集並冷卻從純化塔24頂部餾出之物質。冷凝器中施行 與丙烯酸蒸氣之熱交換時，最好調節導入冷凝器之冷媒溫 度於既定範圍，以穩定凝集。此時，最好經管線4a將液態 激冷冷卻劑饋入冷凝器2 6。降低液態激冷冷卻劑之溫度 時，可設冷卻裝置（圖未示）以調節液態激冷冷卻劑之溫 度。升高液態激冷冷卻劑之溫度時，可從鍋爐導入低或中 壓蒸氣作為熱媒，將液態激冷冷卻劑導入第1圖之換熱 器。 ·、、 於冷凝器26產生之凝液係高純度丙烯酸（純化丙烯 酸），大體上無雜質。高純度丙烯酸之純度隨純化條件而 異。但疋一般係付純度9 9 · 5質量％或以上之丙稀酸。 回流槽28中之凝液以管線30饋入聚丙烯酸製程（第1圖 中，相當於吸水樹脂製程33)作為原料。高純度丙烯酸可 於饋入聚丙烯酸製程以前，饋入所欲程序之另一步驟。

以蒸餾將粗丙烯酸分離為丙烯酸、及雜質與聚合抑制 劑之後，含於粗丙烯酸之高沸雜質及聚合抑制劑累積於純 化塔24底部。如此累積之高沸雜質及聚合抑制劑當廢液排 出。該廢液可予饋入另一步驟作所欲之處理。例如，可經 管線31將廢液饋入燃燒步驟，燃燒產生之熱導入諸如鍋爐 之熱回收裝置，回收成飽和蒸氣。回收之飽和蒸氣可饋入 所欲裝置作為熱媒。當然，本實施形態中，燃燒各種廢液 (廢水及廢油）及/或廢氣所產生而排出丙烯酸製程外之廢

2014-5497-PF(Nl)；Chiumeow.ptd 第23頁 1276624 五、發明說明（20) 熱’可用任何熱回收方法回收，利用作熱媒。 根據本實施形態，除所說明者外，可用諸如冷卻器及 冷凝器之任何能換熱之裝置。本實施形態中，最好利用回 收於蒸發器2之液態激冷冷卻劑（潛熱）作為如此之未示的 冷卻器及冷凝器之冷媒。 本實施形態中’含聚合抑制劑及雜質之底液的

π 口 ，， ⑴X八小严只^ /匕口 Γ TO 可回饋於再沸器32，另一部份底液可從純化塔24以管線3ι 抽出饋入廢液處理步驟，亦可饋入另一處理步驟。須知各 ，餾=，諸如共沸蒸餾塔、低沸成分分離塔、乙酸分離 蛤、尚沸成分分離塔、純化塔以及純化塔24設有加熱/隔 :f置’ It如未示之蒸餾塔的再沸器、隔熱夾套，用 之原料的預熱器，以及換熱器。最好以得自回收： ^ S文製私之熱的洛氣作為熱媒， 熱/隔熱裝置，以降低加熱所需成本。 一…傑。之加 技夕雖5說明’必要時最好於饋入各蒸餾步驟及/或蒸餾 :嚷t: ΐ ί加防止聚合所需的特定量之聚合抑制劑、。六 加聚合抑制劑之方式無特殃 J 添 劑於諸如粗丙烯酸之液體，心二例如’可添加聚合抑制 而添加該混合物於蒸館塔4=:之前回流該液體， 餾塔（此時聚合抑制劑可俜t :聚σ抑制劑直接饋入蒸 將分子氧直接饋入蒸餾塔底 二*打可藉空氣冒泡等 一溶劑後間接饋入。 ，亦可溶解聚合抑制劑於另 聚合抑制劑之種類無 特殊限制 僅須能有效抑制丙歸

