提纯丙烯酸的方法技术

一种提纯丙烯酸的方法，它包括用脱水柱将丙烯酸水溶液进行脱水蒸馏，其中使用理论塔板数至少为３块塔板的蒸馏柱作为脱水柱，并将相应于第二块理论塔板处的操作温度调节到５０—７８℃。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。具体地说，本专利技术涉及一种在防止丙烯酸聚合的情况下从丙烯酸水溶液。更具体地说，本专利技术涉及这样一种方法，用它可以长时间恒定地进行丙烯酸提纯操作，同时在用脱水柱从经如丙烯催化氧化获得的丙烯酸粗水溶液中去除低沸点组分(如水和乙酸)时防止丙烯酸在蒸馏柱中发生聚合。作为制备丙烯酸的典型方法，可以述及的一种方法包括用氧化催化剂在蒸汽存在下用含分子氧的气体氧化丙烯和/或丙烯醛。用水冷却和/或吸收这样获得的反气体，可以获得丙烯酸粗水溶液。除了包含丙烯酸外，这种丙烯酸粗水溶液还包含副产物如乙酸、甲酸、甲醛和乙醛。在这些副产物中，一种生成得最多因而在提纯时特别重要的成分是乙酸。由于其化学相似性和物化性能如气-液平衡，确认不能直接通过蒸馏充分地分离水、乙酸和丙烯酸。因此，作为，通常采用的是这样一种方法，它包括用可与水共沸蒸馏的有机溶剂(下面有时称其为“共沸溶剂”)使水脱水蒸馏，而后通过蒸馏进一步分离乙酸。对于完成这种水和乙酸分离的蒸馏方法，可以想到的有用单个蒸馏柱同时分离上述两种成分的方法(下面称其为“单柱法”)和用各自蒸馏柱分离它们的方法(下面称其为“双柱法”)，而且对各方法业已提出了下述许多建议。(1)关于单柱法，有JP-B-46-18967、JP-B-46-29372、JP-B-46-22456、JP-B-46-34692、JP-B-49-21124、JP-A-5-246941等(2)关于双柱法，有JP-B-41-15569、JP-B-46-18966、JP-B-50-25451、JP-B-63-10691、JP-A-3-181440、JP-B-6-15495、JP-B-6-15496、JP-A-8-40974等。这两种方法有下述优点和缺点。单柱法用单个蒸馏柱同时分离水和乙酸，这样它需要采用塔板数高的蒸馏柱，并需要高的回流比。因此，这种方法从能量的观点来看是不利的。而且，随着塔板数的提高，柱底压力往往会提高，故柱底温度也随之提高，使易于聚合的丙烯酸处于如此高的温度下是不利的。而在双柱法中，水和乙酸分别用蒸馏柱分离，这样可以采用最佳的蒸馏条件和蒸馏柱，从能量的角度来看这种方法也是有利的。而且，这种方法有这样一个优点，即主要副产物乙酸可以从分离乙酸的蒸馏柱中回收。再者，各柱的塔板数可以减少，柱底温度可以下降，因而从防止丙烯酸发生聚合的角度来看这种方法也是较好的。然而，在用这种双柱法提纯丙烯酸的过程中，丙烯酸很有可能发生聚合，尤其是在靠近脱水柱底部的地方，因而稳定的操作仍是困难的。为了克服这种困难，JP-A-8-40974提出了一种控制共沸脱水柱底部的水和共沸溶剂的浓度的方法。然而，这种方法仍然不适于在稳定条件下进行几个月的连续操作。本专利技术的一个目的是在用脱水柱使丙烯酸水溶液进行脱水时提供防止丙烯酸聚合并使蒸馏柱在稳定条件下进行长时间操作的操作条件。本专利技术的专利技术人对蒸馏条件进行了各种研究，他们尤其关注到下述这个事实，即上述丙烯酸聚合物将沉积在特定的位置，这样就不可能使脱水柱进行长时间的连续操作。