用于丙酮合氰化氢酰胺化的方法中的热转化容器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于甲基丙烯酸甲酯(MMA)或甲基丙烯酸(MAA)制备的连续工业方法。 更具体地本发明涉及此类工业方法的步骤，其涉及丙酮合氰化氢(acetone cyanohydrine) 的酰胺化步骤。本发明更确切地涉及在该酰胺化步骤期间使用的热转化容器，其用于将水 解混合物转化成甲基丙烯酰胺混合物，所述甲基丙烯酰胺混合物进一步被酯化以制备甲基 丙烯酸甲酯(MMA)或者被水解以制备甲基丙烯酸(MAA)。
【背景技术】
[0002] 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。这些方法之一在于由丙酮合氰化氢(ACH) 来制备此类单体。这样的方法例如描述在美国专利申请US2010/0069662中。在该方法中，通 过硫酸水解丙酮合氰化氢ACH来制备α-羟基异丁酰胺(在以下描述中也称为"HIBAM"）、其硫 酸酯，硫酸根合异丁酰胺(在以下描述中也称为"SIBAM"）、2_甲基丙烯酰胺(在以下描述 中也称为"MAM"）和甲基丙烯酸MAA的水解混合物。由此制备的水解混合物然后进入到经加 热的热转化反应器中热转化成包含2-甲基丙烯酰胺MAM和少量MAA的混合物。在该反应过程 中，SIBAM热转化成MAM的发生快于HIBAM热转化为MAM。为了促进HIBAM热转化成MAM，必须提 供热量和进入热转化反应器中的混合物的增加的停留时间两者。至所需产物（即MAM)的热 转化率的降低导致MM或MAA的制备过程的总产率的降低。
[0003] MAM可以用于通过与甲醇的酯化反应制备MMA，或者其可用来通过与水的水解反应 制备MAA。
[0004] 甲基丙烯酸甲酯MMA主要用于制备聚合物，如聚甲基丙烯酸甲酯(也称为"PMMA"）， 其具有多种应用，例如汽车、运输、航空、光电、信息学、电信、风能或者建筑建造。MMA也可以 用于通过酯交换方式制备其它的甲基丙烯酸酯类。
[0005] MMA和MAA市场是极其成本敏感的。工艺产率中的略微改善可导致显著市场优势。
[0006] 特别地，已经发现，在SIBAM和HIBAM的热转化步骤期间，出现水解混合物组分即 HIBAM，SIBAM，MAM和MAA的回混到热转化反应器中。这样的回混意味着热转化反应器内混合 物的各组分的保留时间的变化。一些组分在反应器内将具有不足的保留时间，以致HIBAM的 转化率低。与其形成对比，一些组分在热转化反应器内将具有延长的保留时间，这可导致 SIBAM，MAM和MAA的高转化率或降解率。热转化反应器内保留时间的这种变化使热转化步骤 降级，并因此MMA或MAA制备的总产率降低。
[0007] 为了解决在热转化步骤期间回混的这一问题，文献EP0999200描述了包括活塞流 热转化装置的热转化反应器，其实现了避免回混。此种活塞流热转化装置是管道，其直径使 得其允许具有贯穿管道的横截面几乎相同的管道内的流体速度。沿管道的速度始终是相同 的，其防止回混的出现。在这篇文献中，管道必须具有足够的长度以提供进入裂化反应器的 混合物的所需的保留时间。
[0008] 然而，这样的活塞流热转化装置呈现出其它不便之处。事实上，为了转化反应以及 为了提供所期望的保留时间，此类装置需要数匝（turn)大长度的管道，以及数个对腐蚀问 题敏感的焊缝。由于该管道的长度必须足够以具有所需的保留时间的事实，并且由于组成 材料是特定的合金，如Hastelloy?B，B2或B3(镍/钼合金），所以此种管道十分昂贵。另外，此 种管道难以清理和维护。
[0009] 此外，一旦已经针对保留时间选择长度，就不可能再改变长度，由此进料至管道的 混合物的温度和混合物的流量必须非常精确。为了调整流量，该文献中所描述的管道在入 口处具有逐渐扩张的部分，在出口处具有逐渐收缩的部分。然而，该管道是非灵活性的并且 很难有最佳的条件，即温度、进料流量和所需的保留时间，这是因为一旦已经选择了直径和 长度，就不能够再容易地改变它们。因此，利用此种管道似乎不可能进行调整以适应最终的 单体产物(g卩MMA或者MAA)的制备。
[0010] 最后，在热转化过程中，组分的分解导致气体释放。然而在管道内似乎没有意图要 去除产生的气体。因此，在管道内如果的气体的压力增加且变得太高，可能发生反应器的破 裂。
[0011] 文献W02006/083251公开了用于在连续分段活塞流反应器（continuous segmented plug flow reactor)中进行化学反应的方法。活塞流反应器包括在各个内部反 应室中的传热元件。除了用于促进高传热，传热元件也在那里用于在每个反应室中具有湍 流以用于更均匀的混合。每个室还可以包括附加的混合元件。该反应器末端只含有一个出 口。这是不方便的，以致考虑到生产量和转化率，在反应器中不能使反应混合物的所需的保 留时间与所需的产物相适应。