1276624 五、發明說明（21) 酸之聚合。聚合抑制劑之例包含，氫醌、氮醌單甲醚、氫 酿、吩噻畊、4 -羥基-2，2，6, 6-四甲基哌啶、亞硝基 紛、銅鹽化合物諸如二甲氨荒酸銅、及錤化合物諸如乙酸 鎂。聚合抑制劑可係依混合物於其中一併混有一或多種。 聚合抑制劑之組成可隨使用目的作最佳決定。 丙烯酸溶液或丙烯酸（最好係高純度丙烯酸）之部份或 全部經管線3 0饋入吸水樹脂製程3 3 (本實施形態中，吸水 樹脂係水不溶之親水性樹脂，吸水變成凝膠）。吸水樹脂 製程中’吸水樹脂係施以特定程序，即依序導入丙稀酸製 程中所製造之丙烯酸於中和步驟34( 一隨意步驟）、聚合步 驟35、乾燥步驟36及冷卻步驟37而製造。當然這些步驟中 可設所欲之步驟，以提升吸水樹脂的各種化性及物性。例 如’聚合當中或以後可設交聯步驟。 中和步驟係一隨意步驟，依需要而設。作為中和步驟 之一例，提議有一方法以混合既定量之鹼性物質粉末，水 溶液’及聚丙稀酸製程所製造之丙稀酸與聚丙稀酸（鹽）。 然而，中和方法無特殊限制’可採用已知方驟 之施行可係於聚合前（此時以嚴髀士』、^ 後（均以凝膠中和），或可於聚合前後施行。第i圖之例 中’聚合步驟係在中和步驟隨德 ㈣德，Φ在"二後當中和步驟係在聚合步 驟化傻牯，中和裝置（聚合裝詈、 -^ Μ ^ , 口农置J之配置可隨這些步驟之施 打順序予以更改。又，聚合梦罟β j壯取 一/ 異。 置及中和裝置可係相同或互 用於中和丙烯酸之鹼性物暂 双丨王初買之例包含已知鹼性物質， 2014-5497-PF(Nl);Chiumeow.ptd 第25頁

1276624 五、發明說明（22) 諸如碳&L鹽（氫鹽）、鹼金屬氫氧化物、銨及有機胺。丙 酸之中和比率無特殊限制。申合劑可添加至可達特定中和 比率之量（例如，30至1〇〇莫耳％，最好5〇至8〇莫耳％)。若 需移除中和時所產生之反應熱，則中和後可將反應產物 :諸如冷卻塔之冷卻裝置。此時，最好經管線化以液 冷冷卻劑作為冷媒饋入冷卻裝置，以壓低冷卻所需成.：。 中和後，丙烯酸鹽溶液隨所需導入聚合步驟。聚人牛 =聚合方法無特殊限制。可採用已知聚合方法，諸：二 =由基聚合起始劑之聚合’放射線聚合使用電子 t合’使用光促進劑之紫外線聚合。聚合步驟中 = 稀Λ以：丙稀酸(鹽)水溶液之丙稀酸濃度不低 =;量%更佳者不低於2°，不高於8。請，更佳者不 ，據本實施形態’各種需求諸如聚 ΐ :::意選定。當然，必要時可添加已知== ^ 體’以及水溶鍵轉移劑及親水性聚合物。 :裝【於1合步驟之桶槽及裝置無特殊限制，可用泛用聚 1c掛：般、’聚合後得到之丙烯酸鹽聚合物（以下亦稱「吸 3八係水Λ聚合物。水膠聚合物鑛入乾燥步驟以移· 堵如熱風乾燥機、流動床乾燥機U 5 ^ ^ r,® ( t ^70 ^230 t) 烯酸製程廢牵之蒗氣，尤以f 罕乂佳者為使用自丙 … 尤以附加於氣相催化氧化裝置之熱

