JP5489726B2 - Acrylic acid production method - Google Patents
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Description
本発明は、アクリル酸、水蒸気および二次成分を含む生成物ガス混合物を、高温における固体触媒上の分子酸素を用いた少なくとも1つのアクリル酸のC3前駆体の不均一触媒気相部分酸化によって得て、アクリル酸、水蒸気および二次成分を含む生成物ガス混合物の温度を、場合により、直接および/または間接冷却によって低下させ、次いでアクリル酸、水蒸気および二次成分を含む生成物ガス混合物を、分離内部構造物を備えた凝縮カラムに流し込み、凝縮カラム内で上昇させることで、分別凝縮させ、水および二次成分を希薄な形で含む粗アクリル酸を、目標製造物として、凝縮カラムから、生成物ガス混合物の供給点の上方に位置する第1の側流取出口を介して凝縮カラムに誘導するとともに、アクリル酸および二次成分をさらに含む酸性水を、第1の側流取出口の上方に位置する第2の液相取出口(好ましくは側流取出口)を介して誘導し、水より低い沸点を有する((大気圧をベースとして)水より低い温度で沸騰する)二次成分を含む残留ガス混合物を凝縮カラムの上部に誘導し、アクリル酸および後続生成物、および(大気圧をベースとして)アクリル酸より高い沸点を有する二次生成物をさらに含む底部液体を凝縮カラムの底部空間から誘導し、回収された酸性水の一部をそのまま、かつ/またはその冷却後に還流液として凝縮カラムに返送し、場合により、そのさらなる精製を目的として少なくとも1つのさらなる熱分離方法を粗アクリル酸に施すアクリル酸の製造方法に関する。 The present invention relates to a product gas mixture comprising acrylic acid, water vapor and secondary components by heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of at least one C 3 precursor of acrylic acid using molecular oxygen on a solid catalyst at elevated temperatures. The temperature of the product gas mixture comprising acrylic acid, water vapor and secondary components is optionally reduced by direct and / or indirect cooling, and then the product gas mixture comprising acrylic acid, water vapor and secondary components is obtained. The crude acrylic acid, which contains water and secondary components in a dilute form, is separated from the condensation column as a target product by pouring into a condensation column equipped with a separation internal structure and rising in the condensation column. Directing to the condensation column via a first side outlet located above the feed point of the product gas mixture and further adding acrylic acid and secondary components Acid water is guided through a second liquid phase outlet (preferably a side outlet) located above the first side outlet and has a lower boiling point than water ((based on atmospheric pressure As a result, the residual gas mixture containing secondary components (boiling at a lower temperature than water) is introduced to the top of the condensation column and has a higher boiling point than acrylic acid and subsequent products, and acrylic acid (based on atmospheric pressure). A bottom liquid further containing secondary products is derived from the bottom space of the condensation column and a portion of the recovered acidic water is returned to the condensation column as is and / or as a reflux after cooling and optionally further purification. It relates to a process for producing acrylic acid, wherein at least one further thermal separation method is applied to crude acrylic acid for the purpose of
アクリル酸は、例えば、ポリマー分散体(場合によりアルカノールおよびそのエステルの形も含む)および超吸水性ポリマーの製造に使用される重要な中間体である。 Acrylic acid is an important intermediate used, for example, in the preparation of polymer dispersions (optionally including alkanol and its ester forms) and superabsorbent polymers.
アクリル酸は、なかでも、高温における固体触媒上の分子酸素を用いたアクリル酸のC3前駆体(C3前駆体化合物)の不均一触媒気相部分酸化によって得られる(この用語は、特に、公式にはアクリル酸の還元で得られる化学化合物を包含し、アクリル酸の既知のC3前駆体は、例えば、プロパン、プロペン、アクロレイン、プロピオンアルデヒドおよびプロピオン酸であり、該用語は、前記化合物の前駆体化合物、例えば、グリセロールをも包含する(グリセロールから出発し、例えば、気相における不均一触媒酸化脱水によってアクリル酸を得ることができる;例えば、EP−A1710227、WO06/114506およびWO06/092272)参照)。 Acrylic acid is obtained, inter alia, by heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of a C 3 precursor of acrylic acid (C 3 precursor compound) using molecular oxygen on a solid catalyst at high temperatures (this term is particularly The formula includes chemical compounds obtained by reduction of acrylic acid, and known C 3 precursors of acrylic acid are, for example, propane, propene, acrolein, propionaldehyde, and propionic acid, the term of which Also included are precursor compounds, such as glycerol (starting from glycerol, for example, acrylic acid can be obtained by heterogeneous catalytic oxidative dehydration in the gas phase; eg EP-A 1710227, WO 06/114506 and WO 06/092722). reference).
この製造において、不活性ガス、例えば、窒素、CO2、飽和炭化水素および/または水蒸気で全体的に希釈された上記出発ガスを、高温および場合により高圧にて分子酸素との混合物の形で(例えば遷移金属)混合酸化物触媒上に流し、アクリル酸、水、および(そこからアクリル酸を除去しなければならない)望ましくない副産物、例えば、フルフラル、ベンズアルデヒド、アセトン、ホルムアルデヒドおよび無水マレイン酸等を含む生成物ガス混合物に酸化変換する(水蒸気以外の副産物および不活性希釈ガスを「二次成分」という用語で本文献に包含するものとする;この用語は、典型的にはアクリル酸除去方法において添加される重合防止剤をも包括する)。 In this production, the above starting gas, which is totally diluted with an inert gas, for example nitrogen, CO 2 , saturated hydrocarbons and / or water vapor, is used in the form of a mixture with molecular oxygen at elevated temperature and optionally at elevated pressure ( Flow over a mixed oxide catalyst (eg transition metal) and contain acrylic acid, water, and undesirable byproducts (from which acrylic acid must be removed), such as furfural, benzaldehyde, acetone, formaldehyde and maleic anhydride, etc. Oxidative conversion to product gas mixture (the by-products other than water vapor and inert diluent gas shall be included in this document under the term “secondary component”; this term is typically added in the acrylic acid removal process. (Including polymerization inhibitors).
プロピオンアルデヒドおよび/またはプロピオン酸から出発し、分子酸素を用いた不均一触媒気相部分酸化は、少なくとも部分的に、酸化脱水である。 Starting from propionaldehyde and / or propionic acid, the heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation with molecular oxygen is at least partially oxidative dehydration.
冒頭に記載したように、文献DE−A19924533、DE−A19924532、WO01/77056、DE−A10156016、DE−A10243625、DE−A10223058、DE−A10235847、WO2004/035514、WO00/53560およびDE−A10332758には、粗アクリル酸の基本的除去が不均一触媒気相部分酸化の生成物ガス混合物の分別凝集によって実施されるアクリル酸の製造方法が開示されている。「粗アクリル酸」という用語は、第1の側流取出口を介して回収されたアクリル酸が純粋の製造物でなく、アクリル酸(一般には全質量の50または60質量%以上、通常は70または80質量%以上、多くの場合において90質量%以上、往々にして95質量%以上)とともに、水および二次成分、例えば低級アルデヒド(例えば、フルフラル、アクロレイン、ベンズアルデヒド)、低級カルボン酸(例えば、酢酸、プロピオン酸、ギ酸)等をも含む混合物を表す。それぞれの場合において、アクリル酸の含有量に対する水および二次成分の全含有量は、気相部分酸化の生成物ガス混合物より粗アクリル酸の方が小さく、それは、粗アクリル酸がこれらの構成成分を全体的に希薄な形で含むと言われる理由を説明するものである(対照的に、個々の構成成分は、比較的高濃度の形で粗アクリル酸に存在し得る)。 As described at the beginning, the documents DE-A 199 45533, DE-A 1992 4532, WO 01/77056, DE-A 10156016, DE-A 102243625, DE-A 10223058, DE-A 10235847, WO 2004/0355514, WO 00/53560 and DE-A 10332758 include: A process for the production of acrylic acid is disclosed in which the basic removal of the crude acrylic acid is carried out by fractional agglomeration of the product gas mixture of the heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation. The term “crude acrylic acid” means that the acrylic acid recovered via the first side-flow outlet is not a pure product, but acrylic acid (generally 50 or 60% by weight of the total weight, usually 70 Or 80 wt% or more, often 90 wt% or more, often 95 wt% or more), and water and secondary components such as lower aldehydes (e.g., furfural, acrolein, benzaldehyde), lower carboxylic acids (e.g., (Acetic acid, propionic acid, formic acid) and the like. In each case, the total content of water and secondary components relative to the content of acrylic acid is lower in the crude acrylic acid than in the product gas mixture of the gas phase partial oxidation, since the crude acrylic acid is a component of these components. Is explained as an overall dilute form (in contrast, individual components may be present in the crude acrylic acid in relatively high concentrations).
場合によっては、かようにして除去された粗アクリル酸の純度は、アクリル酸の考えられる最終用途(例えば、そのエステル化を目的とする、または遊離ラジカル重合によって得られるポリマーを形成することを目的とする)に既に十分なものである。しかし、多くの場合において、特定の最終用途に必要とされる純度を有する(粗アクリル酸と比較して質量%単位のアクリル酸含有量が大きい)より純度の高いアクリル酸を粗アクリル酸から得るために、除去されたアクリル酸に少なくとも1つのさらなる熱分離方法が施される。 In some cases, the purity of the crude acrylic acid removed in this way is the potential end use of acrylic acid (for example, for its esterification purposes or to form polymers obtained by free radical polymerization). Is already enough. However, in many cases, a higher purity acrylic acid is obtained from the crude acrylic acid having the purity required for a particular end use (higher acrylic acid content in weight percent compared to the crude acrylic acid). For this purpose, the removed acrylic acid is subjected to at least one further thermal separation method.
熱分離方法は、(一般的には熱)エネルギーの供給または回収により、物理的に少なくとも二相の系が得られ、相間に存在する温度勾配および量的勾配により熱および質量移動が生じることで、究極的に所望の分離および抽出がもたらされる方法であることが理解される。 Thermal separation methods are those in which at least two-phase systems are physically obtained by (generally heat) energy supply or recovery, and heat and mass transfer occur due to temperature and quantitative gradients that exist between the phases. It is understood that this is the method that ultimately results in the desired separation and extraction.
往々にして、熱分離方法は、前記少なくとも2つの相が概して互いに向流して誘導される、分離内部構造物を含む分離カラムで実施される。多くの場合において、2つの相の一方が(一般には、分離カラムにおいて上昇相として誘導される)気体であり、他方が(一般には、分離カラムにおいて下降相として誘導される)液体である。しかし、基本的に、少なくとも2つの層は、液体(例えば、抽出物の場合)または固体および液体(例えば、結晶の場合)または固体および気体(例えば、吸着物の場合)であってもよい。 Often, thermal separation methods are performed in a separation column that includes a separation internal structure in which the at least two phases are generally directed countercurrent to each other. In many cases, one of the two phases is a gas (generally induced as a rising phase in a separation column) and the other is a liquid (generally induced as a falling phase in a separation column). Basically, however, the at least two layers may be liquid (eg in the case of an extract) or solid and liquid (eg in the case of crystals) or solid and gas (eg in the case of an adsorbate).
少なくとも2つの相の一方が液体であり、他方が気体であるため、本文献に用いられている「熱分離方法」という用語の固有の要素である熱分離方法の構成例として、精留(上昇気相が、分離カラムにおいて下降気相と向流して誘導される)および脱離(吸収の逆の方法;液相に溶解した気体が、液相に対する圧力を下げることによって、液相の温度を上昇させることによって、かつ/または液相を介して気相を誘導することによって液相から誘導される;気相の誘導を伴うときは、脱離はストリッピングとも称する)があげられる。しかし、吸収(一般には、分離カラムにおいて上昇する気体が、分離カラムにおいて下降する少なくとも1つの吸収剤と向流して誘導される)およびガス混合物(気/液相の例)の分別凝縮も「熱分離方法」の一部である。粗アクリル酸のさらなる精製のための特に好ましい熱分離処理は、さらなる結晶化精製(結晶化)である。 Since one of the at least two phases is a liquid and the other is a gas, an example of the configuration of a thermal separation method that is an inherent element of the term “thermal separation method” used in this document is rectification (ascending The gas phase is induced countercurrently to the descending gas phase in the separation column) and desorption (reverse method of absorption; the gas dissolved in the liquid phase reduces the pressure on the liquid phase, thereby reducing the temperature of the liquid phase. Derived from the liquid phase by raising and / or inducing the gas phase through the liquid phase; when accompanied by induction of the gas phase, desorption is also referred to as stripping). However, fractional condensation of absorption (generally gas rising in the separation column is induced countercurrently with at least one absorbent descending in the separation column) and gas mixtures (examples of gas / liquid phases) are also “heat Part of the separation method. A particularly preferred thermal separation treatment for further purification of the crude acrylic acid is further crystallization purification (crystallization).
しかし、アクリル酸の少なくとも1つのC3前駆体の不均一触媒気相部分酸化の生成物ガス混合物の分別凝縮による粗アクリル酸の基本的除去のための既知の方法の短所は、
アクリル酸および二次成分をさらに含む酸性水の付加的な発生である。「酸性水」という用語は、第1に、酸性水が一般には50質量%以上、往々にして60質量%以上、多くの場合において70質量%、しばしば80質量%の水(一般には、反応水、および気相部分酸化の過程で不活性希釈ガスとして使用される希釈水(水蒸気)の両方)を含むことを意味する。
However, the disadvantages of known methods for the basic removal of crude acrylic acid by fractional condensation of the product gas mixture of the heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of at least one C 3 precursor of acrylic acid are:
It is an additional generation of acidic water further containing acrylic acid and secondary components. The term “acidic water” refers first to the fact that acidic water is generally 50% by weight or more, often 60% by weight or more, often 70% by weight, often 80% by weight of water (generally reaction water , And diluting water (steam) used as an inert diluent gas in the process of gas phase partial oxidation).
しかし、該用語は、酸性水が、水とともに、二次成分の酸、例えば、プロピオン酸、酢酸およびギ酸、さらにはアクリル酸を含むため、7未満のpHを有することをも意味する(アクリル酸以外の二次成分のカルボン酸の全含有量は通常、酸性水の質量に対して、10質量%以下であり、場合によっては5質量%以下である)。 However, the term also means that acidic water has a pH of less than 7 because it contains, along with water, secondary acids such as propionic acid, acetic acid and formic acid, and acrylic acid (acrylic acid). The total content of carboxylic acids as secondary components other than is usually 10% by mass or less, and in some cases, 5% by mass or less based on the mass of acidic water.
通常、酸性水のアクリル酸含有量は、4または5から15質量%、往々にして約10質量%である。先行技術で推奨されている不均一触媒気相部分酸化の生成物ガス混合物からのアクリル酸の基本的除去のための方法の短所は、それらが、アクリル酸をさらに含み、精留カラムに返送されていない酸性水をすべて焼却に送ることである(特に、DE−A10243625、WO2004/035514およびDE−A10332758参照)。 Usually, the acrylic acid content of acidic water is 4 or 5 to 15% by weight, often about 10% by weight. The disadvantages of the process for the basic removal of acrylic acid from the product gas mixture of the heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation recommended in the prior art are that they further contain acrylic acid and are returned to the rectification column. All non-acidic water is sent to incineration (see in particular DE-A 10243625, WO 2004/035514 and DE-A 10332758).
これは、酸性水の焼却が、例えば、所望のアクリル酸製造物の収率を低下させる点で不利である。 This is disadvantageous in that acid water incineration, for example, reduces the yield of the desired acrylic acid product.
記載の先行技術に鑑み、本発明の目的は、特に、アクリル酸の純度を有意に低下させることなくその収率を確実に増加させる点で注目すべきアクリル酸の改善型製造方法を提供することであった。 In view of the prior art described, the object of the present invention is to provide an improved process for the production of acrylic acid which is particularly notable in that it reliably increases the yield without significantly reducing the purity of the acrylic acid. Met.
よって、アクリル酸、水蒸気および二次成分を含む生成物ガス混合物を、高温における固体触媒上の分子酸素を用いた少なくとも1つのアクリル酸のC3前駆体(C3前駆体化合物)の不均一触媒気相部分酸化によって得て、アクリル酸、水蒸気および二次成分を含む生成物ガス混合物の温度を、場合により、直接(冷却液との直接接触による)および/または間接冷却によって低下させ、次いでアクリル酸、水蒸気および二次成分を含む生成物ガス混合物を、分離内部構造物を備えた凝縮カラムに流し込み、凝縮カラム内で上昇させることで、分別凝縮させ、水および二次成分を全体的に希薄な形で含む粗アクリル酸を、目標製造物として、凝縮カラムから、生成物ガス混合物の供給点の上方に位置する第1の側流取出口を介して凝縮カラムに誘導するとともに、アクリル酸および二次成分をさらに含む酸性水を、第1の側流取出口の上方に位置する第2の液相取出口(好ましくは側流取出口:本文献におけるすべての記述は、特に、当該酸性水側流取出口の場合に当てはまる)を介して誘導し、水より低い沸点を有する((大気圧をベースとして)水より低い温度で沸騰する)二次成分を含む残留ガス混合物を凝縮カラムの上部に誘導し、アクリル酸および後続生成物、およびアクリル酸より高い沸点を有する二次生成物をさらに含む底部液体を凝縮カラムの底部空間から誘導し、回収された酸性水の一部をそのまま、かつ/またはその冷却後に還流液として凝縮カラムに返送し、場合により、そのさらなる精製を目的として少なくとも1つのさらなる熱分離方法を粗アクリル酸に施し、凝縮カラムに返送されていない酸性水の少なくとも一部に存在するアクリル酸を、有機溶媒を用いた抽出によって酸性水から有機溶媒に吸収させ、アクリル酸を含有する有機抽出物を調整し、次いで、少なくとも1つの熱分離方法を用いてアクリル酸を有機抽出物から除去し、抽出物から除去されたアクリル酸を凝縮カラムに返送し、または粗アクリル酸のさらなる精製に送り、かつ/または金属水酸化物の水溶液に吸収させるアクリル酸の製造方法を見いだした。 Thus, a product gas mixture comprising acrylic acid, water vapor and secondary components is converted into a heterogeneous catalyst of at least one C 3 precursor of acrylic acid (C 3 precursor compound) using molecular oxygen on a solid catalyst at high temperature. Obtained by gas phase partial oxidation, the temperature of the product gas mixture comprising acrylic acid, water vapor and secondary components is optionally reduced by direct (by direct contact with the coolant) and / or indirect cooling and then acrylic The product gas mixture containing acid, water vapor and secondary components is poured into a condensing column with a separation internal structure and raised in the condensing column for fractional condensation, resulting in an overall lean water and secondary component. The crude acrylic acid in the form of a target product from the condensation column via a first side outlet located above the feed point of the product gas mixture Acid water containing acrylic acid and a secondary component, and a second liquid phase outlet located above the first side outlet (preferably side outlet: all in this document The description includes, in particular, secondary components that are induced via the acidic water side outlet and have a boiling point lower than water (boiling at a lower temperature than water (based on atmospheric pressure)). The residual gas mixture is guided to the top of the condensation column and the bottom liquid further containing acrylic acid and subsequent products and secondary products having a boiling point higher than acrylic acid is derived from the bottom space of the condensation column and recovered acidity. A portion of the water is returned to the condensation column as it is and / or after cooling as a reflux, optionally with at least one further thermal separation process for the purification of the crude acrylic acid. And the acrylic acid present in at least a part of the acidic water that has not been returned to the condensation column is absorbed into the organic solvent from the acidic water by extraction with an organic solvent, and an organic extract containing acrylic acid is prepared, The acrylic acid is then removed from the organic extract using at least one thermal separation method, the acrylic acid removed from the extract is returned to the condensation column, or sent for further purification of the crude acrylic acid, and / or metal A method for producing acrylic acid to be absorbed in an aqueous hydroxide solution has been found.
有利には、本発明によれば、凝縮カラムに返送されていない酸性水の少なくとも25質量%、より良くは少なくとも50質量%、さらにより良くは少なくとも75質量%、好ましくはすべてが抽出され、本発明に従ってさらに処理される。 Advantageously, according to the invention, at least 25%, better at least 50%, even better still at least 75%, preferably all of the acidic water that has not been returned to the condensation column is extracted, Further processing according to the invention.
基本的に、液−液抽出物に対する既知のすべての抽出装置が、本発明に必要な抽出を実施するのに有用である。この装置は、大きな相界面面積および連続相におけるこれらの液滴の緻密な分布が得られること、また質量移動の完了に際しての迅速かつ実質的に完全な相分離を可能な限り保証する必要がある。 In principle, all known extraction devices for liquid-liquid extracts are useful for carrying out the extraction required for the present invention. This device should ensure as much as possible a large phase interfacial area and a dense distribution of these droplets in the continuous phase and a rapid and substantially complete phase separation upon completion of mass transfer. .
最も単純な場合において、使用される抽出装置は、分離器(例えば沈降器)を備えたミキサー(例えば、撹拌容器または固定ミキサー)であってよい。使用される撹拌機は、基本的に、一般的なすべての撹拌機であってよい。例としては、ディスク撹拌機、翼車撹拌機、クロスビーム撹拌機、グリッド撹拌機、ブレード撹拌機、アンカー撹拌機、パドル撹拌機、プロペラ撹拌機、螺旋撹拌機および多層惰力向流撹拌機が挙げられる。撹拌機は、多段式、すなわち複数の撹拌機が共軸積層されたものであってよい。二段式翼車撹拌機を使用するのが好ましい。有用な沈降器は、基本的に一般的なすべての容器である。水平容器を使用するのが好ましい。当該抽出装置は連続式またはバッチ式で動作させることができ、沈降器は、バッチ動作では不必要であり、相分離は撹拌容器内で行われる。ミキサーにおいて、抽出対象物質(価値のある材料)が吸収剤相に移動し、分離器において2つの相が(重力により)分離される。連続動作において、流れ方向に交差する内部構造物によって、沈降器における供給物の重および軽相への分離を向上させることができる。有用な内部構造物としては、基本的に、一般的なすべての内部構造物、例えば、有孔シート、プレート、構造充填材および/または乱雑充填材が挙げられる。乱雑充填材のなかでは、リング、螺旋体、サドル、ラシヒ、イントスまたはパルリング、バレルもしくはインタロクスサドル、トップ−パック等またはブレードを含む充填材が好ましい。有孔シートと乱雑充填材の組合せが特に好ましい。沈降器における滞留時間は、典型的には、0.05から2時間である。 In the simplest case, the extraction device used may be a mixer (eg a stirred vessel or a fixed mixer) with a separator (eg a settling device). The agitator used can basically be all common agitators. Examples include disk stirrers, impeller stirrers, cross beam stirrers, grid stirrers, blade stirrers, anchor stirrers, paddle stirrers, propeller stirrers, spiral stirrers, and multi-layer repulsive countercurrent stirrers. Can be mentioned. The stirrer may be multi-stage, that is, a plurality of stirrers that are coaxially stacked. It is preferred to use a two-stage impeller agitator. Useful settling machines are basically all common vessels. It is preferred to use a horizontal container. The extraction device can be operated continuously or batchwise, the settling is not required for batch operation, and the phase separation takes place in a stirred vessel. In the mixer, the substance to be extracted (a valuable material) moves to the absorbent phase and in the separator the two phases are separated (by gravity). In continuous operation, the internal structure intersecting the flow direction can improve the separation of the feed into the heavy and light phases in the settler. Useful internal structures basically include all common internal structures such as perforated sheets, plates, structural fillers and / or messy fillers. Among the messy fillers, rings, spirals, saddles, Raschigs, Intos or Pall rings, barrels or interlox saddles, top-packs etc. or fillers including blades are preferred. A combination of a perforated sheet and a messy filler is particularly preferred. The residence time in the settling machine is typically 0.05 to 2 hours.
複数のミキサー−沈降機装置を縦列接続する場合は、カスケードが挙げられる。装置を並流または向流または交流接続することができる。 A cascade is mentioned when connecting a plurality of mixer-sedimentation apparatus in cascade. The devices can be cocurrent or countercurrent or AC connected.
適宜用途の観点から、本発明に従って実施される抽出は、分離内部構造物を含む抽出カラムにおいて実施されることになる。より高い比重を有する相は、カラムの上部に入り、より低い比重を有する相は底部に入る。カラムにおいて、2つの相が向流で移動する。基本的に、抽出カラムは、向流蒸留(精留)用カラムと同等である。換言すれば、発明の抽出方法に好適な抽出カラムは、本質的に既知の設計であり、特注の内部構造物を有することができる。 Where appropriate from the point of view of the application, the extraction carried out according to the present invention will be carried out in an extraction column containing a separation internal structure. The phase with the higher specific gravity enters the top of the column and the phase with the lower specific gravity enters the bottom. In the column, the two phases move in countercurrent. Basically, the extraction column is equivalent to a countercurrent distillation (rectification) column. In other words, suitable extraction columns for the inventive extraction method are of essentially known design and can have custom built internal structures.
考えられるカラムのタイプとしては、エネルギーが入力されるカラムおよび入力されないカラム両方の抽出カラムが挙げられる。構造充填材および/または乱雑充填材の形の内部構造物を含む抽出カラムを、エネルギーを入力して動作させてもよいし、入力せずに動作させてもよい。乱雑充填材のなかでは、リング、螺旋体、サドル、ラシヒ、イントスまたはパルリング、バレルもしくはインタロクスサドル、トップ−パック等を含む充填材が好ましい。本発明に従って使用される抽出カラムに特に好適な構造充填材は、例えば、D−40705 HildenにおけるJulius Montz GmbHの構造充填材、例えば、Montz−Pak B1−350構造充填材である。ステンレス鋼シートで構成された穿孔構造充填材を使用するのが好ましい。構造充填材を含む充填カラムは、本質的に当業者に既知であり、例えば、Chem.−Ing.Tech.58(1986)1、p.19−31およびスイスWinterhurのGebrueder Sulzer AktiengesellschaftのTechnischen Rundschau Sulzer[Sulzer Technical Review]2/1979,p.49ffに記載されている。加えて、トレイの形の内部構造物を含む抽出カラムも好適であり、ここでは、律動篩トレイカラムと向流篩トレイカラムを区別しなければならない。律動篩トレイカラムでは、2つの相が、篩トレイにおける流路オリフィス(一般には孔、すなわち円形流路オリフィス)を通じて誘導される。律動の上向行程において、より軽い相が、篩トレイの孔を通じて上方に押し上げられ、それに応じて重い相が下向工程で下降する。相がここで律動する液体でなく、篩トレイが上下に移動する点を除いては、カールカラムも同様に作用する。律動篩トレイカラムが好適である。対照的に、向流篩トレイカラムを使用すると、密度の差により、連続相が、1つのトレイから次のトレイに下降管を介して下降し、分散相だけが篩トレイの孔を通る(質量移動トレイについて本文献に用いられている用語は、DE−A10332758の用語に準じるものである)。 Possible column types include extraction columns, both columns where energy is input and columns where energy is not input. An extraction column containing internal structures in the form of structural fillers and / or messy fillers may be operated with or without input of energy. Among the messy fillers, fillers including rings, spirals, saddles, Raschigs, Intos or Pall rings, barrels or interlox saddles, top-packs and the like are preferred. A particularly suitable structural filler for the extraction column used according to the invention is, for example, the structural filler of Julius Montz GmbH in D-40705 Hilden, for example the Montz-Pak B1-350 structural filler. It is preferred to use a perforated structure filler composed of a stainless steel sheet. Packed columns containing structural packing are known per se to those skilled in the art, see, for example, Chem. -Ing. Tech. 58 (1986) 1, p. 19-31 and Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Technischen Rundschau Sulzer [Sulzer Technical Review], 2/1979, Winterhur, Switzerland. 49ff. In addition, an extraction column containing an internal structure in the form of a tray is also suitable, where a rhythmic sieve tray column and a countercurrent sieve tray column must be distinguished. In a rhythmic sieve tray column, the two phases are induced through flow orifices in the sieve tray (typically holes or circular flow orifices). In the upward stroke of the rhythm, the lighter phase is pushed up through the holes in the sieve tray and the heavier phase is lowered in the downward process accordingly. The curl column works in the same way, except that the phase is not a rhythmic liquid here and the sieve tray moves up and down. A rhythmic sieve tray column is preferred. In contrast, using a counter-current sieve tray column, due to density differences, the continuous phase descends from one tray to the next through a downcomer, and only the dispersed phase passes through the sieve tray holes (mass The terminology used in this document for moving trays is in accordance with the terminology of DE-A 1032758).
本発明に従って酸性水の抽出を行うのに1から10個の理論段で十分である。理論段は(または理論的分離ステージ)は、本文献において極めて一般的に、分離内部構造物を含み、熱力学的平衡に対応する濃縮をもたらす熱分離方法に使用される分離カラムの空間単位を指す。換言すれば、用語「理論段」は、質量移動トレイを含む抽出カラムにも、構造充填材および/または乱雑充填材を含む抽出カラムにも適用可能である。 One to ten theoretical plates are sufficient for the extraction of acidic water according to the invention. The theoretical stage (or theoretical separation stage) is very commonly referred to in this document as the spatial unit of a separation column used in a thermal separation method that includes separation internals and provides concentration corresponding to thermodynamic equilibrium. Point to. In other words, the term “theoretical plate” is applicable to extraction columns that include mass transfer trays as well as extraction columns that include structural and / or messy packing.
本発明による方法に抽出カラムが使用されると、2つの相のうちより高い比重を有する相は、適宜用途の観点から、分配路によりカラムの上部に導入され、断面の分布が非常に均一になる。より低い比重を有する相は、適宜用途の観点から、同様に分配路を介してカラムの底部に入る。よって、カラムにおいて、より軽い相は上昇し、重い相は下降する。2つの相のうちのより軽い相が分散されると、すなわち液滴の形で存在すると、カラムの上部で相分離が生じる。重い相が分散される逆の場合は、カラムの底部で相分離が生じる。いずれの場合も、好ましい液滴サイズは、1から10mmの範囲、好ましくは2から5mmの範囲の直径(長手方向の寸法)を有する。 When an extraction column is used in the method according to the invention, the phase having the higher specific gravity of the two phases is introduced into the upper part of the column by a distribution channel from the viewpoint of the application, and the distribution of the cross section is very uniform. Become. The phase with the lower specific gravity enters the bottom of the column via the distribution channel as well, from an application point of view as appropriate. Thus, in the column, the lighter phase rises and the heavy phase falls. If the lighter of the two phases is dispersed, i.e. present in the form of droplets, phase separation occurs at the top of the column. In the opposite case where the heavy phase is dispersed, phase separation occurs at the bottom of the column. In any case, the preferred droplet size has a diameter (longitudinal dimension) in the range of 1 to 10 mm, preferably in the range of 2 to 5 mm.
有利には、本発明によれば、抽出剤は、一般には、有機抽出物からのアクリル酸の後の除去を容易にするという理由から、アクリル酸より沸点(各々の場合において大気圧をベースとする)が高い。 Advantageously, according to the invention, the extractant generally has a boiling point (in each case based on atmospheric pressure) than acrylic acid because it facilitates subsequent removal of acrylic acid from the organic extract. Is high).
