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用于連續(xù)回收(甲基)丙烯酸的方法和裝置的制造方法_2

文檔序號:9650078閱讀:來源:國知局
的相中的提取溶液,而通過提取塔的下部出口獲得在相 對重的相中的提余液。
[0058] 下面,參照附圖,將詳細(xì)解釋本發(fā)明特定的實(shí)施方式,從而使本領(lǐng)域中的普通人員 的可以容易地對其進(jìn)行實(shí)踐。然而,本發(fā)明可以實(shí)施為各種形式,而不限于這些實(shí)施例。
[0059] 同時,在對連續(xù)回收(甲基)丙烯酸的方法的研究,可以確認(rèn),之前公開的通過共 沸蒸餾回收(甲基)丙烯酸的方法在蒸餾過程中消耗了大量的能量,并且由于在蒸餾過程 中因(甲基)丙烯酸的聚合的聚合物的生成而降低了工藝穩(wěn)定性。
[0060] 因此,作為連續(xù)研究的結(jié)果,本發(fā)明人證實(shí),如果如圖1所示,在(甲基)丙烯酸吸 收工序和蒸餾工序之間引入(甲基)丙烯酸的提取工序,則可顯著降低蒸餾工序的運(yùn)行負(fù) 荷。此外,可以確認(rèn),如果將提取工序的提余液供給到(甲基)丙烯酸吸收塔的特定點(diǎn)處,并 同時控制提取過程中提取溶劑與(甲基)丙烯酸水溶液的重量比,則可顯著降低參比(甲 基)丙烯酸的回收速率的能量消耗,并能夠使連續(xù)工藝的運(yùn)行更穩(wěn)定。
[0061] I.連續(xù)回收(甲基)丙燔酸的方法
[0062] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式,提供了一種連續(xù)回收(甲基)丙烯酸的方法,包括:
[0063] 吸收工序,其中,使通過(甲基)丙烯酸的合成反應(yīng)生成的包括(甲基)丙烯酸、 有機(jī)副產(chǎn)物和蒸汽的混合氣體與水接觸,以獲得(甲基)丙烯酸水溶液;
[0064] 提取工序,其中,在提取塔中使通過所述吸收工序獲得的(甲基)丙烯酸水溶液與 提取溶劑接觸,以獲得(甲基)丙烯酸提取溶液和提余液;和
[0065] 蒸餾工序,其中,對通過所述提取工序得到的包括(甲基)丙烯酸提取溶液的進(jìn)料 進(jìn)行蒸餾,以獲得(甲基)丙烯酸,
[0066] 其中,將通過提取工序得到的提余液供給到對應(yīng)于距離(甲基)丙烯酸吸收塔的 最上部10至30 %的至少一個點(diǎn)處,并且
[0067] 所述提取溶劑與供給到提取塔的(甲基)丙烯酸水溶液的重量比大于0. 3且小于 1. 0〇
[0068] 下面,參考圖1,將對可包括在本發(fā)明的實(shí)施方式中的每個步驟進(jìn)行說明。
[0069] (吸收工序)
[0070] 吸收工序是用于獲得(甲基)丙烯酸水溶液的工藝,并且它可以通過使通過(甲 基)丙烯酸的合成反應(yīng)得到的含有(甲基)丙烯酸的混合氣體與包括水的吸收溶劑接觸來 進(jìn)行。
[0071] 作為一個非限制性的實(shí)例,(甲基)丙烯酸的合成反應(yīng)可在氣相催化劑存在下通 過選自丙烷、丙烯、丁烷、異丁烯和(甲基)丙烯醛中的至少一種化合物的氧化反應(yīng)來進(jìn)行。 此處,氣相氧化反應(yīng)可以使用一個常規(guī)結(jié)構(gòu)的氣相氧化反應(yīng)器并在常規(guī)的反應(yīng)條件下進(jìn) 行。作為用于氣相氧化反應(yīng)的催化劑,可以使用普通的催化劑,并且例如,可以使用在韓國 注冊專利第0349602號和第037818號中提出的催化劑。在由氣相氧化反應(yīng)生成的含有(甲 基)丙烯酸的混合氣體中,除了期望的產(chǎn)物(甲基)丙烯酸之外,也可能包括未反應(yīng)的原料 化合物、中間體(甲基)丙烯醛、惰性氣體、二氧化碳、蒸汽以及各種有機(jī)副產(chǎn)物(乙酸、輕 餾分、重質(zhì)等)。
[0072] 進(jìn)一步地,參考圖1,可通過向(甲基)丙烯酸吸收塔(100)供給含有(甲基)丙 烯酸的混合氣體(1)以使其與包括水的吸收溶劑接觸來獲得(甲基)丙烯酸水溶液。
