用于连续回收(甲基)丙烯酸的方法和装置的制造方法_2

文档序号:9650078阅读:来源:国知局
的相中的提取溶液,而通过提取塔的下部出口获得在相 对重的相中的提余液。
[0058] 下面,参照附图,将详细解释本发明特定的实施方式,从而使本领域中的普通人员 的可以容易地对其进行实践。然而,本发明可以实施为各种形式,而不限于这些实施例。
[0059] 同时,在对连续回收(甲基)丙烯酸的方法的研究,可以确认,之前公开的通过共 沸蒸馏回收(甲基)丙烯酸的方法在蒸馏过程中消耗了大量的能量,并且由于在蒸馏过程 中因(甲基)丙烯酸的聚合的聚合物的生成而降低了工艺稳定性。
[0060] 因此,作为连续研究的结果,本发明人证实,如果如图1所示,在(甲基)丙烯酸吸 收工序和蒸馏工序之间引入(甲基)丙烯酸的提取工序,则可显著降低蒸馏工序的运行负 荷。此外,可以确认,如果将提取工序的提余液供给到(甲基)丙烯酸吸收塔的特定点处,并 同时控制提取过程中提取溶剂与(甲基)丙烯酸水溶液的重量比,则可显著降低参比(甲 基)丙烯酸的回收速率的能量消耗,并能够使连续工艺的运行更稳定。
[0061] I.连续回收(甲基)丙燔酸的方法
[0062] 根据本发明的一个实施方式,提供了一种连续回收(甲基)丙烯酸的方法,包括:
[0063] 吸收工序,其中,使通过(甲基)丙烯酸的合成反应生成的包括(甲基)丙烯酸、 有机副产物和蒸汽的混合气体与水接触,以获得(甲基)丙烯酸水溶液;
[0064] 提取工序,其中,在提取塔中使通过所述吸收工序获得的(甲基)丙烯酸水溶液与 提取溶剂接触,以获得(甲基)丙烯酸提取溶液和提余液;和
[0065] 蒸馏工序,其中,对通过所述提取工序得到的包括(甲基)丙烯酸提取溶液的进料 进行蒸馏,以获得(甲基)丙烯酸,
[0066] 其中,将通过提取工序得到的提余液供给到对应于距离(甲基)丙烯酸吸收塔的 最上部10至30 %的至少一个点处,并且
[0067] 所述提取溶剂与供给到提取塔的(甲基)丙烯酸水溶液的重量比大于0. 3且小于 1. 0〇
[0068] 下面,参考图1,将对可包括在本发明的实施方式中的每个步骤进行说明。
[0069] (吸收工序)
[0070] 吸收工序是用于获得(甲基)丙烯酸水溶液的工艺,并且它可以通过使通过(甲 基)丙烯酸的合成反应得到的含有(甲基)丙烯酸的混合气体与包括水的吸收溶剂接触来 进行。
[0071] 作为一个非限制性的实例,(甲基)丙烯酸的合成反应可在气相催化剂存在下通 过选自丙烷、丙烯、丁烷、异丁烯和(甲基)丙烯醛中的至少一种化合物的氧化反应来进行。 此处,气相氧化反应可以使用一个常规结构的气相氧化反应器并在常规的反应条件下进 行。作为用于气相氧化反应的催化剂,可以使用普通的催化剂,并且例如,可以使用在韩国 注册专利第0349602号和第037818号中提出的催化剂。在由气相氧化反应生成的含有(甲 基)丙烯酸的混合气体中,除了期望的产物(甲基)丙烯酸之外,也可能包括未反应的原料 化合物、中间体(甲基)丙烯醛、惰性气体、二氧化碳、蒸汽以及各种有机副产物(乙酸、轻 馏分、重质等)。
[0072] 进一步地,参考图1,可通过向(甲基)丙烯酸吸收塔(100)供给含有(甲基)丙 烯酸的混合气体(1)以使其与包括水的吸收溶剂接触来获得(甲基)丙烯酸水溶液。
[0073] 这里,(甲基)丙烯酸吸收塔(100)的种类可考虑混合气体(1)与吸收溶剂的接 触效率等来确定。作为非限制性的实例,(甲基)丙烯酸吸收塔(100)可以是填充塔式塔 或多级盘式塔。在填充塔内,可以应用如拉西环、鲍尔环、鞍形填充物、纱网、结构填料等的 填充物。