本発明に従って実施される抽出において、状況としては、抽出剤として使用される有機溶媒が水より有意に高い粘度を有する確率が高くなる。この場合、本発明によれば、抽出カラムに入る有機抽出物が分散相として存在し、酸性水が連続相として存在する場合に有利である(これは、例えば、2層間の物質の移動を加速させ、究極的には、より短いカラムで同じ分離結果をもたらすことを可能にする;連続水相は、また、ステンレス鋼から製造された抽出カラムおよびそれらの内部構造物をより十分に湿潤させる;また、抽出される物質が連続相から分散相に移動することで後者が安定する(癒合傾向が小さくなる))。酸性水の質量密度より大きい質量密度の有機抽出剤を使用すると、抽出剤がカラムの上部に導入・分散され、得られた抽出剤液滴がカラム内で下降することになる。逆の場合、すなわち酸性水の質量密度より低い質量密度を有する抽出剤を使用する場合には、抽出剤がカラムの底部に分散され、得られた抽出剤液滴がカラム内で上昇する。構造充填材、乱雑充填材および/またはトレイの形の内部構造物を有する、既に記載した種類の抽出カラムにおいて、通常分散相の液滴が別の方法で内部構造物に沿って全体的にクリープするため、分散した連続相は、選択された内部構造物を効率的に湿潤させる必要がある。 In the extraction carried out according to the invention, the situation is that the organic solvent used as the extractant has a higher probability of having a significantly higher viscosity than water. In this case, according to the present invention, it is advantageous if the organic extract entering the extraction column is present as the dispersed phase and the acidic water is present as the continuous phase (this accelerates the movement of the material between the two layers, for example). And ultimately allowing shorter columns to give the same separation results; a continuous aqueous phase also wets extraction columns made from stainless steel and their internal structures more fully; In addition, the latter is stabilized (the coalescence tendency is reduced) by the substance extracted being moved from the continuous phase to the dispersed phase. When an organic extractant having a mass density larger than that of acidic water is used, the extractant is introduced and dispersed in the upper part of the column, and the resulting extractant droplets descend in the column. In the opposite case, i.e., when using an extractant having a mass density lower than that of acidic water, the extractant is dispersed at the bottom of the column and the resulting extractant droplets rise in the column. In an extraction column of the type already described, which has an internal structure in the form of structural packing, messy packing and / or trays, the droplets of the dispersed phase usually creep entirely along the internal structure in another way. Therefore, the dispersed continuous phase needs to efficiently wet the selected internal structure.
最も単純な方法において、有機抽出剤は、一般には丸い流路オリフィス(穴)を有し、カラム断面に配置され、通常は円筒形の抽出カラムの特定の断面長に沿って伸びるチューブ(通常は同一の断面を有する;チューブ下降管も挙げられる)を介して導入される。円形流路オリフィスは、有機抽出剤がカラムの上部に導入されると下を向き、抽出剤がカラムの底部に導入されると上を向く。前記流路オリフィスの直径(最長寸法)は、典型的には1mmから10mm、好ましくは3mmから6mm、多くの場合において2から5mmである。抽出剤を単純に分配チューブに流し込み、流路オリフィスから戻すことができる。 In the simplest method, the organic extractant typically has a round channel orifice (hole), is placed in the column cross section, and is usually a tube (usually extending along a specific cross section length of a cylindrical extraction column). Having the same cross-section; including tube downcomers). The circular channel orifice faces down when the organic extractant is introduced into the top of the column and up when the extractant is introduced into the bottom of the column. The diameter (longest dimension) of the channel orifice is typically 1 mm to 10 mm, preferably 3 mm to 6 mm, and in many cases 2 to 5 mm. The extractant can simply be poured into the distribution tube and back through the flow path orifice.
基本的に、本発明に従って酸性水抽出を実施するために撹拌カラムまたは遠心抽出器を使用することも可能である。攪拌カラムは2つの相の接触を向上させる。カラムのすべての撹拌機は、適宜用途の観点から、共通軸上に存在する。カラムチューブは、壁に固定子リングを適宜備える。一般に中央に配置された軸は、典型的には、各々の場合において撹拌機が2つの固定子リングの間で回転するように撹拌機装置を有する。撹拌カラムの例としては、RDC(回転ディスク接触子)カラム、ARD(非対称回転ディスク)カラム、Kuhniカラム(Kuhni設計による撹拌カラム)またはQVF撹拌セル抽出器が挙げられる。遠心抽出器は、向流で誘導される2つの相を混合・分離するために遠心力を利用する。遠心力は、また、2つの層が安定したエマルジョンを形成するときに良好な抽残液/抽出物分離をもたらす。ここで例としてポドビールニアク抽出器またはウェストフェリア抽出器をあげる。 In principle, it is also possible to use a stirred column or a centrifugal extractor to carry out the acidic water extraction according to the invention. A stirred column improves the contact between the two phases. All the stirrers of the column are on a common axis from the point of view of application as appropriate. The column tube appropriately includes a stator ring on the wall. The generally centrally arranged shaft typically has a stirrer device so that in each case the stirrer rotates between two stator rings. Examples of stirring columns include RDC (rotating disk contact) columns, ARD (asymmetric rotating disk) columns, Kuhni columns (stirring columns according to Kuhni design) or QVF stirred cell extractors. Centrifugal extractors use centrifugal force to mix and separate two phases induced in countercurrent. Centrifugal force also results in good retentate / extract separation when the two layers form a stable emulsion. As an example, a Podovir Niak extractor or a Westferia extractor is given.
本発明による方法のための抽出装置は、好ましくは、材料1.4571から製造されたものである。これは、アクリル酸を不均一触媒気相部分酸化の生成物ガス混合物から除去するのに使用できる他の装置にも適用される。 The extraction device for the process according to the invention is preferably made from material 1.4571. This also applies to other devices that can be used to remove acrylic acid from the product gas mixture of heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation.
抽出物と抽残液を分離するための駆動力は、それら2つの層の質量密度(g/cm3)の差である。2つの液相の質量密度差が大きいと、相分離が容易になり、エマルジョンの形成が低減される。 The driving force for separating the extract from the extracted residue is the difference in mass density (g / cm 3 ) between the two layers. A large mass density difference between the two liquid phases facilitates phase separation and reduces emulsion formation.
したがって、有利には、kg/m3単位のその質量密度が、水の質量密度(同様にkg/m3単位)と(抽出に採用される圧力および抽出に採用される温度をベースとして)25kg/m3以上、好ましくは50kg/m3以上の差がある有機溶媒が、本発明に従って実施される抽出に使用される。しかし、概して、前記質量密度差は、250kg/m3以下、一般には150kg/m3以下である。 Therefore, advantageously, the mass density of kg / m 3 units, mass density of water and (Similarly kg / m 3 units) (the temperature employed in the the pressure and extracted employed extraction as the base) 25 kg Organic solvents with a difference of greater than / m 3 , preferably greater than 50 kg / m 3 are used for the extraction carried out according to the invention. However, in general, the mass density difference is 250 kg / m 3 or less, generally 150 kg / m 3 or less.
加えて、抽出条件下での有機抽出物の動粘度が100mPa・s以下、好ましくは50mPa・s以下である場合は、本発明による方法に好適である。しかし、概して、前記動粘度は、1mPa・s以上になる。本発明による特に好適な動粘度は、2から10mPa・sの範囲の動粘度である。 In addition, when the kinematic viscosity of the organic extract under the extraction conditions is 100 mPa · s or less, preferably 50 mPa · s or less, it is suitable for the method according to the present invention. However, in general, the kinematic viscosity is 1 mPa · s or more. Particularly preferred kinematic viscosities according to the invention are kinematic viscosities in the range of 2 to 10 mPa · s.
2つの流体相間の界面張力が比較的大きい場合は、本発明による方法に有利である。既に記載した背景に対して、酸性水抽出のための本発明による好適な抽出剤としては、標準圧(1気圧)におけるその沸点が約150℃または約160℃を超える有機液が挙げられる。例としては、パラフィン蒸留による中間油留分、ジフェニルエーテル、ジフェニル、または前記液体の混合物、例えば、約70から75質量%のジフェニルエーテルと25から30質量%のジフェニルとの混合物が挙げられる。また、70から75質量%のジフェニルエーテルと25から30質量%のジフェニルとの混合物と、さらに該混合物に対して0.1から25質量%のフタル酸o−ジメチルとからなる混合物の使用が好適である。 A relatively large interfacial tension between the two fluid phases is advantageous for the method according to the invention. Against the background already described, suitable extractants according to the present invention for acidic water extraction include organic liquids whose boiling point at standard pressure (1 atm) exceeds about 150 ° C. or about 160 ° C. Examples include an intermediate oil fraction by paraffin distillation, diphenyl ether, diphenyl, or a mixture of said liquids, for example a mixture of about 70 to 75% by weight diphenyl ether and 25 to 30% by weight diphenyl. Further, it is preferable to use a mixture of 70 to 75% by mass of diphenyl ether and 25 to 30% by mass of diphenyl, and further 0.1 to 25% by mass of o-dimethyl phthalate based on the mixture. is there.
酸性水抽出のための本発明による特に好適な有機溶媒は、そのアルコール成分が1から8個の炭素原子を含み、そのカルボン酸成分が5から20個の炭素原子を含む脂肪族または芳香族モノまたはジカルボン酸のエステル(特に両カルボキシル基がエステル化されている場合)である。アルコール成分は、好ましくは、エステル化の前に単に2つのヒドロキシル基または単に1つのヒドロキシル基を有する。アルコール成分は、好ましくは、一価(OH基1つ)または二価(OH基2つ)のアルカノールを含む。有利には、(特に一価または二価のアルカノールの場合の)アルコール成分の炭素原子の数は、1から6個、より好ましくは1から4個、最も好ましくは1または2個である。脂肪族または芳香族モノまたはジカルボン酸は、有利には5から15個の炭素原子、好ましくは5から10個の炭素原子、より好ましくは6から8個の炭素原子(特に、アルカノールが1から4個または1から2個の炭素原子を有するそれぞれのエステル化の場合(ジエステルの場合も同様))を有する。ジカルボンサンは、該当するエステルの酸成分としてモノカルボン酸より好適である(特に両カルボキシル基がエステル化されている場合)。フタル酸、イソフタル酸およびテレフタル酸と、さらにアジピン酸は、本発明によれば、該当するエステルの特に好適な酸成分である。後者は、ジアルキルエステル(C1−からC8−アルキル、有利にはC1−からC6−アルキル、特に有利にはC1−からC4−アルキル、さらに良くはC1−またはC2−アルキル)の場合に特に当てはまる。換言すれば、本発明による方法に特に好適な抽出剤は、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル(例えば、BASF AktiengesellschaftのPalatinol(登録商標))、イソフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、アジピン酸ジメチルおよびアジピン酸ジエチルである。発明の酸性水抽出に好適なさらなるエステルは、リン酸のトリエステル、例えば、リン酸トリブチルまたはリン酸トリクレシルである。有用なクレシルラジカルとしては、オルト−クレシル、メタ−クレシルおよびパラ−クレシルが挙げられる。アクリル酸と分枝状または直鎖状の一価のC6−からC12−アルカノールのエステル(例えば、アクリル酸2−プロピルヘプチルまたはアクリル酸2−エチルヘキシル)と、さらにマレイン酸と一価のC4−からC10−アルカノールのモノ−またはジエステルも発明の酸性水抽出のための抽出剤として有用である。同時に、本発明によれば、すべての上記抽出剤のなかでも、標準圧で沸点が150℃を超える、または160℃を超える、または170℃を超える、または180℃を超える、または190℃を超えるものが好ましい。 Particularly preferred organic solvents according to the present invention for acidic water extraction are aliphatic or aromatic monohydric compounds whose alcohol component contains 1 to 8 carbon atoms and whose carboxylic acid component contains 5 to 20 carbon atoms. Or an ester of a dicarboxylic acid (especially when both carboxyl groups are esterified). The alcohol component preferably has only two hydroxyl groups or just one hydroxyl group prior to esterification. The alcohol component preferably comprises a monovalent (one OH group) or a divalent (two OH groups) alkanol. Advantageously, the number of carbon atoms of the alcohol component (especially in the case of monovalent or divalent alkanols) is 1 to 6, more preferably 1 to 4, most preferably 1 or 2. Aliphatic or aromatic mono- or dicarboxylic acids are advantageously 5 to 15 carbon atoms, preferably 5 to 10 carbon atoms, more preferably 6 to 8 carbon atoms (especially 1 to 4 alkanols). Or each esterification having 1 to 2 carbon atoms (the same applies in the case of diesters). Dicarboxylic acid is more suitable than monocarboxylic acid as the acid component of the corresponding ester (particularly when both carboxyl groups are esterified). Phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid and furthermore adipic acid are particularly preferred acid components of the corresponding esters according to the invention. The latter are dialkyl esters (C 1 -to C 8 -alkyl, preferably C 1 -to C 6 -alkyl, particularly preferably C 1 -to C 4 -alkyl, better still C 1 -or C 2- This is especially true in the case of alkyl). In other words, particularly suitable extractants for the process according to the invention are dimethyl phthalate, diethyl phthalate (for example Palatinol® from BASF Aktiengesellschaft), dimethyl isophthalate, diethyl isophthalate, dimethyl terephthalate, terephthalic acid Diethyl, dimethyl adipate and diethyl adipate. Further esters suitable for the acidic water extraction of the invention are triesters of phosphoric acid, such as tributyl phosphate or tricresyl phosphate. Useful cresyl radicals include ortho-cresyl, meta-cresyl and para-cresyl. Branched or linear monovalent C 6 -to C 12 -alkanol esters (eg 2-propylheptyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate) with acrylic acid and maleic acid with monovalent C 4 - mono alkanols - - C 10 from or diester is also useful as an extractant for the acid water extraction of the present invention. At the same time, according to the invention, among all the above extractants, the boiling point at standard pressure is above 150 ° C, or above 160 ° C, or above 170 ° C, or above 180 ° C, or above 190 ° C. Those are preferred.
概して、抽出される酸性水は、アクリル酸および水とともに、さらなる構成成分として酢酸(一般には、酸性水の全量に対する質量%が三番目に大きい構成成分)を含むことになる。部分酸化を実施する方法(選択される触媒、反応混合物の水蒸気含有量、部分酸化の温度)に応じて、酸性水は、10質量%まで、または5質量%まで(往々にして2から8質量%まで)またはそれ以上の量の酢酸を含むことができる。往々にして、酸性水は、酢酸の質量比率に対して約2倍の質量比率のアクリル酸を含む。考えられる他の酸性二次成分の含有量は通常、それより有意に少ない。したがって、本発明によれば、酢酸と比較してアクリル酸を優先的に吸収する抽出剤が好ましい。これらの抽出剤としては、特にフタル酸ジエチルが挙げられる。 In general, the extracted acidic water will contain acetic acid (generally the component with the third largest mass% based on the total amount of acidic water) as an additional component along with acrylic acid and water. Depending on the method of carrying out the partial oxidation (the catalyst selected, the water content of the reaction mixture, the temperature of the partial oxidation), the acidic water can be up to 10% by weight or up to 5% by weight (often 2 to 8% by weight) %) Or higher amounts of acetic acid. Often, acidic water contains acrylic acid in a mass ratio of about twice that of acetic acid. The content of other possible acidic secondary components is usually significantly less. Therefore, according to the present invention, an extractant that preferentially absorbs acrylic acid compared to acetic acid is preferred. These extractants include in particular diethyl phthalate.
また、本発明によれば、抽出剤が抽出条件下で水と反応せず、水にわずかしか溶解しない場合に有利である。例えば、フタル酸ジエチルは、特に加水分解安定性である。フタル酸ジエチルのさらなる利点は、標準圧(1気圧)における沸点が比較的高いことであり、該沸点は、本発明により有利には、使用される抽出剤(有機溶媒)では200℃以上、より良くは225℃以上、さらにより良くは250℃以上である。 The present invention is also advantageous when the extractant does not react with water under the extraction conditions and is only slightly soluble in water. For example, diethyl phthalate is particularly hydrolytically stable. A further advantage of diethyl phthalate is that it has a relatively high boiling point at standard pressure (1 atm), which is advantageously greater than 200 ° C. for the extractant (organic solvent) used according to the invention, and more It is preferably 225 ° C. or higher, and more preferably 250 ° C. or higher.
加えて、水に対する溶解度が比較的低い(これにより抽出ロスも低下する)。概して、酸性水は、50から80℃、好ましくは60から70℃の温度で本発明に従って実施される生成物ガス混合物の分別凝縮で得られる。換言すれば、それは、通常、この温度で第2の液相取出口(好ましくは側流取出口)を介して回収される(温度が低いほど、重合防止剤が必要でなくなる;好適な場合は、酸性水、抽出剤、抽残液および/または抽出物に対して個別に添加する必要がない)。したがって、適宜用途の観点から、抽出もこの範囲の温度で実施される。換言すれば、本発明により有利には、抽出剤は、基本的に前記温度で抽出装置、好ましくは抽出カラム(より好ましくは、構造充填材を含むカラム、有利にはMontz−Pak B1−350)に誘導されることになる。有利には、それは、底部から抽出カラムに供給され、より大きな比重を有する抽出剤(有利にはフタル酸ジエチル)が上部から導入される。典型的には、導入される抽出剤の温度は、供給される酸性水の温度と大差無い。典型的には、この温度差の規模は、0℃以上20℃以下、好ましくは0℃以上15℃以下、多くの場合において0℃以上10℃以下である。凝縮カラムから回収される酸性水の圧力は、回収点において、本発明により典型的には、1バール強から1.5バール、往々にして2バールである。回収される酸性水は、ポンプによって抽出カラムに誘導される。輸送圧力は、例えば、2から6バールであってよい。抽出カラムにおける使用圧力は、有機抽出物を第1のストリッピングカラムに輸送するためにさらなるポンプを必要としないように本発明に従って選択される。しかし、基本的に、酸性水抽出をより高温または低温、およびより高圧または低圧で実施することもできる。抽出カラムを動作させると、その手順は、適宜用途の観点から、最初に抽出カラムに酸性水を充填し、次いで上記のように、有利には抽出カラムの上部に液滴の形で有機抽出剤を導入する。酸性水(好ましくは連続相)を、基本的に、適切な供給ノズルを介して直接供給することができる。しかし、基本的に、1つ(または複数の)流路オリフィスをその壁に有する供給チューブを介して酸性水を供給することもできる(流路オリフィスの直径は、典型的には5から10mmである)。 In addition, the solubility in water is relatively low (this also reduces extraction loss). In general, acidic water is obtained by fractional condensation of the product gas mixture carried out according to the invention at a temperature of 50 to 80 ° C., preferably 60 to 70 ° C. In other words, it is usually recovered at this temperature via a second liquid phase outlet (preferably a side outlet) (the lower the temperature, the less the polymerization inhibitor is required; when appropriate) , Acidic water, extractant, extract residue and / or extract need not be added separately). Therefore, extraction is also performed at a temperature within this range as appropriate from the viewpoint of use. In other words, advantageously according to the invention, the extractant is essentially an extraction device, preferably an extraction column (more preferably a column containing a structural filler, advantageously Montz-Pak B1-350) at said temperature. Will be guided to. Advantageously, it is fed to the extraction column from the bottom and an extractant with a higher specific gravity (preferably diethyl phthalate) is introduced from the top. Typically, the temperature of the extractant introduced is not significantly different from the temperature of the supplied acidic water. Typically, the magnitude of this temperature difference is from 0 ° C. to 20 ° C., preferably from 0 ° C. to 15 ° C., and in many cases from 0 ° C. to 10 ° C. The pressure of the acidic water recovered from the condensation column is typically from just over 1 bar to 1.5 bar, often 2 bar, at the recovery point, according to the invention. The recovered acidic water is guided to the extraction column by a pump. The transport pressure can be, for example, 2 to 6 bar. The working pressure in the extraction column is selected according to the present invention so that no additional pump is required to transport the organic extract to the first stripping column. However, in principle, acidic water extraction can also be carried out at higher or lower temperatures and at higher or lower pressures. When the extraction column is operated, the procedure is as follows from an application point of view, where the extraction column is first filled with acidic water and then, as described above, advantageously in the form of droplets at the top of the extraction column. Is introduced. Acidic water (preferably a continuous phase) can basically be fed directly through a suitable feed nozzle. However, basically, acidic water can also be supplied via a supply tube having one (or more) flow orifices on its wall (the diameter of the flow orifice is typically between 5 and 10 mm). is there).
既に述べたように、抽出カラムは、適宜用途の観点から、ステンレス鋼から製造される。典型的な肉厚は、5から20mmである。抽出カラムは、通常、従来の方法で外側が断熱されている。 As already mentioned, the extraction column is manufactured from stainless steel as appropriate from the viewpoint of application. Typical wall thickness is 5 to 20 mm. The extraction column is usually insulated on the outside by conventional methods.
本発明の方法において、抽出カラムに供給される有機抽出剤の流量(E;kg/h単位)と酸性水の流量(S;kg/h単位)の比V、すなわちE:Sは、0.05から20、好ましくは0.1から10、より良くは0.8から1.2、より好ましくは1:1であってよい。 In the method of the present invention, the ratio V between the flow rate of the organic extractant (E; kg / h unit) supplied to the extraction column and the flow rate of acidic water (S; kg / h unit), that is, E: S is 0. It may be from 05 to 20, preferably from 0.1 to 10, better from 0.8 to 1.2, more preferably 1: 1.
アクリル酸が希薄な(抽出された)酸性水は、通常、処分に向けて送られる(例えば、焼却されるか、または水処理工場に誘導される)。本発明により典型的には、酸性水は、抽出カラムの上部から(抽残液として)排出され、アクリル酸を含む有機抽出物は、典型的には、抽出カラムの底部から排出される。 Acidic water that is dilute (extracted) with acrylic acid is usually sent for disposal (eg, incinerated or directed to a water treatment plant). Typically according to the present invention, acidic water is drained from the top of the extraction column (as a retentate) and organic extracts containing acrylic acid are typically drained from the bottom of the extraction column.
抽出カラムからのその回収温度が酸性水の抽出カラムへの供給温度に実質的に対応する有機抽出物からのアクリル酸の除去を、基本的に、異なる熱分離方法を用いて、または当該熱分離方法の組合せを用いて実施することができる。 The removal of acrylic acid from the organic extract, whose recovery temperature from the extraction column substantially corresponds to the supply temperature of the acidic water to the extraction column, basically using a different thermal separation method or said thermal separation It can be implemented using a combination of methods.
好適な別形の除去は、結晶除去である。考えられる結晶化方法としては、DE−A19838845およびDE−A102005015637に推奨されているもののすべてが挙げられる。結晶除去が好ましい理由は、結晶化が、他の熱分離方法と対照的に、区別的な分離方法であることである。換言すれば、形成するアクリル酸結晶の組成は、液相、すなわち液体抽出物の組成とほとんど無関係(理想的な場合では全く無関係)である。対照的に、非区別的な熱分離方法は、分離方法が採用された場合に形成し、目標製造物を高濃度に含む相の組成が、分離される混合物の組成に著しく左右される。換言すれば、区別的な分離方法では、純粋の目標製造物を得るために、平衡が1回確立すれば熱力学的理論上十分であるが、非区別的な熱分離方法では、この目的のために熱力学的平衡が連続的に繰り返し確立する必要がある。本発明によれば、アクリル酸を抽出物から除去する目的に特に好適である結晶化方法は、懸濁結晶化および層結晶化である。 A preferred variant removal is crystal removal. Possible crystallization methods include all those recommended in DE-A 198 38 845 and DE-A 102005015637. The reason why crystal removal is preferred is that crystallization is a distinct separation method as opposed to other thermal separation methods. In other words, the composition of acrylic acid crystals formed is almost independent of the liquid phase, ie the composition of the liquid extract (in the ideal case it is completely independent). In contrast, indistinguishable thermal separation methods form when the separation method is employed, and the composition of the phase containing the target product at a high concentration is highly dependent on the composition of the mixture being separated. In other words, a distinctional separation method is sufficient in thermodynamic theory if an equilibrium is established once to obtain a pure target product, whereas a non-distinguishable separation method has this purpose. Therefore, the thermodynamic equilibrium must be established continuously and repeatedly. According to the invention, crystallization methods that are particularly suitable for the purpose of removing acrylic acid from the extract are suspension crystallization and layer crystallization.
(特に、使用される抽出物の(標準圧における)沸点が、アクリル酸の対応する沸点(=141℃)より少なくとも60℃、好ましくは少なくとも80℃、最も好ましくは少なくとも100℃上回る場合に)本発明により特に有利には、アクリル酸の抽出物からの除去は、脱離によって実施されることになる。使用される脱離装置は、典型的には、分離内部構造物を有するカラムである。有用な当該カラム内部構造物としては、基本的に、すべての既知の分離内部構造物が挙げられる。これらは、特に、トレイ、構造充填材および/または乱雑充填材を含む。質量移動トレイのなかでは、バブルキャップトレイ、篩トレイ(例えば、強制篩トレイまたは細流篩トレイ(二重流トレイ))、バルブトレイおよび/またはThormannトレイ(すなわちThormann(登録商標)トレイ)が好ましい。乱雑充填材のなかでは、リング、螺旋体、サドル、ラシヒ、イントスもしくはパルリング、バレルもしくはインタロクスサドル、トップ−パック等またはブレードを含むものが好ましい。二重流トレイおよび/またはThormannトレイが特に好ましい。Thormannトレイのなかでは、単一流Thormannトレイが好適である。二重流トレイおよびThormannトレイが使用される場合は、二重流トレイが脱離装置の下部で使用され、Thormannトレイが脱離装置の上部で使用されるのが最も好ましい。概して、脱離装置に5から10個の理論段が存在すれば十分である。基本的に、専ら圧力を下げることによって、脱離を生じさせることができる。用途の観点から特に有利には、脱離条件下で非凝縮性であり(1気圧におけるストリッピングガスの沸点は、好ましくは、水の沸点を少なくとも50℃下回る)、(化学変化に対して)本質的に不活性なガスで希釈することによって、脱離するアクリル酸の分圧を下げる。換言すれば、酸性水抽出の抽出相からのアクリル酸の除去は、最も好ましくは、ガスを利用したストリッピング(ガスによるストリッピング)によって実施される。換言すれば、抽出物にガスを流すと、アクリル酸がガスに吸収され、抽出物から誘導される。この方法の背後の駆動力は、抽出物から除去されるアクリル酸の蒸気圧がガスにおけるその分圧より大きいことによる、アクリル酸の抽出物からガスへの移動である。有利には、抽出物は、ストリッピングを目的として、ストリッピングガスの流れ方向に逆らって(すなわち向流で)誘導される。換言すれば、抽出物は、有利には、ストリッピングカラムの上部に導入され、ストリッピングガスは、ストリッピングカラムの底部に誘導される。特に有利には、使用されるストリッピングガスは、精留カラムの上部から誘導される残留ガス(または残留ガス混合物)、あるいは全体的な残留ガスと同一または異なる組成を有するこの残留ガスの一部、あるいはその組成が残留ガス1つまたは複数の不活性構成成分(例えば、水蒸気、N2、CO2および/または空気)に対応するガスである。ストリッピングガスとしての残留ガス混合物の本発明による好適な使用は、第1に、(後に処分しなければならなくなる)さらなるストリッピングガスを供給する必要がなく、第2に、部分酸化の生成物ガス混合物からのアクリル酸の全体的な除去方法に無関係の構成成分を含まないストリッピングガスが使用されることである。概して、残留ガスは、主として、(部分酸化で実質的に化学変化しない)アクリル酸のC3前駆体の部分酸化に使用される不活性希釈ガスと、さらに典型的には、部分酸化で副産物として形成され、希釈ガスとして添加されていてもよい水蒸気、および副反応としての望ましくない完全酸化によって形成された一酸化炭素からなる(往々にして、残留ガス混合組成を有する残留ガスの一部が、希釈ガスとして部分酸化に返送される;これは、本文献では、部分酸化循環ガスまたは循環ガスと称するものとする)。それは、部分酸化で消費されなかった少量の分子酸素((例えば、望ましくないポリマーの形成を回避するのに)有利である残留酸素)および/または少量の未変換のC3前駆体および/または未変換の中間体をさらに含む。部分酸化に使用される不活性希釈ガス(例えば、N2、CO2、H2Oおよび/または飽和炭化水素等)は、第1に、部分酸化で放出された反応熱を吸収するのに役立ち、第2に、反応混合物を爆発範囲外、または安全に制御できる爆発範囲の領域内に維持することによって、C3前駆体の不均一触媒気相部分酸化の安全な処理を全体的に確保する(例えば、DE−A19740253、DE−A19740252、DE−A10243625、DE−A10332758およびWO2004/035514参照)。 (Especially if the extract used has a boiling point (at standard pressure) of at least 60 ° C., preferably at least 80 ° C., most preferably at least 100 ° C.) higher than the corresponding boiling point of acrylic acid (= 141 ° C.) Particularly advantageously according to the invention, the removal of acrylic acid from the extract will be carried out by desorption. The desorption device used is typically a column having a separation internal structure. Useful such column internal structures basically include all known separation internal structures. These include in particular trays, structural fillers and / or messy fillers. Among the mass transfer trays, bubble cap trays, sieve trays (eg, forced sieve trays or trickle sieve trays (dual flow trays)), valve trays and / or Thormann trays (ie Thormann® trays) are preferred. Among the messy fillers, those containing rings, spirals, saddles, Raschigs, Intos or Pall rings, barrels or interlox saddles, top-packs, etc. or blades are preferred. Double flow trays and / or Thormann trays are particularly preferred. Of the Thormann trays, a single-flow Thommann tray is preferred. When dual flow trays and Thormann trays are used, it is most preferred that the double flow tray is used at the bottom of the desorption device and the Thormann tray is used at the top of the desorption device. In general, it is sufficient if there are 5 to 10 theoretical plates in the desorption device. Basically, desorption can be caused solely by lowering the pressure. Particularly advantageous from an application point of view, it is non-condensable under desorption conditions (the boiling point of the stripping gas at 1 atm is preferably at least 50 ° C. below the boiling point of water), (with respect to chemical changes) By diluting with an essentially inert gas, the partial pressure of desorbed acrylic acid is reduced. In other words, the removal of acrylic acid from the extraction phase of the acidic water extraction is most preferably performed by gas-based stripping (gas stripping). In other words, when a gas is passed through the extract, acrylic acid is absorbed by the gas and is derived from the extract. The driving force behind this method is the transfer of acrylic acid from the extract to the gas due to the vapor pressure of acrylic acid being removed from the extract being greater than its partial pressure in the gas. Advantageously, the extract is directed against the flow direction of the stripping gas (ie counter-current) for the purpose of stripping. In other words, the extract is advantageously introduced at the top of the stripping column and the stripping gas is directed to the bottom of the stripping column. Particularly advantageously, the stripping gas used is a residual gas (or residual gas mixture) derived from the top of the rectification column or a part of this residual gas having the same or different composition as the overall residual gas. Or a gas whose composition corresponds to one or more inert components (eg, water vapor, N 2 , CO 2 and / or air) of the residual gas. The preferred use according to the invention of the residual gas mixture as stripping gas is, firstly, without the need to supply further stripping gas (which must be disposed of later) and secondly the product of partial oxidation The use of a stripping gas that does not contain components unrelated to the overall method of removing acrylic acid from the gas mixture. In general, the residual gas is primarily an inert diluent gas used for partial oxidation of the C 3 precursor of acrylic acid (which does not substantially change chemically with partial oxidation), and more typically as a by-product in partial oxidation. Consisting of water vapor that may be formed and added as a diluent gas, and carbon monoxide formed by undesired complete oxidation as a side reaction (often a portion of the residual gas having a residual gas mixture composition, This is returned to the partial oxidation as a dilution gas; this is referred to in this document as a partial oxidation circulation gas or circulation gas). It is a small amount of molecular oxygen that was not consumed in the partial oxidation (for example, residual oxygen, which is advantageous to avoid the formation of undesirable polymers) and / or a small amount of unconverted C 3 precursor and / or unreacted. Further included are intermediates for conversion. Inert diluent gases used for partial oxidation (eg N 2 , CO 2 , H 2 O and / or saturated hydrocarbons, etc.) first serve to absorb the heat of reaction released in the partial oxidation. Secondly, by maintaining the reaction mixture explosion range, or in the region of the safety control can explosion range, totally secure processing of heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of C 3 precursors (See, for example, DE-A 19740253, DE-A 19740252, DE-A 10243625, DE-A 10332758 and WO 2004/035514).