[0073] 這里,(甲基)丙烯酸吸收塔(100)的種類可考慮混合氣體(1)與吸收溶劑的接 觸效率等來確定。作為非限制性的實(shí)例,(甲基)丙烯酸吸收塔(100)可以是填充塔式塔 或多級盤式塔。在填充塔內(nèi),可以應(yīng)用如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍形填充物、紗網(wǎng)、結(jié)構(gòu)填料等的 填充物。
[0074] 另外,考慮到吸收工序的效率,該混合氣體(1)可以供給到吸收塔(100)的下部, 并且將包括水的溶劑供給到吸收塔(100)的上部。
[0075] 吸收溶劑可包括水,如自來水、去離子水等,并且其可以包括從其他工藝引入的再 生工藝用水(例如,循環(huán)來自提取工序和/或蒸餾工序的水相)。另外,在吸收溶劑中,可包 括從其他步驟引入的痕量有機(jī)副產(chǎn)物(例如,乙酸)。但是,考慮到(甲基)丙烯酸的吸收 效率,優(yōu)選的是在供給到吸收塔(100)的吸收溶劑中(特別是,在再生工藝用水中)以15 重量%以下的含量包含有機(jī)副產(chǎn)物。
[0076] 此外,根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式,在如下描述的(甲基)丙烯酸提取塔(200)中獲得 的提余液可以循環(huán)到(甲基)丙烯酸吸收塔(100)中并用作吸收溶劑。具體地,就改善處 理效率方面是更有利的是,將提余液供給到對應(yīng)于距離吸收塔(100)的最上部的10至30% 的至少一個點(diǎn)處,將在下文關(guān)于(甲基)丙烯酸提取塔(200)詳細(xì)解釋。
[0077] 此外,考慮到凝結(jié)條件和根據(jù)飽和水蒸汽壓力的水分含量等方面,(甲基)丙烯酸 吸收塔(100)可以1至1. 5巴或1至L 3巴的內(nèi)部壓力,和50至100°C或50至80°C的內(nèi) 部溫度下運(yùn)行。
[0078] 同時,在吸收工序中,(甲基)丙烯酸水溶液被排到(甲基)丙烯酸吸收塔(100) 的下部,脫除(甲基)丙烯酸的未冷凝氣體被排到其上部。這里,就總工藝的效率而言有利 的是,在(甲基)丙烯酸水溶液中包含40重量%以上,或40至90重量%,或50至90重 量%的(甲基)丙烯酸。
[0079] 如圖1所示,通過水溶液輸送線(102)可將得到的(甲基)丙烯酸水溶液供給到 (甲基)丙烯酸提取塔(200)。如圖1中所示,如果在(甲基)丙烯酸吸收工序和蒸餾工序 之間引入提取工序,則可在提取工序中去除包含在(甲基)丙烯酸水溶液中的大部分吸收 溶劑,從而降低了蒸餾工序的處理負(fù)荷并減少能源消耗。
[0080] 同時,可將排出到(甲基)丙烯酸吸收塔(100)的上部的至少一部分未凝結(jié)的氣 體供給到回收包含在未凝結(jié)氣體中的有機(jī)副產(chǎn)物(特別是乙酸)的工序,剩余部分可被輸 送到廢氣焚燒爐并丟棄。即,根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式,可進(jìn)行使未凝結(jié)氣體與吸收溶劑 接觸的工序以回收包含在未凝結(jié)氣體中的乙酸。
[0081] 使未凝結(jié)氣體與吸收溶劑接觸的工序可在乙酸吸收塔(150)中進(jìn)行。作為非限制 性實(shí)例,可將用于吸收乙酸的吸收溶劑(工藝用水)供給至乙酸吸收塔(150)的上部并可 將含乙酸的水溶液排出到乙酸吸收塔(150)的下部。另外,可將含乙酸的水溶液供給到(甲 基)丙烯酸吸收塔(100)的上部并用作吸收溶劑。此外,脫除乙酸的未凝結(jié)氣體可再循環(huán) 至(甲基)丙烯酸的合成步驟并再利用。
[0082] 這里,為了有效吸收乙酸,乙酸吸收塔(150)可以在1至1. 5巴或1至1. 3巴的內(nèi) 部壓力以及在50至KKTC或50至80°C的內(nèi)部溫度下運(yùn)行。此外,乙酸吸收塔(150)的具 體運(yùn)行條件可以按照韓國早期專利公開No. 2009-0041355的公開內(nèi)容進(jìn)行。
[0083] (提取工序)
[0084] 同時,進(jìn)行提取工序,其中,使(甲基)丙烯酸水溶液與提取溶劑在提取塔中接觸 以得到(甲基)丙烯酸提取溶液和提余液。此處,(甲基)丙烯酸水溶液可通過上述吸收 工序制備。