[0074] 另外,考虑到吸收工序的效率,该混合气体(1)可以供给到吸收塔(100)的下部, 并且将包括水的溶剂供给到吸收塔(100)的上部。
[0075] 吸收溶剂可包括水,如自来水、去离子水等,并且其可以包括从其他工艺引入的再 生工艺用水(例如,循环来自提取工序和/或蒸馏工序的水相)。另外,在吸收溶剂中,可包 括从其他步骤引入的痕量有机副产物(例如,乙酸)。但是,考虑到(甲基)丙烯酸的吸收 效率,优选的是在供给到吸收塔(100)的吸收溶剂中(特别是,在再生工艺用水中)以15 重量%以下的含量包含有机副产物。
[0076] 此外,根据本发明的实施方式,在如下描述的(甲基)丙烯酸提取塔(200)中获得 的提余液可以循环到(甲基)丙烯酸吸收塔(100)中并用作吸收溶剂。具体地,就改善处 理效率方面是更有利的是,将提余液供给到对应于距离吸收塔(100)的最上部的10至30% 的至少一个点处,将在下文关于(甲基)丙烯酸提取塔(200)详细解释。
[0077] 此外,考虑到凝结条件和根据饱和水蒸汽压力的水分含量等方面,(甲基)丙烯酸 吸收塔(100)可以1至1. 5巴或1至L 3巴的内部压力,和50至100°C或50至80°C的内 部温度下运行。
[0078] 同时,在吸收工序中,(甲基)丙烯酸水溶液被排到(甲基)丙烯酸吸收塔(100) 的下部,脱除(甲基)丙烯酸的未冷凝气体被排到其上部。这里,就总工艺的效率而言有利 的是,在(甲基)丙烯酸水溶液中包含40重量%以上,或40至90重量%,或50至90重 量%的(甲基)丙烯酸。
[0079] 如图1所示,通过水溶液输送线(102)可将得到的(甲基)丙烯酸水溶液供给到 (甲基)丙烯酸提取塔(200)。如图1中所示,如果在(甲基)丙烯酸吸收工序和蒸馏工序 之间引入提取工序,则可在提取工序中去除包含在(甲基)丙烯酸水溶液中的大部分吸收 溶剂,从而降低了蒸馏工序的处理负荷并减少能源消耗。
[0080] 同时,可将排出到(甲基)丙烯酸吸收塔(100)的上部的至少一部分未凝结的气 体供给到回收包含在未凝结气体中的有机副产物(特别是乙酸)的工序,剩余部分可被输 送到废气焚烧炉并丢弃。即,根据本发明的一个实施方式,可进行使未凝结气体与吸收溶剂 接触的工序以回收包含在未凝结气体中的乙酸。
[0081] 使未凝结气体与吸收溶剂接触的工序可在乙酸吸收塔(150)中进行。作为非限制 性实例,可将用于吸收乙酸的吸收溶剂(工艺用水)供给至乙酸吸收塔(150)的上部并可 将含乙酸的水溶液排出到乙酸吸收塔(150)的下部。另外,可将含乙酸的水溶液供给到(甲 基)丙烯酸吸收塔(100)的上部并用作吸收溶剂。此外,脱除乙酸的未凝结气体可再循环 至(甲基)丙烯酸的合成步骤并再利用。
[0082] 这里,为了有效吸收乙酸,乙酸吸收塔(150)可以在1至1. 5巴或1至1. 3巴的内 部压力以及在50至KKTC或50至80°C的内部温度下运行。此外,乙酸吸收塔(150)的具 体运行条件可以按照韩国早期专利公开No. 2009-0041355的公开内容进行。
[0083] (提取工序)
[0084] 同时,进行提取工序,其中,使(甲基)丙烯酸水溶液与提取溶剂在提取塔中接触 以得到(甲基)丙烯酸提取溶液和提余液。此处,(甲基)丙烯酸水溶液可通过上述吸收 工序制备。
[0085] 提取工序可以在(甲基)丙烯酸提取塔(200)中进行。被供给至提取塔(200)的 (甲基)丙烯酸水溶液与提取溶剂接触,并分别作为溶解了显著量的(甲基)丙烯酸的提取 溶液和被提取走了显著量的(甲基)丙烯酸的提余液被排出。