二重流トレイが脱離カラム(ストリッピングカラム)における分離内部構造物として使用される場合は、全直径(トレイにおける流路オリフィスの直径)は、一般に8から50mm、好ましくは10から35mmである。全直径は、好ましくは、下に行くほど大きくなる。トレイ間隔(トレイは、典型的には等間隔で配置される)は、往々にして300から800mm、多くの場合において400から600mm、往々にして500mmである。既に述べたように、脱離装置は、典型的には、オーステナイト鋼、好ましくは材料1.4571から製造されたものである(DIN EN10020)。 When a double flow tray is used as a separation internal structure in a desorption column (stripping column), the total diameter (diameter of the channel orifice in the tray) is generally 8 to 50 mm, preferably 10 to 35 mm. . The total diameter is preferably larger towards the bottom. The tray spacing (tray is typically arranged at regular intervals) is often 300 to 800 mm, often 400 to 600 mm, often 500 mm. As already mentioned, the desorption device is typically made of austenitic steel, preferably of material 1.4571 (DIN EN10020).
ストリッピングされる抽出物のカラム供給物は、脱離装置の上部領域、好ましくはその最上位のトレイ(理論段)に存在する。適宜用途の観点から、抽出物は、(典型的には80から120℃、往々にして約100℃の温度に)予め加熱される。ストリッピングカラム(脱離カラム)の底部に熱を追加的に供給するために、有利には、従来の設計の内部および/または外部の間接熱交換器(例えば、ロバート蒸発器、強制循環チューブバンドル伝熱器、強制循環チューブバンドルフラッシュ伝熱器、プレート伝熱器等;例えばEP−A854129参照)および/またはジャケット加熱を介する当該熱交換器(使用される熱媒体は、有利には、部分酸化の廃熱を用いて得られた水蒸気である)が使用される。それは、好ましくは、自然または強制循環による外部循環蒸発器を介して実施される。より好ましくは、強制循環による外部循環蒸発器(特にフラッシュ循環)が使用される。縦列または並列接続された複数の蒸発器を使用することが可能である(典型的な底部温度は145から165℃、往々にして約155℃である)。 The column feed of extract to be stripped is present in the upper region of the desorber, preferably in its uppermost tray (theoretical stage). From an application point of view, the extract is preheated (typically to a temperature of 80 to 120 ° C., often about 100 ° C.). In order to additionally supply heat to the bottom of the stripping column (desorption column), it is advantageous to use conventional design internal and / or external indirect heat exchangers (eg Robert evaporators, forced circulation tube bundles) Heat exchangers, forced circulation tube bundle flash heat exchangers, plate heat exchangers etc .; see eg EP-A 854129) and / or heat exchangers via jacket heating (the heat medium used is preferably partially oxidized) Water vapor obtained using the waste heat of It is preferably carried out via an external circulation evaporator with natural or forced circulation. More preferably, an external circulation evaporator with forced circulation (especially flash circulation) is used. It is possible to use multiple evaporators connected in cascade or in parallel (typical bottom temperatures are 145 to 165 ° C, often about 155 ° C).
採用される脱離条件下で凝縮しない不活性ストリッピングガスは、有利には、脱離装置の底部に直接導入される。外部伝熱器(必要な熱が予め回収された底部液体に供給される)からの供給は、有利には、下部カラムトレイ(理論段)の1つ(好ましくは、下から2〜4番目の理論段の領域に存在する)またはその下で実施される。脱離カラムのカラム底部で得られる実質的にアクリル酸のない抽出剤は、有利には、酸性水抽出の上部に返送される。 An inert stripping gas that does not condense under the desorption conditions employed is advantageously introduced directly into the bottom of the desorption apparatus. The supply from the external heat transfer (the necessary heat is supplied to the pre-recovered bottom liquid) is advantageously one of the lower column trays (theoretical plates) (preferably the 2nd to 4th from the bottom) In the region of the theoretical plate) or below. The substantially acrylic acid-free extractant obtained at the bottom of the desorption column is advantageously returned to the top of the acidic water extraction.
それは、通常、抽出装置で得られる抽出物と比較して高い温度を有するため、抽出物を加熱し、抽出剤を冷却するために、抽出からストリッピングカラムに誘導される抽出物、およびストリッピングカラムの底部から抽出に返送される抽出剤(必要とされる抽出およびストリッピングカラムの活性重合防止は、返送により、有利には、ストリッピングカラムの底部内で実施されることになる;例えば、ストリッピングガスが分子酸素を含む場合はMEHQおよび/またはPTZを利用する)を、間接熱交換において従来の設計の間接伝熱器(チューブバンドル伝熱器またはプレート伝熱器)に誘導することが妥当である。続いて、抽出剤を、通常は付随的に、例えば水冷によって、間接伝熱器における酸性水抽出における使用温度にする。ストリッピングカラムの底部から抽出に返送された抽出剤供給流に対して、ストリッピングカラムの0.01から1質量%の底部液体を、通常は付随的に排出させる(浄化供給流)(前記水冷の他に、新たな抽出剤の適切な供給流を、通常、抽出剤返送供給流に補給する)。この浄化供給流を処分する(例えば、残留ガスとともに焼却する)か、または精留によって処理して、新たな抽出剤に変換することができる。 Because it usually has a higher temperature compared to the extract obtained in the extraction device, the extract that is derived from the extraction to the stripping column to heat the extract and cool the extractant, and stripping Extractant returned to the extraction from the bottom of the column (required extraction and prevention of active polymerization of the stripping column will be carried out by return, advantageously in the bottom of the stripping column; for example If the stripping gas contains molecular oxygen, use MEHQ and / or PTZ) in an indirect heat exchange to a conventionally designed indirect heat exchanger (tube bundle heat exchanger or plate heat exchanger) It is reasonable. Subsequently, the extractant is brought to the working temperature in acid water extraction in an indirect heat exchanger, usually incidentally, for example by water cooling. With respect to the extractant feed stream returned to the extraction from the bottom of the stripping column, 0.01 to 1% by weight of bottom liquid of the stripping column is usually discharged concomitantly (purification feed stream) (the water cooling In addition, an appropriate feed stream of fresh extractant is usually replenished to the extractant return feed stream). This purified feed stream can be disposed of (eg, incinerated with residual gas) or processed by rectification to convert to a new extractant.
ストリッピングガスは、好ましくは、少なくともストリッピングカラムにおける底部液体の温度に概ね対応する温度でストリッピングカラムに誘導される(概して、それら2つの温度の差は、30℃を超えず、より良くは20℃を超えない)。残留ガスがストリッピングガスとして使用される場合は、例えば、それを高圧まで圧縮することによって、前記温度にすることができる。有利には、この圧縮を、循環ガスとともに、(典型的には、遠心圧縮機を利用して)C3前駆体部分酸化への残留ガスの返送にも好適である圧力まで実施することができる。典型的には、前記圧力は、(典型的には1バールより大きく、1.5バール以下の残留ガス圧力において)2から4バール、往々にして2.5から3.5バールである。 The stripping gas is preferably directed to the stripping column at a temperature that generally corresponds at least to the temperature of the bottom liquid in the stripping column (in general, the difference between the two temperatures does not exceed 30 ° C., better Not exceeding 20 ° C.). If the residual gas is used as a stripping gas, it can be brought to said temperature, for example by compressing it to a high pressure. Advantageously, this compression can be carried out with the circulating gas (typically using a centrifugal compressor) to a pressure that is also suitable for the return of residual gas to C 3 precursor partial oxidation. . Typically, the pressure is 2 to 4 bar (typically greater than 1 bar and at a residual gas pressure of 1.5 bar or less), often 2.5 to 3.5 bar.
1kgの抽出物に対して、アクリル酸がなくなるまでストリッピングするのに必要なストリッピングガスの量は、典型的には、1.5から2.5Nm3である。アクリル酸を含むストリッピングガスの(ストリッピングカラムの上部における)典型的な充填量は、2から6質量%である。 For a 1 kg extract, the amount of stripping gas required to strip until no acrylic acid is present is typically 1.5 to 2.5 Nm 3 . A typical loading of stripping gas containing acrylic acid (at the top of the stripping column) is 2 to 6% by weight.
基本的に、ストリッピングカラムの底部への入熱量を、使用されるストリッピングガスの量を増加させることによって減少させることができる。脱離条件下で典型的に凝縮しない不活性ストリッピングガスを用いてストリッピングすることにより、アクリル酸を抽出物から除去することが好ましい理由の1つは、それが、エネルギーおよび装置の観点から、比較的要件が緩い特に効率的な除去方法であるためである。加えて、例えば、抽出物からの結晶または精留除去と対照的に、アクリル酸を高濃度で含み、さらなる著しい重合防止のコストおよび労力を必要とするさらなる液相を生成しないという利点を伴う。 Basically, the amount of heat input to the bottom of the stripping column can be reduced by increasing the amount of stripping gas used. One of the reasons why it is preferable to remove acrylic acid from the extract by stripping with an inert stripping gas that typically does not condense under desorption conditions is that it is from an energy and equipment standpoint. This is because it is a particularly efficient removal method with relatively loose requirements. In addition, in contrast to, for example, crystal or rectification removal from the extract, it has the advantage that it contains a high concentration of acrylic acid and does not produce additional liquid phases that require further significant polymerization prevention costs and labor.
前記の事実は、とりわけ、アクリル酸含有ストリッピングガスを、特にストリッピングに残留ガスが使用されたときに、(部分酸化の生成物ガス混合物の分別凝縮に使用される)凝縮カラムにそのまま返送できるという事実に起因する。適宜、当該返送は、凝縮カラムへの第1の側流取出口の下で実施される。有利には、返送は、凝縮カラムの底部空間において直接実施される。基本的に、それを底部液体内で直接実施することができる。 The above facts, among other things, allow the acrylic acid-containing stripping gas to be directly returned to the condensation column (used for fractional condensation of the product gas mixture of partial oxidation), especially when residual gas is used for stripping. Due to the fact that. Optionally, the return is performed under a first sidestream outlet to the condensation column. Advantageously, the return is carried out directly in the bottom space of the condensation column. In principle, it can be carried out directly in the bottom liquid.
したがって、本出願は、特に、凝縮カラムに返送されていない酸性水の少なくとも一部(有利には少なくとも25質量%、より良くは少なくとも50質量%、好ましくは少なくとも75質量%、または全部)に存在するアクリル酸を、有機溶媒を用いた抽出によって酸性水から有機溶媒に吸収させて、アクリル酸を含む有機抽出物を形成し、次いでストリッピングガスでストリッピングすることによってアクリル酸を有機抽出物から除去し、アクリル酸含有ストリッピングガスを凝縮カラムに返送する本発明による方法を含む。基本的に、負荷状態のストリッピングガスに存在するアクリル酸の凝縮カラムへの返送を凝縮した形で実施することも可能である。しかし、凝縮したアクリル酸を、凝縮カラムから回収された粗アクリル酸と一緒に、そのさらなる精製に送ることも可能である。 Thus, the present application is present in particular in at least a part (advantageously at least 25% by weight, better at least 50% by weight, preferably at least 75% by weight or all) of acid water that has not been returned to the condensation column Acrylic acid is absorbed from acidic water to the organic solvent by extraction with an organic solvent to form an organic extract containing acrylic acid and then stripped with a stripping gas to remove the acrylic acid from the organic extract. And removing the acrylic acid-containing stripping gas back to the condensation column. Basically, it is also possible to carry out the return of acrylic acid present in the stripping gas under load to the condensation column in a condensed form. However, it is also possible to send the condensed acrylic acid together with the crude acrylic acid recovered from the condensation column for further purification.
しかし、特に有利には、本発明による方法において、底部液体が処分に向けて送られる前に、第2のストリッピングカラムにおいて、凝縮カラムから回収された底部液体にまだ存在する(そして、後に凝縮カラムに返送されることになる)遊離アクリル酸を同様にストリッピングするために、負荷状態のストリッピングガス(またはその少なくとも一部)が使用されることになる。
本発明により有利には、WO2004/035514およびDE−A10332758に既に記載されているように、この第2のストリッピングの負荷状態のストリッピングガスにも(向流)精留が施される(ただし、ストリッピングガスとして残留ガスがそのまま使用される)(そして、後にそれが凝縮カラムに返送される)。
However, particularly advantageously, in the process according to the invention, the bottom liquid is still present in the bottom liquid recovered from the condensation column in the second stripping column (and later condensed) before the bottom liquid is sent for disposal. A loaded stripping gas (or at least a part thereof) will be used to strip the free acrylic acid (which will be returned to the column) as well.
Advantageously according to the invention, the stripping gas in the load state of this second stripping is also subjected to (countercurrent) rectification, as already described in WO 2004/035514 and DE-A 10332758 (provided that , The residual gas is used as is as stripping gas) (and later it is returned to the condensation column).
本発明による方法に使用される凝縮カラム(または極めて一般的に、分離内部構造物を有するカラム)における底部空間、凝縮カラム内の最下位の分離内部構造物(例えば、分離カラムにおいて向流で誘導される相の間の界面を大きくするトレイ、構造充填材および乱雑充填材)の下の空間。 Bottom space in the condensing column used in the process according to the invention (or very generally a column with a separating internal structure), the lowest separating internal structure in the condensing column (eg induced in countercurrent in the separating column) The space under the trays, structural fillers and messy fillers) that enlarge the interface between the phases to be produced.
特に、標準圧(1気圧)におけるその沸点がアクリル酸の沸点を超える構成成分を含む所謂底部液体がその中に集まる。これらは、第1に、アクリル酸より高い沸点を有する副産物、例えば無水マレイン酸、重合防止剤として添加されたフェノチアジンなどの二次成分のみならず、部分酸化の生成物ガス供給流の分別凝縮の過程で構成成分から単に形成される変換生成物である。これらの変換生成物としては、特に、重合防止にかかわらず、望ましくない様式で形成するアクリル酸の遊離ラジカルポリマーが挙げられる。部分酸化の生成物ガス混合物の異なる構成成分の凝縮反応物によって形成される高分子量化合物もそのなかに含まれる。それらは、とりわけ、アクリル酸のそれ自体、およびこのようにして形成するアクリル酸ダイマー(「ジアクリル酸」)またはオリゴマーへのアクリル酸の可逆マイケル付加によって形成されるマイケル付加物を含む(したがって、本文献では、「アクリル酸オリゴマー」という用語は、常に対応するマイケル付加物を指し、遊離ラジカル重合によって形成されたアクリル酸オリゴマーを指すものではない)。形成されたアクリル酸を同時に除去することによる高温の作用(例えば、好ましくは、(化学的に)不活性であり、適切な条件下で凝縮しないガスを用いた「ストリッピング」による)は、マイケル付加を逆転させる。しかし、モノマーアクリル酸自体も凝縮カラムにおける底部液体の無視できない程度の構成成分であり、そのことは、それを完全にストリッピングする価値があることを意味する。しかし、凝縮カラムの底部液体は、標準圧において、アクリル酸の沸点よりほんのわずかに高い温度で沸騰する副産物(例えば、ベンズアルデヒド、フルフラルおよび無水マレイン酸)をも含むため、この第2のストリッピングの負荷状態のストリッピングガスに対して(例えば、それが凝縮カラムに返送される前に)、(ほぼ同じカラムにおいて)アクリル酸を含有する第2のストリッピングガスの純度を高める(向流)精留(すなわち還流液の向流)がさらに施される。 In particular, a so-called bottom liquid containing constituents whose boiling point at standard pressure (1 atm) exceeds that of acrylic acid collects therein. These include, firstly, the fractional condensation of the product gas feed stream of the partial oxidation as well as secondary products such as by-products having a higher boiling point than acrylic acid, such as maleic anhydride, phenothiazine added as a polymerization inhibitor. A conversion product that is simply formed from the constituents in the process. These conversion products include, in particular, free radical polymers of acrylic acid that form in an undesirable manner regardless of polymerization prevention. Also included are high molecular weight compounds formed by condensation reactants of different components of the product gas mixture of partial oxidation. They include, inter alia, the acrylic acid itself and the Michael adduct formed by the reversible Michael addition of acrylic acid to the acrylic acid dimer ("diacrylic acid") or oligomer thus formed (hence the book In the literature, the term “acrylic acid oligomer” always refers to the corresponding Michael adduct, not the acrylic acid oligomer formed by free radical polymerization). The high temperature action (eg, preferably by “stripping” with a gas that is preferably (chemically) inert and does not condense under appropriate conditions) by simultaneously removing the formed acrylic acid is Reverse the addition. However, monomeric acrylic acid itself is a non-negligible component of the bottom liquid in the condensation column, which means it is worth stripping completely. However, the bottom liquid of the condensation column also contains by-products (eg, benzaldehyde, furfural and maleic anhydride) that boil at normal pressure and at a temperature just above the boiling point of acrylic acid, so this second stripping of For loaded stripping gas (e.g., before it is returned to the condensation column), the purity of the second stripping gas containing acrylic acid (in the same column) is increased (countercurrent). Distillation (ie countercurrent of the reflux liquid) is further applied.
第1の負荷状態のストリッピングガスおよび/または第2の負荷状態のストリッピングガスの凝縮カラムへの返送は、必ずしも直接的な経路によって実施される必要がない。 The return of the first loaded stripping gas and / or the second loaded stripping gas to the condensation column does not necessarily have to be performed by a direct path.
その代わり、第1の負荷状態のストリッピングガスおよび/または第2の負荷状態のストリッピングガスを、少なくとも部分的または完全に、生成物ガス混合物と混合することができ、得られたガス混合物を凝縮カラムに誘導することができる。 Instead, the first loaded stripping gas and / or the second loaded stripping gas can be mixed at least partially or completely with the product gas mixture and the resulting gas mixture is Can be directed to a condensation column.
気相部分酸化の生成物ガス混合物の直接および/または間接冷却を行う前、最中および/または後に混合を実施することができる。 Mixing can be carried out before, during and / or after direct and / or indirect cooling of the product gas mixture of the gas phase partial oxidation.
以降、差別化するために、抽出物ストリッピングからのアクリル酸含有ストリッピングガスは、「第1の負荷状態のガス」と称し、(凝縮カラム)底部ストリッピングからのアクリル酸含有(好ましくは精留)ストリッピングガスは、「第2の負荷状態のガス」と称する(それに応じて、抽出ストリッピングは、「第1のストリッピング」と称し、底部ストリッピングは、「第2のストリッピング」等と称する)。概して、第1の負荷状態のガスは、1.5から3.5バール、往々にして2から3バール、例えば2.5バールの圧力で抽出物ストリッピングを出る。その温度は、典型的には、抽出物が第1のストリッピングカラムに導入される温度より約10℃低い。第1の負荷状態のガスの典型的な温度は、65から95℃、往々にして75から95℃、または85℃である。 Hereinafter, for differentiation purposes, the acrylic acid-containing stripping gas from the extract stripping will be referred to as the “first loaded gas” and the (condensation column) acrylic acid-containing (preferably purified) from the bottom stripping. The stripping gas is referred to as “second loaded gas” (and accordingly, the extraction stripping is referred to as “first stripping” and the bottom stripping is referred to as “second stripping”. Etc.). Generally, the first loaded gas exits the extract stripping at a pressure of 1.5 to 3.5 bar, often 2 to 3 bar, for example 2.5 bar. The temperature is typically about 10 ° C. below the temperature at which the extract is introduced into the first stripping column. Typical temperatures for the first loaded gas are 65 to 95 ° C, often 75 to 95 ° C, or 85 ° C.
(ストリッピングガスの精留を含む)第2のストリッピングを実施するために、有用なカラムは、基本的に、分離内部構造物を含むすべてのカラムであり、考えられる内部構造物は、例えば、構造充填材、乱雑充填材および/またはトレイである。基本的に、還流液を液滴に噴霧する回転カラムとして知られる、回転内部構造物を含むカラムを使用することも可能である。本発明によれば、トレイおよび/または構造充填材のみを含むカラムを第2のストリッピングカラムとして使用するのが好ましい。使用されるトレイは、有利には、二重流トレイであり、ストリッピングカラムは、特に有利には、分離内部構造物として専ら二重流トレイを含む。 In order to perform a second stripping (including stripping gas rectification), useful columns are basically all columns that contain separate internal structures, possible internal structures being, for example, Structural fillers, messy fillers and / or trays. In principle, it is also possible to use a column containing a rotating internal structure, known as a rotating column that sprays the reflux liquid onto the droplets. According to the invention, it is preferred to use a column containing only trays and / or structural fillers as the second stripping column. The tray used is preferably a double flow tray, and the stripping column particularly advantageously comprises a double flow tray exclusively as a separating internal structure.
本文献では、二重流トレイは、単純な流路(穴、溝等)を有するプレートを指すものと理解される。第2のストリッピングカラムにおいて上昇するガス、および第2のストリッピングカラムにおいて下降する還流液は、同じ流路を反対方向に流れる。流路の断面は、本質的に既知の方法で、第2のストリッピングカラムの充填量に合わせて調整される。それが小さすぎると、ストリッピングカラムにおいて下降する還流液が分離作用を実質的に受けずに閉じ込められるほどの高速で、上昇ガスが流路を流れる。流路の断面が大きすぎると、上昇ガスおよび下降還流が、実質的に交換せずに互いにすれ違い、トレイが枯渇する危険性がある。典型的には、二重流トレイは、それらを次のトレイに接続するドレイン管を有さない。勿論、各二重流トレイは、第2のストリッピングカラムの壁とじかに接触し得る。しかし、接続素子を介してそれを壁に接触させることもできる。液圧シール交流トレイと異なり、二重流トレイは、第2のストリッピングカラムの充填量が増加すると枯渇する。 In this document, a double flow tray is understood to refer to a plate having a simple flow path (holes, grooves, etc.). The gas rising in the second stripping column and the reflux liquid descending in the second stripping column flow in the opposite direction in the same flow path. The cross section of the flow path is adjusted to the filling amount of the second stripping column in a manner known per se. If it is too small, the ascending gas flows through the flow path at such a high speed that the reflux liquid descending in the stripping column is confined without substantially undergoing the separation action. If the cross section of the flow path is too large, there is a risk that the ascending gas and the descending reflux pass each other without substantial exchange and the tray is depleted. Typically, dual flow trays do not have a drain tube connecting them to the next tray. Of course, each double-flow tray can be in direct contact with the wall of the second stripping column. However, it can also be brought into contact with the wall via a connecting element. Unlike the hydraulic seal alternating current tray, the double flow tray is depleted as the fill of the second stripping column increases.
適宜本発明によれば、(指定された精留を含む)第2のストリッピングに使用可能な二重流トレイストリッピングカラムは、60個までの二重流トレイを含むことができる。有利には、これらは、10から20%、好ましくは10から15%のオリフィス比(分解ガスに対して浸透性を有するトレイの面積(D)とトレイの総面積(U)との比から形成されるD:U比)を有する。 Optionally, according to the present invention, a dual flow tray stripping column that can be used for the second stripping (including designated rectification) can contain up to 60 double flow trays. Advantageously, they are formed from an orifice ratio of 10 to 20%, preferably 10 to 15% (ratio of tray area (D) permeable to cracked gas and total area (U) of the tray) D: U ratio).
二重流トレイの流路は、好ましくは、円形の穴であり、円の直径は、トレイ内で均一である。円の直径は、約10から30mmである。円の直径は、カラムの上部では、有利には10から20mmまたは10から15mmであり、カラムの下部では、有利には20から30mmである。さらに、円形の穴は、好ましくは、個々の二重流トレイ上に厳密な三角形のピッチで均一に配列される(DE−A10230219参照)。さらに、第2のストリッピングカラムにおける二重流トレイに開けられた流路オリフィスの穿孔バリは、好ましくは下を向いている。通常、第2のストリッピングカラムにおける二重流トレイは、等間隔で配置される。典型的には、トレイ間隔は、300mmから500mmである。本発明によれば、400mmのトレイ間隔も好適である。適宜、ストリッピングされる底部液体(部分酸化の生成物ガス混合物の直接冷却のために予め使用してもよく、かつ/または凝縮カラムの下部領域において回収された高沸点留分が補給されていてもよい)が、第2のストリッピングカラムの(下から計算して)4番目から10番目の二重流トレイに供給される。第2のストリッピングカラムにおける底部温度は、有利には、150から190℃、好ましくは160から180℃に維持される。第2のストリッピングカラムにおける使用圧力は、通常は、1強から3バール、往々にして1.5から2.5バールになる。
第2のストリッピングカラムにおいて必要なエネルギー入力は、有利には、外部の強制循環チューブバンドルフラッシュ蒸発器を利用して供給され、それに対して、第2のストリッピングカラムから回収された底部液体が、それを過熱する目的で供給され、次いで、過熱されて第2のストリッピングカラムに返送される(DE−A10332758参照)。基本的に、この時点で、第2のストリッピングカラムに統合することもできる純粋の強制循環蒸発器または自然循環蒸発器、例えばロバート蒸発器を使用することも可能である。
The flow path of the double flow tray is preferably a circular hole and the diameter of the circle is uniform within the tray. The diameter of the circle is about 10 to 30 mm. The diameter of the circle is preferably 10 to 20 mm or 10 to 15 mm at the top of the column and preferably 20 to 30 mm at the bottom of the column. Furthermore, the circular holes are preferably arranged uniformly on the individual double-flow tray with a precise triangular pitch (cf. DE-A 10302219). Furthermore, the perforation burr of the channel orifice opened in the double flow tray in the second stripping column is preferably facing down. Usually, the double flow trays in the second stripping column are arranged at equal intervals. Typically, the tray spacing is 300 mm to 500 mm. According to the invention, a tray spacing of 400 mm is also suitable. If appropriate, the bottom liquid to be stripped (which may be used in advance for direct cooling of the product gas mixture of the partial oxidation and / or is supplemented with the high-boiling fraction recovered in the lower region of the condensation column. May be fed to the 4th to 10th double flow trays (calculated from below) of the second stripping column. The bottom temperature in the second stripping column is advantageously maintained between 150 and 190 ° C, preferably between 160 and 180 ° C. The working pressure in the second stripping column is usually from 1 to 3 bar, often from 1.5 to 2.5 bar.
The energy input required in the second stripping column is advantageously supplied utilizing an external forced circulation tube bundle flash evaporator, whereas the bottom liquid recovered from the second stripping column is Is supplied for the purpose of superheating it, and then superheated and returned to the second stripping column (see DE-A 1032758). Basically, at this point it is also possible to use a pure forced circulation evaporator or a natural circulation evaporator, for example a Robert evaporator, which can also be integrated into the second stripping column.
第2のストリッピングカラムそのものは、(凝縮カラムおよび第1のストリッピングカラムと同様に)適宜用途の観点から、環境から断熱されている。 The second stripping column itself is thermally insulated from the environment from the point of view of the application as appropriate (similar to the condensation column and the first stripping column).
還流液を直接および/または間接冷却によって生成することができる。本発明により有利には、直接冷却方法が採用される。このために、最も単純な方法において、最後のトレイ(理論段)を流れるガスは、例えば、第2のストリッピングカラムの分離内部構造物から排気筒トレイによって区切られた(分離部分に取りつけられた)第2のストリッピングカラムに統合することができる急冷装置に供給される。しかし、基本的に、急冷装置を第2のストリッピングカラムの外側の空間に配置することもできる。有用な当該急冷装置としては、先行技術においてこの目的のための既知のすべての装置(例えば、スプレースクラッバ、ベンチュリスクラッバ、気泡カラム、またはスプレー面を有する他の装置)が挙げられ、ベンチュリスクラッバまたはスプレー冷却器を使用するのが好ましい。有利には、向流装置(例えば、インピンジメントプレートノズルを備えたもの)が使用される。急冷液の間接冷却の場合は、典型的には、(間接)伝熱器または熱交換器を通じて誘導される。この点において、好適な装置は、一般的なあらゆる伝熱器または熱交換器である。好適な装置としては、チューブバンドル熱交換器、プレート熱交換器および空気冷却器が挙げられる。好適な冷媒は、適切な空気冷却器では空気であり、他の冷却装置では冷却液、特に水(例えば表面水)である。適宜用途の観点から、使用される急冷液(以降「急冷液0」とも称する)は、急冷で形成された凝縮液の一部である。急冷で形成された凝縮液の他の部分は、実質的に還流液として第2のストリッピングカラムの最上位のトレイ(理論段)に返送される(凝縮液の小部分をこの点で分岐させ、凝縮カラムから回収された底部液体に供給し、それと混合することもできる;得られた混合物の一部を、本文献のさらなる過程でさらに導入されることになる急冷液1として使用することができる;この混合物の別の部分は、第2のストリッピングカラムへの供給物を形成し、この混合物の(比較的少ない)残量は、凝縮液の残留部分と混合され、次いでこの混合において、第1に第2のストリッピングカラムの最上位のトレイ(理論段)への還流液を、第2に急冷液0を形成する)。典型的には、急冷に使用する直前の急冷液0の温度は、約40℃であるのに対して、還流液は、典型的には約80℃で返送される。返送される還流液と、第2のストリッピングカラムに供給される底部液体(および場合により高沸点液)との質量比は、典型的には2以上である。それは、往々にして2から10、好ましくは4から8である。 The reflux liquid can be produced by direct and / or indirect cooling. According to the invention, a direct cooling method is advantageously employed. To this end, in the simplest way, the gas flowing in the last tray (theoretical stage) is separated from the separation internal structure of the second stripping column, for example, by the stack tray (attached to the separation part) ) To a quenching device that can be integrated into a second stripping column. However, basically, the quenching device can also be arranged in the space outside the second stripping column. Useful quenching devices include all devices known in the prior art for this purpose (eg, spray scrubbers, venturi scrubbers, bubble columns, or other devices having a spray surface), and venturi scrubbers. Preferably, a steam or spray cooler is used. Advantageously, a countercurrent device (for example with an impingement plate nozzle) is used. In the case of indirect cooling of the quench liquid, it is typically induced through a (indirect) heat transfer or heat exchanger. In this respect, suitable devices are any common heat exchanger or heat exchanger. Suitable devices include tube bundle heat exchangers, plate heat exchangers and air coolers. A suitable refrigerant is air in a suitable air cooler and in other cooling devices is a coolant, in particular water (eg surface water). From the viewpoint of use as appropriate, the quenching liquid used (hereinafter also referred to as “quenching liquid 0”) is a part of the condensate formed by quenching. The other part of the condensate formed by quenching is returned to the uppermost tray (theoretical stage) of the second stripping column as a substantially reflux liquid (a small part of the condensate is split at this point). Can also be fed to and mixed with the bottom liquid recovered from the condensation column; a portion of the resulting mixture can be used as a quench liquid 1 that will be further introduced in further processing of this document. Another part of this mixture forms the feed to the second stripping column, and the (relatively less) remaining amount of this mixture is mixed with the remaining part of the condensate, and then in this mixing, First, the reflux liquid to the uppermost tray (theoretical stage) of the second stripping column is formed, and secondly, the quench liquid 0 is formed). Typically, the temperature of the quench liquid 0 just prior to use for quenching is about 40 ° C., whereas the reflux liquid is typically returned at about 80 ° C. The mass ratio of the reflux liquid returned to the bottom liquid (and possibly high boiling liquid) supplied to the second stripping column is typically 2 or higher. It is often 2 to 10, preferably 4 to 8.
