減少(甲基)丙烯酸酯純化期間結(jié)垢的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了在制造具有低聯(lián)乙酰含量（小于2ppm）的(甲基)丙烯酸酯時(shí)降低固體物質(zhì)積聚的方法，所述方法通過(guò)在提供足夠的停留時(shí)間和充分混合的條件下添加芳族二胺，以在分離和純化之前，與粗(甲基)丙烯酸酯流中高達(dá)100重量%的聯(lián)乙酰反應(yīng)。還提供了用于減少這種工藝的分離和純化設(shè)備中固體積聚的反饋方法，所述方法通過(guò)測(cè)量所述聯(lián)乙酰含量和調(diào)節(jié)所述芳族二胺添加速率，使得芳族二胺的過(guò)量可以最小化。第三種實(shí)施方式提供了在這種工藝期間逆轉(zhuǎn)固體物質(zhì)積聚、同時(shí)仍然產(chǎn)生具有低聯(lián)乙酰含量（少于2ppm）的(甲基)丙烯酸酯的方法，所述方法通過(guò)降低或停止所述芳族二胺的添加速率一段時(shí)間。
【專利說(shuō)明】減少(甲基)丙烯酸酯純化期間結(jié)垢的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在(甲基)丙烯酸酯純化期間減少下游設(shè)備結(jié)垢的方法，特別是存在芳族胺的情況下。
【背景技術(shù)】
[0002](甲基)丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯，可用于生產(chǎn)專用聚合物組合物例如超級(jí)吸收劑聚合物、 丙烯酸粘合劑，以及有效作為油井鉆探泥漿的分散劑、絮凝劑和制造平板顯示器的聚合物。 (甲基)丙烯酸酯中通常存在雜質(zhì)，其可以妨礙聚合反應(yīng)，或不利地影響聚合物性質(zhì)，包括硬度、顏色和彈性。因此，純化(甲基)丙烯酸酯的工藝和方法，即從其它產(chǎn)物流組分中分離目標(biāo)(甲基)丙烯酸酯產(chǎn)物，在生產(chǎn)專用聚合物等級(jí)(即至少99%純度)的(甲基)丙烯酸酯中具有關(guān)鍵的重要性。
[0003]有各種工業(yè)實(shí)用的(甲基)丙烯酸酯生產(chǎn)工藝，所有這些工藝均產(chǎn)生經(jīng)常被稱為 “粗”(甲基)丙烯酸酯的混合產(chǎn)物流。粗(甲基)丙烯酸酯流通常不僅含有目標(biāo)(甲基) 丙烯酸酯，而且含有水和各種其它雜質(zhì)，包括但不限于未反應(yīng)的化合物、隨原料引入的雜質(zhì)、以及中間體和副產(chǎn)物。取決于生產(chǎn)的(甲基)丙烯酸酯以及實(shí)施的工藝，這樣的雜質(zhì)可以包括但不限于，一種或多種醇例如甲醇、一種或多種醛化合物例如丙烯醛、馬來(lái)酸酐和糠醒，以及一種或多種羰基化合物例如聯(lián)乙酰。
[0004]粗(甲基)丙烯酸酯流通常經(jīng)歷一個(gè)或多個(gè)分離和純化工藝以除去水及其他雜質(zhì)，例如上述的雜質(zhì)。進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)分離步驟以除去一部分水和任選的至少一些未反應(yīng)的原料使得所述原料可以再循環(huán)到所述工藝或用于其它工藝之后，所生成的“汽提過(guò)的” 粗(甲基)丙烯酸酯可以經(jīng)歷一個(gè)或多個(gè)另外的分離和純化步驟，例如蒸餾，其中所述目標(biāo) (甲基)丙烯酸酯與更重質(zhì)和更高沸點(diǎn)的化合物分離，產(chǎn)生塔頂蒸餾出的(甲基)丙烯酸酯產(chǎn)物流以及包含所述更重質(zhì)、高沸點(diǎn)化合物和少量所述(甲基)丙烯酸酯的塔底流。所述塔底流可以在另一個(gè)分離步驟中進(jìn)行進(jìn)一步純化，以回收一部分仍然存在于該流中的(甲基)丙烯酸酯，產(chǎn)生塔頂蒸餾出的(甲基)丙烯酸酯流和含有更重質(zhì)化合物的進(jìn)一步濃縮的塔底流，所述塔底流可以作為廢物丟棄或作為燃料燃燒。
[0005]雖然汽提過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流通常含有比較少量的殘留雜質(zhì)(例如小于幾個(gè)重量％，或甚至百萬(wàn)分之幾的范疇)，特別已知某些雜質(zhì)即使少量也妨礙隨后從(甲基) 丙烯酸酯單體制造的專用聚合物的性質(zhì)。例如，已知存在于甲基丙烯酸甲酯中的聯(lián)乙酰 (2，3-丁二酮)的量大于約5ppm (百萬(wàn)分率，按重量計(jì))將導(dǎo)致最終聚合物產(chǎn)品變色。因此，有時(shí)在制造過(guò)程的一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)，例如反應(yīng)步驟或分離和純化步驟期間，添加已知促進(jìn)除去一種或多種這類有害雜質(zhì)的各種添加劑。
[0006]甲基丙烯酸甲酯(MMA)的制造例如可以通過(guò)各種工藝實(shí)現(xiàn)，其中一種是多步驟反應(yīng)過(guò)程，以丙酮氰醇(ACH)和硫酸的反應(yīng)開(kāi)始并以酯化結(jié)束(以下稱為“MMA的常規(guī)ACH途徑”)，形成粗MMA流。另一種工藝包括異丁烯(或叔丁醇)連續(xù)氧化成甲基丙烯醛、然后是甲基丙烯酸，甲基丙烯酸然后用甲醇酯化，產(chǎn)生粗甲基丙烯酸甲酯(以下稱為生產(chǎn)MMA的“常規(guī)基于C4的工藝”)。另外，粗甲基丙烯酸甲酯流可以通過(guò)丙烯在酸存在下的羰基化產(chǎn)生異丁酸，然后異丁酸脫氫而產(chǎn)生(以下稱為生產(chǎn)MMA的“常規(guī)基于C3的工藝”)。當(dāng)然，存在制造其它種類的(甲基)丙烯酸酯的其它各種已知的并實(shí)行的工藝。
