用于生产丙烯酸的方法和系统技术方案

一种用于回收(甲基)丙烯酸的方法包括将一种包含(甲基)丙烯酸的混合物在最终处理柱中在小于大气压下蒸馏以产生最终处理柱顶部流和最终处理柱底部流。顶部吸气型直接接触式冷凝器系统至少部分地冷凝该最终处理柱顶部流来形成最终处理柱顶部冷凝物和顶部不可冷凝物排放流。还可以回收最终处理柱蒸气相侧馏分。吸气型直接接触式冷凝器系统可以用于至少部分地冷凝该蒸气相侧馏分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景大多数商业化生产的丙烯酸是通过丙烯的催化、二级蒸气相氧化制备的。在第一级中，丙烯被空气氧化成丙烯醛，并且之后直接进料到第二级中，在第二级中丙烯醛被空气进一步氧化成丙烯酸。在这两级中使用的催化剂是已经针对其相应的化学性质优化了的混合金属氧化物。第一级催化剂主要由钼和铋的氧化物与若干种其他金属组成。第二级催化剂也是复合的混合金属氧化物催化剂，其中所使用的氧化物主要为钼和钒的。已经将若干种其他组分结合到该催化剂中以优化活性和选择性。对于这些商业催化剂体系已经实现了80％-90％的丙烯到丙烯酸的产率。在氧化反应器的下游，利用另外的加工步骤来冷却、收集并且纯化反应器出口气流中存在的丙烯酸。原始的丙烯酸方法使用水作为稀释剂，这意味着在骤冷或吸收塔中骤冷和分离不可冷凝的气体时反应器产物产生了约35％的丙烯酸水溶液。这种在水中低浓度的丙烯酸必须通过基于溶剂的萃取接着通过若干蒸馏步骤进行回收以产生工业级丙烯酸。工业级丙烯酸用来制备更高纯度的冰丙烯酸或制备丙烯酸酯，即，丙烯酸的酯类。当循环气技术被引入时，在骤冷塔中获得的水性丙烯酸被浓缩到约65％，这允许使用基于溶剂的共沸蒸馏来回收水。然后将这种去除了水的粗丙烯酸进行若干蒸馏步骤以产生工业级丙烯酸。用于回收这种65％的水性丙烯酸的替代技术涉及在该骤冷塔中引入高沸点溶剂从而通过溶剂交换来吸收该丙烯酸。骤冷塔的碱产生了溶解在这种高沸点溶剂而不是水中的丙烯酸。然后将这种丙烯酸进行另外的蒸馏步骤用于从这种高沸点溶剂中回收从而产生工业级丙烯酸。美国专利号6,596,129传授了在(甲基)丙烯酸蒸馏过程中使用两个串联的冷凝器。美国专利号6,878,239传授了将抑制剂加入到蒸汽喷射器冷凝物、表面冷凝器和液环(“纳什(nash)”)真空泵中以防止聚合物形成。该真空段是与顶部馏出物冷凝器分开的系统。美国专利号5,980,698披露了使用进入分离器的冷却的产物流在分离过程中生产真空瓦斯油的蒸馏柱。美国专利号6,019,820传授了使用液体喷射器作为用高压液体供应的气体压缩系统来增加气体出口压力。用于生产丙烯酸的常规方法总体上在蒸馏柱或在冷凝器中添加溶剂。此外，通常通过使用蒸汽喷射器引入蒸汽形式的水，这帮助降低了蒸馏柱内的工作压力。例如，美国专利号7,288,169传授了使用基于蒸汽喷射器的真空系统用于丙烯酸蒸馏柱。由美国专利号7,288,169披露的系统包括竖直壳管式表面冷凝器、蒸汽喷射器、和蒸汽喷射冷凝物收集槽，该收集槽用于收集并且再循环该蒸汽喷射冷凝物。美国专利号6,677,482传授了通过将冷凝蒸汽再循环返回到该分离过程中来改进蒸汽喷射器和表面冷凝器的使用。在图2中示出了现有技术配置的示意性工艺流程图，其中壳管式冷凝器和蒸汽喷射器冷凝最终处理柱的顶部产物。在图2中，将最终处理柱顶部流8从最终处理柱17作为蒸气去除并且传递通过至少一个竖直的壳管式表面冷凝器19以形成最终处理柱顶部流，该流的至少一部分经由管线4传递到脱水柱加热器/再沸器12。在这种现有技术方法中通过使用常见的多级蒸汽喷射器真空系统50来保持最终处理柱17内降低的操作压力。此种真空系统在本领域中是熟知的并且包括多个蒸汽喷射器和相关联的级间喷射冷凝器。如在图2中展示的，将蒸汽供应到第一喷射器51，该第一喷射器将有机蒸气和不可冷凝的气体经由管线25从冷凝器19中抽吸出。然后将有机蒸气和蒸汽喷射到壳管式表面冷凝器52中，在那里将它们至少部分地冷凝，从而形成第一水性蒸汽冷凝物流54，该冷凝物流进一步包含冷凝的有机物。