勿論、第2のストリッピングカラムを(有意なアクリル酸含有量を有する液相が誘導されるすべての他の装置と同様に)、重合を防止しながら動作させなければならない。この目的に使用される当該重合防止剤は、基本的に、先行技術で既知のすべての重合防止剤である。 Of course, the second stripping column (as well as all other equipment in which a liquid phase having a significant acrylic acid content is derived) must be operated while preventing polymerization. The polymerization inhibitors used for this purpose are basically all polymerization inhibitors known in the prior art.
それらの例としては、フェノチアジン(PTZ)およびp−メトキシフェノール(MEHQ)が挙げられる。往々にして、これら2つの重合防止剤は併用される。適宜この目的のために、それらは、純アクリル酸に添加・溶解される。MEHQは、好ましくは、溶融物として計測される。 Examples thereof include phenothiazine (PTZ) and p-methoxyphenol (MEHQ). Often these two polymerization inhibitors are used in combination. If appropriate for this purpose, they are added and dissolved in pure acrylic acid. MEHQ is preferably measured as a melt.
しかし、重合防止された、すなわち重合防止剤を含み、凝縮カラムから誘導された底部液体(および場合により高沸点留分)の一部を急冷回路0に添加することによって、急冷回路0および第2のストリッピングカラムの重合防止を特に簡潔に遂行することができる。したがって、典型的には、この急冷液0は、例えば、0.01から0.1質量%のMEHQおよび0.01から0.5質量%のPTZを含む。典型的には、(第2のストリッピングカラムのためのストリッピングガスとして機能する)第1の負荷状態のガスに存在する分子酸素は、重合防止を促進する。 However, by adding a portion of the bottom liquid (and optionally the high boiling fraction) that has been polymerized, that is, contains a polymerization inhibitor and is derived from the condensation column, to the quench circuit 0, the quench circuit 0 and the second In particular, the stripping column can be prevented in a particularly simple manner. Thus, typically, this quench liquid 0 contains, for example, 0.01 to 0.1 wt% MEHQ and 0.01 to 0.5 wt% PTZ. Typically, molecular oxygen present in the first loaded gas (which functions as a stripping gas for the second stripping column) facilitates polymerization prevention.
第2のストリッピングカラムの底部に生じる底部液体の一部が、連続的に排出され除去される。必要に応じて、有機溶媒、例えばメタノールを添加して、最も揮発性の低い残留物を流動状態に維持する。メタノールの代わりに、他の親水性有機液、例えば、エタノール、またはWO2004/035514に推奨されているもの(または当該液体の混合物)を使用することも可能である。凝縮カラムから供給される底部液体の供給流に対して、前記排出流は、約10または20から30質量%である。適宜用途の観点から、強制循環フラッシュ蒸発器から過熱された形で排出される供給流から分岐し、第2のストリッピングカラムにエネルギーを供給する。それは脱気され、例えばメタノールで希釈され、例えば残留物焼却に送られる。 Part of the bottom liquid produced at the bottom of the second stripping column is continuously discharged and removed. If necessary, an organic solvent such as methanol is added to maintain the least volatile residue in a fluid state. Instead of methanol, it is also possible to use other hydrophilic organic liquids such as ethanol or those recommended in WO 2004/035514 (or mixtures of such liquids). The exhaust stream is about 10 or 20 to 30% by weight relative to the bottom liquid feed stream fed from the condensation column. Where appropriate, from an application point of view, the energy is supplied to the second stripping column by diverging from the feed stream discharged from the forced circulation flash evaporator in a superheated form. It is degassed, diluted with, for example, methanol and sent to, for example, residue incineration.
次いで、冷却された形で急冷回路0から排出される第2の負荷状態のガス(典型的な温度は70℃から90℃)を凝縮カラムにそのままの形で返送させることができる(この点において、凝縮カラムから供給される底部液体1kgに対して、1から10Nm3の第1の負荷状態のガスが、第2のストリッピングカラムにおけるストリッピングガスとして使用される;典型的には、該液体は、第2のストリッピングカラムの底部に沸騰した状態で存在する)。そのアクリル酸含有量は、典型的には15から20%である。基本的に、その中に存在するアクリル酸の凝縮カラムへの返送を凝縮した形で実施することも可能である。しかし、当該アクリル酸凝縮液を、凝縮カラムから回収された粗アクリル酸と一緒に、さらなる精製に向けて供給することもできる。本発明によれば、そのままの形、すなわち気体の形で第2の負荷状態のガスの構成成分としてアクリル酸を凝縮カラムに返送するのが好ましい(基本的に、返送を部分的に凝縮された形で実施することもできる)。 A second loaded gas (typically 70 ° C. to 90 ° C.) discharged from the quench circuit 0 in a cooled form can then be returned to the condensation column as is (at this point). , For 1 kg of bottom liquid supplied from the condensing column, a first loaded gas of 1 to 10 Nm 3 is used as the stripping gas in the second stripping column; Is present in a boiled state at the bottom of the second stripping column). Its acrylic acid content is typically 15 to 20%. In principle, it is also possible to carry out the return of the acrylic acid present therein to the condensation column in a condensed form. However, the acrylic acid condensate can also be fed for further purification along with the crude acrylic acid recovered from the condensation column. According to the invention, it is preferred to return acrylic acid to the condensing column as it is, i.e. in gaseous form, as a constituent of the gas in the second load state (basically, the return is partially condensed). Can also be implemented).
第2の負荷状態のガスの凝縮カラムへの返送(すべての記述が、第1の負荷状態のガスのそのままの形での凝縮カラムへの返送に等しく適用される)は、好ましくは、第1の側流取出口の下で実施される(基本的に、気相部分酸化の生成物ガス混合物の直接冷却回路に返送することもできる)。適宜用途の観点から、それは、凝縮カラムの底部空間に返送される。底部液体中に浸した状態で、または底部液体の液面の上方で、かつ凝縮カラムの第1のトレイ(理論段)の下で実施することができる。凝縮カラムの底部空間は、有利には、上昇ガスによる底部液体液滴の連行を抑制するために、液滴分離器(例えば遠心液滴分離器)を含む。さらに、底部空間を第1の排気筒トレイによって最下位の分離内部構造物から分離させることができる。 The return of the second loaded gas to the condensation column (all statements apply equally to the return of the first loaded gas to the condensation column as it is) is preferably the first (Basically it can also be sent directly back to the cooling circuit of the gas phase partial oxidation product gas mixture). From an application point of view, it is returned to the bottom space of the condensation column. It can be carried out immersed in the bottom liquid or above the level of the bottom liquid and under the first tray (theoretical stage) of the condensation column. The bottom space of the condensation column advantageously includes a droplet separator (eg, a centrifugal droplet separator) to suppress entrainment of the bottom liquid droplets by the rising gas. Furthermore, the bottom space can be separated from the lowest separated internal structure by the first exhaust stack.
第2のストリッピング装置における凝縮カラムから第2のストリッピングカラムに供給される底部液体(場合により、回収された高沸点留分を含む)の滞留時間は、典型的には(最終的に排出される高沸点の二次成分では)0.5から4時間であるべきである。勿論、例えばWO2004/035514に推奨されているように、アクリル酸オリゴマーの再分解のための再分解触媒を第2のストリッピング装置の底部に計りとることができる。 The residence time of the bottom liquid (optionally including the recovered high-boiling fraction) fed from the condensation column to the second stripping column in the second stripping device is typically (finally drained) Should be 0.5 to 4 hours). Of course, a re-cracking catalyst for the re-cracking of acrylic acid oligomers can be measured at the bottom of the second stripping unit, for example as recommended in WO 2004/035514.
第2のストリッピングカラムの底部に対して、Mol(ハンガリー)からのKomad(登録商標)313などの補助剤および/または分散剤(例えば、EP−A1062197および/またはUS−A3,271,296)、例えば、間接熱交換器の汚染を低減して、必要なエネルギーを供給させるとともに、アクリル酸収率を向上させる三級アミン(例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ヘキサンジアミンおよびペンタメチルジエチレントリアミン)を添加することも可能である。添加量は、第2のストリッピングカラムの底部に対して0.1から10質量%であってよい。それらの物質は、有利には、既に高沸点の物質であるか、またはこれらの添加剤がアクリル酸とそれらの物質を形成するため、それらは同時にストリッピングされない。 For the bottom of the second stripping column, adjuvants and / or dispersants such as Komad® 313 from Mol (Hungary) (eg EP-A 1062197 and / or US-A 3,271,296) For example, tertiary amines (eg, trimethylamine, triethylamine, N, N, N ′, N′-tetra) that reduce contamination of indirect heat exchangers to provide the required energy and improve acrylic acid yield. It is also possible to add methyl-1,6-hexanediamine and pentamethyldiethylenetriamine). The addition amount may be 0.1 to 10% by weight with respect to the bottom of the second stripping column. They are advantageously already high-boiling substances or they are not stripped at the same time because these additives form these substances with acrylic acid.
記載の発明の手順が有利である理由の1つは、第1の側流取出口を介して回収された粗アクリル酸の純度を有意に低下させることなくアクリル酸の収率を向上させられることである。凝縮カラムからの残留ガスがストリッピングを目的として記載のように使用される場合であっても、これは、とりわけ、記載の別形ストリッピングに関する。 One of the reasons why the described inventive procedure is advantageous is that the yield of acrylic acid can be improved without significantly reducing the purity of the crude acrylic acid recovered via the first side-flow outlet. It is. Even if the residual gas from the condensation column is used as described for the purpose of stripping, this relates in particular to the described variant stripping.
この場合、(例えば、超給水ポリマーを製造するために)アクリル酸を後に使用する際に分裂する二次成分に関する第1の負荷状態のガスおよび第2の負荷状態のガス両方の純度は、既に良好であるため、その中に存在するアクリル酸を第1または第2の負荷状態のガスの気相から(各々の場合に、第1および/または第2の負荷状態のガス全体またはその一部から)金属水酸化物(例えば、アルカリ金属水酸化物および/またはアルカリ土類金属水酸化物、例えば、NaOH、KOH、Ca(OH)2および/またはMg(OH)2)の水溶液に(例えば、WO2003/095410に記載されている手順に完全に対応する方法で)一様に吸収させることができ、例えば、水酸化ナトリウム水溶液に吸収させた場合に得られるアクリル酸ナトリウムの水溶液を、例えば、適切な遊離ラジカル重合による超給水ポリマーの製造にそのまま使用することができる(この件に関してはWO2003/014172も参照のこと)。 In this case, the purity of both the first loaded gas and the second loaded gas with respect to the secondary component that splits when the acrylic acid is later used (eg, to produce a super water supply polymer) is already The acrylic acid present therein is removed from the gas phase of the first or second loaded gas (in each case the first and / or second loaded gas as a whole or a part thereof) To) aqueous solutions of metal hydroxides (eg, alkali metal hydroxides and / or alkaline earth metal hydroxides, eg, NaOH, KOH, Ca (OH) 2 and / or Mg (OH) 2 ) For example, acrylic acid obtained when absorbed in aqueous sodium hydroxide solution, in a manner that corresponds completely to the procedure described in WO2003 / 095410. An aqueous solution of thorium, for example, (see also WO2003 / 014172 with respect to this matter) which can be directly used in the production of ultra-water polymer by suitable free radical polymerization.
これは、とりわけ、ホルムアルデヒドおよびギ酸などの副産物が、通常、酸性水の水相に優先的に残留するためである。例えば、分離内部構造物(トレイ、乱雑充填材および/または構造充填材)を含むカラムにおける水酸化ナトリウム水溶液(または前記金属水酸化物水溶液のいずれか)による向流スクラビングによるアクリル酸の第1および第2の負荷状態のガス供給物を後に抽出物ストリッピングに返送し、かつ/または焼却に送ることができる。 This is especially because by-products such as formaldehyde and formic acid usually preferentially remain in the aqueous phase of acidic water. For example, the first and second acrylic acid by countercurrent scrubbing with an aqueous sodium hydroxide solution (or any of the aqueous metal hydroxide solutions) in a column containing separated internal structures (tray, messy packing and / or structural packing) The second loaded gas feed can later be returned to extract stripping and / or sent to incineration.
典型的には、固体触媒上の分子酸素を用いたアクリル酸のC3前駆体の不均一触媒気相部分酸化のアクリル酸含有生成物ガス混合物は、例えば、(特に、使用されるC3前駆体がプロピレンである場合に)以下の内容物を有することができる。 Typically, the acrylic acid-containing product gas mixture of a heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of a C 3 precursor of acrylic acid with molecular oxygen on a solid catalyst is, for example, (especially the C 3 precursor used). When the body is propylene) it can have the following contents:
1から30質量%のアクリル酸
0.05から10質量%の分子酸素
1から30質量%の水
0強から5質量%の酢酸
0強から3質量%のプロピオン酸
0強から1質量%のマレイン酸および/または無水マレイン酸
0から2質量%のアクロレイン
0から1質量%のホルムアルデヒド
0強から1質量%のフルフラル
0強から0.5質量%のベンズアルデヒド
0から1質量%のプロピレン、ならびにその他の内容物として、実質的に不活性な気体、例えば、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンおよび/またはプロパン
典型的には、生成物ガス混合物は、存在するアクリル酸に対して、0.005モル%以上、往々にして0.03モル%以上のフルフラルを含む。しかし、概して、この基準でのフルフラル含有量は、3モル%以下である。
1 to 30% by weight acrylic acid 0.05 to 10% by weight molecular oxygen 1 to 30% by weight water 0 to 5% by weight acetic acid 0 to 3% by weight propionic acid 0 to 1% by weight malein Acid and / or maleic anhydride 0 to 2% by weight acrolein 0 to 1% by weight formaldehyde 0 to 1% by weight furfural 0 to 0.5% by weight benzaldehyde 0 to 1% by weight propylene, and other As a content, a substantially inert gas such as nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, methane and / or propane Typically, the product gas mixture is 0.005% relative to the acrylic acid present. More than mol%, often 0.03 mol% or more of furfural. However, in general, the furfural content on this basis is 3 mol% or less.
気相部分酸化そのものは、先行技術に記載されているようにして実施され得る。プロピレンから出発して、例えば、EP−A700714およびEP−A700893に記載されている2つの連続的酸化段階で気相部分酸化を実施することができる。しかし、DE−A19740253およびDE−A19740252に引用されている気相部分酸化を用いることもできることが理解されるであろう。 The gas phase partial oxidation itself can be carried out as described in the prior art. Starting from propylene, the gas phase partial oxidation can be carried out in two successive oxidation stages as described, for example, in EP-A 700714 and EP-A 700893. However, it will be understood that gas phase partial oxidation cited in DE-A 1974253 and DE-A 1740252 can also be used.
少量の二次成分を形成する目的で、プロピレン気相部分酸化は、好ましくは、DE−A10148566に記載されているようにして実施される。この目的のために、使用されるプロピレン供給源は、DE−A10232748に記載のポリマーグレードプロピレンまたは化学グレードプロピレンであってよい。使用されるC3前駆体がプロパンである場合は、部分酸化をDE−A10245585に記載されているようにして実施することができる。 For the purpose of forming small amounts of secondary components, propylene gas phase partial oxidation is preferably carried out as described in DE-A 10148586. For this purpose, the propylene source used may be polymer grade propylene or chemical grade propylene as described in DE-A 10232748. If C 3 precursor used is propane can be carried out as described partial oxidation DE-A10245585.
しかし、気相部分酸化を基本的にUS2006/0161019、WO2006/092410、WO2006/002703、WO2006/002713、WO2005/113127、DE−A102004021763、EP−A1611076、WO2005/108342、EP−A1656335、EP−A1656335、EP−A1682478、EP−A1682477、独国出願102006054214.2および102006024901.1、EP−A1611080、EP−A1734030、独国出願102006000996.7、102005062026.4、102005062010.8、国際出願PCT/EP2006/065416、PCT/EP2006/067784およびPCT/EP2006/067080の文献に記載されているようにして実施することができる。 However, gas phase partial oxidation is basically performed in US 2006/0161019, WO 2006/094101, WO 2006/002703, WO 2006/002713, WO 2005/113127, DE-A102004021773, EP-A1611076, WO2005 / 108342, EP-A16565635, EP-A16556335, EP-A 1682478, EP-A 1682477, German applications 1020060542214. and 102006024901.1, EP-A161080, EP-A1734030, German applications 102006000996.7, 102002006206.4, 102006206200.8, international application PCT / EP2006 / 0665416, PCT / EP2006 / 066784 and PCT / E It can be carried out as described in 2006/067080 literature.
往々にして、気相部分酸化を受けた後の生成物ガス混合物の温度は、150から350℃、多くの場合において200から300℃、ときには500℃までである。 Often, the temperature of the product gas mixture after undergoing gas phase partial oxidation is from 150 to 350 ° C, in many cases from 200 to 300 ° C, and sometimes up to 500 ° C.
適宜用途の観点から、高温生成物混合物は、その後、一般には100から180℃の温度まで直接冷却によって急冷装置で冷却されてから、有利には用途の観点から、使用される急冷液1とともに、分別凝縮を目的として、好ましくは、分離内部構造物を含む凝縮カラムの下部(好ましくは最下部、例えば底部空間)に流し込まれる。 If appropriate from an application point of view, the hot product mixture is then cooled in a quenching device by direct cooling, generally from 100 to 180 ° C., and advantageously from the application point of view, together with the quench liquid 1 used, For the purpose of fractional condensation, it is preferably poured into the lower part (preferably the bottom part, for example the bottom space) of the condensation column containing the separation internal structure.
好適な凝縮カラム内部構造物は、基本的に、一般的なすべての内部構造物、特にトレイ、構造充填材および/または乱雑充填材である。トレイのなかでも、バブルキャップトレイ、篩トレイ、バルブトレイおよび/または二重流トレイが好ましい。典型的には、トレイカラムにおける分離トレイの総数は、20から100、往々にして20から80、好ましくは50から80である。 Suitable condensation column internal structures are basically all common internal structures, in particular trays, structural packings and / or messy packings. Among the trays, a bubble cap tray, a sieve tray, a valve tray and / or a double flow tray are preferable. Typically, the total number of separation trays in the tray column is 20 to 100, often 20 to 80, preferably 50 to 80.
本発明により好ましくは、凝縮カラムは、分離内部構造物として、下から順に、第1の二重流トレイ、次いでDE−A10243625、DE−A19924532およびDE−A10243625に推奨されている液圧シール交流トレイ(例えばThormann(登録商標)トレイ)を含むカラムである。二重流トレイの数は、5から60、往々にして25から45であってよく、液圧シール交流トレイの数は、同様に5から60、往々にして30から50であってよい。本発明により好適な酸性水形成領域では(下から上方に向かう還流液のアクリル酸含有量は、15質量%以下、場合によっては10質量%以下である)、有用な分離内部構造物は、好ましくは、DE−A19924532およびDE−A10243625に記載されているバルブトレイである。しかし、基本的に、他の一般的な分離内部構造物を使用することも可能である(凝縮カラム内の個々の領域も、勿論極めて一般的に、相応に小さいカラムの縦列接続体として、(互いに積層するのでなく)全く同様に構成することができ、それが、本文献に具体的に用いられている「凝縮カラム」という用語と、さらに本文献に全般的に用いられている「カラム」という用語が何故対応するより小さいカラムの当該縦列接続体を含む理由である)。 Preferably according to the invention, the condensing column is, as a separating internal structure, in order from the bottom, the first double-flow tray, then the hydraulically sealed AC tray recommended for DE-A10243625, DE-A19924532 and DE-A10243625. (E.g. Thormann (R) tray). The number of double flow trays may be 5 to 60, often 25 to 45, and the number of hydraulic seal AC trays may similarly be 5 to 60, often 30 to 50. In the acidic water formation region suitable according to the present invention (the acrylic acid content of the reflux liquid from the bottom to the top is 15% by mass or less, and in some cases 10% by mass or less), the useful separation internal structure is preferably Are the valve trays described in DE-A 1992 4532 and DE-A 10243625. In principle, however, it is also possible to use other common separation internal structures (individual regions in the condensation column are of course also very generally as cascades of correspondingly small columns, ( Can be configured in exactly the same way (rather than stacked on top of each other), which is the term “condensation column” specifically used in this document, and the “column” generally used in this document. This is why the term includes the corresponding cascade of smaller columns).
使用される急冷装置1は、先行技術におけるこの目的に対応する既知のすべての装置(例えば、スプレースクラッバ、ベンチュリスクラッバ、気泡カラムまたはスプレー面を有する他の装置)であってよく、ベンチュリスクラッバまたはスプレー冷却器を使用するのが好ましい。 The quenching device 1 used may be any known device corresponding to this purpose in the prior art (eg spray scrubber, venturi scrubber, bubble column or other device having a spray surface). Preferably, a steam or spray cooler is used.
急冷液1の間接冷却または加熱は、特に始動の過程で実施されるが、好ましくは必ずしも伝熱器または熱交換器を介して実施されない。この点において、すべての一般的な伝熱器または熱交換器が好適である。バンドル熱交換器、プレート熱交換器および空気冷却器が好ましい。好適な冷媒は、対応する空気冷却器における空気、および他の冷却装置における冷却液、特に水である。 The indirect cooling or heating of the quench liquid 1 is carried out in particular during the start-up process, but is preferably not necessarily carried out via a heat exchanger or heat exchanger. In this respect, all common heat exchangers or heat exchangers are suitable. Bundle heat exchangers, plate heat exchangers and air coolers are preferred. Suitable refrigerants are air in the corresponding air cooler, and coolant in other cooling devices, especially water.
使用される急冷液1は、例えば、凝縮カラムの底部から回収された底部液体(場合により、急冷回路0から誘導された凝縮液と混合される)、または底部に近い側流取出口を介して回収された底部液体、高沸点留分、あるいは当該底部液体と高沸点留分の混合物(特に、底部空間と最下位のトレイ(理論段(最下位の分離内部構造物))が排気筒トレイによって隔てられる場合)であってよい。場合により、凝縮カラムの底部から回収された急冷液1の一部のみが、前記熱交換器を通じて誘導される。急冷装置1に入る急冷液1の温度は、一般には、適宜90℃から120℃である。 The quench liquid 1 used is, for example, via a bottom liquid recovered from the bottom of the condensation column (possibly mixed with a condensate derived from the quench circuit 0) or via a side outlet close to the bottom. The recovered bottom liquid, high-boiling fraction, or a mixture of the bottom liquid and high-boiling fraction (especially the bottom space and the lowest tray (theoretical stage (lowest separation internal structure))) If separated). In some cases, only a portion of the quench liquid 1 recovered from the bottom of the condensation column is guided through the heat exchanger. The temperature of the quench liquid 1 entering the quench apparatus 1 is generally 90 ° C. to 120 ° C. as appropriate.
触媒気相部分酸化の急冷された(または別の方法で冷却された、もしくは冷却されていない)生成混合物(本発明によれば、記載したように、好ましくは直接冷却に使用される急冷液1との混合物の形)の凝縮カラムへの導入は、有利には、集中遠心液滴分離器を含み、第1の排気筒トレイによって最下位の分離内部構造物と全体的に隔てられたこのカラムの底部空間で行われる(適宜用途の観点から、この場合、高沸点留分が、接続ラインまたは越流を介して凝縮カラムの底部に絶え間なく流し込まれる)。(全体的な機能性を制限することなく以降専ら記載される)例示的かつ好適な実施形態において、この最下位の分離内部構造物は、第1の一連の適宜等間隔の二重流トレイの第1の二重流トレイである。排気筒トレイは、そこから凝縮液(高沸点留分)が連続的に回収され、急冷液1の一部として急冷装置1または底部空間に誘導される回収トレイと同時に機能する。第1の一連の二重流トレイは、第2の排気筒トレイ(回収トレイ)で終端する。この第2の回収トレイから、好ましくは90または95質量%の純度を有する粗アクリル酸が、第1の側流取出口における中程度の沸点の留分として連続的に回収される。 A quenched (or otherwise cooled or uncooled) product mixture of catalytic gas phase partial oxidation (according to the invention, the quench liquid 1 preferably used for direct cooling as described, preferably In the form of a mixture) in the condensing column advantageously comprises a centralized centrifugal droplet separator, this column being generally separated from the lowest separating internal structure by a first stack tray In the bottom space (if appropriate from an application point of view, in this case, the high-boiling fraction is continuously poured into the bottom of the condensation column via a connecting line or overflow). In an exemplary and preferred embodiment (discussed hereinafter without limiting the overall functionality), this bottommost separation internal structure comprises a first series of suitably equally spaced double flow trays. A first double flow tray. The exhaust tube tray functions simultaneously with the recovery tray from which the condensate (high-boiling fraction) is continuously recovered and guided to the quenching device 1 or the bottom space as part of the quenching liquid 1. The first series of double flow trays terminates in a second exhaust stack tray (collection tray). From this second collection tray, crude acrylic acid, preferably having a purity of 90 or 95% by weight, is continuously collected as a medium boiling fraction at the first side outlet.
この粗アクリル酸は、さらなる蒸留(精留)および/またはさらなる結晶化精製段階に送られ、この蒸留(精留)および/または結晶化の過程で得られた底部液体および/または母液の少なくとも一部が、第1の側流取出口の下方であって第1の回収トレイの上方に位置する凝縮カラムに返送されることになる。この返送は、好ましくは、熱を調整しながら実施される。換言すれば、返送される低温の母液は、凝縮カラムから回収され、熱交換器の反対側を誘導された、結晶化によってさらに精製される粗アクリル酸をそのなかで冷却するために、1つまたは複数の縦列接続間接熱交換器(例えば螺旋形熱交換器)を通じて誘導される。同時に、これによって、母液が加熱される。この目的のために、縦列接続された2つのプレート熱交換器を使用するのが好ましい。 The crude acrylic acid is sent to a further distillation (rectification) and / or further crystallization purification stage, and at least one of the bottom liquid and / or mother liquor obtained during the distillation (rectification) and / or crystallization process. Will be returned to the condensation column located below the first side outlet and above the first collection tray. This return is preferably performed while adjusting the heat. In other words, the returned cold mother liquor is recovered from the condensing column and is passed through one side to cool the crude acrylic acid further purified by crystallization induced on the other side of the heat exchanger. Or it is induced through a plurality of cascaded indirect heat exchangers (eg, helical heat exchangers). At the same time, this heats the mother liquor. For this purpose, it is preferred to use two plate heat exchangers connected in cascade.
適宜、(中程度の沸点の留分として)回収された粗アクリル酸は、さらなる精製を目的とする結晶化に向けて送られることになる。使用される結晶化プロセスは、基本的に、制限を受ける。所望の純度になるまで、結晶化を連続的にまたはバッチ式で、1段階または2段階以上で実施することができる。 If appropriate, the recovered crude acrylic acid (as a medium boiling fraction) will be sent for crystallization for further purification. The crystallization process used is basically limited. Crystallization can be carried out continuously or batchwise in one or more stages until the desired purity is achieved.
必要に応じて、有利には、結晶化の前に、精製される粗アクリル酸に水を添加することが可能である(概して、これは、存在するアクリル酸の量に対して、20質量%まで、または10質量%まで、通常は5質量%までの水を含む)。アルデヒドまたは他の二次成分の含有量が大きい場合は、この場合のアルデヒドは、水の機能を果たすことが可能であるため、水の添加を省略することができる。本発明により特に有利には、水は、酸性水の形で添加される。これにより、氷アクリル酸の収率が向上する。 If necessary, it is advantageously possible to add water to the crude acrylic acid to be purified before crystallization (generally this is 20% by weight, based on the amount of acrylic acid present). Or up to 10% by weight, usually up to 5% by weight water). When the content of the aldehyde or other secondary component is large, the aldehyde in this case can perform the function of water, so that the addition of water can be omitted. Particularly advantageously according to the invention, the water is added in the form of acidic water. This improves the yield of glacial acrylic acid.
前述のように酸性水を粗アクリル酸に添加した場合でも(この手段も同様にアクリル酸の収率の向上をもたらす)、最も厳しい要求(98質量%以上の純度)を満たす(例えば、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸メチルおよびアクリル酸エチルを製造するための)エステル化グレードのアクリル酸を単一の結晶化段階によって得られるのは驚くべきことである。適宜、この結晶化段階は、DE−A19924532の第10欄またはDE−A10223058の実施例1に記載されているように、(例えば、WO2006/111565に記載されている冷却−円板結晶器で)懸濁結晶化として実施される。懸濁結晶化で形成されるアクリル酸結晶は、立方体または立方体状の外形を有する。長さ(L)対厚さ(D)比は、典型的には、L:D=1:1からL:D=6:1の範囲、好ましくは1:1から4:1の範囲、より好ましくは1.5:1から3.5:1の範囲である。結晶の厚さDは、典型的には、20から600μm、しばしば50から300μmの範囲である。結晶の長さLは、典型的には、50から1500μm、しばしば200から800μmの範囲である。エステル化に好適なアクリル酸の場合は、遠心器(例えば、2または3段プッシャ遠心器)上の残留母液から懸濁結晶を除去することができ、この場合、除去された結晶は、有利には、溶融した純粋の結晶により遠心で洗浄される。懸濁結晶が、洗浄カラム例えば溶融物洗浄カラム(例えば、WO01/77056またはDE−A10156016またはDE−A10223058によるカラム、あるいはWO2006/111565、WO04/35514、WO03/41833、WO02/09839、WO03/41832、DE−A10036881、WO02/55469およびWO03/78378)により、残留する母液から分離される場合は、単一の結晶化段階によって、超吸収グレードのアクリル酸(純度99.7〜99.9質量%以上)、すなわち超吸水性または他のポリアクリレートを製造するのに好適なアクリル酸をも得ることが可能である。この場合、除去される母液のすべてが、凝縮カラムに適宜返送される。 Even when acidic water is added to the crude acrylic acid as described above (this measure also leads to an improvement in the yield of acrylic acid), the most stringent requirements (purity of 98% by mass or more) are satisfied (for example, acrylic acid). It is surprising that esterified grade acrylic acid (to produce n-butyl, 2-ethylhexyl acrylate, methyl acrylate and ethyl acrylate) can be obtained by a single crystallization step. If appropriate, this crystallization stage is carried out as described in DE-A 19924532, column 10 or DE-A 10223058, Example 1 (for example in the cooling-disk crystallizer described in WO 2006/111565). Performed as suspension crystallization. The acrylic acid crystal formed by suspension crystallization has a cubic or cubic outer shape. The length (L) to thickness (D) ratio is typically in the range of L: D = 1: 1 to L: D = 6: 1, preferably in the range of 1: 1 to 4: 1. Preferably it is in the range of 1.5: 1 to 3.5: 1. The crystal thickness D is typically in the range of 20 to 600 μm, often 50 to 300 μm. The length L of the crystal is typically in the range of 50 to 1500 μm, often 200 to 800 μm. In the case of acrylic acid suitable for esterification, suspended crystals can be removed from the residual mother liquor on a centrifuge (eg a 2 or 3 stage pusher centrifuge), in which case the removed crystals are advantageously Is washed by centrifugation with molten pure crystals. Suspended crystals are produced in a washing column, for example a melt washing column (for example a column according to WO 01/77056 or DE-A 10156016 or DE-A 10223058, or WO 2006/111565, WO 04/35514, WO 03/41833, WO 02/09833, WO 03/41832, DE-A10036881, WO02 / 55469 and WO03 / 78378), when separated from the remaining mother liquor, superabsorbent grade acrylic acid (purity 99.7-99.9% by weight or more) by a single crystallization stage. It is also possible to obtain acrylic acid suitable for producing superabsorbent or other polyacrylates. In this case, all of the mother liquor to be removed is appropriately returned to the condensation column.