1276624 五、發明說明（23) 回收裝置回收反應熱所產生之高壓蒎 此之蒸氣於乾燥步驟36。 Μ ^作為熱媒，饋入如 丙烯酸水膠（含水聚合物）於乾燥步驟使用各種 :可用例如，導熱、可換熱型乾燥機諸如鼓式及 m。乾燥可藉用蒸氣加熱如 :乂;水！Ϊ觸該換熱表面而施行。最好施行熱風、;ί c r>八中水膠直接接觸蒸氣以降低殘存單體$ f；，# 升乾燥效率。更詳言之，最好以熱風水；存二二； 二氣低於5°°C，最好不低於;㈣t 吸水樹脂的吸水力不。同乾存單體含量，提升 分鐘至1小時）之範圍“係1分鐘至3小時（最好5 2步驟後’吸水樹脂於高溫狀態下排出反應系。因 。。Ϊ :::該吸水樹脂至特定溫度範圍(例如室溫至9 0 例如；用ί80 C)。吸水樹脂的乾燥方法無特殊限制。 =之；=氣吹向吸水樹脂，或將吸水樹脂導入諸如 ΐίίΐ: Γ以管線化饋入液態激冷冷卻劑於冷卻裝 置作為冷媒，有利於壓低冷卻所需成本。 可予^ ^ :至既定溫度範圍之吸水樹脂可直接使用，亦 = = = = =狀香：亦可依使用目的隨意添 ^如遏原劑、香料、黏結劑。 皮狀施形態中聚丙稀酸最好在乾燥後冷卻。例如，當 一至數毫米大小時，乾燥後聚丙稀； 文耄未大小之粒子存在。乾燥粒子之狀態雖隨乾

1276624 發明說明（24) 燥法而異，乾燥粒子通常係 最好將乾燥粒子粉碎、分級劑之形式存在》因此， 10至1，000微米之範圍，最' 定大小（例如重均粒徑在 丙烯酸粉末。又，最好隨 〇,800微米之範圍）的聚 交聯劑水溶液、粒料化之：、= = =(，“ 粉末。於是隨粉末粒子大小句分布於聚丙稀酸 壓力下之吸水力）變異受㈣起之各種化性、物性（例如 饋入乾燥步驟36之蒗翕a、货& & m 燥步驟36外，氣可；排出：ίϊΠΐϊϊ 及相對高壓已較低於導入乾燥步ί ΐ =作ΐί 可回饋至丙稀酸製程以適當壓力、溫 f :::為熱源。λ以最好調節排出乾燥步驟36之部份排 、坚產生蒸氣，收集其餘排出再用作鍋爐入料水。排 出回收裝置產生之蒸氣隨其溫度、壓力，可饋入蒸館/純 化裝置’或再用作丙烯酸製程熱源。 ’ 根據本實施形態，最好使用得自回收丙烯酸製程及聚 丙烯酸製程中產生之反應熱的蒸氣，隨其溫度、壓力作為 所欲裝置之熱媒。或亦可降低蒸氣之溫度、壓力以隨所需 使用於所欲之裝置。降低蒸氣壓力溫度之裝置無特殊限 制。可用任何裝置。又，必要時最好將不必要之蒸氣排出 反應系，以保反應系之壓力適當平衡。 如上述，根據本發明一實施形態之典型丙烯酸製程及

1276624 五、發明說明（25) 隨丙烯酸製程後之聚丙烯酸製程，已參照第1圖作說明。 以下參考第2圖說明互相連續實施丙烯酸製程及聚丙烯酸 製程之設備。第2圖示意說明丙烯酸製程及聚丙烯酸製程 中蒸氣之流動。