[0007]已知向制造MMA的工藝添加一種或多種胺化合物促進(jìn)從MMA產(chǎn)物中除去和分離醛和羰基雜質(zhì)。參見(jiàn)美國(guó)專利N0.5，571，386和6，228，227。合適的胺化合物包括，例如，但不限于單乙醇胺(“MEA”)、乙二胺、二亞乙基三胺、二亞丙基三胺、以及鄰-、對(duì)-和間-苯二胺 (即，“0H) “，“pH) “，and “mPD “)。據(jù)信這樣的胺化合物與一種或多種雜質(zhì)化合物反應(yīng)和結(jié)合，形成比最初存在的雜質(zhì)更重質(zhì)并具有更高沸點(diǎn)的加合物、以及MMA，其促進(jìn)了在一個(gè)或多個(gè)常規(guī)蒸餾步驟中的分離。
[0008]如美國(guó)專利N0.4，668，818所述，還已知向MMA的常規(guī)ACH途徑工藝的酯化反應(yīng)混合物提供肼或芳族鄰二胺，以促進(jìn)隨后的下游純化步驟期間分離和除去聯(lián)乙酰。美國(guó)專利 N0.4，668，818說(shuō)明了所述芳族鄰二胺應(yīng)該在例如酯化期間或之后馬上，在強(qiáng)酸催化劑例如硫酸存在下，以芳族鄰二胺比聯(lián)乙酰為1:1到200: 1、優(yōu)選20:1的摩爾比添加。
[0009]DeCourcy 等在 2009 年 8 月的研究公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)編號(hào) 544006(Research Disclosure Database Number544006), “ 甲基丙烯酸酯的純化(Purification of Methacrylic Acid Esters)”中，描述了利用一種或多種芳族胺(例如mPD、oPD和pPD)從汽提的粗MMA中除去聯(lián)乙酰的方法，芳族二胺與聯(lián)乙酰的摩爾比不超過(guò)約10:1，該摩爾比明顯小于以前添加到酯化步驟的摩爾比，并實(shí)現(xiàn)了如美國(guó)專利N0.4，668，818所述的可比的除聯(lián)乙酰程度。 DeCourcy等解釋了所述芳族胺應(yīng)該在酯化步驟之后添加到例如汽提粗產(chǎn)物流中(即在酯化步驟之后并在汽提過(guò)粗流的純化之前)。此外，所述芳族胺可以在任何兩個(gè)所述分離步驟之間添加到工藝流，或甚至添加到正在進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)所述分離步驟的設(shè)備中。
[0010]不幸的是,添加超過(guò)與存在于MMA中的聯(lián)乙酰反應(yīng)所需量的芳族胺不僅導(dǎo)致不必要的原材料費(fèi)用，而且導(dǎo)致用于分離和純化步驟的設(shè)備結(jié)垢(固體物質(zhì)積聚)，結(jié)垢又降低了 MMA生產(chǎn)過(guò)程的效率。觀察的易發(fā)生這種結(jié)垢的設(shè)備包括但不限于汽提塔、蒸餾塔、再沸器、冷凝器和換熱器，以及連接這種設(shè)備的管及其他管線。例如，美國(guó)專利5，585，514專門說(shuō)明了芳族鄰二胺導(dǎo)致下游蒸餾塔加熱管結(jié)垢，因此從粗MMA中除去聯(lián)乙酰優(yōu)選使用非芳族1,2-二胺。
[0011]因此，具有一些方式減少M(fèi)MA制造工藝中被加入芳族二胺以促進(jìn)除去聯(lián)乙酰的下游純化設(shè)備發(fā)生的結(jié)垢，同時(shí)仍然保持產(chǎn)生所需純度等級(jí)的MMA產(chǎn)物的純化程度，將是有利的。本發(fā)明解決了這種需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的方法減少了用于生產(chǎn)聯(lián)乙酰含量小于百萬(wàn)分之2 (ppm)的(甲基)丙烯酸酯的工藝中的分離和純化設(shè)備中的固體物質(zhì)積聚，其中所述工藝包括提供粗(甲基)丙烯酸酯流，所述流包含:基于所述粗(甲基)丙烯酸酯流的總重量，按重量計(jì)至少95%(甲基)的丙烯酸酯、不超過(guò)5%的水和不超過(guò)50ppm的聯(lián)乙酰，并以產(chǎn)生處理過(guò)的粗(甲基) 丙烯酸酯流的添加速率向所述粗(甲基)丙烯酸酯流添加芳族二胺，以及將所述粗(甲基) 丙烯酸酯流中存在的總聯(lián)乙酰的至少一部分與所述芳族二胺反應(yīng)。在至少一部分所述聯(lián)乙酰與所述芳族二胺反應(yīng)之后，在分離和純化設(shè)備中蒸餾所述處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流以產(chǎn)生純化(甲基)丙烯酸酯流的塔頂產(chǎn)物，基于所述純化(甲基)丙烯酸酯流的總重量，其包含至少99重量％(甲基)的丙烯酸酯、不超過(guò)I重量％的水和小于2ppm的聯(lián)乙酰。 所述芳族二胺包含選自鄰-苯二胺、對(duì)-苯二胺和間苯二胺的至少一種化合物。所述(甲基)丙烯酸酯可以是甲基丙烯酸甲酯。