[0012] 文献DE2330716公开了用于在液相中连续进行化学反应的装置。该装置包括在各 个隔室中的搅拌器件。各个搅拌器件被固定到横穿整个装置的轴上。该搅拌器件扰动装置 中的层流。
[0013] 因此，需要改进热转化的步骤，以增加热转化的产率同时保持安全。 技术问题
[0014] 本发明的目的在于避免现有技术中的至少一个不便之处。更具体地，本发明的目 的在于提出更简单的热转化装置，避免了组分的回混并且无论液体混合物的进料速率和该 装置内的温度如何都实现了具有受控的保留时间，所述装置是安全的，并且避免了任何因 过压而引起的破损的风险。 发明概述
[0015] 为了该目的，本发明涉及用于将α-羟基异丁酰胺(ΗΙΒΑΜ)、α_硫酸根合异丁酰胺 (SIBAM)、2-甲基丙烯酰胺(MACRYDE)和甲基丙烯酸(ΜΑΑ)的水解混合物转化成包含2-甲基 丙烯酰胺(MACRYDE)的混合物的热转化容器，所述容器的特征在于其包括： -至少一个隔室，其包括内壁，所述内壁将所述隔室分成两个通过在所述容器的底部和 所述内壁之间所提供的通道连通的部分。 -所述隔室具有在所述内壁上方的空间，用于在热转化过程中使气相与液相分离。 -所述隔室与出口阀相连接。
[0016] 因此，本发明的热转化容器使得能够将两相分离，即使来自混合物的热分解的气 体与位于气相下面的液相分离，使得可以排出气体并控制容器内的压力，以避免任何爆炸 的危险。内壁使得能够避免回混的风险，这是因为混合物通过始终以相同方向流动来填充 隔室。
[0017] 根据另一特征，该热转化容器包括至少两个隔室，其通过溢流壁彼此分离，待转化 的水解混合物从所述溢流壁之上流过以从一个隔室通过至另一个，每个隔室与出口阀相连 接。
[0018] 此类具有多于一个隔室的热转化容器，使得无论液体水解混合物的进料速率如何 都能够具有受控和受调节的停留时间。事实上，如果进料速率高，打开离进料口远的出口 阀，以产生用于所制备的MAM的出口。与其形成对比，如果进料速率低，则打开离进料口近的 出口阀，以产生用于所制备的MAM的出口。关于内壁，溢流壁使得能够避免回混的风险，这是 因为它们迫使液体总是以相同的方向流动。本发明的容器因此是灵活性的，并且使用该容 器可根据停留时间来调整容器内的温度。无论待转化的混合物的进料速率如何，停留时间 是可控的，这是为根据填充容器的混合物的流量，待打开的出口阀将程度不同地远离进料 口。因此，停留时间保持最佳以具有高的转化产率，且该容器也允许大的灵活性，这是因为 其调整进料速率以适应所需的生产而对热转化的产率没有任何影响。
[0019] 根据另一个方面，本发明涉及用于丙酮合氰化氢(ACH)酰胺化成包含2-甲基丙烯 酰胺(MACRYDE)的混合物的单元，所述单元包括用于通过硫酸水解丙酮合氰化氢(ACH)以制 备α-羟基异丁酰胺(ΗΙΒΑΜ)、α-硫酸根合异丁酰胺(SIBAM)、2-甲基丙烯酰胺(MACRYDE)和甲 基丙烯酸(MAA)的水解混合物的第一设备，所述单元的特征在于其还包括： -加热工具，其用于在包括在ll〇°C至165°C，优选125°C至150°C，且更优选130°C至145 °C的温度下加热所述水解混合物。 -上述的热转化容器，所述经加热的水解混合物被引入其中并在预定的保留时间期间 流经至少一个隔室，在此期间，所述水解混合物转化成所述包含2-甲基丙烯酰胺的混合物。
[0020] 为了避免产率降低，优选不储存该包含2-甲基丙烯酰胺的混合物。因此，所获得的 包含2-甲基丙烯酰胺的混合物流经该容器的至少一个出口阀，并被引导至全局过程 (global process)的下一个反应步骤，以制备选自甲基丙稀酸(MAA)和/或甲基丙稀酸甲酯 (MMA)的单体。
[0021] 根据另一个方面，本发明涉及用于丙酮合氰化氢(ACH)酰胺化的方法，其包括以下 步骤:第一步通过硫酸水解丙酮合氰化氢以制备羟基异丁酰胺(ΗΙΒΑΜ)，α_硫酸根合异丁 酰胺(SIBAM)，2-甲基丙烯酰胺(MACRYDE)和甲基丙烯酸(ΜΑΑ)的水解混合物，且第二步将所 述水解混合物热转化成包含2-甲基丙烯酰胺(MACRYDE)的混合物，所述方法的特征在于所 述热转化的第二步包括以下步骤： -将所述水解混合物加热至ll〇°C至165°C，优选125°C至150°C，且更优选130°C至145°C 的预定温度， -用所述经加热的水解混合物以预定的进料速率对上述容器进料， -经预定的保留时间使所述水解混合物流经所述容器的隔室，所述保留时间包括在3至 16分钟，优选5至12分钟，以制备所述包含2-甲基丙烯酰胺的混合物。 -打开一个出口阀下游的容器的