如上述，反應器係一氣相催化氧化裝置，以催化氧化 得自蒸發器中丙烯及/或丙烷氣化而成之氣化丙浠及/或丙 烧。於該反應器附加有諸如鋼爐之熱回收裝置。熱回收裝 置將反應熱轉移至諸如饋入熱回收裝置之水等熱媒產生蒸 氣。本發明之本貫施形態中，如此的反應器之例係二段氣 相催化氧化裝置。詳言之，該反應器具有熱回收單元 40a、40b，各設於第一段觸媒層41及第二段觸媒層42，以 回收各觸媒層4 1、42所產生之反應熱。本實施形態中，得 自回收第一段觸媒層之反應熱的蒸氣係以控壓閥5丨調節壓 力，使產生於熱回收單元4〇a之壓力在既定範圍内。該蒸 氣經官線50饋入聚丙烯酸製造設備之所欲裝置作為埶媒。 該聚丙烯酸製造設備包括中和裝置，以中和丙烯酸(…最好 係純化之丙烯酸），聚合裝置以聚合該中和物，乾燥裝置 以乾燥聚合物，及冷卻裝置以冷卻聚丙稀酸。當聚丙稀酸 製程係吸水樹脂製程時，最好鎖人蒸氣於乾燥裝置以 純^匕之丙烯酸中和及聚合後之聚合物。乾燥裝置中，如 ，，之氣體溫度可藉與熱媒蒸氣換熱提高至所欲溫度，執 氣體可：向聚亡物脫除其水分。該聚合物於是乾燥。…、 本貝把形悲中，第—段觸媒層產^ ^ ^ ^ ^ ^ …饋入乾燥裝置52，部份蒸氣以管線5。心心；綠

1276624 **— mm 五、發明說明（26) ，最好於管線50f之適當位置設解壓装置51，以解壓蒸 欲水準。若從第-段觸媒層之蒸氣饋入量過大，多 餘部伤可經管線適當

圖中’僅以得自第一段觸媒層之蒸氣饋入聚丙烯 S文•私’得自第二段觸媒層之蒸氣係經管線5〇a、5〇h饋入 丙稀酸製程之特定裝置。亦可饋入得自第二段觸媒層之装 氣於聚丙㈣製程。《以僅須該蒸氣係1〇百萬帕表壓或、 ^亡之兩壓蒸氣，如此之蒸氣可饋入第-段觸媒層及/或 旦^段觸媒層，取決於蒸氣回收量，聚丙烯酸製程所需熱 若於反應器7附加有熱回收裝置4〇c以冷卻反應器7中 之5應產4匆’最好利用得自反應產物之熱回收的蒸氣作為 ，，裝置之熱媒。若得自反應產物之熱回收的蒸氣係中壓 蒸氣（低於1·0百萬帕表壓而不低於〇·6百萬帕表壓），其部 份或全部可不解壓以管線5〇b作為熱媒饋入，如第2圖，或 解壓至所欲水準，饋入熱媒於隨意之加熱器或換熱器，諸 如用以加熱、蒸發附加於蒸餾/純化裝置46等之再沸器中 的底料之加熱器’預熱入料液體之換熱器，及調節饋入冷 凝器等的冷媒溫度之換熱器。

又，以熱回收裝置40d、40e回收燃燒熱得蒸氣。其中 燃燒熱係燃燒裝置44燃燒排自丙烯酸製程之廢氣，諸如排 自用以於溶劑吸收反應產物之吸收裝置的廢氣，或燃燒裝 置45燃燒排自丙烯酸製程之廢液，諸如排自用以從丙稀酸 水溶液純化丙烯酸之蒸餾/純化裝置之廢液所產生。如此

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五、發明說明（27) 可利用作所欲裝置之熱媒。又，若該等蒸氣 蒸氣時，可如上述直接饋入所欲裝置作為熱媒。 制=出二用以製造高純度丙烯作為最；產物之丙稀酸 ^ ° ，係各種蒸餾/純化裝置中最可能產生聚合物 者。若用中壓蒸氣作為附加於丙烯酸製造塔47之加埶 J J器之熱媒’即可能產生聚合物。基於此，最好 （低於U百萬帕表壓不低於G 2百萬帕表壓）， 度調郎於所欲範圍之蒸氣饋入。 咖 t附加排出回收裝置於乾燥裝置52，以 入鋼爐。#自回收饋入乾燥裝置52之蒸水饋 用’有利於壓低鋼爐燃料消耗量，節省鋼块入广 低鍋爐燃料燃燒量，壓低Ν〇χ排放量。又，-JC• ’亦降 :出：收裝置4〇f之十或低壓蒸氣再用作 匕於 ，’=如丙稀酸製造塔47之熱媒’加熱成1 此，最好裝設管線50J以從排出回收裝 ^。， 餾/純化裝置。 饋入蒸氣於蒸 最好以隔熱元件覆蓋該管線，保持經該 蒸氣免於溫度下降。又，圖雖未示，最好 3送中之 設壓力調節閥或相當品以隨蒸 網配置在 量及蒸氣壓力。 丨位調卽蒸氣饋入 根據上述之本發明，丙烯酸製程中回收 及激冷冷卻劑，容後再教。 “、、包含蒸氣 最好利用全部或部份得自回收 、虱相催化氧化時

