用于纯化粗甲基丙烯酸甲酯的单元和方法
【专利说明】用于纯化粗甲基丙烯酸甲酯的单元和方法
[0001][发明领域]
本发明涉及用于生产甲基丙烯酸甲酯(MMA)的连续的工业方法。其更特别地涉及这样的工业方法的步骤，其涉及甲基丙烯酸甲酯的纯化。本发明更确切地涉及能够将粗MMA与轻质杂质和重质杂质分离，以获得适于生产最佳等级的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的高品质的MMA的纯化单元。
[0002][现有技术状态]
许多商业方法用于制备选自甲基丙烯酸(在以下描述中也称为“MAA”)和/或甲基丙烯酸甲酯(在以下描述中也称为“MMA”)的单体。这些方法之一包括由丙酮合氰化氢(ACH)制备这样的单体。这样的方法例如被描述在美国专利申请US2010/0069662中。在此方法中，丙酮合氰化氢ACH被硫酸水解以产生水解混合物，然后将其热转化成包含2-甲基丙烯酰胺(MAM)的混合物。然后MAM可以用于通过与甲醇的酯化反应产生MMA或通过与水的水解反应产生MAA0
[0003]其它方法包括通过“C4路线”，例如即由异丁烯或叔丁醇或通过“C2路线”由乙烯，或通过新的路线，例如“α方法”由乙烯与一氧化碳和甲醇制备MMA。
[0004]甲基丙烯酸甲酯MMA主要用于生产聚合物，例如具有多种应用(例如汽车、运输、航空航天、光伏、信息、电信、风能或建筑物构建)的聚甲基丙烯酸甲酯(也称为“PMMA” KMMA也可用于通过酯交换生产其它甲基丙烯酸酯。
[0005]MMA市场对成本是极为敏感的。工艺收率的略微改进可以产生显著的市场优势。
[0006]特别地，MMA必须具有尚纯度(通常尚于99.8%)，以能够生广尚品质的甲基丙稀酸酯或高品质的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或光学级ΡΜΜΑ。
[0007]用于纯化MMA的已知方法是复杂的且需要大量的步骤。它们使用至少三个塔，前两个为用于将MMA与轻质杂质和重质杂质分离的蒸馏塔，并且第三个为用于去除任何其它残留杂质的另一个蒸馏塔或例如分子筛塔的吸收塔。MMA的这样的纯化例如被描述在专利申请 US2010/0029881 中。
[0008]文献US2008/194875公开了一种用于生产(甲基)丙烯酸烷基酯的方法。其目的是为了提供具有高选择性和少量副产物的方法。通过蒸馏纯化产物并在塔的顶部回收产物。
[0009]文献FR2656305公开了一种(甲基)丙烯酸缩水甘油酯的纯化方法。所述方法包括若干个塔，其中所有塔仅在每个各自塔的顶部或底部具有出料管线。
[0010]文献W02013/256609公开了一种用于纯化乙腈的方法。该方法包括两个分离塔。所述两个塔仅在每个塔的顶部和底部具有管线。
[0011]文献JP2009-62289公开了一种用于生产丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯的方法。在纯化期间，所述方法使用在线分析来调节工艺参数。
[0012]文献US2005/0059838公开了一种用于生产(甲基)丙烯酸化合物的方法。该方法使用若干个分离塔或纯化塔。所有的排出管线在各自塔的顶部或底部。
[0013]文献JP2007-45803公开了一种用于获得经纯化的甲基丙烯酸甲酯的方法。该纯化特别是从减少影响颜色的副产物/杂质的含量的角度。所有的产品排出管线在各自塔的顶部或底部。
[0014]文献JP2001-322968公开了一种用于纯化甲基丙烯酸酯的方法。该纯化方法包括若干个塔。所有的产品排出管线在各自塔的顶部或底部。
[0015]然而，本申请人已经发现可以通过减少步骤的数目来进一步改进已知方法以简化纯化方法，同时进一步提高纯度。此外，本申请人还已经发现，纯化的收率也可以被改进。实际上，采用已知的纯化方法，存在与被丢弃的杂质一起离开(drive)的MMA的损失。此外，控制纯化方法以避免MMA聚合也是重要的。
[0016]因此，需要通过简化所涉及的步骤来改进MMA的纯化方法，同时允许获得超高纯度的MMA，和通过减少MMA的损失来提高收率和避免MMA聚合。
[0017][技术问题]
本发明的目的是避免现有技术状态的至少一个不便之处。更具体地说，本发明的目的是提出一种更简单的纯化单元，其能够提高获得的MMA的纯度，提高纯化的收率并控制MMA聚合现象。本发明的目的还有减少纯化方法的步骤的数目。本发明的目的还有具有数目减少的蒸馏塔的纯化方法。
[0018][简要描述]