しかし、結晶化を、EP−A616998に推奨されている分別流下膜式結晶化として実施することもできる。これは、例えば、2つまたは3つ以上の(例えば2つから4つの)精製段階を含むことができる(この状況において好適な流下膜式結晶器は、例えば、長さが10から15mであり、外径が50から100mmである1000から1400個の結晶化チューブを含むことができる。より高度な精製段階で除去された母液を前の精製段階の1つに返送することができる。第1の精製段階で除去された母液は、有利には、凝縮カラムに完全に返送される。前の精製段階の1つに返送する代わりに、個々の精製段階の母液を凝縮カラムにすべて返送することができる。最後から2番目の精製段階の純粋の製造物を完全または部分的に最後の精製段階に供給することができる。部分供給が実施される場合は、残りの量を最後の精製段階の純粋な製造物とあまねく混合して、後にすぐに使用できる最終製造物を得ることになる。 However, the crystallization can also be carried out as a fractional falling film crystallization as recommended in EP-A 616998. This can include, for example, two or more (eg 2 to 4) purification steps (a suitable falling film crystallizer in this situation is, for example, 10 to 15 m long) 1000 to 1400 crystallization tubes having an outer diameter of 50 to 100 mm can be included, and the mother liquor removed in the higher purification stage can be returned to one of the previous purification stages. The mother liquor removed in the purification step is advantageously completely returned to the condensation column, instead of returning to one of the previous purification steps, all the mother liquor from the individual purification steps is returned to the condensation column. The pure product of the penultimate purification stage can be fed completely or partially to the last purification stage, and if a partial feed is performed, the remaining amount is taken from the last purification stage. Pure product Universally mixed later will get immediate final product that can be used.
適宜本発明によれば、第1の側流取出口を介して回収された粗アクリル酸の一部が、付随する回収トレイの下に位置する二重流トレイに供給されることになる。凝縮に返送される母液も、場合により、一般には、このトレイに供給されることになる。供給の前に、母液は、一般には、既に記載したように、粗アクリル酸の回収温度にほぼ対応する温度まで熱を調整しながら加熱されることになる。 As appropriate, according to the present invention, a portion of the crude acrylic acid recovered through the first side flow outlet is supplied to the double flow tray located below the associated recovery tray. In some cases, the mother liquor returned to the condensation is also generally supplied to this tray. Prior to feeding, the mother liquor will generally be heated while adjusting the heat to a temperature substantially corresponding to the recovery temperature of the crude acrylic acid, as already described.
第1の側流取出口を介して回収された粗アクリル酸の別の部分は、有利には、間接熱交換によって10から15℃だけ加熱され、回収点の上方、好ましくは第1の後続の二重流トレイの真下における凝集カラムに返送されることになる。この手段は、回収された粗アクリル酸の酢酸含有量に好ましい影響を与える。 Another portion of the crude acrylic acid recovered via the first side outlet is advantageously heated by indirect heat exchange by 10 to 15 ° C. and above the recovery point, preferably the first subsequent It will be returned to the agglomeration column just below the double flow tray. This measure has a positive effect on the acetic acid content of the recovered crude acrylic acid.
第2の回収トレイの上方には、第2の一連の適宜等間隔の二重流トレイが続き、次いで、適宜同様に等間隔で配置された液圧シール交流質量移動トレイ(例えば、Thormannトレイ、またはDE−A10243625に記載の改造型Thormannトレイ)がそれに続く。最上位の二重流トレイは、場合により、分配トレイとして改造される。換言すれば、それは、例えば、鋸歯状の越流を含む越流路を有する。 Above the second collection tray is a second series of equally spaced double flow trays followed by hydraulically sealed alternating current mass transfer trays (e.g., a Thormann tray, Or a modified Thormann tray as described in DE-A 10243625. The top dual flow tray is optionally modified as a distribution tray. In other words, it has an overflow channel including, for example, a sawtooth overflow.
下から1番目のThormannトレイは、適宜用途の観点から、トレイから流れる液体がチューブとして構成された6つの下降管を流れるトレイである。これらのチューブは、下から2番目の二重流トレイのガス空間から液圧シールされる。6つの下降管の堰の高さは、適宜用途の観点から、交流トレイの流れ方向に小さくなる。有利には、液圧シールは、インピンジメントプレートとともに空のオリフィスを有する。流出チューブは、好ましくは、(トレイに供給される側と反対側の)トレイ断面の後半部、より好ましくは最後の3分の1の部分に均一に分配される。 The first Thormann tray from the bottom is a tray in which the liquid flowing from the tray flows through six downcomers configured as tubes from the viewpoint of application as appropriate. These tubes are hydraulically sealed from the gas space of the second double flow tray from the bottom. The height of the weirs of the six downcomers is reduced in the flow direction of the AC tray as appropriate from the viewpoint of application. Advantageously, the hydraulic seal has an empty orifice with the impingement plate. The outflow tube is preferably distributed evenly over the latter half of the tray cross section (opposite to the side fed to the tray), more preferably the last third part.
液圧シールは、傾斜した越流堰を有するカップ状になる(45℃)。交流質量移動トレイは、第3の排気筒トレイ(回収トレイ)で終端する。 The hydraulic seal is cup-shaped with an inclined overflow dam (45 ° C.). The AC mass transfer tray ends with a third exhaust stack tray (collection tray).
第3の回収トレイの上方には、好ましくは二重流バルブトレイが配置される。バルブトレイ、および本発明により使用可能なバルブトレイを、例えば、Technische Fortschrittsberichte[Technical progress reports]、volume 61、Grundlagen der Dimensionierung von Kolonnenboden[Fundamentals of the dimensioning of column trays]、p.96 to 138に見いだすことができる。それらは、実質的に、幅広い負荷範囲にわたって流動する蒸気に対する特定の負荷に対応する流れオリフィスを提供することを特徴とする。本発明によれば、バラストトレイを使用するのが好ましい。換言すれば、質量によってオリフィスが閉鎖されたケージが、トレイのオリフィスに配置される。本発明によれば、Stahl(ドイツViernheim)のVV12バルブが特に好ましい。実質的に、水、および水より揮発性の低い構成成分がバルブトレイの空間で凝縮する。得られた凝縮液は、酸性水である。 A double flow valve tray is preferably disposed above the third collection tray. Valve trays and valve trays that can be used in accordance with the present invention include, for example, Technology Fortschrittsberichte [Technical progre sport rations. Volume 61; 96 to 138 can be found. They are characterized by providing a flow orifice that substantially corresponds to a particular load for steam flowing over a wide load range. According to the invention it is preferred to use a ballast tray. In other words, a cage whose orifice is closed by mass is placed at the orifice of the tray. According to the invention, the VV12 valve of Stahl (Viernheim, Germany) is particularly preferred. In effect, water and components that are less volatile than water condense in the valve tray space. The resulting condensate is acidic water.
酸性水は、第2の側流取出口において、第3の回収トレイから連続的に回収される。回収された酸性水の一部が、凝縮カラムに交差流質量移動トレイの最上位のトレイまで回収される。回収された酸性水の別の部分は、間接熱交換によって冷却され、適切な方法で分割され、同様に凝縮カラムに返送される。冷却された部分は、凝縮カラムに最上位のバルブトレイまで(15から25℃、好ましくは20から25℃の温度で)返送され、他の冷却された部分は、第3の回収トレイと最上位のバルブトレイの間にほぼ等間隔で配置されたバルブトレイまで(20から35℃、好ましくは25から30℃の温度で)返送される。本発明によれば、存在するアクリル酸の量を、回収された酸性水の残量から除くことができる。 Acidic water is continuously collected from the third collection tray at the second side outlet. A portion of the recovered acidic water is recovered in the condensation column up to the uppermost tray of the cross-flow mass transfer tray. Another portion of the recovered acidic water is cooled by indirect heat exchange, divided in an appropriate manner, and returned to the condensation column as well. The cooled portion is returned to the condensation column to the topmost valve tray (at a temperature of 15 to 25 ° C., preferably 20 to 25 ° C.), the other cooled portion is connected to the third collection tray and the topmost tray. Are returned (at a temperature of 20 to 35 ° C., preferably 25 to 30 ° C.) to the valve trays arranged at approximately equal intervals between the two valve trays. According to the present invention, the amount of acrylic acid present can be removed from the remaining amount of acidic water recovered.
液体の形で貯蔵されたC3前駆体、例えばプロピレンを、不均一触媒気相酸化のために気相に変換するため、酸性水の適切な部分が、C3前駆体の蒸発器(例えば、プロピレン蒸発器)を通じて誘導されることによって、(縦列接続された1つまたは複数の間接熱交換器によって実施することができる)ある種の冷却が生じる。 In order to convert a C 3 precursor stored in liquid form, such as propylene, into the gas phase for heterogeneous catalytic gas phase oxidation, an appropriate portion of acidic water is used in an evaporator of the C 3 precursor (eg, By being guided through a propylene evaporator, some kind of cooling (which can be performed by one or more indirect heat exchangers connected in cascade) occurs.
水より揮発性の高い構成成分は、凝縮カラムの上部に残留ガス(または残留ガス混合物)として気体の形で吸い込まれ、通常、少なくとも部分的に希釈ガス(循環ガス)として気相部分酸化に返送される。循環ガス圧縮機における凝縮を防止するために、残留ガス混合物は、間接熱交換によって予め過熱される。循環されない残留ガス混合物の部分は、通常、焼却に送られる。(好ましくは圧縮された)残留ガス混合物の一部は、既に記載したように、有利には、抽出物および凝縮カラムの底部液体からアクリル酸を除去するためのストリッピングガスとして使用される。有利には、気相部分酸化は、過剰の分子酸素を用いて実施されるため、残留ガス混合物が当該ストリッピングガスとして使用される場合に、残留ガス混合物ならびに第1および第2のストリッピングガスが分子酸素を含む。 Components that are more volatile than water are drawn into the top of the condensing column in the form of a gas as a residual gas (or residual gas mixture) and are usually at least partly returned to the gas phase partial oxidation as a dilution gas (circulating gas). Is done. In order to prevent condensation in the circulating gas compressor, the residual gas mixture is preheated by indirect heat exchange. The portion of the residual gas mixture that is not circulated is usually sent to incineration. A portion of the residual gas mixture (preferably compressed) is advantageously used as a stripping gas for removing acrylic acid from the extract and the bottom liquid of the condensation column, as already described. Advantageously, the gas phase partial oxidation is carried out with excess molecular oxygen, so that when the residual gas mixture is used as the stripping gas, the residual gas mixture and the first and second stripping gases Contains molecular oxygen.
重合防止を目的として、アクリル酸のp−メトキシフェノール(=MEHQ)溶液または(本発明により好ましくは)MEHQ溶融物および(両方の場合において)場合により、さらにアクリル酸のフェノチアジン溶液が、液圧シール交流質量移動トレイの最上位のトレイに供給される。使用されるアクリル酸は、好ましくは、回収された粗アクリル酸のさらなる精製で得られる純粋のアクリル酸である。例えば、さらなる結晶化精製の過程で得られる氷アクリル酸(純粋製造物)を使用することができる。この溶液を純粋製造物の安定化に適宜使用することもできる。 For the purpose of polymerization prevention, a p-methoxyphenol (= MEHQ) solution of acrylic acid or (preferably according to the invention) a MEHQ melt and (in both cases) further a phenothiazine solution of acrylic acid are hydraulically sealed. It is supplied to the uppermost tray of the AC mass transfer tray. The acrylic acid used is preferably pure acrylic acid obtained by further purification of the recovered crude acrylic acid. For example, glacial acrylic acid (pure product) obtained in the course of further crystallization purification can be used. This solution can also be used as appropriate for the stabilization of pure products.
加えて、液圧シール質量移動トレイを含むカラム断面のほぼ中央に、純粋製造物のフェノチアジン(=PTZ)溶液が供給される。 In addition, a pure product phenothiazine (= PTZ) solution is fed approximately in the middle of the column cross-section containing the hydraulically sealed mass transfer tray.
基本的に、酸性水の形成を、例えば、第1の凝縮カラム以外で実施することができる(DE−A10235847参照)。この場合、内部構造物が実質的にない下流空間(第2のカラム)(この空間を、酸性水形成を目的として凝縮カラムに統合することもできる;次いで、内部構造物のない当該急冷空間は、通常、例えば排気筒トレイによって凝縮カラム内の最上位の分離内部構造物から隔てられる)または内部構造物を含む空間において、急冷液2を用いて適宜直接冷却を行うことによって、後に第1の凝縮カラムの上部から出る低沸点ガス供給流から実質的に水が凝縮する。得られた凝縮液は、結果として酸性水である。次いで、酸性水の一部が望ましくはそこに返送されて、第1の凝縮カラムの上部における分離性能を向上させることになる。酸性水のさらなる部分が、外部熱交換器で間接冷却され、急冷液2として使用され、次に、アクリル酸を本発明に従って残量の酸性水から抽出することができる。次に、水より揮発性の高い低沸点供給流の構成成分が、通常、少なくとも部分的に循環ガスとして気相部分酸化に返送され、またはストリッピングガスとして使用される残留ガスを形成する。 Basically, the formation of acidic water can be carried out, for example, other than in the first condensation column (see DE-A 10235847). In this case, the downstream space (second column) substantially free of internal structures (this space can also be integrated into the condensation column for the purpose of acid water formation; Usually separated from the uppermost separated internal structure in the condensing column by, for example, an exhaust stack) or in a space containing the internal structure, by performing direct cooling appropriately with quench liquid 2 later, the first Water is substantially condensed from the low boiling gas feed stream exiting from the top of the condensation column. The resulting condensate is consequently acidic water. A portion of the acidic water is then preferably returned to improve the separation performance at the top of the first condensation column. A further part of the acid water is indirectly cooled with an external heat exchanger and used as quench liquid 2, and then acrylic acid can be extracted from the remaining acid water according to the invention. The constituents of the low-boiling feed stream that are more volatile than water are then usually returned at least partially as a recycle gas to the gas phase partial oxidation, or form a residual gas that is used as a stripping gas.
適宜、本発明による方法の好適な別形における二重流トレイは、凝縮カラムにおいて、凝縮カラムにおける断面付近まで伸び、そこからカラムの上部に向かう還流液のアクリル酸含有量は、還流液の質量に対して90質量%以下である。 Optionally, the double flow tray in a preferred variant of the process according to the invention extends in the condensation column to near the cross section of the condensation column, from which the acrylic acid content of the reflux towards the top of the column is the mass of the reflux It is 90 mass% or less with respect to.
二重流トレイの数は、記載の分別凝縮の好適な別形では、既に述べたように、一般的に25から45である。それらのオリフィス比は、約12から25%である。二重流トレイは、流路として、好ましくは、均一の円直径を有する円形の穴を有する。後者は、約10から20mmである。必要に応じて、凝縮カラムにおける穴の直径を上から下に向かって縮小または拡大することができ、かつ/または穴の数を減少または増加させることができる(例えば、穴の直径を一定の14mmとすることができ、オリフィス比を上から下に向かって17.4%から18.3%に増加させることができる)。しかし、穴の数は、すべての二重流トレイに対して一定であってもよい。加えて、円形穴は、好ましくは、個々の二重流トレイに対して厳密な三角形のピッチで均一に配置される(DE−A10230219参照)。 The number of double flow trays is generally 25 to 45, as already mentioned, in the preferred variant of the fractional condensation described. Their orifice ratio is about 12 to 25%. The double flow tray preferably has a circular hole with a uniform circular diameter as a flow path. The latter is about 10 to 20 mm. If necessary, the diameter of the holes in the condensation column can be reduced or increased from top to bottom and / or the number of holes can be reduced or increased (eg, the hole diameter can be a constant 14 mm). And the orifice ratio can be increased from 17.4% to 18.3% from top to bottom). However, the number of holes may be constant for all dual flow trays. In addition, the circular holes are preferably arranged uniformly with a strict triangular pitch relative to the individual double-flow tray (see DE-A 10302219).
さらに、凝縮カラムでは、二重流トレイに開けられた流路オリフィスの穿孔バリは、好ましくは下を向いている(これは、望ましくないポリマーの形成を低減する)。 Further, in the condensation column, the perforation burr of the flow path orifices opened in the double flow tray is preferably facing down (this reduces undesirable polymer formation).
本発明によれば、凝縮カラムに使用される二重流トレイの数が約10から15個の理論段に対応する場合に望ましい。 According to the present invention, it is desirable if the number of double flow trays used in the condensation column corresponds to about 10 to 15 theoretical plates.
本発明により好適な凝縮カラムにおける二重流トレイに続く液圧シール交流質量移動トレイの数は、既に記載したように、一般的に30から50である。それらのオリフィス比は、約5から25%、好ましくは10から20%である(オリフィス比は、極めて一般的に、全断面における流路断面の割合を表す;好適に使用される交流質量移動トレイでは、それは、一般には適宜前記範囲内にある)。 The number of hydraulically sealed alternating mass transfer trays following a double flow tray in a condensation column suitable according to the invention is generally 30 to 50 as already described. Their orifice ratio is about 5 to 25%, preferably 10 to 20% (orifice ratio very generally represents the fraction of the channel cross section in the entire cross section; the AC mass transfer tray used suitably Then, it is generally within the above range as appropriate).
本発明によれば、単流交流質量移動トレイを使用するのが好適である。 According to the present invention, it is preferred to use a single flow alternating mass transfer tray.
概して、分別生成物ガス混合物凝縮の好適な別形の液圧シール交流トレイの数は、約10から30個、往々にして25個の理論段に対応する数になる。 In general, the number of suitable alternative hydraulically sealed AC trays for fractionated product gas mixture condensation will be about 10 to 30, often corresponding to 25 theoretical stages.
液圧シール交差流トレイおよび使用されるあらゆるバルブトレイは、少なくとも1つの下降管を有する。それらは、単流または多流、例えば二重流構成を有することができる。単流構成の場合でも、2つ以上の下降管を有することができる。概して、バルブトレイの供給シャフトも液圧シールされる。 The hydraulic seal cross-flow tray and any valve tray used will have at least one downcomer. They can have a single flow or multiple flow, for example a double flow configuration. Even in a single flow configuration, it can have more than one downcomer. In general, the supply shaft of the valve tray is also hydraulically sealed.
部分気相酸化の生成物ガス混合物のための急冷システム1の重合防止を、急冷に使用される(凝縮カラムからの)底部液体に存在する重合防止剤を用いて、または急冷に使用される(凝縮カラムからの)高沸点留分に存在する重合防止剤を用いて実施することができる。 The polymerization prevention of the quench system 1 for the product gas mixture of partial gas phase oxidation is used with the polymerization inhibitor present in the bottom liquid (from the condensation column) used for quenching or for quenching ( It can be carried out with a polymerization inhibitor present in the high-boiling fraction (from the condensation column).
再び、本発明による方法が有利である理由は、実質的に同じ純度の粗アクリル酸の収率を増加させられることである。本文献に記載されているすべての内容は、特に、プロピレンのアクリル酸への(好ましくは2段階)不均一部分酸化によって得られた生成物ガス混合物に適用される。本発明による上記好適な別形は、全体的な性能を制限するものではない。 Again, the reason why the process according to the invention is advantageous is that the yield of crude acrylic acid of substantially the same purity can be increased. All the contents described in this document apply in particular to product gas mixtures obtained by heterogeneous partial oxidation of propylene to acrylic acid (preferably two steps). The preferred variants according to the invention do not limit the overall performance.
最後に、第1のストリッピングガスおよび第2のストリッピングガスは、有利には、分子酸素を含むことも強調すべきである。 Finally, it should also be emphasized that the first stripping gas and the second stripping gas advantageously contain molecular oxygen.
加えて、本発明による方法において、場合により、1気圧の圧力における沸点Tsが1気圧における水の沸点Tw以上である(還流液以外の)別の液体吸収剤が、その第1の側流取出口とその第2の側流取出口との間に配置された供給点を介して濃縮カラムに供給されることも付け加えるべきである。基本的に、例えば、EP−A1818324に記載されているようにして行うことが可能である。有用な当該吸収剤は、例えば、比較的高沸点の有機液であってよい。例えば、DE−A10336386および本文献に引用されている従来技術において吸収剤として推奨されている有機液が好適である。この点において、EP−A1818324に推奨されている吸収剤を使用することも可能であることが理解される。 In addition, in the process according to the present invention, optionally, the boiling point T s at a pressure of 1 atm is the boiling point of water T w or more at 1 atm (non-reflux liquid) Another liquid absorbent, a first side It should also be added that it is fed to the concentration column via a feed point located between the flow outlet and its second side flow outlet. Basically, it can be carried out as described, for example, in EP-A 1818324. Useful absorbents may be, for example, relatively high boiling organic liquids. For example, organic liquids recommended as absorbents in DE-A 10336386 and the prior art cited in this document are suitable. In this respect it is understood that it is also possible to use absorbents recommended in EP-A 1818324.
例えば、好適な当該吸収剤は、EP−A722926、DE−A4436243およびDE−A10336386に記載されている高沸点(不活性)液体疎水性有機液(例えば、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチルおよび/またはDiphyl)である。これらは、例えば、標準圧(1気圧)におけるその沸点がアクリル酸の沸点より高く、外部活性極性基を含まないため、例えば、水素結合を形成することが不可能である少なくとも70質量%程度の分子からなる液体である。当該吸収剤の例としては、ジフェニルエーテル(70から75質量%)とDiphyl(登録商標)と称するジフェニル(25から30質量%)との混合物、および70から75質量%のジフェニルエーテルと25から30質量%のジフェニルとの混合物と、該混合物に対して0.1から25質量%のフタル酸ジメチルとの混合物が挙げられる。 For example, suitable such absorbents are the high boiling (inert) liquid hydrophobic organic liquids described in EP-A 722926, DE-A 4436243 and DE-A 10336386 (for example dimethyl phthalate, diethyl phthalate and / or Diphyl). ). For example, the boiling point at standard pressure (1 atm) is higher than the boiling point of acrylic acid and does not contain an externally active polar group. Therefore, for example, at least about 70% by mass that cannot form a hydrogen bond. A liquid consisting of molecules. Examples of such absorbents include mixtures of diphenyl ether (70 to 75% by weight) and diphenyl (25 to 30% by weight) called Diphyl®, and 70 to 75% by weight of diphenyl ether and 25 to 30% by weight. And a mixture of 0.1 to 25% by weight of dimethyl phthalate with respect to the mixture.
使用される当該吸収剤は水性液であってもよいことが理解されるであろう。例えば、有用な当該水性液は、EP−A1818324に推奨されているものである。他には、水がこれらの吸収剤に含まれる。使用される当該水性吸収剤は、本発明に従って実施される酸性水抽出において抽出された形で残留する水相であってもよい。 It will be appreciated that the absorbent used may be an aqueous liquid. For example, useful aqueous liquids are those recommended in EP-A 1818324. In addition, water is included in these absorbents. The aqueous absorbent used may be the aqueous phase remaining in the extracted form in the acidic water extraction carried out according to the invention.
典型的には、前記吸収剤の添加は、第1の側流取出口を介して凝縮カラムから誘導される粗アクリル酸に存在する特定の二次成分の割合を制御下で低下させる目的を果たすことになる。したがって、使用される吸収剤そのものは、これらの二次成分を非常に低い質量比率で含む(または好ましくは全く含まない)場合に有利である。 Typically, the addition of the absorbent serves the purpose of controlling, in a controlled manner, the proportion of certain secondary components present in the crude acrylic acid derived from the condensation column via the first side-flow outlet. It will be. Thus, the absorbent itself used is advantageous if it contains (or preferably does not contain) these secondary components in a very low mass ratio.
水性吸収剤を使用する場合は、例えば、二次成分のその個々の質量比率が酸性水における対応する質量比率より小さい場合に好適である。 In the case of using an aqueous absorbent, for example, it is suitable when the individual mass ratio of the secondary component is smaller than the corresponding mass ratio in acidic water.
とりわけ、第1の側流取出口を介して凝縮カラムから誘導される粗アクリル酸におけるアクリル酸と同等の沸点を有するアルデヒドの含有量(特にフルフラルの含有量)を減少させるための特に有利な方法で、水性吸収剤(例えば水)を供給するのが好適である。基本的に、使用される当該吸収剤は、水性液や有機液の混合物であってもよい。基本的に、当該混合物は、多相であってもよい。 In particular, a particularly advantageous method for reducing the content of aldehydes (especially the content of furfural) having the same boiling point as acrylic acid in the crude acrylic acid derived from the condensation column via the first side outlet. It is preferable to supply an aqueous absorbent (for example, water). Basically, the absorbent used may be a mixture of aqueous and organic liquids. Basically, the mixture may be multiphase.
吸収剤を、有利には、還流液と同じ高さで凝縮カラムに誘導することができる。両者を混合物の形で凝縮カラムに誘導することもできる。 The absorbent can advantageously be directed to the condensation column at the same height as the reflux. Both can also be guided to the condensation column in the form of a mixture.
凝縮カラムに供給されるときの吸収剤の温度は、大幅に異なり得る。それは、還流温度より高くても低くてもよい。往々にして、吸収剤の温度は、還流液の温度±20℃の範囲内になる。還流液と吸収剤の温度が同じであるのが好ましい。 The temperature of the absorbent as it is fed to the condensation column can vary significantly. It may be higher or lower than the reflux temperature. Often, the temperature of the absorbent will be in the range of the reflux liquid temperature ± 20 ° C. The temperature of the reflux liquid and the absorbent is preferably the same.
第1の側流取出口を介して回収される粗アクリル酸が、追加的に使用される複数部の吸収剤を含むとき、それらは、一般には、本文献に記載されている粗アクリル酸のさらなる結晶化精製によってそこから除去される。あるいは、追加的に使用される吸収剤は、通常、凝集カラムから誘導された底部液体中に得られ、上記のようにしてそこから除去された後に、吸収剤として再利用され得る。 When the crude acrylic acid recovered via the first side-flow outlet contains additional parts of absorbent that are additionally used, they are generally those of the crude acrylic acid described in this document. It is removed therefrom by further crystallization purification. Alternatively, the additionally used absorbent is usually obtained in the bottom liquid derived from the agglomeration column and can be reused as the absorbent after being removed therefrom as described above.
適宜本発明によれば、凝縮カラムに誘導される吸収剤の質量流量は、凝縮カラムに供給される生成物ガス混合物の構成成分として凝縮カラムに誘導されるアクリル酸の質量流量に対して、0から30%になる。 As appropriate, according to the present invention, the mass flow rate of the absorbent guided to the condensation column is 0 relative to the mass flow rate of acrylic acid induced to the condensation column as a component of the product gas mixture fed to the condensation column. To 30%.
カラムから第1の側流取出口と第2の側流取出口の間に配置された凝縮カラムの縦断面に基づいて、凝縮カラムへの吸収剤の供給物は、適宜用途の観点から、この縦断面の上から3分の1の部分に誘導される。 Based on the longitudinal section of the condensation column disposed between the column from the first side outlet and the second side outlet, the supply of absorbent to the condensation column is It is guided to the one-third portion from the top of the longitudinal section.
本文献に記載されている粗アクリル酸のさらなる結晶化精製を、本発明により得られる粗アクリル酸に適用する代わりに、DE−A10336386に記載されている手順(特に、本文献の請求項16から20に記載のさらなる結晶化精製)によって得られる粗アクリル酸に適用できる。当該さらなる結晶化精製を前記2種類の粗アクリル酸の任意の所望の混合物に適用することもできる。当該手順は、例えば、アクリル酸のC3前駆体の(場合により平行して実施される)不均一触媒部分気相酸化の生成物ガス混合物からアクリル酸を除去するために、発明の除去方法およびDE−A10336386による除去方法が平行して実施される場合に使用されることになる。当該アクリル酸除去のための発明の分別凝縮の実施を一時的に停止しなければならないが、DE−A10336386により得られた粗アクリル酸をこのさらなる結晶化精製に供給しなければならない場合には、アクリル酸結晶懸濁物からの懸濁結晶の除去で得られた母液の部分供給流(さらなる結晶化精製に供給される粗アクリル酸の質量流量に基づいて、5から30%、典型的には10から20%の質量流量(除去された結晶は規格を満たしていなければならない);母液の残留供給流は、通常、(該質量流量の粗アクリル酸と一緒に(混合物の形で))結晶化に返送されることになる))は、途中で、貯蔵タンクに貯蔵され(貯蔵タンクへの供給は、連続的または周期的であってよい)、分別凝縮が再開された後に、後に本発明により得られる母液との混合物の形で分別凝縮に(後に、本発明により得られる母液の質量流量になり、分別凝縮に返送される質量流量に対して、0強から20%、好ましくは0強から10%の質量流量で)徐々に返送されることになる。この目的のために、貯蔵タンクからの回収は、連続的または周期的であってよい。それは、通常、得られた結晶が規格を満たすように回収される(結晶化の設計能力は、一般には、粗アクリル酸の製造の設計能力を上回る;しかし、手短に述べると、結晶化の設計能力を超えたさらなる結晶化精製も可能である)。 Instead of applying further crystallization purification of the crude acrylic acid described in this document to the crude acrylic acid obtained according to the present invention, the procedure described in DE-A 10336386 (in particular from claim 16 of this document). 20 can be applied to crude acrylic acid obtained by further crystallization purification as described in No. 20. The further crystallization purification can also be applied to any desired mixture of the two crude acrylic acids. The procedure can be used, for example, to remove acrylic acid from the product gas mixture of a heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation (optionally performed in parallel) of a C 3 precursor of acrylic acid and It will be used when the removal method according to DE-A 10336386 is carried out in parallel. The implementation of the inventive fractional condensation for acrylic acid removal must be temporarily stopped, but if the crude acrylic acid obtained according to DE-A 10336386 has to be fed to this further crystallization purification, Partial feed stream of mother liquor obtained from removal of suspended crystals from acrylic acid crystal suspension (5 to 30%, typically based on the mass flow rate of crude acrylic acid fed to further crystallization purification 10-20% mass flow (removed crystals must meet specifications); the residual feed stream of the mother liquor is usually crystalline (along with the mass flow of crude acrylic acid (in the form of a mixture)) Is stored in the storage tank in the middle (the supply to the storage tank may be continuous or periodic) and after the fractional condensation has been resumed, By To a fractional condensation in the form of a mixture with the mother liquor (which later becomes the mass flow rate of the mother liquor obtained according to the invention and is from 0 to 20%, preferably from 0 to 10% with respect to the mass flow rate returned to the fractional condensation. Will be returned gradually (with a mass flow of%). For this purpose, the recovery from the storage tank may be continuous or periodic. It is usually recovered so that the crystals obtained meet specifications (the crystallization design capability generally exceeds the design capability of crude acrylic acid production; however, in short, the crystallization design Further crystallization purification beyond capacity is possible).
したがって、本発明は、特に、以下の実施形態を含む。 Accordingly, the present invention particularly includes the following embodiments.