2014-5497-PF(Nl);Chiumeow.ptd 第31頁 1276624

之反應熱的蒸氣作為實 熱步驟，亦即聚合步驟 其一的熱媒。 施本發明方法之丙烯酸製程中的加 、乾燥步驟及表面交聯步驟之至少 根據本發明， 壓之兩壓蒸氣。最 以產生表壓低於1 . 產生丙烯酸。 最，該蒸氣係表壓不低於10百萬帕表 好藉排出回收用於聚丙烯酸製程之蒸氣 )百萬帕表壓之蒸氣，用作熱媒以蒸餾、

熊熱最妤激冷冷卻劑可回收饋入蒸發器之泪 I二2 Γ丙烯及/或丙烧換熱所產生之潜熱製備，饋入聚 Ί 2程。又’最好使用激冷冷卻劑冷卻丙烯酸。本潑 明尤適於以吸水樹脂之製造作為聚丙烯酸製程之例者。 一 ^好在本發明設備中，熱回收裝置係附加於氣相催化 氧化裝置，而管線包含至少一調壓器以饋入得自熱回收裝 置之熱媒於乾燥步驟。 " 以下舉實施例更詳細說明本發明之實施形態。須知本 發明不限於下述之實施例。 實施例 丙烯酸及使用丙烯酸之吸水樹脂係依以下方式製造。 以調溫器用液態熱媒（使用蒸氣之加熱器）調節溫度於丨2 °c 之水（含30質量％之乙二醇水溶液）從液態熱媒入料槽以26 # 立方米/小時之流量饋入蒸發器以蒸發丙烯。蒸發之結 - 果’得2· 4 °C之激冷水。激冷水全量回收至液態熱 < 媒入料 槽。液態熱媒入料槽内之激冷水以3 8立方米/小時之流量 饋入附加於丙烯酸製造設備之蒸餾塔的冷凝器及冷卻器。

2014.5497.PF(Nl)；Chiumeow.ptd 第32頁 1276624 五、發明說明（29) 同樣，激冷水以38立方米/小時之流量饋入吸水樹脂製造 設備用以中和、聚合及乾燥之各裝置。這些裝置操作穩定 後，前者使用後之激冷水溫度係1 3 °C，後者使用後之激冷 水溫度係1 5 °C。液態熱媒入料槽内激冷水溫度係11 t。須 以5 0公斤/小時之流量饋入0 · 2百萬帕表壓之蒸氣以提高液 態熱媒入料槽内激冷水溫度至1 2 °C。 其次，蒸發之丙烯與空氣接觸進行氣相催化氧化。第 一段觸媒層中，於反應溫度320 °C得主要含丙烯醛之氣 體，第二段觸媒層中，於反應溫度270 t得主要含丙稀酸 之氣體。得含丙烯搭之氣體時，4.0百萬帕表壓之蒸氣以 7· 5公噸/小時流經第一段觸媒層以第一段除熱鍋爐去除反 應熱。同樣，得含丙烯酸之氣體時，2.0百萬帕表壓之蒸 氣以7 · 0公噸/小時流經第二段觸媒層以第二段除熱鋼爐去 除反應熱。 產生於反應器之反應氣體以從廢熱鍋爐以〇· 8公噸/小 時ί/IL過〇 · 6百萬帕表壓之蒸氣冷卻。丙烯酸於吸收塔用水 吸收。於是，得丙烯酸水溶液。經吸收塔頂部餾出之氣體 4伤回收至反應器’其餘氣體於燃燒爐將廢氣用觸媒燃 燒作處理。燃燒廢氣時產生之燃燒熱，以廢熱鍋爐回收^ 〇 · 6百萬帕表壓之蒸氣，流量2 · 2公噸/小時。 如此產生之蒸氣如下使用。詳言之，管線以個別調壓 閥互相連通，使蒸氣壓力依序從4· 〇百萬帕表壓降至2· 〇百 萬帕表壓，從2. 〇百萬帕表壓降至〇. 6百萬帕表壓，再從〇. 6百萬帕表壓降至〇. 2百萬帕表壓。若因蒸氣壓力過高饋入