为了这个目的，本发明涉及能够将甲基丙烯酸甲酯(MMA)与轻质杂质和重质杂质分离的甲基丙烯酸甲酯纯化单元，所述单元的特征在于:其包括串联的两个蒸馏塔，在所述蒸馏塔的中间部分进料待蒸馏的混合物，以将每个塔分隔成上部和下部两个部分，第一蒸馏塔进料有预洗涤的粗甲基丙烯酸甲酯(MMA)，并且第二蒸馏塔进料有含有与轻质杂质分离的甲基丙烯酸甲酯(MMA)，从所述第一蒸馏塔的底部排出的经蒸馏的液体物流，并且将所述第一蒸馈塔的上部连接至能够使沿所述第一塔向上流动的轻质杂质的气相中的甲基丙稀酸甲酯(MMA)含量最小化的侧面提取系统。最小化意味着，相比于没有在所述第一蒸馏塔的上部连接的所述侧面提取系统的纯化单元，在沿所述第一塔向上流动的轻质杂质的气相中的甲基丙烯酸甲酯少了至少5%。
[0019]本发明还涉及能够将甲基丙烯酸甲酯(MMA)与轻质杂质和重质杂质分离的甲基丙烯酸甲酯纯化单元，所述单元的特征在于:其包括串联的两个蒸馏塔，在所述蒸馏塔的中间部分进料待蒸馏的混合物，以将每个塔分隔成上部和下部两个部分，第一蒸馏塔进料有预洗涤的粗甲基丙烯酸甲酯(MMA)，并且第二蒸馏塔进料有含有与轻质杂质分离的甲基丙烯酸甲酯(MMA)，从所述第一蒸馏塔的底部排出的经蒸馏的液体物流，并且将所述第一蒸馏塔的上部连接至侧面提取系统。
[0020]因此，将每个蒸馏塔划分成两个部分改进了MMA和杂质之间的分离，从而使得它有助于获得高程度的纯度的获得的经蒸馏的MMA。获得的MMA的纯度高于99.90wt%，且更优选高于99.96wt%。所述侧面提取系统能够通过防止MMA和水的共沸混合物与轻质杂质一起排出而避免MMA的损失，从而使得MMA的纯化的收率提高。在此方法期间，MMA损失小于0.5%，且更优选小于0.25%。
[0021]根据另一特征，所述侧面提取系统包括进料管、冷却装置和澄清器(settler)，所述进料管用于将水加入至从位于所述第一蒸馏塔的上部的提取液体出口提取的含有MMA-水共沸混合物的所述轻质杂质，所述冷却装置用于在20°C_34°C的温度下冷却获得的混合物，所述澄清器用于回收液相并用于获得含有水和甲醇的含水相与含有甲基丙烯酸甲酯(MMA)的有机相之间的相分离，所述澄清器被连接至位于所述提取液体出口下方的第一蒸馏塔的入口，以将含有甲基丙烯酸甲酯(MMA)的有机相重新注入所述第一蒸馏塔的上部内。
[0022]所述澄清器还包括在其底部的出口，所述含水相通过所述出口再循环地流向粗甲基丙烯酸甲酯MMA的洗涤单元。
[0023]根据另一特征，将每个蒸馏塔的底部连接至能够将经蒸馏的液体物流的汽化部分重新注入每个塔的各自的下部，而所述物流的液体部分流向栗的再沸器系统。
[0024]根据另一特征，将每个塔的顶部分别连接至用于液化气相的冷凝器系统和回收获得的液相的回流罐和将所述获得的液相的一部分再循环至所述塔的各自的上部中的栗。
[0025]根据另一特征，每个蒸馏塔的每个上部和下部包括4-30个塔盘或塔板。
[0026]根据另一个方面，本发明涉及一种用于纯化粗甲基丙烯酸甲酯(MMA)的方法，在纯化之前用水预洗涤所述粗MMA，所述方法的特征在于它包括以下步骤:
-将预洗涤的粗甲基丙烯酸甲酯(MMA)引入第一蒸馏塔的中间部分，以将所述第一塔分隔成下部和上部，引入的MMA和重质杂质的至少90%与液相一起沿所述第一塔向下流动，并且引入的轻质杂质的至少98%与气相一起向上流动，液相在位于所述第一蒸馏塔的上部的提取液体出口处被进一步侧面地提取，以用水进行冷却和洗涤，并且以获得含有水和甲醇的含水相与含有MMA的有机相之间的相分离，将所述有机相在所述提取液体出口下方再循环至所述第一蒸馏塔的所述上部中，
-将从第一蒸馏塔的底部排出的液相引入第二蒸馏塔的中间部分，以将所述第二塔分隔成下部和上部，引入的重质杂质的至少98%与液相一起沿所述第二蒸馏塔向下流动，而引入的经纯化的MMA的至少90%与气相一起向上流动。
[0027][附图介绍]
本发明的其它特征和优点将在参考附图阅读以下通过说明性和非限制性实施例的方式给出的描述时变得明显，其中:
?图1表示用于制备甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸甲酯的工厂的简化示意性方框图，
?图2表示根据本发明的纯化单元的简化示意图。
[0028][说明]
在本说明书中所描述的纯化单元中所用的蒸馏塔具有大致圆柱形的形状，圆柱体的高度限定垂直于地面的所述塔的垂直轴线。
[0029]术语“顶部”、“上部”或“上方”和“下方”、“底部”或“下部”用于定义相对于所述塔的垂直轴线的塔的一部分。成对的“顶部”和“上部”以及“底部”和“下部”定义所述塔的不同部分。在本发明中，“顶部”不被认为是所述塔的“上部”的一部分并且“底部”不被认为是所述塔的“下部”的一部分。塔包括上部并且所述上部的上方是顶部。同样地，塔包括下部，并且所述下部的更下方是所述塔的底部。
[0030]术语“上游”和“下游”是相对于流经用于生产最终产品(例如甲基丙烯酸甲酯(M