还将蒸汽供应到第二喷射器55，该第二喷射器将残余有机蒸气和不可冷凝的气体经由管线53从冷凝器52中抽吸出。然后将残余有机蒸气和蒸汽喷射到壳管式表面冷凝器56中，在那里将它们至少部分地冷凝，从而形成第二水性蒸汽冷凝物流58，该冷凝物流进一步包含冷凝的有机物。将不可冷凝的气体和任何剩余的未冷凝有机蒸气经由排气管线57从真空系统中排出。在冷凝液接收器59中收集蒸汽冷凝物流54和58。因为接收器59中的蒸汽冷凝物包含冷凝的有机物，水性流60不能直接排放到环境中并且因此要求额外的处理。在某些情况下，可能有可能将水性流60转移到另一个分离系统。然而，在其他实施例中，这样一种“再循环”选择不是有经济意义的并且流60反而是被转移到水性废水处理系统或者甚至热氧化器以用于处置。一种用于生产丙烯酸的改进的方法在美国专利号8,242,308中披露，将该专利通过引用以其全文结合在此。美国专利号8,242,308披露了一种方法，该方法不要求在蒸馏柱中添加共沸溶剂或其他溶剂，因此消除了对于丙烯酸产物流的额外纯化的需要。WO 2009/123872描述了一种用于启动在美国专利号8,242,308中披露的类型的(甲基)丙烯酸生产工艺的方法。将希望的是具有一种丙烯酸生产工艺，该工艺消除或最小化水性废物流的产生和/或提供降低的资本和操作成本。专利技术概述本专利技术是这样一种适用于丙烯酸以及甲基丙烯酸的回收系统，该系统包括用于生产丙烯酸的无溶剂蒸馏系统。根据至少一个实施例，该回收系统不产生水性废物流。本专利技术的第一方面涉及一种用于回收(甲基)丙烯酸的方法，该方法包括：A.将包含(甲基)丙烯酸的气态反应混合物在脱水柱中脱水以产生脱水柱顶部流和脱水柱底部流；B.将该脱水柱底部流的至少一部分传递到最终处理柱的上半部；C.使传递到该最终处理柱的该底部流部分在小于大气压下在该最终处理柱中蒸馏以产生至少最终处理柱顶部流和最终处理柱底部流；D.使用顶部吸气型直接接触式(ADC)冷凝器系统至少部分地冷凝该最终处理柱顶部流以形成最终处理柱顶部冷凝物，并且将该最终处理柱顶部冷凝物的至少一部分传递到该脱水柱；并且E.从该最终处理柱中收集(甲基)丙烯酸。在至少一个实施例中，从该最终处理柱中回收气相侧馏分产物流。在至少另一个实施例中，将该蒸气相侧馏分产物流由吸气型直接接触(ADC)冷凝器系统至少部分地冷凝。本专利技术的另一个方面涉及一种方法，该方法包括：A.通过至少一种(甲基)丙烯酸前体的气相氧化形成包含(甲基)丙烯酸的气态反应混合物；B.冷却该气态反应混合物；C.将该冷却的气体混合物在脱水柱中脱水以形成脱水柱顶部流和脱水柱底部流，其中该脱水是不使用共沸溶剂进行的；D.至少部分地冷凝该脱水柱顶部流以形成冷凝物，并且将该冷凝物的至少一部分返回到该脱水柱中作为回流；E.将该脱水柱底部流分成至少第一和第二脱水柱底部流，并且将该第一和第二脱水柱底部流之一的至少一部分传递到脱水柱加热器/再沸器中并且将另一个脱水柱底部流的至少一部分传递到最终处理柱的上半部；F.使传递到该最终处理柱的该底部流部分在小于大气压下在该最终处理柱中蒸馏以产生至少最终处理柱顶部流和包含重组分的最终处理柱底部流；G.使用顶部吸气型直接接触式(ADC)冷凝器系统至少部分地冷凝该最终处理柱顶部流以形成最终处理柱顶部冷凝物以及顶部吸气型直接接触式冷凝器系统不可冷凝物排放流，并且将该最终处理柱顶部冷凝物的至少一部分传递到该脱水柱加热器/再沸器；并且H.将该最终处理柱底部流的至少一部分传递到最终处理柱加热器/再沸器。在本专利技术的另一个方面，提供了一种用于生产(甲基)丙烯酸的装置，该装置包括：A.脱水柱；B.最终处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于回收(甲基)丙烯酸的方法，该方法包括：A.将包含(甲基)丙烯酸的气态反应混合物在脱水柱中脱水以产生脱水柱顶部流和脱水柱底部流；B.将该脱水柱底部流的至少一部分传递到最终处理柱的上半部；C.