[0086] 这里,提取溶液(其为相对轻的相)是通过提取塔(200)的上部出口得到的,而提 余液(其为相对重的相)是通过提取塔的下部出口得到的。在从提取塔(200)中排出提余 液之前,一定量的提余液在提取塔的下部的静止区保持静止,其一部分被排出到提取塔的 下部出口。
[0087] 这样,通过在提取塔(200)中使(甲基)丙烯酸水溶液与提取溶剂接触(即,与蒸 馏相比提取的能耗小),可以去除包含在(甲基)丙烯酸水溶液中的大部分的水。由此,可 降低随后的蒸馏工序的处理负荷,从而提高了整个工艺的能效。此外,通过降低所述蒸馏工 序的处理负荷,可以使在蒸馏期间产生的(甲基)丙烯酸的聚合最小化,以确保(甲基)丙 烯酸的回收效率进一步提高。
[0088] 同时,将在提取工序中得到的提余液循环到上述的吸收工序作为吸收溶剂。特别 是,根据本发明的实施方式,提余液可以被供给到对应于距离(甲基)丙烯酸吸收塔(100) 的最上部10到30%,或10至25%,或15至30%,或10至20%,或15至25%中的至少一 个点处,而不是(甲基)丙烯酸吸收塔(100)的最上部。另外同时,提取溶剂与供给到提取 塔(200)的(甲基)丙烯酸水溶液(即进料)的重量比(S/F)可被控制为大于0· 3且小于 1. 〇,或者大于〇. 3且为0. 8以下,或者为0. 5以上且小于1. 0,或者为0. 5以上且为0. 8以 下。
[0089] 这样,通过将通过提取工序得到的提余液循环到吸收塔(100)的特定点并同时控 制提取溶剂的重量比(S/F),可以显著地降低使用的提取溶剂的量和工艺能量消耗。即,通 过上述工艺条件下,上述实施方式的回收方法甚至可以用更少量的提取溶剂和较低的能量 消耗使在吸收工序和提取工序中的(甲基)丙烯酸的损失最小化。此外,在随后的蒸馏工 序中可以增加溶剂的回流,从而进一步提高(甲基)丙烯酸的回收效率。
[0090] 在提取工序中,如果提取溶剂与进料的重量比(S/F)为0. 3以下,则在提取工序中 的吸收溶剂的去除效率可能会降低,并且长时间运行是不可能的,因此引入提取工序的效 果变得微不足道。此外,如果提取溶剂与进料的重量比(S/F)在I. 0以上,则降低能耗的效 果可能变得微不足道。具体地,随着重量比(S/F)提高,尽管提取效率可以提高,但在随后 的蒸馏工序中(甲基)丙烯酸的损失可能增加,并且用于防止这种状况的溶剂回流也会变 得过高,这是不可取的。
[0091] 同时,将提余液供给到(甲基)丙烯酸吸收塔(100)的点可以根据吸收塔(100) 的种类,考虑实现大量吸收的部位来确定。例如,如果吸收工序是在填充塔型的(甲基)丙 烯酸吸收塔中进行的,则可将通过提取工序得到的提余液供给到对应于与(甲基)丙烯酸 吸收塔的总填料高度相比距离最上部10到30%的至少一个点处。此外,如果吸收工序是在 多级塔盘型(甲基)丙烯酸吸收塔中进行的,则可将通过提取工序得到的提余液供给到对 应于与(甲基)丙烯酸吸收塔的总级数相比距离最上部的级10到30%的至少一个点处。
[0092] 这里,如果提余液被供给到距离吸收塔(100)的最上部超过30%的点处,则吸收 效率可能降低,并且在提取工序中通过提余液的(甲基)丙烯酸的损失会增加,因此降低了 总的工艺效率。此外,如果提余液被供给到距离吸收塔(100)的最上部小于10%的点处,尽 管吸收效率可以提高,但在吸收塔(100)中不能充分回收包含在提余液中的有机副产物。
[0093] 同时,优选供给至提取塔(200)的提取溶剂可具有对(甲基)丙烯酸的溶解性和 疏水性。此外,考虑到溶剂的种类和在随
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