[0013]在以產(chǎn)生芳族二胺與聯(lián)乙酰初始摩爾比不超過(guò)10:1的處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流的添加速率下添加所述芳族二胺的(甲基)丙烯酸酯生產(chǎn)工藝中，本發(fā)明的方法包括在蒸餾所述處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸流之前，通過(guò)(I)進(jìn)行所述蒸餾步驟之前，在所述分離和純化設(shè)備的足夠遠(yuǎn)的上游添加芳族胺，以提供芳族胺與粗(甲基)丙烯酸酯流中的聯(lián)乙酰相接觸的停留時(shí)間為10和1200秒之間，和(2)將所述芳族二胺與所述粗(甲基) 丙烯酸酯流充分混合，從而進(jìn)行至少一部分所述聯(lián)乙酰與所述芳族二胺反應(yīng)的步驟。此外， 根據(jù)本發(fā)明的方法，所述芳族二胺與粗(甲基)丙烯酸酯流的充分混合(2)通過(guò)至少一種以下技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0014]a)在所述加工設(shè)備中用足以提供湍流條件的粗(甲基)丙烯酸酯流的流速運(yùn)行所述工藝，所述湍流條件包括雷諾數(shù)大于4000，和
[0015]b)向布置在分離和純化設(shè)備上游并具有混合機(jī)構(gòu)的裝置提供所述粗(甲基)丙烯酸流和所述芳族胺、或所述處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流，所述混合機(jī)構(gòu)包括一種或多種靜態(tài)混合器、折流板、再循環(huán)回路、攪拌器、動(dòng)力在線(powered in-line)混合器和機(jī)械混合器。
[0016]設(shè)置在所述分離和純化設(shè)備上游的裝置包括容器、管道、導(dǎo)管、罐、或其組合。
[0017]在以產(chǎn)生芳族二胺與聯(lián)乙酰初始摩爾比在1:1和100:1之間的處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流的添加速率下添加所述芳族二胺的(甲基)丙烯酸酯生產(chǎn)工藝中，根據(jù)本發(fā)明的另一種方法包括在分離和純化設(shè)備運(yùn)行期間通過(guò)如下來(lái)調(diào)節(jié)芳族二胺的添加速率: (i)監(jiān)測(cè)純化的(甲基)丙烯酸酯流的聯(lián)乙酰含量以得到聯(lián)乙酰含量測(cè)量值；和(ii)根據(jù)所述聯(lián)乙酰含量測(cè)量值與目標(biāo)聯(lián)乙酰含量的比較結(jié)果采取以下操作之一:
[0018](a)當(dāng)聯(lián)乙酰測(cè)量濃度在預(yù)定下限和預(yù)定上限之間時(shí)，保持其當(dāng)前值的添加速率；
·[0019](b)當(dāng)所述聯(lián)乙酰含量測(cè)量值高于上限時(shí)，增加添加速率；和
[0020](C)當(dāng)所述聯(lián)乙酰含量測(cè)量值低于下限時(shí)，降低添加速率。
[0021]當(dāng)通過(guò)降低添加速率來(lái)調(diào)節(jié)芳族二胺的添加速率時(shí)，所述添加速率可以保持為零一段時(shí)間，然后提高到超過(guò)零。
[0022]在以產(chǎn)生芳族二胺與聯(lián)乙酰初始摩爾比在1:1和100:1之間的處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流的添加速率下添加所述芳族二胺的(甲基)丙烯酸酯生產(chǎn)工藝中，本發(fā)明的方法的另一種實(shí)施方式是在這種工藝的分離和純化設(shè)備中逆轉(zhuǎn)固體物質(zhì)的積聚，并且所述方法包括通過(guò)監(jiān)測(cè)至少一個(gè)運(yùn)行條件并觀察到所述至少一個(gè)運(yùn)行條件落到預(yù)定可接受范圍之外來(lái)確定固體物質(zhì)已在所述分離和純化設(shè)備中積聚到不可接受的程度；以及降低和保持芳族二胺的添加速率在低于設(shè)定添加速率的值的范圍內(nèi)一段時(shí)間，直到觀察到所述至少一種運(yùn)行條件落到所述預(yù)定可接受范圍之內(nèi)。低于設(shè)定添加速率的值的范圍可以下限為零。作為純化的(甲基)丙烯酸酯流的所述塔頂產(chǎn)物可以在一個(gè)或多個(gè)罐中積聚和混合，以使其中的聯(lián)乙酰濃度均勻。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]本發(fā)明的更完整理解將從在下文中論述的實(shí)施方式并參考附圖得到，所述附圖中:
[0024]圖1是本發(fā)明所適用的汽提過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯進(jìn)一步純化的工藝的示意圖；和
[0025]圖2是用來(lái)執(zhí)行本文中提供的工業(yè)規(guī)模實(shí)例的工業(yè)規(guī)模MMA蒸餾系統(tǒng)的示意圖。
[0026]發(fā)明詳沭
[0027]首先要注意，在下面的說(shuō)明書(shū)中，范圍的端點(diǎn)被認(rèn)為是確定的，并且在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)要認(rèn)識(shí)到要納入在它們?nèi)莶顑?nèi)的其它值，包括但不限于，就本發(fā)明而言與相應(yīng)的端點(diǎn)沒(méi)有顯著差異的那些值(換句話說(shuō)，端點(diǎn)將解釋為納入每個(gè)相應(yīng)端點(diǎn)的 “大約”或“接近”或“附近”的值)。本文中列舉的范圍和比率界限是可組合的。例如，如果對(duì)于具體的參數(shù)列舉了 1-20和5-15的范圍，那么應(yīng)該理解1-5、1-15、5-20或15-20的范圍也被考慮和包括的。