[0085] 提取工序可以在(甲基)丙烯酸提取塔(200)中進(jìn)行。被供給至提取塔(200)的 (甲基)丙烯酸水溶液與提取溶劑接觸,并分別作為溶解了顯著量的(甲基)丙烯酸的提取 溶液和被提取走了顯著量的(甲基)丙烯酸的提余液被排出。
[0086] 這里,提取溶液(其為相對輕的相)是通過提取塔(200)的上部出口得到的,而提 余液(其為相對重的相)是通過提取塔的下部出口得到的。在從提取塔(200)中排出提余 液之前,一定量的提余液在提取塔的下部的靜止區(qū)保持靜止,其一部分被排出到提取塔的 下部出口。
[0087] 這樣,通過在提取塔(200)中使(甲基)丙烯酸水溶液與提取溶劑接觸(即,與蒸 餾相比提取的能耗?。?,可以去除包含在(甲基)丙烯酸水溶液中的大部分的水。由此,可 降低隨后的蒸餾工序的處理負(fù)荷,從而提高了整個工藝的能效。此外,通過降低所述蒸餾工 序的處理負(fù)荷,可以使在蒸餾期間產(chǎn)生的(甲基)丙烯酸的聚合最小化,以確保(甲基)丙 烯酸的回收效率進(jìn)一步提高。
[0088] 同時,將在提取工序中得到的提余液循環(huán)到上述的吸收工序作為吸收溶劑。特別 是,根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式,提余液可以被供給到對應(yīng)于距離(甲基)丙烯酸吸收塔(100) 的最上部10到30%,或10至25%,或15至30%,或10至20%,或15至25%中的至少一 個點(diǎn)處,而不是(甲基)丙烯酸吸收塔(100)的最上部。另外同時,提取溶劑與供給到提取 塔(200)的(甲基)丙烯酸水溶液(即進(jìn)料)的重量比(S/F)可被控制為大于0· 3且小于 1. 〇,或者大于〇. 3且為0. 8以下,或者為0. 5以上且小于1. 0,或者為0. 5以上且為0. 8以 下。
[0089] 這樣,通過將通過提取工序得到的提余液循環(huán)到吸收塔(100)的特定點(diǎn)并同時控 制提取溶劑的重量比(S/F),可以顯著地降低使用的提取溶劑的量和工藝能量消耗。即,通 過上述工藝條件下,上述實(shí)施方式的回收方法甚至可以用更少量的提取溶劑和較低的能量 消耗使在吸收工序和提取工序中的(甲基)丙烯酸的損失最小化。此外,在隨后的蒸餾工 序中可以增加溶劑的回流,從而進(jìn)一步提高(甲基)丙烯酸的回收效率。
[0090] 在提取工序中,如果提取溶劑與進(jìn)料的重量比(S/F)為0. 3以下,則在提取工序中 的吸收溶劑的去除效率可能會降低,并且長時間運(yùn)行是不可能的,因此引入提取工序的效 果變得微不足道。此外,如果提取溶劑與進(jìn)料的重量比(S/F)在I. 0以上,則降低能耗的效 果可能變得微不足道。具體地,隨著重量比(S/F)提高,盡管提取效率可以提高,但在隨后 的蒸餾工序中(甲基)丙烯酸的損失可能增加,并且用于防止這種狀況的溶劑回流也會變 得過高,這是不可取的。
[0091] 同時,將提余液供給到(甲基)丙烯酸吸收塔(100)的點(diǎn)可以根據(jù)吸收塔(100) 的種類,考慮實(shí)現(xiàn)大量吸收的部位來確定。例如,如果吸收工序是在填充塔型的(甲基)丙 烯酸吸收塔中進(jìn)行的,則可將通過提取工序得到的提余液供給到對應(yīng)于與(甲基)丙烯酸 吸收塔的總填料高度相比距離最上部10到30%的至少一個點(diǎn)處。此外,如果吸收工序是在 多級塔盤型(甲基)丙烯酸吸收塔中進(jìn)行的,則可將通過提取工序得到的提余液供給到對 應(yīng)于與(甲基)丙烯酸吸收塔的總級數(shù)相比距離最上部的級10到30%的至少一個點(diǎn)處。
[0092] 這里,如果提余液被供給到距離吸收塔(100)的最上部超過30%的點(diǎn)處,則吸收 效率可能降低,并且在提取工序中通過提余液的(甲基)丙烯酸的損失會增加,因此降低了 總的工藝效率。此外,如果提余液被供給到距離吸收塔(100)的最上部小于10%的點(diǎn)處,盡 管吸收效率可以提高,但在吸收塔(100)中不能充分回收包含在提余液中的有機(jī)副產(chǎn)物。
[0093] 同時,優(yōu)選供給至提取塔(200)的提取溶劑可具有對(甲基)丙烯酸的溶解性和 疏水性。此外,考慮到溶劑的種類和在隨
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