1276624 玉、發明說明（30) 過量蒸氣，蒸氣趨於流向蒸氣壓力低之部位。若雖流經調 節為0· 2百萬帕表壓之管線蒸氣量仍過剩，將該過剩蒸氣 經調壓閥之控制排出反應系外。 於是’蒸傭丙烯酸水溶液得用於吸水樹脂的純化丙稀 酸。此時，從4.0百萬帕表壓、2.0百萬帕表壓及0.6百萬 帕表壓之蒸氣得再沸器及加熱器所需，9 · 0公噸/小時的〇. 6百萬帕表壓之蒸氣。同樣，從2.0百萬帕表壓、0.6百萬 帕表壓及0· 2百萬帕表壓之蒸氣得再沸器及加熱器所需之 2· 3公噸/小時的〇· 2百萬帕表壓之蒸氣。

當從純化之丙烯酸經中和、聚合、乾燥等製造吸水樹 脂時，於第一段除熱鍋爐得到之7· 4公噸/小時的4· 0百萬 帕表壓之蒸氣，主要消耗於升高用於乾燥之空氣溫度，而 乾燥係於中和及聚合後執行。流量1 · 5公嘲/小時的0 · 2百 萬帕表壓之蒸氣於驟沸塔產生並回收成蒸氣，用於純化丙 烯酸。因此，觀察激冷水之換熱時，須以270公斤/小時之 蒸氣將38立方米/小時之11 °C激冷水升溫至15 °C，假定無 吸水樹脂製程之進行。此意味著，驅動吸水樹脂製程必要 之冷卻裝置的動力，可節省大體上相當於蒸氣之熱量。 至於蒸氣，因產生於丙烯酸製造設備之蒸氣係用於製 造吸水樹脂，僅0. 2 5公噸/小時的小量蒸氣以控制調壓閥 於0. 2百萬帕表壓流動蒸氣排出。若吸水樹脂製造設備未 操作，蒸氣以5. 9公噸/小時排出反應系外。 因有不同壓力水準之蒸氣產生於丙烯酸製造設備，該 蒸氣可用於吸水樹脂製造設備及丙烯酸製造設備’而壓低

1276624 五、發明說明（31) 蒸氣損失，其在習知技術中 烯酸製程，循環於丙烯酸製 用於丙烯酸製造設備前須升 免。根據本發明’潛熱係利 烯酸製程。於是在習知技術 當冷卻，而驅動冷床機所需 無法避免。又，潛熱僅用於丙 程之激冷水溫度變成過低，再 溫，此於習知技術中無法避 用於諸如吸水樹脂製程之聚丙 中必須提升之激冷水溫度可妥 動力得以節省。

2014-5497-PF(Nl);Chiumeow.ptd 第35頁 1276624 圖式簡單說明 第1Λ係拍根據本發κ 一實施形態的丙締酸贺 本發明中潛熱利用流程之—例的示意圖。氣程，及 第2圖係本發明中蒸梟妥^ 、 虱利用流程之-例的示意圖。 符號說明 2〜蒸發器； 5、5 a〜換熱器； 11〜吸收塔； 1 6〜汽提塔； 24〜純化塔； 2 8〜回流槽； 33〜吸水樹脂製程； 3 5〜聚合步驟； 3 7〜冷卻裝置、冷卻步 41〜第一段觸媒層； 44、45〜燃燒裝置； 47〜丙烯酸製造塔； 52〜乾燥裝置； 3〜儲槽； 7〜反應器； 1 2〜吸收溶劑冷卻器· 20〜共沸溶劑分離^置· 26、26a〜冷凝器； ， 3 2〜再沸器； 3 4〜中和步驟； 3 6〜乾燥步驟； 4 〇 f〜排出回收裝置； 42〜第二段觸媒層； 46〜蒸餾/純化裝置； 51〜控壓閥、解壓裝置； 1 8〜蒸餾/分離塔（共沸分離塔）； 40a、40b、40c、40d、40e〜熱回收單元、熱回收裝