1.アクリル酸、水蒸気および二次成分を含む生成物ガス混合物を、高温における固体触媒上の分子酸素を用いた少なくとも1つのアクリル酸のC3前駆体の不均一触媒気相部分酸化によって得て、アクリル酸、水蒸気および二次成分を含む生成物ガス混合物の温度を、場合により、直接および/または間接冷却によって低下させ、次いでアクリル酸、水蒸気および二次成分を含む生成物ガス混合物を、分離内部構造物を備えた凝縮カラムに流し込み、凝縮カラム内で上昇させることで、分別凝縮させ、生成物ガス混合物の凝縮カラムへの供給点の上方に位置する第1の側流取出口を介して水および二次成分を希薄な形で含む粗アクリル酸を目標製造物として導出するとともに、第1の側流取出口の上方に位置する第2の液相取出口を介してアクリル酸および二次成分をさらに含む酸性水を導出し、凝縮カラムの上部で水より低い沸点を有する二次成分を含む残留ガス混合物を導出し、凝縮カラムの底部空間からアクリル酸およびアクリル酸より高い沸点を有する後続生成物および二次生成物をさらに含む底部液体を凝縮カラムから導出し、回収された酸性水の一部をそのまま、かつ/またはその冷却後に還流液として凝縮カラムに返送し、場合により、そのさらなる精製を目的として少なくとも1つのさらなる熱分離方法を粗アクリル酸に施す、アクリル酸の製造方法において、凝縮カラムに返送されていない酸性水の少なくとも部分量でその中に存在するアクリル酸を、有機溶媒を用いた抽出によって、酸性水から有機溶媒に吸収させて、アクリル酸を含む有機抽出物を形成し、次いで、少なくとも1つの熱分離方法を用いてアクリル酸を有機抽出物から除去し、抽出物から除去されたアクリル酸を凝縮カラムに返送し、または粗アクリル酸のさらなる精製に送り、かつ/または金属水酸化物の水溶液に吸収させることを特徴とする、アクリル酸の製造方法。 1. A product gas mixture comprising acrylic acid, water vapor and secondary components is obtained by heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of a C 3 precursor of at least one acrylic acid with molecular oxygen on a solid catalyst at high temperature to produce acrylic The temperature of the product gas mixture containing acid, water vapor and secondary components is optionally reduced by direct and / or indirect cooling, and then the product gas mixture containing acrylic acid, water vapor and secondary components is separated by internal structure Into a condensing column equipped with a product, and fractionally condensed by raising in the condensing column, and water and water through a first side outlet located above the feed point of the product gas mixture to the condensing column A crude acrylic acid containing a secondary component in a diluted form is derived as a target product, and is obtained via a second liquid phase outlet located above the first side outlet. Deriving acidic water further containing phosphoric acid and secondary components, deriving a residual gas mixture containing secondary components having a lower boiling point than water at the top of the condensing column, from acrylic acid and acrylic acid from the bottom space of the condensing column A bottom liquid further comprising subsequent products and secondary products having a high boiling point is withdrawn from the condensing column and a portion of the recovered acidic water is returned to the condensing column as is and / or as a reflux after cooling; In a process for producing acrylic acid, optionally in which at least one further thermal separation process is applied to the crude acrylic acid for the purpose of further purification thereof, the acrylic present in it in at least a partial amount of acidic water not returned to the condensation column. The acid is absorbed into the organic solvent from the acidic water by extraction with an organic solvent to form an organic extract containing acrylic acid, and then Removing acrylic acid from the organic extract using at least one thermal separation method, returning the acrylic acid removed from the extract to the condensation column, or sending it to further purification of the crude acrylic acid, and / or metal A method for producing acrylic acid, comprising absorbing an aqueous solution of hydroxide.
2.C3前駆体が、プロピレンまたはアクロレイン、あるいはプロピレンとアクロレインの混合物であることを特徴とする、実施形態1に記載の方法。 2. The method according to embodiment 1, characterized in that the C 3 precursor is propylene or acrolein or a mixture of propylene and acrolein.
3.凝縮カラムに返送されていない酸性水の少なくとも25質量%でその中に存在するアクリル酸を、有機溶媒を用いた抽出によって、酸性水から有機溶媒に吸収させて、アクリル酸を含む有機抽出物を形成し、次いで、少なくとも1つの熱分離方法を用いてアクリル酸を有機抽出物から除去し、抽出物から除去されたアクリル酸を凝縮カラムに返送し、または粗アクリル酸のさらなる精製に送り、かつ/または金属水酸化物の水溶液に吸収させることを特徴とする、実施形態1または2に記載の方法。 3. At least 25% by mass of the acidic water that has not been returned to the condensing column is absorbed into the organic solvent from the acidic water by extraction with an organic solvent to extract an organic extract containing acrylic acid. Forming and then removing the acrylic acid from the organic extract using at least one thermal separation method, returning the acrylic acid removed from the extract to a condensation column, or sending it to further purification of the crude acrylic acid, and The method according to Embodiment 1 or 2, wherein the method is absorbed in an aqueous solution of metal hydroxide.
4.酸性水からのアクリル酸の抽出を、構造充填材および/または篩トレイを分離内部構造物として含む抽出カラムで実施することを特徴とする、実施形態1から3までのいずれかに記載の方法。 4). 4. A process according to any of embodiments 1 to 3, characterized in that the extraction of acrylic acid from acidic water is carried out in an extraction column comprising structural fillers and / or sieve trays as separated internal structures.
5.有機溶媒を抽出カラムの上部に導入し、酸性水を抽出カラムの底部領域に導入し、有機溶媒を連続的な酸性水の相における分散相として上昇させ、または酸性水を抽出カラムの上部に導入し、有機溶媒を抽出カラムの底部領域に導入し、有機溶媒を連続的な酸性水の相における分散相として上昇させることを特徴とする、実施形態4に記載の方法。 5. Introduce organic solvent to the top of the extraction column, introduce acidic water to the bottom region of the extraction column, raise the organic solvent as a dispersed phase in the continuous acidic water phase, or introduce acidic water to the top of the extraction column And the organic solvent is introduced into the bottom region of the extraction column and the organic solvent is raised as a dispersed phase in a continuous acidic water phase.
6.有機溶媒が、5から20個の炭素原子を含む脂肪族または芳香族モノカルボン酸と、1から8個の炭素原子を有するアルコールとの少なくとも1つのエステルを含むことを特徴とする、実施形態1から5までのいずれかに記載の方法。 6). Embodiment 1, characterized in that the organic solvent comprises at least one ester of an aliphatic or aromatic monocarboxylic acid containing 5 to 20 carbon atoms and an alcohol having 1 to 8 carbon atoms. 6. The method according to any one of 5 to 5.
7.有機溶媒が、5から20個の炭素原子を含む脂肪族または芳香族ジカルボン酸と、1から8個の炭素原子を有するアルコールとの少なくとも1つのジエステルを含むことを特徴とする、実施形態1から5までのいずれかに記載の方法。 7). From embodiment 1, characterized in that the organic solvent comprises at least one diester of an aliphatic or aromatic dicarboxylic acid containing 5 to 20 carbon atoms and an alcohol having 1 to 8 carbon atoms The method according to any one of 5 to 5.
8.有機溶媒が、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、イソフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジメチルおよび/またはテレフタル酸ジエチルであることを特徴とする、実施形態1から5または実施形態7に記載の方法。 8). Method according to embodiment 1 to 5 or embodiment 7, characterized in that the organic solvent is dimethyl phthalate, diethyl phthalate, dimethyl isophthalate, diethyl isophthalate, dimethyl terephthalate and / or diethyl terephthalate .
9.大気圧における有機溶媒の沸点が200℃以上であることを特徴とする、実施形態1から8までのいずれかに記載の方法。 9. The method according to any one of Embodiments 1 to 8, wherein the boiling point of the organic solvent at atmospheric pressure is 200 ° C. or higher.
10.第1のストリッピングガスを用いたストリッピングによってアクリル酸を有機抽出物から除去し、アクリル酸で負荷された第1のストリッピングガスを凝縮カラムに返送し、かつ/または第1の負荷されたストリッピングガスに存在するアクリル酸を金属水酸化物の水溶液に吸収させることを特徴とする、実施形態1から9までのいずれかに記載の方法。 10. Acrylic acid is removed from the organic extract by stripping with a first stripping gas, the first stripping gas loaded with acrylic acid is returned to the condensation column and / or the first loaded 10. The method according to any of embodiments 1 to 9, characterized in that acrylic acid present in the stripping gas is absorbed in an aqueous solution of metal hydroxide.
11.第1のストリッピングガスを用いたストリッピングによってアクリル酸を有機抽出物から除去し、得られたアクリル酸で負荷された第1のストリッピングガスを第2のストリッピングガスとして、凝縮カラムから導出される底部液体になおも存在するアクリル酸をストリッピングして除き、得られたアクリル酸で負荷された第2のストリッピングガスを凝縮カラムに返送し、かつ/または第2のストリッピングガスに存在するアクリル酸を金属水酸化物の水溶液に吸収させることを特徴とする、実施形態1から9までのいずれかに記載の方法。 11. Acrylic acid is removed from the organic extract by stripping using a first stripping gas, and the resulting first stripping gas loaded with acrylic acid is derived from the condensation column as a second stripping gas. The acrylic acid still present in the bottom liquid is stripped off and the resulting second stripping gas loaded with acrylic acid is returned to the condensation column and / or into the second stripping gas. 10. The method according to any of embodiments 1 to 9, characterized in that the acrylic acid present is absorbed in an aqueous solution of metal hydroxide.
12.凝縮カラムから導出される底部液体のストリッピングを、分離内部構造物を備えたストリッピングカラムで実施し、ストリッピングカラムの底部の温度は、150から190℃であることを特徴とする、実施形態11に記載の方法。 12 Embodiment, characterized in that stripping of the bottom liquid derived from the condensation column is carried out in a stripping column with a separation internal structure, the temperature of the bottom of the stripping column being 150 to 190 ° C 11. The method according to 11.
13.アクリル酸で負荷された第2のストリッピングガスを向流精留に施し、アクリル酸で負荷する前に凝縮カラムに返送し、かつ/またはそこに存在するアクリル酸を金属水酸化物の水溶液に吸収させることを特徴とする、実施形態11または12に記載の方法。 13. A second stripping gas loaded with acrylic acid is applied to the countercurrent rectification and returned to the condensation column before loading with acrylic acid and / or the acrylic acid present therein is converted to an aqueous solution of metal hydroxide. The method according to embodiment 11 or 12, characterized in that it is absorbed.
14.使用される第1のストリッピングガスが、空気、N2、CO2および/または水蒸気であることを特徴とする、実施形態10から13までのいずれかに記載の方法。 14 The first stripping gas is air, characterized in that it is a N 2, CO 2 and / or water vapor, the method according to any of embodiments 10 to 13 to be used.
15.使用される第1のストリッピングガスが残留ガス混合物であることを特徴とする、実施形態10から13までのいずれかに記載の方法。 15. 14. A method according to any of embodiments 10 to 13, characterized in that the first stripping gas used is a residual gas mixture.
16.粗アクリル酸を結晶化によってさらに精製することを特徴とする、実施形態1から15までのいずれかに記載の方法。 16. Embodiment 16. The process according to any of embodiments 1 to 15, characterized in that the crude acrylic acid is further purified by crystallization.
17.凝縮カラムに返送されていない酸性水の一部をさらなる結晶化精製の前に粗アクリル酸に添加することを特徴とする、実施形態16に記載の方法。 17. Embodiment 17. The method according to embodiment 16, characterized in that a portion of the acidic water that has not been returned to the condensation column is added to the crude acrylic acid before further crystallization purification.
18.粗アクリル酸またはその酸性水との混合物のさらなる結晶化精製を懸濁結晶化によって実施することを特徴とする、実施形態16または17に記載の方法。 18. 18. A process according to embodiment 16 or 17, characterized in that further crystallization purification of the crude acrylic acid or its mixture with acidic water is carried out by suspension crystallization.
19.さらに洗浄カラムを使用して、懸濁結晶化に残留する母液と形成された懸濁結晶とを分離することを特徴とする、実施形態18に記載の方法。 19. The method according to embodiment 18, further comprising using a wash column to separate the mother liquor remaining in suspension crystallization from the formed suspension crystals.
20.溶融アクリル酸結晶および/またはその金属塩を重合する遊離ラジカル重合の方法がその後に続くことを特徴とする、実施形態17から19までのいずれかに記載の方法。 20. Embodiment 20. The method according to any of embodiments 17 to 19, characterized in that it is followed by a method of free radical polymerization that polymerizes molten acrylic acid crystals and / or metal salts thereof.
21.負荷状態の第1および/または第2のストリッピングガスから金属水酸化物の水溶液に吸収されたアクリル酸を重合する遊離ラジカル重合の方法がその後に続くことを特徴とする、実施形態10、11、13までのいずれかに記載の方法。 21. Embodiment 10, 11, characterized in that it is followed by a method of free radical polymerization of polymerizing acrylic acid absorbed in the aqueous solution of metal hydroxide from the loaded first and / or second stripping gas. 14. The method according to any one of 13 to 13.
22.残留ガス混合物の部分量を循環ガスとして気相部分酸化に返送することを特徴とする、実施形態1から21までのいずれかに記載の方法。 22. The method according to any of embodiments 1 to 21, characterized in that a partial amount of the residual gas mixture is returned to the gas phase partial oxidation as a circulating gas.
23.有機溶媒が、抽出条件下で、水の質量密度と25kg/m3以上の差がある質量密度を有することを特徴とする、実施形態1から22までのいずれかに記載の方法。 23. Embodiment 23. The method according to any of embodiments 1 to 22, characterized in that the organic solvent has a mass density that differs from the mass density of water by 25 kg / m 3 or more under extraction conditions.
24.金属水酸化物の水溶液が、NaOH、KOH、Ca(OH)2および/またはMg(OH)2を溶解した形で含むことを特徴とする、実施形態1から23までのいずれかに記載の方法。 24. The method according to any of embodiments 1 to 23, characterized in that the aqueous solution of metal hydroxide comprises NaOH, KOH, Ca (OH) 2 and / or Mg (OH) 2 in dissolved form. .
25.1気圧におけるその沸点Tsが1気圧における水の沸点Tw以上である液体吸収剤を、その第1の側流取出口とその第2の側流取出口との間に位置する供給点を介して、凝縮カラムに供給することを特徴とする、実施形態1から24までのいずれかに記載の方法。 25.1 Supply a liquid absorbent whose boiling point T s at 1 atm is greater than or equal to the boiling point T w of water at 1 atm, located between its first side outlet and its second side outlet 25. Method according to any of embodiments 1 to 24, characterized in that it is fed to the condensation column via a point.
2007年1月26日に出願された米国仮特許出願第60/886771号および2007年11月16日に出願された同第60/988619号が、参考として本発明の出願で援用される。前記教示に関して、本発明からの多くの変更が可能である。したがって、本発明を、添付の請求項の範囲内で、本明細書に記載されている方法と異なる方法で実施できるものと想定することが可能である。 US Provisional Patent Application No. 60 / 886,671 filed Jan. 26, 2007 and No. 60/987619 filed Nov. 16, 2007 are hereby incorporated by reference in the present application. Many variations from the present invention are possible with respect to the above teachings. Thus, it is possible to assume that the invention can be practiced otherwise than as described herein within the scope of the appended claims.
実施例および比較例
実施例1(定常状態を説明する)
3つの並列タンデム反応器系列における化学グレードの純度のプロピレンの2段階不均一触媒気相部分酸化によって、270℃の温度および1.5バールの圧力、ならびに以下の組成を有する生成物ガス混合物を得る。
Examples and Comparative Examples Example 1 (to explain steady state)
Two-stage heterogeneous catalytic gas phase partial oxidation of propylene of chemical grade purity in three parallel tandem reactor series yields a product gas mixture having a temperature of 270 ° C. and a pressure of 1.5 bar, and the following composition: .
10.3141質量%のアクリル酸、
0.2609質量%の酢酸、
4.6513質量%の水、
0.0251質量%のギ酸、
0.0851質量%のホルムアルデヒド、
0.1052質量%のアクロレイン、
0.0024質量%のプロピオン酸、
0.0028質量%のフルフラル、
0.0012質量%のアクリル酸アリル、
0.0013質量%のギ酸アリル、
0.0032質量%のベンズアルデヒド、
0.01151質量%の無水マレイン酸、
0.0096質量%の安息香酸、
0.0126質量%の無水フタル酸、
2.0334質量%のCO2、
0.6604質量%のCO、
0.6259質量%のプロパン、
0.1459質量%のプロピレン、
2.3772質量%のO2、および
78.5670質量%のN2。
10.141% by weight acrylic acid,
0.2609% by weight of acetic acid,
4.6513% by weight of water,
0.0251% by weight of formic acid,
0.0851% by weight formaldehyde,
0.1052 mass% acrolein,
0.0024% by weight of propionic acid,
0.0028 mass% furfural,
0.0012% by weight of allyl acrylate,
0.0013 wt% allyl formate,
0.0032% by weight of benzaldehyde,
0.01151% by weight of maleic anhydride,
0.0096% by weight benzoic acid,
0.0126% by weight of phthalic anhydride,
2.0334 mass% CO 2 ,
0.6604 mass% CO,
0.6259% by weight of propane,
0.1459% by weight of propylene,
2.3772 mass% of O 2, and 78.5670 wt% of N 2.
各々の場合において3つのタンデム反応器系列に供給される反応ガス混合物は、各々の場合において、循環ガスと化学グレードプロピレンの混合物であり、後にその中に一次空気が計測導入される。混合を、各々の場合において、固定ミキサーによって実施する。 The reaction gas mixture fed in each case to the three tandem reactor series is in each case a mixture of circulating gas and chemical grade propylene, into which the primary air is metered later. Mixing is carried out in each case with a stationary mixer.
各々の場合において、第1段階の反応器と第2段階の反応器の間に二次空気も供給する。 In each case, secondary air is also fed between the first stage reactor and the second stage reactor.
量比を特定の反応器系列の動作状態に合わせて調整すると、第1の反応器の上流では、以下のようになる。 When the quantity ratio is adjusted in accordance with the operating state of a specific reactor series, the following is performed upstream of the first reactor.
A)循環ガス=25339kg/h
化学グレードプロピレン=3481kg/h
空気=17791kg/h
B)循環ガス=38341kg/h
化学グレードプロピレン=4035kg/h
空気=19561kg/h
C)循環ガス=30874kg/h
化学グレードプロピレン=4689kg/h
空気=23936kg/h
得られた3つの反応ガス混合物供給流の主な内容物は、以下の通りである。
A) Circulating gas = 25339 kg / h
Chemical grade propylene = 3481 kg / h
Air = 17791 kg / h
B) Circulating gas = 38341 kg / h
Chemical grade propylene = 4035 kg / h
Air = 19561 kg / h
C) Circulating gas = 30874 kg / h
Chemical grade propylene = 4689 kg / h
Air = 23936kg / h
The main contents of the three reaction gas mixture feed streams obtained are as follows.
A)10.2909質量%のO2、
1.2926質量%のCO2、
0.4136質量%のCO、
0.6533質量%のプロパン、
7.2976質量%のプロピレン、
1.5383質量%のH2O、および
78.2693質量%のN2;
B)8.9782質量%のO2、
1.4660質量%のCO2、
0.4710質量%のCO、
0.6744質量%のプロパン、
6.3907質量%のプロピレン、
1.6626質量%のH2O、および
80.0789質量%のN2;および
C)10.6981質量%のO2、
1.2357質量%のCO2、
0.3948質量%のCO、
0.6500質量%のプロパン、
7.6922質量%のプロピレン、
1.4968質量%のH2O、および
77.5992質量%のN2。
A) 10.2909 mass% O 2 ,
1.2926 mass% CO 2 ,
0.4136 mass% CO,
0.6533% by weight of propane,
7.2976 mass% propylene,
1.5383 wt% H 2 O and 78.2693 wt% N 2 ;
B) 8.9782% by weight O 2 ,
1.4660% by weight CO 2 ,
0.4710 mass% CO,
0.6744% by weight propane,
6.3907% by weight of propylene,
1.6626% by weight H 2 O, and 80.789% by weight N 2 ; and C) 10.6981% by weight O 2 ,
1.2357% by weight CO 2 ,
0.3948 mass% CO,
0.6500 mass% propane,
7.6922% by weight of propylene,
1.4968% by weight of H 2 O and 77.5992% by weight of N 2 .
生成物ガス混合物(177184kg/h)を、直接冷却により、並流動作するスプレー冷却器で107.3℃の温度まで冷却する(急冷1)。 The product gas mixture (177184 kg / h) is cooled by direct cooling to a temperature of 107.3 ° C. with a spray cooler operating in parallel flow (quenching 1).
生成物ガス混合物を直接冷却するのに使用される液体(急冷液1)は、以下に記載する濃縮カラムの底部から回収される底部液体と、急冷回路0から回収される少量(251kg/h)の凝縮液との混合物1の一部である。 The liquid used to directly cool the product gas mixture (quenching liquid 1) is a bottom liquid recovered from the bottom of the concentration column described below and a small amount (251 kg / h) recovered from the quench circuit 0. Part of the mixture 1 with the condensate.
この混合物1(温度=104.9℃)の内容物は、以下の通りである。 The contents of this mixture 1 (temperature = 104.9 ° C.) are as follows.
64.6170質量%のアクリル酸、
0.3883質量%の酢酸、
1.0300質量%の水、
0.0132質量%のギ酸、
0.0011質量%のホルムアルデヒド、
0.0083質量%のアクロレイン、
0.0384質量%のプロピオン酸、
0.3331質量%のフルフラル、
0.0016質量%のアクリル酸アリル、
0.0008質量%のギ酸アリル、
0.1609質量%のベンズアルデヒド、
4.4001質量%の無水マレイン酸、
0.3976質量%の安息香酸、
0.5228質量%の無水フタル酸、
12.8970質量%のジアクリル酸、
13.9178質量%のポリアクリル酸
0.1258質量%のフェノチアジン、
0.4408質量%のMEHQ、
0.7052質量%の他の高沸点構成成分、および
0.0002質量%の酸素。
(前記ジアクリル酸及びポリアクリル酸はマイケル付加物である)
生成物ガス混合物を直接冷却するために、わずか458m3/hの量を前記温度で急冷回路1のスプレー冷却器に供給する。3137kg/hを第2のストリッピングカラムに供給し、1195kg/hを急冷回路0に供給することで、第2のストリッピングカラムの最上位のトレイに誘導される急冷液0および還流液の望ましくない重合を阻止する。
64.6170% by weight of acrylic acid,
0.3883 wt% acetic acid,
1.0300% by weight of water,
0.0132% by weight formic acid,
0.0011% by weight formaldehyde,
0.0083 mass% acrolein,
0.0384% by weight of propionic acid,
0.3331 wt% furfural,
0.0016 wt% allyl acrylate,
0.0008% by weight of allyl formate,
0.1609% by weight of benzaldehyde,
4.401 mass% maleic anhydride,
0.3976% by weight of benzoic acid,
0.5228% by weight of phthalic anhydride,
12.8970 mass% diacrylic acid,
13.9178% by weight of polyacrylic acid 0.1258% by weight of phenothiazine,
0.4408 wt% MEHQ,
0.7052% by weight of other high-boiling components, and 0.0002% by weight of oxygen.
(The diacrylic acid and polyacrylic acid are Michael adducts)
In order to directly cool the product gas mixture, an amount of only 458 m 3 / h is fed to the spray cooler of the quench circuit 1 at this temperature. By supplying 3137 kg / h to the second stripping column and 1195 kg / h to the quenching circuit 0, it is desirable that the quenching liquid 0 and the refluxing liquid be guided to the uppermost tray of the second stripping column. No polymerisation.
107.3℃に冷却された生成物ガス混合物と、直接冷却をもたらす非蒸発性急冷液1との混合物を凝縮カラムの底部にそのまま誘導する。底部空間および急冷1における圧力は、1.50バールである。 A mixture of the product gas mixture cooled to 107.3 ° C. and the non-evaporable quench liquid 1 that provides direct cooling is introduced directly to the bottom of the condensation column. The pressure in the bottom space and quench 1 is 1.50 bar.
Thromannトレイの領域における凝縮カラムの内径は、6.5mあるいは6.0mである。 The inner diameter of the condensation column in the area of the Thromann tray is 6.5 m or 6.0 m.
3137kgの混合物1を、分離内部構造物として50個の二重流トレイを含む第2のストリッピングカラムに供給物として供給する。凝縮カラムと全く同様に、第2のストリッピングカラムを環境から断熱する。第2のストリッピングカラムの内径は、すべての二重流トレイにわたって、一定の2.4mである。二重流トレイを第2のストリッピングカラムに等間隔(400mm)で配置する。それらのオリフィス比は、一定の12%である。下から上に向かって、最初の8個の二重流トレイの穴径は、一定の14mmであり(厳密な三角形のピッチに対応する穴径;穴中心から穴中心までの距離は26mmに等しい)、すべての後続の二重流トレイの穴径は、一定の14mmである(同様に厳密な三角形のピッチに対応する穴径;穴中心から穴中心までの距離は25mmに等しい)。 3137 kg of mixture 1 is fed as feed to a second stripping column containing 50 double-flow trays as the separation internal structure. Just like the condensation column, the second stripping column is insulated from the environment. The inner diameter of the second stripping column is a constant 2.4 m across all double flow trays. Double flow trays are placed in a second stripping column at regular intervals (400 mm). Their orifice ratio is a constant 12%. From bottom to top, the hole diameter of the first eight double-flow trays is a constant 14 mm (hole diameter corresponding to the exact triangular pitch; the distance from the hole center to the hole center is equal to 26 mm ), The hole diameter of all subsequent dual-flow trays is a constant 14 mm (also corresponding to the exact triangular pitch; the distance from the hole center to the hole center is equal to 25 mm).
3137kg/hの混合物1を105.2℃の温度で(下から)8番目の二重流トレイに供給する。 3137 kg / h of mixture 1 is fed to the eighth double-flow tray (from the bottom) at a temperature of 105.2 ° C.
外部の強制循環三重流チューブバンドルフラッシュ蒸発器を用いて、エネルギーを第2のストリッピングカラムに供給する(Grundoperationen chemischer Verfahrenstechnik,4th edition,Steinkopff Verlag Dresden,1974,p.434)。第2のストリッピングカラムの底部から回収され、151.7℃の温度および1.655バールの圧力を有する271650kg/hの底部液体は、そこに供給され、以下の内容物を有する。 Energy is supplied to the second stripping column using an external forced circulation triple flow tube bundle flash evaporator (Grundeperation chemister Verhahntechnik, 4th edition, Steinkoffff Verlag Dressen, 1974, p. 434). A 271650 kg / h bottom liquid, recovered from the bottom of the second stripping column and having a temperature of 151.7 ° C. and a pressure of 1.655 bar, is fed thereto and has the following contents.
2.0713質量%のアクリル酸、
0.2201質量%の酢酸、
0.2608質量%の水、
0.0094質量%のギ酸、
0.0001質量%のホルムアルデヒド、
0.0036質量%のアクロレイン、
0.0017質量%のプロピオン酸、
0.0001質量%のフルフラル、
0.0008質量%のギ酸アリル、
0.5731質量%のフタル酸ジエチル、
0.7638質量%のベンズアルデヒド、
23.2670質量%の無水マレイン酸、
2.2693質量%の安息香酸、
2.9848質量%の無水フタル酸、
38.3947質量%のジアクリル酸、
21.2842質量%のポリアクリル酸
0.7185質量%のフェノチアジン、
2.5151質量%のMEHQ、
4.6615質量%の他の高沸点構成成分、および
0.0001質量%の酸素。
(前記ジアクリル酸及びポリアクリル酸はマイケル付加物である)
熱交換器チューブを囲む空間を通じて誘導される(適切な偏向プレートによって蛇行して誘導される)熱媒体は、水蒸気(圧力=16バール)である。それが熱交換器チューブを流れると、底部液体が加熱され、熱交換器を通じて誘導される全量の270900kg/hが158.6℃の温度で第2のストリッピングカラムの底部に返送される。熱交換器を通じて誘導される底部液体の全量750kg/hを分岐させ、脱気し、メタノールで希釈し、残留物焼却に送る。
2.0713 wt% acrylic acid,
0.2201 wt% acetic acid,
0.2608% by weight of water,
0.0094% by weight of formic acid,
0.0001% by weight formaldehyde,
0.0036 mass% acrolein,
0.0017% by weight of propionic acid,
0.0001 mass% furfural,
0.0008% by weight of allyl formate,
0.5731% by weight of diethyl phthalate,
0.7638% by weight of benzaldehyde,
23.2670% by weight maleic anhydride,
2.2693% by weight benzoic acid,
2.9848% by weight of phthalic anhydride,
38.3947 mass% diacrylic acid,
21.8422% by weight polyacrylic acid 0.7185% by weight phenothiazine,
2.5151% by weight of MEHQ,
4.6615% by weight of other high-boiling components, and 0.0001% by weight of oxygen.
(The diacrylic acid and polyacrylic acid are Michael adducts)
The heat medium guided through the space surrounding the heat exchanger tube (guided by meandering with a suitable deflection plate) is water vapor (pressure = 16 bar). As it flows through the heat exchanger tube, the bottom liquid is heated and the entire amount of 270900 kg / h induced through the heat exchanger is returned to the bottom of the second stripping column at a temperature of 158.6 ° C. The total 750 kg / h of bottom liquid guided through the heat exchanger is branched, degassed, diluted with methanol and sent to residue incineration.
加えて、第1のストリッピングカラムの上部から誘導された17424kg/hの第1の負荷状態のガスは、82.2℃の温度および約2.50バールの圧力で第2のストリッピングカラムの底部に供給され、以下の内容物を有する。 In addition, the first loaded gas of 17424 kg / h derived from the top of the first stripping column is in the second stripping column at a temperature of 82.2 ° C. and a pressure of about 2.50 bar. Supplied at the bottom and has the following contents.
3.3977質量%のアクリル酸、
1.1198質量%の酢酸、
4.1030質量%の水、
0.0622質量%のギ酸、
0.0321質量%のホルムアルデヒド、
0.1181質量%のアクロレイン、
0.0030質量%のプロピオン酸、
0.0006質量%のフルフラル、
0.0139質量%のギ酸アリル、
0.0247質量%のフタル酸ジエチル、
2.5667質量%のO2、
2.1951質量%のCO2、
0.7129質量%のCO、
0.6756質量%のプロパン、
0.1575質量%のプロピレン、および
84.8133質量%のN2。
3. 3997 mass% acrylic acid,
1.1198% by weight acetic acid,
4. 1030% by weight of water,
0.0622% by weight of formic acid,
0.0321 mass% formaldehyde,
0.1181% by weight of acrolein,
0.0030% by weight of propionic acid,
0.0006 mass% furfural,
0.0139% by weight of allyl formate,
0.0247% by weight diethyl phthalate,
2.5667 wt% O 2 ,
2. 1951 mass% CO 2 ,
0.7129 mass% CO,
0.6756% by weight propane,
0.1575% by weight propylene, and 84.8133% by weight N 2 .
第2の負荷状態のガスを25831kg/hの量(温度=96.7℃、圧力=1.58バール)で第2のストリッピングカラムの上部から誘導し、並流で動作するスプレー冷却器での直接冷却(急冷0)によって80.9℃の温度まで冷却し、部分的に凝縮させる。 In a spray cooler operating in parallel flow, the gas in the second loading state is guided from the top of the second stripping column in an amount of 25931 kg / h (temperature = 96.7 ° C., pressure = 1.58 bar). Is cooled to a temperature of 80.9 ° C. by direct cooling (quenching 0) and partially condensed.
直接冷却において残留しているガス混合物は、20755kg/hの量で1.58バールの圧力にて凝縮カラム(浸漬されていない)の底部空間に返送され、以下の内容物を有する。 The gas mixture remaining in direct cooling is returned to the bottom space of the condensation column (not immersed) at a pressure of 1.58 bar in an amount of 20755 kg / h and has the following contents.