使传递到该最终处理柱的该底部流部分在小于大气压下在该最终处理柱中蒸馏以产生至少最终处理柱顶部流和最终处理柱底部流；D.使用顶部吸气型直接接触式(ADC)冷凝器系统至少部分地冷凝该最终处理柱顶部流以形成最终处理柱顶部冷凝物，并且将该最终处理柱顶部冷凝物的至少一部分传递到该脱水柱；并且E.从该最终处理柱中收集(甲基)丙烯酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.20 US 61/942,2611.一种用于回收(甲基)丙烯酸的方法，该方法包括：A.将包含(甲基)丙烯酸的气态反应混合物在脱水柱中脱水以产生脱水柱顶部流和脱水柱底部流；B.将该脱水柱底部流的至少一部分传递到最终处理柱的上半部；C.使传递到该最终处理柱的该底部流部分在小于大气压下在该最终处理柱中蒸馏以产生至少最终处理柱顶部流和最终处理柱底部流；D.使用顶部吸气型直接接触式(ADC)冷凝器系统至少部分地冷凝该最终处理柱顶部流以形成最终处理柱顶部冷凝物，并且将该最终处理柱顶部冷凝物的至少一部分传递到该脱水柱；并且E.从该最终处理柱中收集(甲基)丙烯酸。2.如权利要求1所述的方法，其中所述顶部吸气型直接接触式冷凝器系统包括：A.至少一个液体喷射器；B.至少一个液体蒸气分离容器；以及C.至少一个冷凝物冷却器。3.如权利要求1所述的方法，其中该最终处理柱在不超过100mmHg的压力下操作。4.如权利要求2所述的方法，其中所述液体蒸气分离容器是离心式分离器。5.如权利要求2所述的方法，其中所述至少一个冷凝物冷却器是选自下组，该组由以下各项组成：管壳式换热器、螺旋型换热器、单块式换热器、夹套管和板框式换热器。6.如权利要求2所述的方法，进一步包括将所述最终处理柱顶部冷凝物在所述冷凝物冷却器中冷却到50℃或更低的温度。7.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述顶部吸气型直接接触式冷凝器系统内的一个或多个点处引入抑制剂包。8.如权利要求7所述的方法，其中该抑制剂包包括以下各项中的一种或多种：4-羟基TEMPO(4HT)、可溶性锰离子、对苯二酚(HQ)、对苯二酚的单甲醚(MeHQ)和吩噻嗪(PTZ)。9.如权利要求1所述的方法，进一步包括从该最终处理柱中回收侧馏分产物流。10.如权利要求9所述的方法，其中该侧馏分产物流是蒸气相侧馏分产物流，该方法进一步包括使用侧馏分吸气型直接接触式冷凝器系统至少部分地冷凝来自该最终处理柱的所述蒸气相侧馏分产物流。11.如权利要求10所述的方法，其中所述侧馏分吸气型直接接触式冷凝器系统包括：A.至少一个液体喷射器；B.至少一个液体蒸气分离容器；以及C.至少一个冷凝物冷却器。12.如权利要求1所述的方法，进一步向该最终处理柱中添加含氧气体。13.如权利要求1所述的方法，其中该顶部吸气型直接接触式冷凝器系统形成了顶部吸气型直接接触式冷凝器系统不可冷凝物排放流，并且将该顶部吸气型直接接触式冷凝器系统不可冷凝物排放流的至少一部分传递到该脱水柱。14.如权利要求1所述的方法，其中该顶部吸气型直接接触式冷凝器系统形成了顶部吸气型直接接触式冷凝器系统不可冷凝物排放流，并且将该顶部吸气型直接接触式冷凝器系统不可冷凝物排放流的至少一部分传递到热氧化器。15.如权利要求2所述的方法，其中该顶部吸气型直接接触式冷凝器系统形成了顶部吸气型直接接触式冷凝器系统不可冷凝物排放流，并且将该顶部吸气型直接接触式冷凝器系统不可冷凝物排放流的至少一部分传递到该至少一个液体喷射器的蒸气吸入口以调节该最终处理柱内的压力。16.一种用于生产(甲基)丙烯酸的方法，该方法包括：A.通过至少一种(甲基)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·迪克西，
申请(专利权)人：阿科玛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US