[0028]本發(fā)明提供了減少、甚至逆轉(zhuǎn)在分離和純化設(shè)備中固體物質(zhì)的積聚(即“結(jié)垢”)的方法。這種問(wèn)題經(jīng)常由生產(chǎn)(甲基)丙烯酸酯的工藝中使用芳族二胺所引起。例如，如前面所述，芳族二胺有時(shí)用來(lái)促進(jìn)從粗(甲基)丙烯酸酯中分離和除去羰基化合物聯(lián)乙酰。因此，不管所實(shí)施的具體的制造工藝，本發(fā)明可以有益地應(yīng)用于從包含聯(lián)乙酰的粗(甲基)丙烯酸酯中生產(chǎn)高純度(甲基)丙烯酸酯的純化工藝，其中芳族二胺在粗(甲基)丙烯酸酯的制造或進(jìn)一步分離和純化期間添加。
[0029]具體而言，本發(fā)明的第一種實(shí)施方式是涉及通過(guò)在進(jìn)行分離和純化之前，在提供足夠的停留時(shí)間和充分混合的條件下添加芳族二胺，以將聯(lián)乙酰含量降低到小于2ppm的值，來(lái)減少這種工藝的分離和純化設(shè)備中固體物質(zhì)積聚，同時(shí)仍產(chǎn)生具有低聯(lián)乙酰含量(例如Oppm至小于2ppm)的(甲基)丙烯酸酯的方法。本發(fā)明的另一種實(shí)施方式提供了根據(jù)測(cè)量蒸餾出的(甲基)丙烯酸酯產(chǎn)物的聯(lián)乙酰含量來(lái)調(diào)節(jié)芳族二胺添加速率的方法，使得即使所述粗(甲基)丙烯酸酯的聯(lián)乙酰含量波動(dòng)時(shí)，也能最小化芳族二胺過(guò)量。
[0030]本發(fā)明的第三種實(shí)施方式是涉及通過(guò)監(jiān)測(cè)相關(guān)運(yùn)行條件當(dāng)檢測(cè)到固體物質(zhì)不可接受的積聚程度時(shí)，減少或停止芳族二胺的添加速率一段時(shí)間，從而逆轉(zhuǎn)這類工藝的分離和純化設(shè)備中固體物質(zhì)的積聚，同時(shí)仍然產(chǎn)生具有低聯(lián)乙酰含量(例如從Oppm到小于 2ppm)的(甲基)丙烯酸酯的方法。
[0031]現(xiàn)在參考圖1，提供了顯示在總的工藝10中涉及純化粗(甲基)丙烯酸酯流20 的步驟的示意圖。為了更清楚地集中在與本發(fā)明最相關(guān)的分離和純化步驟(30、40)上，圖1省略了制造所述粗(甲基)丙烯酸酯流的上游過(guò)程和步驟，例如反應(yīng)和任選的初步除水步驟。不管用于其生產(chǎn)的具體的制造工藝如何，在生產(chǎn)和任選的初始分離步驟例如汽提低沸點(diǎn)原料之后，通常在具有一個(gè)或多個(gè)分離和純化步驟30、40的純化工藝10中進(jìn)行粗(甲基)丙烯酸酯流20的進(jìn)一步純化。如相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)理解的，所述分離和純化步驟30、40利用分離和純化設(shè)備(本身未顯示)進(jìn)行，所述分離和純化設(shè)備包括但不限于一種或多種蒸餾塔、汽提塔、混合容器、儲(chǔ)器、精餾塔、重力分離器、冷凝器、再沸器、冷卻器、以及適合于處理工藝流以將目標(biāo)(甲基)丙烯酸酯與粗流20的其它組分分離的其他設(shè)備。
[0032]雖然在下文中將詳細(xì)地描述應(yīng)用于生產(chǎn)高純度甲基丙烯酸甲酯(MMA)(即具有至少99重量％的MMA和0到小于2ppm的聯(lián)乙酰)工藝的本發(fā)明的各種實(shí)施方式，但應(yīng)該理解本發(fā)明適用于生產(chǎn)其它類型的(甲基)丙烯酸酯、包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯的工藝。此外，本發(fā)明適合用于來(lái)源于任何制造工藝的粗(甲基)丙烯酸流。例如，雖然在下文中描述的粗MMA流是通過(guò)按照MMA常規(guī)ACH途徑的工藝生產(chǎn)的，但所述粗MMA流可以來(lái)源于常規(guī)的基于C3-或C4-的工藝。
[0033]現(xiàn)在回來(lái)參考圖1，通常，汽提過(guò)的粗甲基丙烯酸甲酯(MMA)流20將進(jìn)給到分離和純化工藝10以進(jìn)一步純化，包括但不限于分離和除去聯(lián)乙酰。這種汽提過(guò)的粗MMA流20 已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)汽提步驟，因此基于所述粗MMA流20的總重量，應(yīng)該包含按重量計(jì)至少95%的 MMA、不超過(guò)5%的水和不超過(guò)50ppm的聯(lián)乙酰。例如，但不限于，汽提過(guò)的粗MMA流20可以包含不超過(guò)25ppm的聯(lián)乙酰或甚至不超過(guò)IOppm的聯(lián)乙酰。汽提過(guò)的粗MMA流20還可以包含一種或多種其它雜質(zhì)，例如但不限于水、甲基丙烯酸、甲醇、丙烯醛、馬來(lái)酸酐、糠醛和甲醛。