18.5793質量%のアクリル酸、
0.9849質量%の酢酸、
3.6185質量%の水、
0.0571質量%のギ酸、
0.0271質量%のホルムアルデヒド、
0.1006質量%のアクロレイン、
0.0099質量%のプロピオン酸、
0.0436質量%のフルフラル、
0.0003質量%のアクリル酸アリル、
0.0117質量%のギ酸アリル、
0.0053質量%のベンズアルデヒド、
0.0642質量%の無水マレイン酸、
0.0001質量%の安息香酸、
0.0001質量%のジアクリル酸、
0.0001質量%のMEHQ、
2.1548質量%のO2、
1.8428質量%のCO2、
0.5985質量%のCO、
0.5672質量%のプロパン、
0.1322質量%のプロピレン、および
71.2018質量%のN2。
18.5793% by weight acrylic acid,
0.9849% by weight acetic acid,
3.6185% water by weight,
0.0571% by weight of formic acid,
0.0271% by weight formaldehyde,
0.1006% by weight of acrolein,
0.0099% by weight of propionic acid,
0.0436 mass% furfural,
0.0003 wt% allyl acrylate,
0.0117% by weight of allyl formate,
0.0053 mass% benzaldehyde,
0.0642% by weight of maleic anhydride,
0.0001% by weight benzoic acid,
0.0001% by weight diacrylic acid,
0.0001 mass% MEHQ,
2.1548 mass% of O 2,
1.8428 wt% CO 2 ,
0.5985% CO by weight,
0.5672% by weight of propane,
0.1322 wt% of propylene, and 71.2018 wt% of N 2.
使用する急冷液0は、1195kg/hの混合物1と、急冷0の直接冷却で形成された37761kg/hの凝縮液との32956kg/hの混合物(この目的で、混合物のこの部分を間接熱交換器で80.9℃から40.1℃に冷却する(タイプ:螺旋熱交換器;水に対する熱交換))。80.9℃の温度を有する6020kg/hのこの混合物を還流液として第2のストリッピングカラムの最上位のトレイに誘導する。 The quench liquid 0 used is a 32956 kg / h mixture of 1195 kg / h of mixture 1 and 37761 kg / h of condensate formed by direct cooling of quench 0 (for this purpose, this part of the mixture is indirect heat exchange Cool from 80.9 ° C. to 40.1 ° C. (type: spiral heat exchanger; heat exchange for water). 6020 kg / h of this mixture having a temperature of 80.9 ° C. is led as reflux to the uppermost tray of the second stripping column.
混合物は、以下の内容物を有する。 The mixture has the following contents.
87.9166質量%のアクリル酸、
2.3313質量%の酢酸、
2.6130質量%のH2O、
0.0688質量%のギ酸、
0.0010質量%のホルムアルデヒド、
0.0151質量%のアクロレイン、
0.0480質量%のプロピオン酸、
0.2980質量%のフルフラル、
0.0008質量%のアクリル酸アリル、
0.0096質量%のギ酸アリル、
0.0568質量%のベンズアルデヒド、
1.1099質量%の無水マレイン酸、
0.0761質量%の安息香酸、
0.1000質量%の無水フタル酸、
2.4592質量%のジアクリル酸、
2.6522質量%のポリアクリル酸
0.0240質量%のフェノチアジン、
0.0847質量%のMEHQ、
0.1345質量%の他の高沸点構成成分、および
0.0004質量%の酸素。
(前記ジアクリル酸及びポリアクリル酸はマイケル付加物である)
底部液体の液滴が底部空間から上方に運ばれることを防ぐ遠心液滴分離器を凝縮カラムの底部空間に統合する。
87.9166 mass% acrylic acid,
2.3313 wt% acetic acid,
2.6130 wt% H 2 O,
0.0688% by weight of formic acid,
0.0010% by weight formaldehyde,
0.0151% by weight of acrolein,
0.0480% by weight of propionic acid,
0.2980% by weight of furfural,
0.0008% by weight of allyl acrylate,
0.0096 wt% allyl formate,
0.0568% by weight of benzaldehyde,
1. 1099% by weight of maleic anhydride,
0.0761% by weight of benzoic acid,
0.1000% by weight of phthalic anhydride,
2. 4592% by weight of diacrylic acid,
2.6522% by weight polyacrylic acid 0.0240% by weight phenothiazine,
0.0847 mass% MEHQ,
0.1345% by weight of other high-boiling components, and 0.0004% by weight of oxygen.
(The diacrylic acid and polyacrylic acid are Michael adducts)
A centrifugal drop separator is integrated into the bottom space of the condensation column to prevent bottom liquid droplets from being carried upwards from the bottom space.
凝縮カラムの底部空間は、既に述べたように、7.80mのカラム高さ(すべての高さ同様に、カラム底部から計算される)において第1の回収トレイ(約16個の分配された屋根付き排気筒を有する排気筒トレイ;排気筒直径:600mm;排気筒高さ:1m)により7.80mのカラム高さで結合している。 The bottom space of the condensing column is, as already mentioned, the first collection tray (about 16 distributed roofs) at a column height of 7.80 m (calculated from the column bottom as well as all heights). An exhaust tube tray having an attached exhaust tube; an exhaust tube diameter: 600 mm; an exhaust tube height: 1 m) is coupled at a column height of 7.80 m.
回収トレイは、2°の内方向傾斜および中央ドローカップおよびドローノズル(DN〜200)を備えた二重壁構成を有する。遊離ガス断面は、約30%である。 The collection tray has a double wall configuration with a 2 ° inward tilt and a central draw cup and draw nozzles (DN-200). The free gas cross section is about 30%.
88579kg/hの高沸点留分をこの第1の回収トレイから、第1の回収トレイの下に位置する底部空間に誘導する。 A high boiling fraction of 88579 kg / h is guided from this first collection tray to the bottom space located below the first collection tray.
高沸点留分は、99.8℃の温度および約1.50バールの圧力で、以下の内容物を有する。 The high-boiling fraction has the following contents at a temperature of 99.8 ° C. and a pressure of about 1.50 bar.
94.6665質量%のアクリル酸、
0.5402質量%の酢酸、
1.3577質量%の水、
0.0160質量%のギ酸、
0.0014質量%のホルムアルデヒド、
0.0071質量%のアクロレイン、
0.0577質量%のプロピオン酸、
0.3814質量%のフルフラル、
0.0023質量%のアクリル酸アリル、
0.0010質量%のギ酸アリル、
0.1279質量%のベンズアルデヒド、
2.1925質量%の無水マレイン酸、
0.0051質量%の安息香酸、
0.0046質量%の無水フタル酸、
0.6008質量%のジアクリル酸、
0.0061質量%のフェノチアジン、
0.0314質量%のMEHQ、および
0.0002質量%のO2。
94.6665% by weight acrylic acid,
0.5402 wt% acetic acid,
1.3577 mass% water,
0.0160% by weight of formic acid,
0.0014% by weight formaldehyde,
0.0071 mass% acrolein,
0.0577% by weight of propionic acid,
0.3814 mass% furfural,
0.0023% by weight of allyl acrylate,
0.0010% by weight of allyl formate,
0.1279% by weight of benzaldehyde,
2. 1925% by weight maleic anhydride,
0.0051 mass% benzoic acid,
0.0046% by weight of phthalic anhydride,
0.6008% by weight of diacrylic acid,
0.0061% by weight of phenothiazine,
0.0314 wt% of MEHQ, and 0.0002 wt% O 2.
底部温度は、104.9℃であり、(液面の)底部圧力は、1.51バールである。 The bottom temperature is 104.9 ° C. and the bottom pressure (at the liquid level) is 1.51 bar.
第1の回収トレイから2.0m上方には、最初に15個の二重流トレイのうちの1番目のトレイを配置する。これらの二重流トレイ(穴の数は一定の33678個)を380mmのトレイ間隔で等間隔に装着する。流路オリフィスは、14mmの一定の直径を有する円形オリフィスからなり、穿孔バリは、分離カラムにおいて下を向いている。円形流路の中心の配列は、厳密な三角形のピッチに従う。2つの円の最も短い間隔は、24.5mmである。 First, the first tray of the 15 double-flow trays is disposed 2.0 m above the first collection tray. These double flow trays (with a constant number of holes of 33678) are mounted at equal intervals with a tray interval of 380 mm. The flow path orifice consists of a circular orifice with a constant diameter of 14 mm and the perforated burr is pointing down in the separation column. The arrangement of the centers of the circular channels follows a strict triangular pitch. The shortest distance between the two circles is 24.5 mm.
15個の二重流トレイは、分配トレイとして機能する。この目的のために、カラム壁は、2番目の回収トレイと15番目の二重流トレイの間に、挿入チューブ1つ当たり45個の排液口(直径:15mm)を有する2つの挿入チューブ(DN〜150)を含む。 The 15 double flow trays function as distribution trays. For this purpose, the column wall consists of two insertion tubes (45 mm diameter) per insertion tube (diameter: 15 mm) between the second collection tray and the 15th double flow tray. DN˜150).
粗アクリル酸および母液を、挿入チューブを介して、凝縮カラムに返送する。 The crude acrylic acid and mother liquor are returned to the condensation column via the insertion tube.
第1の一連の二重流トレイは、最後の二重流トレイから1.50m上方に装着されている2番目の回収トレイ(16個のほぼ均一に分配された屋根付き排気筒を有する排気筒トレイ;排気筒高さ約1.70m、ドローノズル(DN〜250)を備えた中央ドローカップ、遊離ガス断面は30%である)に結合している。 The first series of double-flow trays is a second collection tray (16 stacks with 16 nearly evenly distributed roof stacks) mounted 1.50 m above the last double-flow tray. Tray; stack height is about 1.70 m, central draw cup with draw nozzle (DN-250), free gas cross section is 30%).
2番目の回収トレイから、97.1℃の温度の粗アクリル酸が、1.48バールで第1の側流取出口として連続的に回収され、以下の内容物を有する。 From the second collection tray, crude acrylic acid at a temperature of 97.1 ° C. is continuously collected as a first side outlet at 1.48 bar and has the following contents.
96.7716質量%のアクリル酸、
0.8253質量%の酢酸、
1.6640質量%の水、
0.0213質量%のギ酸、
0.0018質量%のホルムアルデヒド、
0.0070質量%のアクロレイン、
0.0681質量%のプロピオン酸、
0.1642質量%のフルフラル、
0.0027質量%のアクリル酸アリル、
0.0012質量%のギ酸アリル、
0.0164質量%のベンズアルデヒド、
0.1052質量%の無水マレイン酸、
0.3278質量%のジアクリル酸、
0.0050質量%のフェノチアジン、
0.0180質量%のMEHQ、および
0.0002質量%の酸素。
96.7716% by weight acrylic acid,
0.8253 wt% acetic acid,
1.6640% water by weight,
0.0213% by weight of formic acid,
0.0018% by weight formaldehyde,
0.0070 mass% acrolein,
0.0681% by weight of propionic acid,
0.1642 mass% furfural,
0.0027% by weight allyl acrylate,
0.0012% by weight of allyl formate,
0.0164% by weight of benzaldehyde,
0.1052% by weight of maleic anhydride,
0.3278% by weight of diacrylic acid,
0.0050% by weight of phenothiazine,
0.0180 wt% MEHQ, and 0.0002 wt% oxygen.
第2の回収トレイから回収された18474kg/hの粗アクリル酸を、回収された粗アクリル酸のさらなる結晶化精製で得られる、回収されたアクリル酸および水蒸気を熱媒体(72716kg/h)とする間接熱交換で90℃に加熱された母液とともに、2番目の回収トレイの真下の前記挿入トレイを介して凝集カラム、凝縮カラムの2番目の回収トレイの下に位置する二重流トレイに返送させる。 The recovered acrylic acid and water vapor obtained by further crystallization purification of the recovered crude acrylic acid from 18474 kg / h of the crude acrylic acid recovered from the second recovery tray is used as the heating medium (72716 kg / h). The mother liquor heated to 90 ° C. by indirect heat exchange is returned to the double-flow tray located under the second collection tray of the aggregation column and the condensation column via the insertion tray directly below the second collection tray. .
2番目の回収トレイから回収された89.303kg/hの粗アクリル酸を多段間接熱交換によって(とりわけ、凝縮カラムに返送される前記母液に対して熱調整しながら)29℃まで冷却し、場合によりタンクファームにてそのまま緩衝処理する。次いで、凝縮カラムの第2の側流取出口から回収された1204kg/hの酸性水を冷却された粗アクリル酸に添加する。 When 89.303 kg / h of crude acrylic acid recovered from the second recovery tray is cooled to 29 ° C. by multistage indirect heat exchange (especially while adjusting heat to the mother liquor returned to the condensing column), To buffer the tank farm as it is. Then, 1204 kg / h of acidic water recovered from the second side outlet of the condensation column is added to the cooled crude acrylic acid.
酸性水は、以下の内容物を有する。 Acidic water has the following contents.
10.7677質量%のアクリル酸、
6.4390質量%の酢酸、
79.5610質量%の水、
0.7038質量%のギ酸、
2.4712質量%のホルムアルデヒド、
0.0132質量%のアクロレイン、
0.0082質量%のプロピオン酸、
0.0013質量%のフルフラル、
0.0331質量%のギ酸アリル、
0.0001質量%のMEHQ、および
0.0013質量%の酸素。
10.7677% by weight of acrylic acid,
6.4390% by weight acetic acid,
79.5610% by weight of water,
0.7038% by weight of formic acid,
2.4712 mass% formaldehyde,
0.0132 mass% acrolein,
0.0082% by weight of propionic acid,
0.0013 mass% furfural,
0.0331 wt% allyl formate,
0.0001 wt% MEHQ, and 0.0013 wt% oxygen.
得られた混合物を別の間接熱交換(冷却ブラインに対する熱交換(水/グリコール混合物;25〜35質量%のグリコールおよび65〜75%質量%の水))によって16℃まで冷却し、次いで並列に動作する2から3個の冷却ディスク結晶器(WO2006/111565参照)に分配誘導する。これらの各々は、24個のワイピングされた円形冷却プレート(それぞれの内部に冷媒(水とグリコールの混合物;グリコール含有量=25から35質量%)が循環する)が30±1cmの等間隔で連続的に懸垂配列されたトラフを含む(プレート直径=3.3m)。特定の冷媒を、冷却ディスクから次の冷却ディスクに、結晶化混合物に向流させて、特定の結晶器に流す。換言すれば、特定の冷媒を、2つの並行流の形に分割して、特定の結晶器の冷却プレートを通じて誘導する。一方の流れは、偶数番号の冷却プレートを通り、他方の流れは、奇数番号の冷却プレートを通る(冷却ディスクの番号は、流れ方向により1から始める)。結晶器1つ当たりの冷媒の具体的な量は、全量で180〜220t/h(メートルトン)、すなわち1つの流れについて90〜110t/hである。冷却ディスク1つ当たりの圧力降下は、60から100mバールである。冷媒(ブライン)の入口温度は、+2.5から+3℃である。出口温度は、それより2.5℃高い。ステンレス鋼から製造された冷却面の肉厚は、4mmである。ブライン側の伝熱係数は、約1500から2500W/(m2・K)である。伝熱係数は、通常、380から420W/(m2・K)である。具体的な冷却性能は、冷却面1m2当たり1.5±0.2kWである。冷却プレートのワイピングは、結晶層の形成を抑制する。含水量の多い粗アクリル酸を、(ポンプで、または越流制御下で)特定の結晶器を通じて後方から前方に連続的に誘導する。同時に、含水量の多い単相の粗アクリル酸は、濃縮されて(滞留時間2.5時間)、温度が7から8.5℃で、出口の固形分が約25質量%の固相としてアクリル酸結晶を含む二相懸濁液になる。懸濁液の質量密度は、典型的には、1110から1115kg/m3である。ワイパーの速度は、毎分5から6回転である。ワイパーを駆動させ、冷却ディスクの中心を通る軸を、水洗されたスタッフィングボックス充填材でシールする(テフロンまたはグラファイトの充填材スレッド、洗浄速度=1シール当たり毎時数リットルから数十リットル)。 The resulting mixture is cooled to 16 ° C. by another indirect heat exchange (heat exchange to cooling brine (water / glycol mixture; 25-35 wt% glycol and 65-75 wt% water)) and then in parallel Distribute to 2 to 3 cooling disk crystallizers operating (see WO 2006/111565). Each of these is a series of 24 wiped circular cooling plates (with refrigerant (a mixture of water and glycol; glycol content = 25 to 35% by mass) circulated inside each of them at equal intervals of 30 ± 1 cm) Including troughs arranged in a suspended manner (plate diameter = 3.3 m). A specific refrigerant is passed from one cooling disk to the next cooling disk, countercurrently to the crystallization mixture, and flowing to a specific crystallizer. In other words, a particular refrigerant is divided into two parallel flow forms and guided through a particular crystallizer cooling plate. One flow passes through even numbered cooling plates and the other flow passes through odd numbered cooling plates (cooling disk numbers start at 1 depending on the flow direction). The specific amount of refrigerant per crystallizer is 180-220 t / h (metric tons) in total, ie 90-110 t / h for one flow. The pressure drop per cooling disk is 60 to 100 mbar. The inlet temperature of the refrigerant (brine) is +2.5 to + 3 ° C. The outlet temperature is 2.5 ° C. higher than that. The thickness of the cooling surface manufactured from stainless steel is 4 mm. The heat transfer coefficient on the brine side is about 1500 to 2500 W / (m 2 · K). The heat transfer coefficient is usually 380 to 420 W / (m 2 · K). The specific cooling performance is 1.5 ± 0.2 kW per 1 m 2 of the cooling surface. The wiping of the cooling plate suppresses the formation of the crystal layer. Crude acrylic acid with a high water content is continuously guided from the rear to the front (through a pump or under overflow control) through a specific crystallizer. At the same time, the single-phase crude acrylic acid with a high water content is concentrated (residence time 2.5 hours), and is converted into a solid phase having a temperature of 7 to 8.5 ° C. and a solid content at the outlet of about 25% by mass. A two-phase suspension containing acid crystals results. The mass density of the suspension is typically 1110 to 1115 kg / m 3 . The wiper speed is 5 to 6 revolutions per minute. The wiper is driven and the axis passing through the center of the cooling disk is sealed with a flushed stuffing box filler (Teflon or graphite filler thread, wash rate = several to tens of liters per hour per seal).
ワイピング不可能な冷却ディスクの周囲には、中空プロファイル(例えば、最も単純な実施形態ではチューブ)を装着(例えば溶接)し、第2の熱媒体(例えば、同様に水/グリコール混合物)によって(結晶化温度を超える温度;通常8から20℃、好ましくは10から14℃の温度まで)加熱する。これらの周辺加熱器に第2の熱媒体が並行して流れる。 A hollow profile (eg, a tube in the simplest embodiment) is fitted (eg, welded) around the non-wiping cooling disk, and (crystallized) by a second heating medium (eg, a water / glycol mixture as well). Heating to a temperature above the crystallization temperature; usually from 8 to 20 ° C., preferably from 10 to 14 ° C.). A second heat medium flows in parallel to these peripheral heaters.
加えて、ワイパーを好ましくは半径方向に(4区画に)分割する。冷却面に垂直な設置状態のワイパーの具体的な押圧は、活動状態のワイパーの縁の長さ1cm当たり3から5Nである。使用されるワイパーの材料は、高分子量ポリエチレンまたは超高分子量ポリエチレン、例えばMultilene(登録商標)PE1000である。ワイパーに加えて、軸は、混合の向上をもたらすパドル(2つの冷却ディスクの間であって、最初の冷却ディスクと最後の冷却ディスクの前にそれぞれ2つ対称的に適宜配置されている)。 In addition, the wiper is preferably divided radially (in four sections). The specific pressure of the installed wiper perpendicular to the cooling surface is 3 to 5 N per cm length of the edge of the active wiper. The wiper material used is high molecular weight polyethylene or ultra high molecular weight polyethylene, for example Multilene® PE1000. In addition to the wiper, the shaft is a paddle that provides improved mixing (between two cooling disks, two appropriately arranged in front of the first and last cooling disks, respectively).
懸濁液の輸送方向(好ましくは最後の冷却ディスクの上)の特定の結晶器の最後の部分において、懸濁結晶から母液を除去するために、EP−A1272453、EP−A1448283、WO03/041833、EP−A1305097、DE−A10156016、DE−A102005018702およびDE−A10223058に記載されているように、懸濁液を、装着されたチューブ(適宜浸漬して装着される;あるいは、懸濁液は、越流堰を介して、そこから洗浄カラムが充填される撹拌回収容器に流れることができる)を通じて液圧溶融物洗浄カラムに誘導する。洗浄カラムの直径は、1.4mである。遠心ポンプ(チャネルホイール型)を用いて洗浄カラムに結晶懸濁液を充填し、流量を、好ましくは、ポンプの速度調整によって制御する。制御供給流ポンプは同様に、調整弁を備えた遠心ポンプとして構成される。典型的には、洗浄カラムを調整するために採用される供給流制御流量は、5から60t/h、通常8から30t/hである。場合によっては、懸濁液とともに供給される液体の量が、結晶層を輸送するのに既に十分であるときに制御供給流を用いずに特定の洗浄カラムを動作させることが可能である。有効輸送差圧と有効洗浄差圧の典型的な比率は、1.1から3、通常1.2から1.8である。回転速度は、通常5から10毎分の値である。溶融物回路の温度は、通常13から16℃である。互いの比で設定される異なる層長さに対する2つの圧力降下測定値を用いて、DE−A102005018702に従って濾過前面の監視を行う。洗浄前面を結晶層の温度測定によって制御する。 In order to remove the mother liquor from the suspended crystals at the last part of the particular crystallizer in the direction of suspension transport (preferably above the last cooling disk), EP-A1272453, EP-A1448283, WO03 / 041833, As described in EP-A1305097, DE-A10156016, DE-A102005018702 and DE-A10223058, the suspension is mounted by dipping the tube (appropriately immersed; Through the weir, from which it can flow to a stirred recovery vessel filled with the wash column) to the hydraulic melt wash column. The diameter of the washing column is 1.4 m. The washing column is filled with the crystal suspension using a centrifugal pump (channel wheel type) and the flow rate is preferably controlled by adjusting the pump speed. The controlled feed pump is likewise configured as a centrifugal pump with a regulating valve. Typically, the feed flow control flow employed to condition the wash column is 5 to 60 t / h, usually 8 to 30 t / h. In some cases, it is possible to operate a particular wash column without using a controlled feed stream when the amount of liquid supplied with the suspension is already sufficient to transport the crystal layer. Typical ratios of effective transport differential pressure and effective cleaning differential pressure are 1.1 to 3, usually 1.2 to 1.8. The rotation speed is usually a value of 5 to 10 per minute. The temperature of the melt circuit is usually 13 to 16 ° C. The filtration front is monitored according to DE-A 102005018702, using two pressure drop measurements for different layer lengths set in relation to each other. The cleaning front is controlled by measuring the temperature of the crystal layer.
制御のために、結晶層の全高さは、250から1500mm、通常600から1100mmである。洗浄前面は、典型的には、ブレードの100から200m上方に存在する。好適な溶融物回路ポンプは、軸シール(スリップ−リングシール;二重設計、隔壁媒体が15〜30℃に冷却されている(水/グリコール混合物))を生成物側でフラッシングした遠心ポンプ、または滑り軸受のフラッシングが強化された磁石連結ポンプである。特定の溶融物回路における循環速度は、ブレードから擦り取られた精製結晶1トン当たり10から15m3/hである。200から300質量ppmのMEHQ、または40から70質量ppmのMEHQ、または100から300質量ppmのPTZを用いて、カラムに特異的な方法で、後の用途に応じて溶融物回路を安定化させる。加えて、空気、またはリーンエア(6容量%以下の酸素を含む窒素−空気混合物)を溶融物回路に導入し、洗浄溶融物が洗浄カラムに入る前にその余剰量(洗浄溶解物に溶融物に溶融しない割合)をガス分離器によって除去する。これにより、溶融純粋製造物における溶存酸素の含有量が5から40質量ppmになる。 For control purposes, the total height of the crystal layer is 250 to 1500 mm, usually 600 to 1100 mm. The cleaning front is typically 100 to 200 meters above the blade. A suitable melt circuit pump is a centrifugal pump with a shaft seal (slip-ring seal; double design, septum medium cooled to 15-30 ° C. (water / glycol mixture)) flushed on the product side, or This is a magnet-coupled pump with enhanced sliding bearing flushing. The circulation rate in a specific melt circuit is 10 to 15 m 3 / h per ton of purified crystals scraped from the blade. 200 to 300 ppm by weight MEHQ, or 40 to 70 ppm by weight MEHQ, or 100 to 300 ppm by weight PTZ, to stabilize the melt circuit for later use in a column specific manner . In addition, air, or lean air (nitrogen-air mixture containing up to 6% by volume of oxygen) is introduced into the melt circuit, and the excess amount of the melt before the wash melt enters the wash column (the wash melt into the melt). The fraction not melted) is removed by a gas separator. Thereby, the content of dissolved oxygen in the molten pure product is 5 to 40 ppm by mass.
[a)エステル化グレードのアクリル酸を製造するために、溶融物洗浄カラムの代わりに遠心器(例えば2または3段プッシャ遠心器)を用いて懸濁結晶を除去すれば十分である。好適な網目サイズは150から300μmであり、利用可能な遠心加速度は500から900g、通常600から800gであり、好適な行程速度は40から80行程/分である。 [A] To produce esterified grade acrylic acid, it is sufficient to remove suspended crystals using a centrifuge (eg, a 2 or 3 stage pusher centrifuge) instead of a melt wash column. The preferred mesh size is 150 to 300 μm, the available centrifugal acceleration is 500 to 900 g, usually 600 to 800 g, and the preferred stroke speed is 40 to 80 strokes / minute.
遠心の2段階目または3段階目で除去された結晶を、好ましくは、結晶1kg当たり0.15から0.3kgの洗浄液で洗浄する。洗浄液の温度は、15から30℃、好ましくは20から30℃である。堆積を回避するために、遠心器の固体排出シュートを、温度が15から30℃に調整されたフラッシング液でフラッシングする。フラッシュ液または洗浄液は、好ましくは、遠心器を用いて除去・洗浄された溶融結晶である。堆積およびインクラステーションを防止するために、遠心器ケーシング、懸濁液供給チューブおよび洗浄液供給チューブを15℃以上40℃以下の温度に維持することが妥当である。遠心器の生成系空間を窒素または空気と窒素の混合物で適宜不活性化する。軸シールをガス(例えば、窒素または空気と窒素の混合物)あるいは水でパージする。 The crystals removed in the second or third stage of centrifugation are preferably washed with 0.15 to 0.3 kg of washing solution per kg of crystals. The temperature of the cleaning liquid is 15 to 30 ° C, preferably 20 to 30 ° C. In order to avoid deposition, the centrifuge solid discharge chute is flushed with a flushing liquid whose temperature is adjusted to 15 to 30 ° C. The flush liquid or the washing liquid is preferably a molten crystal that has been removed and washed using a centrifuge. It is reasonable to maintain the centrifuge casing, suspension supply tube and cleaning liquid supply tube at a temperature of 15 ° C. or higher and 40 ° C. or lower in order to prevent accumulation and incula station. The production system space of the centrifuge is suitably deactivated with nitrogen or a mixture of air and nitrogen. The shaft seal is purged with a gas (eg, nitrogen or a mixture of air and nitrogen) or water.
b)懸濁結晶化の代わりに、2つまたは3つ以上の(例えば2から4つの)精製段階の層結晶化(例えば、EP−A616998に記載の流下膜式結晶化、または完全内流通チューブによる流下膜式結晶化)を採用することも可能である。次の精製段階の母液を先の精製段階に返送する代わりに、一緒に凝縮カラムに返送することもできる。]
17894kg/hの氷アクリル酸(温度=14℃、圧力=1.5バール)を溶融物回路から回収し、溶融物回路から回収された101kg/hの氷酢酸(25℃)に3kg/hのMEHQを溶解させた全部で104kg/hの溶液(温度=25℃、圧力=1.1バール)を添加することによって安定化すると、それは以下の内容物を有する。
b) Layer crystallization of two or more (eg 2 to 4) purification stages instead of suspension crystallization (eg falling film crystallization as described in EP-A 616998, or fully internal flow tube) It is also possible to employ a falling film type crystallization). Instead of returning the mother liquor from the next purification step to the previous purification step, it can also be returned to the condensation column together. ]
17894 kg / h of glacial acrylic acid (temperature = 14 ° C., pressure = 1.5 bar) was recovered from the melt circuit and 3 kg / h of 101 kg / h glacial acetic acid (25 ° C.) recovered from the melt circuit. When stabilized by adding a total 104 kg / h solution of MEHQ (temperature = 25 ° C., pressure = 1.1 bar), it has the following contents:
99.7334質量%のアクリル酸、
0.2091質量%の酢酸、
0.0180質量%の水、
0.0230質量%のプロピオン酸、
0.0001質量%のフルフラル、
0.0001質量%未満のベンズアルデヒド、
0.0001質量%の無水マレイン酸、
0.0002質量%のジアクリル酸、
0.0150質量%のMEHQ、および
0.001質量%のO2。
99.7334 mass% acrylic acid,
0.2091% by weight acetic acid,
0.0180% by weight of water,
0.0230% by weight of propionic acid,
0.0001 mass% furfural,
Less than 0.0001% by weight of benzaldehyde,
0.0001% by weight maleic anhydride,
0.0002% by weight diacrylic acid,
0.0150 wt% of MEHQ, and 0.001 wt% O 2.
それは、ポリアクリル酸ナトリウムに基づいて超吸収剤を製造するのに極めて好適である。 It is very suitable for producing superabsorbents based on sodium polyacrylate.
5kg/hのPTZを352kg/hの前記加熱された氷アクリル酸に溶解させて25℃の防止剤溶液1を製造する。19kg/hのMEHQを30kg/hの防止剤溶液1に溶解させて、同様に25℃の防止剤溶液2を形成する。 5 kg / h of PTZ is dissolved in 352 kg / h of the heated glacial acrylic acid to produce an inhibitor solution 1 at 25 ° C. 19 kg / h MEHQ is dissolved in 30 kg / h inhibitor solution 1 to form an inhibitor solution 2 at 25 ° C. in the same manner.
17439kg/hのMEHQ安定化氷アクリル酸(25℃、1.5バール)を貯蔵タンクに連続的に供給する。 17439 kg / h of MEHQ stabilized glacial acrylic acid (25 ° C., 1.5 bar) is continuously fed to the storage tank.
洗浄カラムで除去された母液を最初に加熱可能な回収容器に誘導し、そこからタンクに誘導する。このタンクから、(既に述べたように)熱調整しながら90℃に加熱し、2番目の回収トレイに回収された18474kg/hの粗アクリル酸とともに72716kg/hの量で凝縮カラムの(下から数えて)15番目の二重流トレイに返送する。この返送した母液の組成は、以下の通りである。 The mother liquor removed in the washing column is first guided to a heatable collection vessel and from there to a tank. From this tank, heat-adjusted (as already mentioned) to 90 ° C. and with the 18474 kg / h crude acrylic acid recovered in the second recovery tray in the amount of 72716 kg / h (from the bottom of the condensation column). Return to the 15th double-flow tray. The composition of the returned mother liquor is as follows.