2014-5497-PF(Nl);Chiumeow.ptd 第36頁 1 、4 、4a 、6 、8 、10 、13 、14 、14a 、15 、17 、19 、 21 、 23 、 25 、 27 、 30 、 31 、 50 、 50a 、 50b 、 50f 、 5〇g 、 50h、50J〜管線。

Claims (1)

1276624 ____________.-一—…·—一·*-ϋ _案號92103789 [,讧毛二芦A 51 一 u修正本_ -ψ γ\ wkKj^7^ 六、申請專利範圍 丨 j 5 —-— 1 . 一種聚丙烯酸之製法，包括一丙烯酸製程及一聚丙 烯酸製程， 該丙烯酸製程包含以下步驟：於氣相催化丙烯及/或 丙烷氧化產生反應產物，以一溶劑吸收該反應產物，以及 藉純化從一含該溶劑之丙烯酸水溶液純化丙烯酸， 該聚丙烯酸製程包含以下步驟：使該丙烯酸或丙烯酸 水溶液進行聚合化，以及由該丙稀酸或丙烯酸水溶液純化 聚丙烯酸， 其中得產生於丙烯製程中氣相催化氧化步驟之反應熱 係經由一熱媒體饋入一催化氧化反應器，並且該熱經由一 熱回收裝置由該熱媒體回收為蒸氣；以及 其中全部或部份蒸氣係導入聚丙烯酸製程，且用於聚 丙烯酸純化步驟。 2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該蒸氣係 高壓蒸氣，其表壓不低於1. 0百萬帕表壓。 3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中該表壓不 低於1. 0百萬帕表壓之蒸氣係以經排出回收饋入該聚丙烯 酸製程之蒸氣產生，該蒸氣係用作熱媒以製造丙烯酸。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中激 冷冷卻劑係以回收饋入蒸發器之液態熱媒與丙烯及/或丙 烧經換熱產生之潛熱製備，該激冷冷卻劑係饋入聚丙稀酸 製程。 5. —種製造聚丙稀酸之設備，其係採用如申請專利範 圍第1項之製法包括：

2226-5497x1-PF2(Nl).ptc 第37頁 1276624 _案號92103789_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 一蒸發器，用以氣化丙烯及/或丙烷； 一於氣相催化氧化該氣化丙烯及/或丙烷的裝置； 一於一溶劑吸收產生於該氣相催化氧化裝置之反應產 物的裝置； 一藉蒸餾從該吸收裝置中含該溶劑之丙烯酸水溶液純 化丙烯酸的裝置； 一於聚合前、當中、或之後中和該丙烯酸水溶液及該 丙烯酸的裝置； 一聚合該丙烯酸的裝置；以及 一乾燥該聚合物的裝置， 其中提供一管線以饋入得自一熱回收裝置之熱媒於該 製造聚丙烯酸之設備。 6. 如申請專利範圍第5項所述的設備，其中該熱回收 裝置係附加於該氣相催化氧化裝置，以及該管線包含至少 一調壓器以饋入得於該熱回收裝置之熱媒至該乾燥裝置。 7. 如申請專利範圍第1至3項任一項之方法，其中純化 該聚丙烯酸係於70 °C至2 3 0 °C之溫度下乾燥而進行。 8. 如申請專利範圍第4項之方.法，其中純化該聚丙烯 酸係於70 °C至2 3 0 °C之溫度下乾燥而進行。

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