[0034] 更具體而言，所述汽提過(guò)的粗MMA流20可以經(jīng)歷第一蒸餾步驟30，其中至少一部分目標(biāo)MMA產(chǎn)物與更重質(zhì)和更高沸點(diǎn)的化合物分離，產(chǎn)生純化的MMA塔頂流35(也稱為“蒸餾出的MMA流”或“DMMA流”35)和包含所述重質(zhì)、高沸化合物和少量MMA的重尾餾分流37。 基于純化的MMA流35的總重量，所述純化的MMA流(DMMA流)35包含按重量計(jì)至少99%的 MMA、不超過(guò)1%的水以及0和小于2ppm的聯(lián)乙酰。重尾餾分流37基于所述流37的總重量， 包含60重量％的所述(甲基)丙烯酸酯和沸點(diǎn)高于所述(甲基)丙烯酸酯的沸點(diǎn)的化合物(例如聯(lián)乙酰與芳族二胺的反應(yīng)產(chǎn)物)。
[0035]所述塔底流37可以在第二蒸餾步驟40中進(jìn)行附加的純化(任選的，因此以虛影顯示在圖1中)，以回收仍然存在于該流中的部分MMA。這種第二蒸餾步驟40通常產(chǎn)生第二純化的MMA流45 (也稱為蒸餾出的MMA流或DMMA流45)，基于所述第二純化的MMA流45的總重量,它也包含按重量計(jì)至少99%的MMA、不超過(guò)1%的水和0至小于2ppm聯(lián)乙酰。通過(guò)第二蒸餾步驟40還產(chǎn)生含有重質(zhì)化合物的進(jìn)一步濃縮的第二重尾餾分流47，其可以作為廢物丟棄或作為燃料燃燒。
[0036]如在上文解釋的，為了除去羰基雜質(zhì)例如聯(lián)乙酰，一種或多種芳族二胺將已經(jīng)常規(guī)添加到所進(jìn)行的一個(gè)或多個(gè)步驟中以產(chǎn)生粗MMA流，例如在酯化步驟(未顯示)期間或酯化之后但是汽提步驟(未顯示)之前，或者甚至在汽提之后(即，添加到圖1中顯示的粗MMA 流20)，芳族二胺與聯(lián)乙酰的摩爾比在1:1和100:1之間。在實(shí)踐中，芳族二胺與聯(lián)乙酰的摩爾比為約20:1已經(jīng)是達(dá)到純化的MMA流35、45中目標(biāo)聯(lián)乙酰含量小于2ppm所必需的。 然而，同樣如前面所述，這種實(shí)施引起前面提到的用于進(jìn)行進(jìn)一步純化10的分離和純化設(shè)備的結(jié)垢。當(dāng)芳族二胺是芳族鄰二胺時(shí)，情況尤其如此。
[0037]如前面說(shuō)明的，芳族二胺通過(guò)與聯(lián)乙酰反應(yīng)形成比所述聯(lián)乙?；騇MA更重質(zhì)并具有更高沸點(diǎn)的化合物，通過(guò)常規(guī)蒸餾促進(jìn)聯(lián)乙酰與MMA分離。因此，如相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的，在粗MMA流20的進(jìn)一步純化10之前，在上游裝置中足夠的停留時(shí)間和充分混合對(duì)于確保足夠的聯(lián)乙酰在進(jìn)一步純化步驟30、40之前被轉(zhuǎn)化(即與芳族二胺反應(yīng)形成所述重質(zhì)化合物)、使其能夠除去并產(chǎn)生具有小于2ppm的聯(lián)乙酰DMMA產(chǎn)物(例如圖1顯示的DMMA流35)，變得至關(guān)重要。
[0038]常規(guī)用于MMA生產(chǎn)工藝的芳族二胺與聯(lián)乙酰約20:1的摩爾比，表示芳族二胺的量大大超過(guò)將存在于所述汽提過(guò)的粗MMA流20中的基本上所有聯(lián)乙酰轉(zhuǎn)化成蒸餾期間更容易除去的化合物所需要的量(即摩爾比1:1)。不希望受到理論制約，認(rèn)為在汽提過(guò)的粗MMA 流中存在過(guò)量的芳族二胺(即沒(méi)有通過(guò)聯(lián)乙酰轉(zhuǎn)化為重質(zhì)化合物而被消耗的芳族二胺)導(dǎo)致進(jìn)一步純化10期間設(shè)備結(jié)垢。
[0039]令人訝地，已經(jīng)確定了可以以比以前認(rèn)為產(chǎn)生具有0至小于2ppm聯(lián)乙酰的MMA 產(chǎn)物所必需的摩爾比低的摩爾比(即不超過(guò)10:1)添加芳族二胺，只要在允許存在于所述汽提過(guò)的粗MMA流20中的總聯(lián)乙酰的足夠部分在例如第一蒸餾步驟30中進(jìn)一步純化之前就被轉(zhuǎn)化的條件下添加所述芳族二胺即可。例如，在汽提過(guò)的粗MMA流20包含50ppm聯(lián)乙酰的情況下，所述待被轉(zhuǎn)化的“足夠部分”將是聯(lián)乙酰的96%，在處理過(guò)的粗MMA流25a中留下不超過(guò)2ppm。如果所述汽提過(guò)的粗MMA流20包含IOppm聯(lián)乙酰，則產(chǎn)生具有小于2ppm聯(lián)乙酰的純化MMA流將需要轉(zhuǎn)化80%的聯(lián)乙酰。因此，在汽提過(guò)的粗MMA流20中待被轉(zhuǎn)化的 “足夠部分”聯(lián)乙酰可由相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易地計(jì)算。
[0040]如在下文中更詳細(xì)所述，“足夠的停留時(shí)間”是從10至1200秒，并可以通過(guò)選擇距離進(jìn)一步純化工藝10足夠遠(yuǎn)的上游的添加點(diǎn)、使得芳族二胺和聯(lián)乙酰彼此接觸10至1200 秒之間的時(shí)間段來(lái)確保。這種方法通過(guò)同樣在所述進(jìn)一步純化工藝10之前將所述芳族二胺與汽提過(guò)的粗MMA流充分混合來(lái)進(jìn)一步改善。