94.6188質量%のアクリル酸、
1.0690質量%の酢酸、
3.3562質量%の水、
0.0378質量%のギ酸、
0.0431質量%のホルムアルデヒド、
0.0088質量%のアクロレイン、
0.0782質量%のプロピオン酸、
0.2016質量%のフルフラル、
0.0034質量%のアクリル酸アリル、
0.0021質量%のギ酸アリル、
0.0202質量%のベンズアルデヒド、
0.1292質量%の無水マレイン酸、
0.4025質量%のジアクリル酸、
0.0061質量%のフェノチアジン、
0.0227質量%のMEHQ、および
0.0003質量%の酸素。
94.6188% by weight acrylic acid,
1.0690% by weight acetic acid,
3. 3562 mass% water,
0.0378% by weight of formic acid,
0.0431% by weight formaldehyde,
0.0088% by weight of acrolein,
0.0782% by weight of propionic acid,
0.2016% by weight of furfural,
0.0034% by weight allyl acrylate,
0.0021% by weight allyl formate,
0.0202% by weight of benzaldehyde,
0.1292% by weight of maleic anhydride,
0.4025% by weight of diacrylic acid,
0.0061% by weight of phenothiazine,
0.0227 wt% MEHQ, and 0.0003 wt% oxygen.
凝縮カラムにおける第2の回収トレイの2.9m上方に、この場合も380mmのトレイ間隔で等間隔に配列された既に記載のタイプの21個のさらなる二重流トレイの内の1番目のトレイを配置する(ここでも穴直径は一定の14mmであるが、穴の数は一定の32020であり、2つの円形流路中心の最短距離は24.5mmである)。 The first tray of 21 additional double-flow trays of the type already described, arranged 2.9 m above the second recovery tray in the condensation column, again at regular intervals with a tray spacing of 380 mm. (Also, the hole diameter is constant 14 mm, but the number of holes is constant 32020, and the shortest distance between the centers of the two circular channels is 24.5 mm).
最後の二重流トレイの800mm上方から、凝縮カラムが円錐状に広がり始める。最後の二重流トレイの500mm上方で、この広がりは、6.50mのカラム直径で終わる。 From 800 mm above the last double-flow tray, the condensing column begins to conically expand. Above 500 mm above the last double-flow tray, this spread ends with a column diameter of 6.50 m.
この高さ、すなわち最後の二重流トレイの1.50m上方から、28個の従来の単一流Thormannトレイの等間隔(トレイ間隔=500mm)配列が始まる。Thormannトレイの下から1番目のトレイは、液体がトレイ排液口からチューブとして構成された6つの下降管を介して排出されるトレイである。これらのチューブを、下に向かって次の二重流トレイのガス空間から液圧シールする。6つの排液チューブ堰高さは、交流トレイの流れ方向に低くなる。液圧シールは、インピンジメントプレートとともに空のオリフィスを有する。排液チューブは、(トレイに供給される側と反対側の)トレイ断面の最後の3分の1の部分に均一に分配される。液圧シールは、傾斜した越流堰(45°)を有するカップ中で行われる。 From this height, i.e. 1.50 m above the last double-flow tray, an equidistant arrangement (tray spacing = 500 mm) of 28 conventional single-flow Thommann trays begins. The first tray from the bottom of the Thormann tray is a tray through which liquid is discharged from the tray discharge port through six downcomers configured as tubes. These tubes are hydraulically sealed down from the gas space of the next double flow tray. The six drainage tube weir heights are lowered in the flow direction of the AC tray. The hydraulic seal has an empty orifice with the impingement plate. The drain tube is evenly distributed over the last third of the tray cross section (opposite to the side fed to the tray). The hydraulic seal is performed in a cup with an inclined overflow dam (45 °).
あるいは、Thormannトレイは、Thormannトレイのフードの流通溝の配列を介する流れ方向の連続流路に、液体の互いに反対の流れ方向が得られるように構成される。 Alternatively, the Thormann tray is configured such that liquid flow directions opposite to each other are obtained in a continuous flow path through the arrangement of circulation grooves in the hood of the Thormann tray.
Thormannトレイのオリフィス比は14%である。排気筒面積と溝出口面積の比は0.8である。排気筒高さおよび排液堰の高さは40mmである。気泡キャップのトレイ間隔(溝の下縁とトレイの距離)は10mmである。溝高さは15mmである。斜めに傾斜した溝とフードの縦方向縁との角度は30度である。フードの縦方向縁の長さは、最大で800mmである。カラムの縁領域において、カラムの丸みに合わせて調整するために、フード長さを200mmに短縮させる。1つのライン上の2つのフードの交差流方向の距離は66mmである。下降管の排液面積は、トレイの断面積に対して1.5%である。フードの2つの縦方向下縁の間の幅は64mmである。 The Tormann tray has an orifice ratio of 14%. The ratio of the exhaust tube area to the groove outlet area is 0.8. The height of the exhaust pipe and the height of the drainage weir are 40 mm. The tray interval of the bubble cap (the distance between the lower edge of the groove and the tray) is 10 mm. The groove height is 15 mm. The angle between the obliquely inclined groove and the longitudinal edge of the hood is 30 degrees. The length of the longitudinal edge of the hood is a maximum of 800 mm. In the edge region of the column, the hood length is shortened to 200 mm in order to adjust to the roundness of the column. The distance in the cross flow direction between the two hoods on one line is 66 mm. The drainage area of the downcomer is 1.5% with respect to the cross-sectional area of the tray. The width between the two longitudinal lower edges of the hood is 64 mm.
最上位のThormannトレイの高さから、分離カラムが円錐状に再び狭小し始める。最上位のThormannトレイの700mm上方において、この狭小が完了し、カラム内径が6.00mに縮小する。 From the height of the topmost Thormann tray, the separation column begins to narrow again into a conical shape. This narrowing is completed 700 mm above the uppermost Thommann tray, reducing the column inner diameter to 6.00 m.
最上位のThormannトレイの1.70m上方に、3番目の回収トレイ(16個のほぼ均一に分配された屋根付き排気筒を有する排気筒トレイ;排気筒高さ=1.50m)を配置する。 A third collection tray (16 exhaust stacks with substantially evenly distributed exhaust stacks; exhaust stack height = 1.50 m) is placed 1.70 m above the topmost Thommann tray.
65.1℃の温度および約1.24バールの圧力を有する535506kg/hの酸性水を第2の側流取出口として3番目の回収トレイから回収する。 535506 kg / h of acidic water having a temperature of 65.1 ° C. and a pressure of about 1.24 bar is collected from the third collection tray as the second side outlet.
酸性水は、既に記載したように、以下の内容物を有する。 As already described, the acidic water has the following contents.
10.7677質量%のアクリル酸、
6.4390質量%の酢酸、
79.5610質量%の水、
0.7038質量%のギ酸、
2.4712質量%のホルムアルデヒド、
0.0132質量%のアクロレイン、
0.0082質量%のプロピオン酸、
0.0013質量%のフルフラル、
0.0331質量%のギ酸アリル、および
0.0001質量%のMEHQ、ならびに
0.0013質量%の酸素。
10.7677% by weight of acrylic acid,
6.4390% by weight acetic acid,
79.5610% by weight of water,
0.7038% by weight of formic acid,
2.4712 mass% formaldehyde,
0.0132 mass% acrolein,
0.0082% by weight of propionic acid,
0.0013 mass% furfural,
0.0331 wt% allyl formate, and 0.0001 wt% MEHQ, and 0.0013 wt% oxygen.
回収された25537kg/hの酸性水(65.1℃)を防止剤溶液2とともに最上位のThormannトレイに返送する。 The collected 25537 kg / h acidic water (65.1 ° C.) is returned to the uppermost Thurmann tray together with the inhibitor solution 2.
329kg/hの防止剤溶液1を(25℃の温度で)(下から数えて)19番目のThormannトレイに返送する。 Return 329 kg / h of inhibitor solution 1 (at a temperature of 25 ° C.) (counting from the bottom) to the 19th Thormann tray.
回収された316kg/hの酸性水を焼却に送る。 The collected 316 kg / h acidic water is sent to incineration.
回収された310m3/hの酸性水を以下に記載されるバルブトレイのうちの(下から数えて)6番目のトレイに29.1℃の温度で返送する(冷却を多段間接熱交換によって実施する)。 The collected 310 m 3 / h acidic water is returned to the sixth tray (counted from the bottom) of the valve trays described below at a temperature of 29.1 ° C. (cooling is performed by multistage indirect heat exchange) To do).
回収された194011kg/hの酸性水を以下に記載されるバルブトレイの最上位のトレイに23℃の温度で返送する(冷却を多段間接熱交換によって前記量の酸性水とともに実施する;29.1℃から23℃までの最終冷却段階を、熱的および熱を調整しながら実施する(液体化学グレードプロピレンは、冷媒として使用され、同時に蒸発する;得られた気体プロピレンは、後に、気相部分酸化のための反応ガス混合物の構成に使用される))。 The recovered 1,94011 kg / h of acidic water is returned to the uppermost tray of the valve tray as described below at a temperature of 23 ° C. (cooling is carried out with said amount of acidic water by multistage indirect heat exchange; 29.1 The final cooling stage from 0 ° C. to 23 ° C. is carried out with thermal and heat regulation (liquid chemical grade propylene is used as refrigerant and evaporates at the same time; the resulting gaseous propylene is later gas phase partial oxidation Used in the construction of reaction gas mixture for))).
回収された1204kg/hの酸性水を、既に記載したように、結晶化によってさらに精製される粗アクリル酸に添加する。 The recovered 1204 kg / h of acidic water is added to the crude acrylic acid that is further purified by crystallization as previously described.
その後さらに実施される発明の抽出のために、回収された6010kg/hの酸性水を抽出カラムに供給する。 Thereafter, the recovered acidic water of 6010 kg / h is fed to the extraction column for further inventive extraction.
凝縮カラムにおける3番目の回収トレイの2300mm上方に、11個の二重流バルブトレイを(トレイ間隔=500mmの)等間隔で取りつける。越流堰の高さは18から35mmである(上部のトレイの当該高さは、下部のトレイの当該高さより高い)。オリフィス比(比穴面積)は14.8%であり、2つの連続的なバルブトレイの下降管の排液口面積の合計は、カラム断面積の約10%である。使用したバルブは、Stahl(ドイツViermheim)のVV12バルブであった。 Eleven double flow valve trays are mounted at equal intervals (tray spacing = 500 mm) 2300 mm above the third collection tray in the condensation column. The height of the overflow weir is 18 to 35 mm (the height of the upper tray is higher than the height of the lower tray). The orifice ratio (specific hole area) is 14.8%, and the sum of the drain area of the two continuous valve tray downcomers is about 10% of the column cross-sectional area. The valve used was a VV12 valve from Stahl (Viermheim, Germany).
カラム上部の圧力は、1.17バールである。
カラムの上部において、31℃の温度および以下の内容物を有する170121kg/hの残留ガスが分離カラムから排出される。
The pressure at the top of the column is 1.17 bar.
At the top of the column, 170121 kg / h residual gas having a temperature of 31 ° C. and the following contents are discharged from the separation column.
0.1946質量%のアクリル酸、
0.1246質量%の酢酸、
2.3031質量%の水、
0.0062質量%のギ酸、
0.1212質量%のアクロレイン、
0.0002質量%のプロピオン酸、
0.0001質量%のフルフラル、
0.0027質量%のギ酸アリル、
2.3427質量%のCO2、
0.7609質量%のCO、
0.7211質量%のプロパン、
0.1681質量%のプロピレン、
2.7387質量%のO2、
90.5158質量%のN2。
0.1946% by weight acrylic acid,
0.1246% by weight acetic acid,
2.3031 mass% water,
0.0062% by weight of formic acid,
0.1212% by weight of acrolein,
0.0002% by weight of propionic acid,
0.0001 mass% furfural,
0.0027% by weight of allyl formate,
2.3427 mass% of CO 2,
0.7609 mass% CO,
0.721 mass% propane,
0.1681% by weight of propylene,
2.6387% by weight of O 2 ,
90.5158% by weight of N 2 .
間接熱交換器において、残留ガスを38℃に加熱し、次いで110880kg/hのこの残留ガスを循環ガス圧縮機によって2.9バールの圧力まで圧縮することで、温度を約160℃まで上昇させる。94553kg/hの圧縮循環ガスを循環ガスとして気相部分酸化に返送する。酸性水抽出による抽出物をストリッピングすることを目的として、16327kg/hの圧縮循環ガスを第1のストリッピングカラムに供給し、59241kg/hの残留ガスを焼却に送る。 In an indirect heat exchanger, the temperature is raised to about 160 ° C. by heating the residual gas to 38 ° C. and then compressing 110880 kg / h of this residual gas with a circulating gas compressor to a pressure of 2.9 bar. 94553 kg / h of compressed circulating gas is returned to the gas phase partial oxidation as circulating gas. For the purpose of stripping the extract by acidic water extraction, 16327 kg / h of compressed circulation gas is fed to the first stripping column and 59241 kg / h of residual gas is sent to incineration.
酸性水抽出のための抽出カラムは、分離内部構造物として、縁で流れるよう(充填材要素の高さ:200mm)に装着され、互いに積層配列された有効全高が10mのMontz−Pak B1−350型のステンレス鋼シート(材料1.4571)で構成された穿孔構造充填材を含む。 The extraction column for the acidic water extraction is mounted as a separation internal structure so that it flows at the edge (height of the filler material: 200 mm), and the effective total height of 10 m is the Montz-Pak B1-350 which is stacked on top of each other. Includes a perforated structure filler composed of a stainless steel sheet of mold (material 1.4571).
すべての充填材に関する抽出カラムの内径は、一定の800mmである。それらの高さは14mである。使用された抽出剤はPalatinol(登録商標)Aである。底部における相分離を向上させ、カラムの上部における抽出剤の巻込みを低減するために、カラムの底部および上部容器の直径を1100mmに広げる。加えて、乱雑プラスチック充填材(例えば、ポリエチレンまたはテフロン)を融合補助としてカラムの上部に導入する。 The inner diameter of the extraction column for all packing materials is a constant 800 mm. Their height is 14 m. The extractant used is Palatinol® A. In order to improve the phase separation at the bottom and reduce the entrainment of extractant at the top of the column, the diameter of the bottom and top vessel of the column is increased to 1100 mm. In addition, messy plastic packing (eg, polyethylene or Teflon) is introduced at the top of the column as a fusion aid.
抽出される6010kg/hの酸性水(温度=65.1℃)を、適切な流路オリフィス(直径8mmの穴)を有するチューブ状分配路を介して、抽出カラムの最下位の充填材の下に供給する。抽出カラムの最上位の充填材の上方に、約25kg/hの新たなPalatinol(登録商標)A)と、第1のストリッピングカラムから返送され、予めストリッピングされた5987kg/hの抽出剤との混合物(温度=50℃)を導入する。 Extracted 6010 kg / h of acidic water (temperature = 65.1 ° C.) below the bottom packing of the extraction column via a tubular distribution channel with a suitable flow orifice (8 mm diameter hole) To supply. Above the top packing of the extraction column, about 25 kg / h of new Palatinol® A) and 5987 kg / h of extractant returned from the first stripping column and pre-stripped Are introduced (temperature = 50 ° C.).
返送された抽出剤は、以下の内容物を有する。 The returned extractant has the following contents.
0.5質量%以下のアクリル酸、
0.03質量%以下の酢酸、
0.02質量%以下の水、
0.001質量%以下のギ酸、
0.0035質量%以下のアクロレイン、
0.0005質量%以下のプロピオン酸、
0.0001質量%以下のフルフラル、
0.001質量%のギ酸アリル、
0.03質量%以下のMEHQ、
0.0001質量%の酸素、および
99.5質量%以上のPalatinol(登録商標)A。
0.5% by mass or less of acrylic acid,
0.03 mass% or less acetic acid,
0.02 mass% or less of water,
0.001% by weight or less of formic acid,
0.0035% by mass or less of acrolein,
0.0005% by weight or less of propionic acid,
0.0001 mass% or less furfural,
0.001 wt% allyl formate,
MEHQ of 0.03 mass% or less,
0.0001 wt% oxygen, and 99.5 wt% Palatinol® A.
酸性水の比質量は、967.5kg/m3である。抽出剤を、同様に、適切な流路オリフィス(直径4mmの穴)を有するチューブ状分配路を介して導入する。 The specific mass of acidic water is 967.5 kg / m 3 . The extractant is likewise introduced via a tubular distribution channel with a suitable channel orifice (4 mm diameter hole).
酸性水は、連続相を形成し、抽出剤は、水相で下降する、液滴の形(液滴の直径は2から5mmの範囲である)で分散された相を形成する。 Acidic water forms a continuous phase, and the extractant forms a dispersed phase in the form of droplets (droplet diameters range from 2 to 5 mm) descending in the aqueous phase.
抽出カラムの上部において、以下の内容物を有する4930kg/hの抽残液(温度約57.6℃)を回収する。 At the top of the extraction column, a 4930 kg / h extraction residue (temperature about 57.6 ° C.) with the following contents is recovered.
1.7618質量%のアクリル酸、
4.3046質量%の酢酸、
90.1197質量%の水、
0.6446質量%のギ酸、
2.8993質量%のホルムアルデヒド、および
0.27質量%のPalatinol(登録商標)A。
1.7618% by weight acrylic acid,
4. 3046% by weight acetic acid,
90.1197 mass% water,
0.6446% by weight of formic acid,
2. 8993 wt% formaldehyde, and 0.27 wt% Palatinol® A.
それを、焼却される残留ガスとともに焼却に送る。以下の内容物を含む7090kg/hの抽出物を抽出カラムの底部から回収する(温度約64.5℃)。 It is sent to incineration along with the residual gas to be incinerated. 7090 kg / h extract containing the following contents is recovered from the bottom of the extraction column (temperature about 64.5 ° C.).
8.1556質量%のアクリル酸、
2.4838質量%の酢酸、
4.7901質量%の水、
0.1490質量%のギ酸、
0.0788質量%のホルムアルデヒド、
0.0140質量%のアクロレイン、
0.0073質量%のプロピオン酸、
0.0014質量%のフルフラル、
0.0282質量%のギ酸アリル、および
0.0192質量%のMEHQ、
84.2726質量%のPalatinol(登録商標)A。
8.1556% acrylic acid,
2.448% by weight acetic acid,
4.7901% by weight water,
0.1490% by weight of formic acid,
0.0788% by weight formaldehyde,
0.0140 mass% acrolein,
0.0073% by weight of propionic acid,
0.0014 mass% furfural,
0.0282 wt% allyl formate, and 0.0192 wt% MEHQ,
84.2726% by weight Palatinol® A.
抽出物全体を第1のストリッピングカラムの上部に誘導する。抽出物をプレート熱交換器にて間接熱交換によって95℃に加熱する。使用する熱媒体は、第1のストリッピングカラムに回収された5987kg/hの底部液体である。第1のストリッピングカラムは、分離内部構造物として、5個の二重流トレイおよび15個のThormannトレイを含む。第1のストリッピングカラムは、抽出カラムと全く同様に、環境から断熱されている。すべてのトレイに関する第1のストリッピングカラムの内径は、一定の1.5mである。 The entire extract is directed to the top of the first stripping column. The extract is heated to 95 ° C. by indirect heat exchange in a plate heat exchanger. The heat medium used is 5987 kg / h bottom liquid recovered in the first stripping column. The first stripping column contains 5 double flow trays and 15 Thormann trays as the separation internal structure. The first stripping column is insulated from the environment just like the extraction column. The inner diameter of the first stripping column for all trays is a constant 1.5 m.
その高さは14.5mである。最下位の5個のトレイを、二重流トレイとして構成し、第1のストリッピングカラムに(500mmの)等間隔で配列する。それらのオリフィス比は、一定の18%である。二重流トレイの穴直径は、一定の14mmである(穴の配列は、厳密な三角形のピッチに対応する)。最上位の二重流トレイの上方に、(500mmの)等間隔で配置された15個の単一流Thormannトレイを配置する。Thormannトレイは、Thormannトレイのフードの流通溝の配列を介する流れ方向の連続流路に、液体の互いに反対の流れ方向が得られるように構成される。オリフィス比(断面に基づくガス流路面積)は14%である。 Its height is 14.5m. The lowest five trays are configured as double flow trays and are arranged at equal intervals (500 mm) in the first stripping column. Their orifice ratio is a constant 18%. The hole diameter of the double flow tray is a constant 14 mm (the hole arrangement corresponds to the exact triangular pitch). Above the uppermost double-flow tray, 15 single-flow Thommann trays (500 mm) spaced equally are placed. The Thormann tray is configured such that liquid flow directions opposite to each other are obtained in a continuous flow path through the arrangement of circulation grooves in the hood of the Thormann tray. The orifice ratio (gas flow path area based on the cross section) is 14%.
最後のトレイの上方に、液滴トラップとしての層(高さ400mm、金属製ポールリング、25×25)も配置する。 A layer as a droplet trap (height 400 mm, metal pole ring, 25 × 25) is also placed above the last tray.
最下位の二重流トレイの下方において、13000Nm3/hの圧縮残留ガス(圧力約2.9バール、温度約160℃)を第1のストリッピングカラムに誘導し、ストリッピングカラムにおいて下降する抽出物と交流して上昇させる。 Below the lowest double-flow tray, 13000 Nm 3 / h of compressed residual gas (pressure about 2.9 bar, temperature about 160 ° C.) is directed to the first stripping column and the extraction descends in the stripping column Raise by interacting with things.
第1のストリッピングカラムの上部から17424kg/hの第1の負荷状態のガス(温度=82.2℃)を誘導し、第2のストリッピングカラムに供給する。第1のストリッピングカラムの底部の温度は、約155℃である。49311kg/hの底部液体を第1のストリッピングカラムの底部から連続的に回収する。第1のストリッピングカラムから回収された5987kg/hの底部液体を2段階間接熱交換(抽出物に対する熱調整を伴うプレート熱交換器における第1の段階)によって50℃まで冷却し、抽出カラムの上部に返送する。第1のストリッピングカラムから回収された43324kg/hの底部液体を外部強制循環チューブバンドルフラッシュ蒸発器にて160℃に加熱し、第1のストリッピングカラムの底部に返送する。 A first loaded gas (temperature = 82.2 ° C.) of 17424 kg / h is induced from the top of the first stripping column and supplied to the second stripping column. The temperature at the bottom of the first stripping column is about 155 ° C. 49311 kg / h of bottom liquid is continuously recovered from the bottom of the first stripping column. The 5987 kg / h bottom liquid recovered from the first stripping column is cooled to 50 ° C. by two-stage indirect heat exchange (first stage in a plate heat exchanger with heat adjustment to the extract) Return to top. The 43324 kg / h bottom liquid recovered from the first stripping column is heated to 160 ° C. in an external forced circulation tube bundle flash evaporator and returned to the bottom of the first stripping column.
比較例
手順は、実施例で抽出した酸性水を抽出せず、先行技術のように焼却する点を除いて実施例と同様である。
Comparative Example The procedure is the same as in the example except that the acidic water extracted in the example is not extracted and incinerated as in the prior art.
抽出カラムおよび第1のストリッピングカラムを使用しない。凝縮カラムから回収された底部液体をストリッピングするために、対応する量の圧縮残留ガスを使用する。第1の側流取出口を介して回収された粗アクリル酸の供給流は、87307kg/hであり、96.863質量%のアクリル酸を含む。貯蔵タンクに供給される氷アクリル酸の量は、16994kg/hである。その純度は、アクリル酸が99.736質量%である。 Do not use an extraction column and a first stripping column. In order to strip the bottom liquid recovered from the condensation column, a corresponding amount of compressed residual gas is used. The crude acrylic acid feed stream recovered via the first side outlet is 87307 kg / h and contains 96.863 mass% acrylic acid. The amount of glacial acrylic acid supplied to the storage tank is 16994 kg / h. Its purity is 99.736% by mass for acrylic acid.
実施例2
防止剤と混合されておらず、50℃の温度を有する498gの酸性水を、内部容量が50℃で1.3lの(水で調温された)二段式三枚羽根撹拌機で撹拌されたジャケット付撹拌容器に導入した。該酸性水は、以下の内容物を有していた。
Example 2
498 g of acidic water which is not mixed with the inhibitor and has a temperature of 50 ° C. is stirred with a two-stage three-blade stirrer with an internal volume of 1.3 l at 50 ° C. (conditioned with water). Into a jacketed stirred vessel. The acidic water had the following contents.
2.19質量%のホルムアルデヒド、
82.00質量%の水、
4.01質量%の酢酸、
11.09質量%のアクリル酸、
0.69質量%のギ酸、および
0.01質量%のジアクリル酸。
2. 19% by weight formaldehyde,
82.00% by weight of water,
4.01% by weight acetic acid,
11.09% by weight acrylic acid,
0.69% by weight formic acid and 0.01% by weight diacrylic acid.
次いで、同様に50℃の499gのフタル酸ジメチルを撹拌しながら添加した。50℃の一定温度で、得られた混合物を10分間にわたって250回転/分の速度で撹拌した。撹拌機のスイッチを切り、混合物を50℃で放置したところ、短時間で相分離した。有機相の質量は565gであった。水相の質量は432gであった。それはさらに、20.26gのアクリル酸および13.0gの酢酸を含んでいることが水相のガスクロマトグラフィー分析によって明らかになった。 Subsequently, 499 g of dimethyl phthalate at 50 ° C. was similarly added with stirring. At a constant temperature of 50 ° C., the resulting mixture was stirred at a rate of 250 revolutions / minute for 10 minutes. When the stirrer was switched off and the mixture was left at 50 ° C., the phases were separated in a short time. The mass of the organic phase was 565 g. The mass of the aqueous phase was 432 g. It was further revealed by gas chromatographic analysis of the aqueous phase to contain 20.26 g acrylic acid and 13.0 g acetic acid.
実施例3
アクリル酸を酸性水から抽出するために、ガラス製の抽出カラムを使用した。防止剤と混合されていない酸性水は、以下の内容物を有していた。
Example 3
A glass extraction column was used to extract acrylic acid from acidic water. The acidic water that was not mixed with the inhibitor had the following contents.
2.36質量%のホルムアルデヒド、
83.12質量%の水、
3.98質量%の酢酸、
9.70質量%のアクリル酸、
0.68質量%のギ酸、および
0.01質量%のジアクリル酸。
2.36% by weight formaldehyde,
83.12% by weight of water,
3.98% by weight acetic acid,
9.70% by weight acrylic acid,
0.68% by weight formic acid and 0.01% by weight diacrylic acid.
抽出カラムは、ジャケットを介して(60℃の水で)調温可能であった。抽出カラムに存在する分離内部構造物は、構造ステンレス鋼シート金属充填材であった(1.4404型ステンレス鋼、B1−350型のMontzの穿孔充填材)。充填部における抽出カラムの内径は40mmであった。10kg/hの水溶液(温度=60℃)をカラムの底部に誘導した。抽出カラムの上部に、10kg/hのフタル酸ジエチル(温度=60℃)を分散相(液滴サイズ:4から5mm)として向流で供給した。カラムの上部から誘導された水性抽残液はさらに、0.8質量%のアクリル酸および2.9質量%の酢酸を含んでいた。したがって、(最初の質量含有率に対する)酸性水におけるアクリル酸の含有量を93.3質量%減少させ、酢酸の含有量を41質量%減少させることが可能であった。0.2質量%のフタル酸ジエチルを抽残液に溶解させた。 The extraction column could be conditioned via a jacket (with 60 ° C. water). The separation internal structure present in the extraction column was a structural stainless steel sheet metal filler (1.4404 type stainless steel, B1-350 type Montz perforated filler). The inner diameter of the extraction column in the packed part was 40 mm. A 10 kg / h aqueous solution (temperature = 60 ° C.) was directed to the bottom of the column. To the top of the extraction column, 10 kg / h diethyl phthalate (temperature = 60 ° C.) was fed in countercurrent as a dispersed phase (droplet size: 4 to 5 mm). The aqueous extract from the top of the column further contained 0.8 wt% acrylic acid and 2.9 wt% acetic acid. Therefore, it was possible to reduce the content of acrylic acid in acidic water (relative to the initial mass content) by 93.3% by mass and the content of acetic acid by 41% by mass. 0.2% by mass of diethyl phthalate was dissolved in the extraction residue.
実施例4
手順は、実施例3と同様であった。抽出剤および分散相として、27.5kg/hのフタル酸ジメチル(T=60℃)を抽出カラムの上部に導入した(液滴サイズ:4から5mm)。27.5kg/hの流量で、同様に、連続相として60℃の温度でカラムの底部に供給された酸性水は、以下の内容物を有していた。
Example 4
The procedure was similar to Example 3. As extractant and dispersed phase, 27.5 kg / h dimethyl phthalate (T = 60 ° C.) was introduced at the top of the extraction column (droplet size: 4 to 5 mm). At a flow rate of 27.5 kg / h, the acidic water fed to the bottom of the column at a temperature of 60 ° C. as a continuous phase likewise had the following contents:
2.77質量%のホルムアルデヒド、
82.82質量%の水、
4.02質量%の酢酸、
9.53質量%のアクリル酸、
0.63質量%のギ酸、および
0.05質量%のジアクリル酸。
2.77% by weight formaldehyde,
82.82% by weight of water,
4.02% by weight acetic acid,
9.53 mass% acrylic acid,
0.63 wt% formic acid and 0.05 wt% diacrylic acid.
抽出カラムの上部において下降する水性抽残液はさらに、0.2質量%のアクリル酸および2.4質量%の酢酸を含んでいた。したがって、(最初の質量含有率に対する)酸性水におけるアクリル酸の含有量を98.3質量%減少させ、酢酸の含有量を51.5質量%減少させることが可能であった。0.9質量%のフタル酸ジメチルを抽残液に溶解させた。 The aqueous extractant descending at the top of the extraction column further contained 0.2% by weight acrylic acid and 2.4% by weight acetic acid. Therefore, it was possible to reduce the acrylic acid content in acidic water (relative to the initial mass content) by 98.3% by mass and the acetic acid content by 51.5% by mass. 0.9% by mass of dimethyl phthalate was dissolved in the extraction residue.
実施例5
手順は、実施例1と同様である。還流液(酸性水)に加えて、1000kg/hの水(さらなる吸収剤)を、それと一緒に同じ温度で、凝縮カラムに誘導する。その結果、2番目の回収トレイから第1の側流取出口として凝縮カラムから誘導された粗アクリル酸のフルフラル含有量は、0.1642質量%(実施例1における値)から0.1225質量%に減少する。
Example 5
The procedure is the same as in Example 1. In addition to the reflux liquid (acidic water), 1000 kg / h of water (further absorbent) is introduced into the condensation column with it at the same temperature. As a result, the furfural content of the crude acrylic acid derived from the condensation column as the first side outlet from the second collection tray was 0.1642% by mass (value in Example 1) to 0.1225% by mass. To decrease.
実施例6
手順は、実施例1と同様である。還流液(酸性水)に加えて、5000kg/hの水(さらなる吸収剤)を、それと一緒に同じ温度で、凝縮カラムに誘導する。その結果、2番目の回収トレイから第1の側流取出口として凝縮カラムから誘導された粗アクリル酸のフルフラル含有量は、0.1642質量%(実施例1における値)から0.1125質量%に減少する。
Example 6
The procedure is the same as in Example 1. In addition to the reflux liquid (acidic water), 5000 kg / h of water (further absorbent) is introduced into the condensation column with it at the same temperature. As a result, the furfural content of the crude acrylic acid derived from the condensation column as the first side outlet from the second collection tray was 0.1642% by mass (value in Example 1) to 0.1125% by mass. To decrease.
Claims (25)
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