[0041]因此，在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，以芳族二胺比聯(lián)乙酰不超過(guò)10:1的摩爾比、 并且在進(jìn)一步純化工藝10足夠遠(yuǎn)的上游以提供10至1200秒停留時(shí)間的點(diǎn)處，將芳族二胺添加到汽提過(guò)的粗MMA流20。這產(chǎn)生了聯(lián)乙酰比汽提過(guò)的粗MMA流20中更少的處理過(guò)的粗MMA流20a。換句話說(shuō)，在制造所述汽提過(guò)的粗MMA流20的下游或在其制造之后、但是在進(jìn)一步純化工藝10足夠遠(yuǎn)的上游以提供停留時(shí)間10至1200秒的點(diǎn)處，向汽提過(guò)的粗MMA 流20添加芳族二胺。
[0042]合適的芳族二胺包括，例如，鄰苯二胺(oro)、對(duì)苯二胺(pPD)和間苯二胺(mPD)。 所述芳族二胺可以純態(tài)(即至少99%純度)添加，然而，如普通技術(shù)人員容易明白的，制備包含所述芳族二胺和溶劑的溶液，然后將所述含二胺的溶液添加到所述汽提過(guò)的粗MMA流20 將提供所述芳族二胺在所述MMA流中更快和更均勻的混合。例如，但不限于，所述溶液可以包含基于所述溶液總重量的0.5至8重量％的芳族二胺，并且溶劑將與具體的(甲基)丙烯酸酯產(chǎn)物(例如MMA)相同。在下文中，任何提到的添加或進(jìn)給芳族二胺包括如上所述，利用純芳族二胺或利用包含基于溶液總重量的0.5至8重量％芳族二胺的溶液。
·[0043]更具體地，所述芳族二胺應(yīng)該在第一蒸餾步驟30的上游或在其之前添加。更具體地，但不限于，所述芳族二胺可以以不超過(guò)10:1的芳族二胺與聯(lián)乙酰的摩爾比添加到所述汽提過(guò)的粗MMA流20，例如圖1中箭頭A指示的位置附近，以產(chǎn)生處理過(guò)的粗MMA流20a， 所述流20a然后經(jīng)歷第一蒸餾步驟30。除了在第一蒸餾步驟30的上游添加芳族二胺之外， 所述芳族二胺也可以在進(jìn)一步蒸餾10期間在其它點(diǎn)添加于所述MMA流，例如第一蒸餾步驟 30的下游(即所述步驟30之后)但是第二蒸餾步驟40的上游(即在所述步驟40之前)。更具體地，但不限于，所述芳族二胺可以以不超過(guò)10:1的芳族二胺與聯(lián)乙酰的摩爾比添加到離開(kāi)第一蒸餾步驟30的重尾餾分流37。以這種方式產(chǎn)生的第二純化的MMA流45也包含基于它總重量的至少99%的MMA、不超過(guò)1%的水、和O至小于2ppm的聯(lián)乙酰。
[0044]在實(shí)踐中，芳族二胺進(jìn)給(添加)到設(shè)置在用于進(jìn)行汽提過(guò)的粗MMA流20的進(jìn)一步純化10的分離和純化設(shè)備上游的裝置。所述上游裝置可以是，但不限于，如下的一種或多種:容器、管道、導(dǎo)管和罐(例如，參見(jiàn)下面詳細(xì)描述的圖1中以虛影顯示的混合罐25)。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法，所述裝置可以具有混合機(jī)構(gòu)，所述混合機(jī)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)靜態(tài)混合器、折流板、再循環(huán)回路、攪拌器、動(dòng)力在線混合器、和機(jī)械混合器(本身在圖1中沒(méi)有顯示，但是參見(jiàn)圖2)。
[0045]停留時(shí)間的概念是相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的，并且通常理解為是特定的粒子在特定系統(tǒng)中、或系統(tǒng)內(nèi)的特定體積中花費(fèi)的平均時(shí)間量。所述系統(tǒng)或系統(tǒng)內(nèi)體積的邊際可以是任意選擇的，以匹配所評(píng)價(jià)的具體工藝或設(shè)備，但是一旦限定，它必須在整個(gè)表征中保持一致。換句話說(shuō)，停留時(shí)間直接取決于存在的物質(zhì)的量并且從具體物質(zhì)的粒子進(jìn)入所述體積的時(shí)刻開(kāi)始并以該物質(zhì)的同一粒子離開(kāi)所述體積的時(shí)刻結(jié)束。假定所述物質(zhì)流入和流出所述體積的速率保持不變，那么如果體積改變，則停留時(shí)間也將改變。例如，體積越大， 則停留時(shí)間越長(zhǎng)，并且類似地，體積越小，則停留時(shí)間將越短。另外，如普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，如果流入和流出所述體積的速率提高，那么停留時(shí)間將縮短。如果物質(zhì)流入和流出所述體積的速率降低，則停留時(shí)間將延長(zhǎng)。當(dāng)然，這是假定所述系統(tǒng)(或體積)中物質(zhì)的濃度和所述系統(tǒng)(或體積)的尺寸保持不變，并且假定穩(wěn)態(tài)。
[0046]在本文中使用時(shí)并且參考圖1，所述停留時(shí)間是指在進(jìn)行進(jìn)一步純化10之前的一個(gè)時(shí)間段，并且在此期間所述芳族二胺和聯(lián)乙酰在進(jìn)入第一蒸餾步驟30之前，在一種或多種所述工藝流的同一種中，例如在汽提過(guò)的粗MMA流20中，二者彼此接觸。
[0047]相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解存在各種技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)處理過(guò)的粗MMA流20a 的充分混合，并且選擇何種技術(shù)是合適和有效的，取決于使用中的反應(yīng)體系的物理性質(zhì)。更具體地，當(dāng)處理過(guò)的粗MMA流20a在管道或?qū)Ч苤辛鲃?dòng)時(shí)，充分混合在本文中使用時(shí)是指所述MMA流具有湍流條件，這要求停留時(shí)間期間雷諾數(shù)大于4，000。如相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟悉的，雷諾數(shù)是根據(jù)系統(tǒng)和從中流過(guò)的實(shí)際流體的物理參數(shù)計(jì)算的無(wú)因次數(shù)。對(duì)具體管道計(jì)算的雷諾數(shù)的值允許我們將流態(tài)表征為層流或湍流。層流特征為在粘滯力占優(yōu)勢(shì)的系統(tǒng)中平穩(wěn)恒定的流體運(yùn)動(dòng)。湍流是慣性力占優(yōu)勢(shì)，其傾向于產(chǎn)生無(wú)秩序的漩渦、渦流及其他流動(dòng)不穩(wěn)定性，促進(jìn)了流體組分的充分混合。當(dāng)所述系統(tǒng)是管道時(shí)，在雷諾數(shù)小于2300 時(shí)發(fā)生層流，在雷諾數(shù)大于4000時(shí)發(fā)生湍流。在2300和4000之間的區(qū)間中，取決于其它因素，例如管道粗糙度和流動(dòng)均勻性，層流和湍流都是可能的(‘過(guò)渡 ’流):
[0048]以下是流體流過(guò)管道的雷諾數(shù)的計(jì)算實(shí)例，不打算以任何方式限制本發(fā)明。
[0049]
【權(quán)利要求】
1.用于在生產(chǎn)聯(lián)乙酰含量小于百萬(wàn)分之2(ppm)的(甲基)丙烯酸酯的工藝中減少分離和純化設(shè)備中固體物質(zhì)積聚的方法，所述工藝包括:A)提供粗(甲基)丙烯酸酯流，其包含:基于所述粗(甲基)丙烯酸酯流的總重量，按重量計(jì)至少95%(甲基)丙烯酸酯、不超過(guò)5%的水和不超過(guò)50ppm的聯(lián)乙酰；B)以產(chǎn)生芳族二胺與聯(lián)乙酰的初始摩爾比不超過(guò)10:1的處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流的添加速率向所述粗(甲基)丙烯酸酯流添加芳族二胺；C)將所述粗(甲基)丙烯酸酯流中存在的總聯(lián)乙酰的至少一部分與所述芳族二胺反應(yīng)；和D)在步驟C)之后，在所述分離和純化設(shè)備中蒸餾所述處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流，以產(chǎn)生塔頂產(chǎn)物，所述塔頂產(chǎn)物是純化的(甲基)丙烯酸酯流，基于所述純化(甲基) 丙烯酸酯流的總重量，其包含至少99重量％的(甲基)丙烯酸酯、不超過(guò)I重量％的水和小于2ppm的聯(lián)乙酰；其中所述步驟C)在蒸餾所述處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸流之前如下進(jìn)行:Cl)在所述分離和純化設(shè)備的足夠遠(yuǎn)的上游添加所述芳族胺，以在進(jìn)行步驟D)蒸餾之前，提供所述芳族胺與所述粗(甲基)丙烯酸酯流中的聯(lián)乙酰接觸的停留時(shí)間在10和1200 秒之間；和C2)將所述芳族二胺與所述粗(甲基)丙烯酸酯流充分混合。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供的停留時(shí)間在10和600秒之間。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中充分混合所述芳族胺與粗(甲基)丙烯酸酯流的所述步驟C2)通過(guò)至少一種如下技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn):a)在所述加工設(shè)備中用足以提供湍流條件的粗(甲基)丙烯酸酯流的流速運(yùn)行所述工藝，所述湍流條件包括雷諾數(shù)大于4000，和b)向設(shè)置在所述 分離和純化設(shè)備上游并具有混合機(jī)構(gòu)的裝置提供所述粗(甲基)丙烯酸流和所述芳族胺、或所述處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流，所述混合機(jī)構(gòu)包括一種或多種靜態(tài)混合器、折流板、再循環(huán)回路、攪拌器、動(dòng)力在線混合器和機(jī)械混合器。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中設(shè)置在所述分離和純化設(shè)備上游的所述裝置包括容器、管道、導(dǎo)管、罐或其組合。
5.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述芳族二胺包括選自鄰-苯二胺、對(duì)-苯二胺和間苯二胺的至少一種化合物。
6.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述芳族二胺包括鄰苯二胺。
7.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述(甲基)丙烯酸酯是甲基丙烯酸甲酯。
8.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述芳族二胺與聯(lián)乙酰的摩爾比不超過(guò)2:1。
9.權(quán)利要求1所述的方法，其中添加所述芳族二胺的步驟B)通過(guò)向所述粗(甲基)丙烯酸酯流添加一種溶液來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述溶液包含溶劑和基于所述溶液的總重量的0.5至8重量％的鄰苯二胺，其中所述溶劑與所述(甲基)丙烯酸酯相同。
10.用于在生產(chǎn)聯(lián)乙酰含量小于百萬(wàn)分之2(ppm)的(甲基)丙烯酸酯的工藝中減少分離和純化設(shè)備中固體物質(zhì)積聚的方法，所述工藝包括:A)提供粗(甲基)丙烯酸酯流，其包含:基于所述粗(甲基)丙烯酸酯流的總重量，按重量計(jì)至少95%的(甲基)丙烯酸酯、不超過(guò)5%的水和不超過(guò)50ppm的初始聯(lián)乙酰含量；B)以產(chǎn)生芳族二胺與聯(lián)乙酰的初始摩爾比在1:1和100:1之間的處理過(guò)的粗(甲基) 丙烯酸酯流的添加速率向所述粗(甲基)丙烯酸酯流添加芳族二胺；C)在所述分離和純化設(shè)備中蒸餾所述處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流，以產(chǎn)生塔頂產(chǎn)物，所述塔頂產(chǎn)物是純化的(甲基)丙烯酸酯流，基于所述純化(甲基)丙烯酸酯流的總重量，其包含至少99重量％的(甲基)丙烯酸酯、不超過(guò)I重量％的水和不超過(guò)小于所述初始聯(lián)乙酰含量的目標(biāo)聯(lián)乙酰含量值；和D)在所述分離和純化設(shè)備運(yùn)行期間，通過(guò)如下調(diào)節(jié)所述芳族二胺的添加速率:(i)監(jiān)測(cè)所述純化的(甲基)丙烯酸酯流的聯(lián)乙酰含量，以得到聯(lián)乙酰含量測(cè)量值；和(ii)根據(jù)所述聯(lián)乙酰含量測(cè)量值與所述目標(biāo)聯(lián)乙酰含量的比較，采取以下操作之一:(a)當(dāng)聯(lián)乙酰測(cè)量濃度在預(yù)定下限和預(yù)定上限之間時(shí)，保持當(dāng)前值的添加速率；(b)當(dāng)所述聯(lián)乙酰含量測(cè)量值大于上限時(shí)，增加所述添加速率；和(C)當(dāng)所述聯(lián)乙酰含量測(cè)量值低于下限時(shí)，降低所述添加速率。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中當(dāng)通過(guò)降低添加速率來(lái)調(diào)節(jié)芳族二胺的添加速率時(shí)，所述添加速率保持為零一段時(shí)間，然后提高到超過(guò)零。
12.權(quán)利要求10所述的方法，其中所述(甲基)丙烯酸酯是甲基丙烯酸甲酯。
13.權(quán)利要求10所述的 方法，其中所述芳族二胺包括選自鄰-苯二胺、對(duì)-苯二胺和間苯二胺的至少一種化合物。
14.權(quán)利要求10所述的方法，其中所述預(yù)定下限是目標(biāo)聯(lián)乙酰含量值的50%并且所述預(yù)定上限是目標(biāo)聯(lián)乙酰含量值的75%。
15.用于在生產(chǎn)聯(lián)乙酰含量小于百萬(wàn)分之2(ppm)的(甲基)丙烯酸酯的工藝中逆轉(zhuǎn)分離和純化設(shè)備中固體物質(zhì)積聚的方法，所述工藝包括:A)提供粗(甲基)丙烯酸酯流，其包含:基于所述粗(甲基)丙烯酸酯流的總重量，按重量計(jì)至少95%的(甲基)丙烯酸酯、不超過(guò)5%的水和不超過(guò)20ppm的初始聯(lián)乙酰含量；B)在產(chǎn)生芳族二胺與聯(lián)乙酰的初始摩爾比在1:1和100:1之間的處理過(guò)的粗(甲基) 丙烯酸酯流的設(shè)定添加速率下向所述粗(甲基)丙烯酸酯流添加芳族二胺；C)在所述分離和純化設(shè)備中蒸餾所述處理過(guò)的粗(甲基)丙烯酸酯流，以產(chǎn)生塔頂產(chǎn)物，所述塔頂產(chǎn)物是純化的(甲基)丙烯酸酯流，基于所述純化(甲基)丙烯酸酯流的總重量，其包含至少99重量％的(甲基)丙烯酸酯、不超過(guò)I重量％的水和不超過(guò)小于所述初始聯(lián)乙酰含量的目標(biāo)聯(lián)乙酰含量值；和D)通過(guò)監(jiān)測(cè)至少一種運(yùn)行條件并觀察到所述至少一種運(yùn)行條件落在預(yù)定的可接受范圍以外，來(lái)確定固體物質(zhì)已經(jīng)在所述分離和純化設(shè)備中積聚到不可接受的程度；和E)降低和保持所述芳族二胺的添加速率在小于所述設(shè)定添加速率的值的范圍內(nèi)一段時(shí)間，直到觀察到所述至少一種運(yùn)行條件落入所述預(yù)定的可接受范圍之內(nèi)。
16.權(quán)利要求15所述的方法，其中小于所述設(shè)定添加速率的所述值的范圍的下限為零。
17.權(quán)利要求15所述的方法，其中作為純化的(甲基)丙烯酸酯流的所述塔頂產(chǎn)物在一個(gè)或多個(gè)罐中積聚和混合，以使其中的聯(lián)乙酰濃度均勻。
【文檔編號(hào)】C07C69/54GK103596916SQ201280027197
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月3日
【發(fā)明者】M·A·柯蒂斯, M·S·德考爾希, D·A·弗洛瑟, M·哈里斯, J·J·朱麗葉, P·P·邁羅特 申請(qǐng)人:羅門哈斯公司