结果，他们发现可以通过将脱水柱中特定位置的温度控制在特定的范围内表明蒸馏柱中的丙烯酸发生聚合，这样就完成了本专利技术。这就是说，本专利技术提供一种，它包括用脱水柱将丙烯酸水溶液进行脱水，其中使用理论塔板数至少为3块塔板的蒸馏柱作为脱水柱，并将相应于第二块理论塔板处的操作温度调节到50-78℃。本专利技术也提供上述，其中将相应于第二块理论塔板处的操作温度调节到60-73℃，本专利技术还提供上述，其中将脱水柱的底部温度调节到60-90℃。另外，本专利技术提供上述，其中丙烯酸水溶液是从通过用分子氧催化氧化丙烯和/或丙烯醛制得的反应气体获得的粗水溶液，本专利技术还提供上述，其中丙烯酸水溶液的丙烯酸浓度至少为40重量％。再者，本专利技术提供上述，其中在脱水蒸馏时使用可与水共沸蒸馏的有机溶剂。在附图中，附图说明图1是说明可用于本专利技术方法的提纯丙烯酸的过程的流程图。现在，本专利技术将参考较好的实例作详细描述。(1)丙烯酸水溶液对可用本专利技术处理的丙烯酸水溶液并无特别的限制。然而，最有效地是将本专利技术用于通过在水中冷却和/或吸收用分子氧催化氧化丙烯和/或丙烯醛制得的反应气体获得的丙烯酸粗水溶液。本专利技术将参考这样获得的丙烯酸粗水溶液进行提纯的情况作描述。如上所述，除了包含所需物质丙烯酸外，通过催化氧化如丙烯获得的丙烯酸粗水溶液还包含副产物，如乙酸、甲酸、甲醛和乙醛。当上述氧化反应的转化率高时，本专利技术的方法可以直接用于这样获得的丙烯酸粗水溶液。然而，在转化率低的情况下，未反应的丙烯醛将留在水溶液中，所以可取的做法是预先经如汽提除去这种丙烯醛。(2)提纯丙烯酸的过程可以采用本专利技术方法的过程较好是一种如上所述的使用脱水柱和乙酸分离柱(separation column)的双柱法过程。这种过程的一个例子的流程图如图1所示。现在，将参考此流程图对上述过程作描述。经管道1将在蒸汽存在下用氧化催化剂用含分子氧的气体催化氧化丙烯和/或丙烯醛获得的反应产物气体通入丙烯酸吸收柱(A)，使其与经管道7送入的主要由水组成的吸收液接触，从而吸收丙烯酸，这样丙烯酸粗水溶液就可以从丙烯酸吸收柱的底部(管道2)获得。通常，为了改进丙烯酸的吸收效率，在许多情况下冷却管道2底部的部分物流并使其再循环到丙烯酸吸收柱(未图示)。至于吸收液，宜采用来自脱水柱的馏出液，其目的是减少废水的量。除了包含丙烯酸外，此丙烯酸粗水溶液还包含氧化反应的副产物，如乙酸、甲酸和甲醛以及未反应的丙烯醛。因此，视情况需要，可以将水溶液送入丙烯醛汽提柱，以除去丙烯醛(未图示)。经管道2将来自丙烯酸吸收柱底部的丙烯酸粗水溶液送入脱水柱(B)。在脱水柱中，视情况需要可以从一管道(未图示)送入共沸溶剂，通过(共沸)脱水从柱顶产生包含共沸溶剂、水和部分乙酸的柱顶气体，冷却这种气体，获得柱顶馏出液。将这种馏出液经相分离，随后经管道4回流共沸溶剂相，而大部分水相作为吸收丙烯酸吸收柱的氧化反应气体的液体得到再利用(管道7)，同时部分水相可以排出系统外(管道8)，以达到水的平衡。通过共沸溶剂回流的量来控制脱水柱底部水的浓度。视水和共沸溶剂的共沸组成来确定共沸溶剂回流的量，并且较好的是这样进行操作，使底部水的浓度保持至多为1重量％，宜将共沸溶剂的浓度控制在至多为40重量％。经管道6将来自脱水柱底部的(物料)送入乙酸分离柱(C)。在此，基本上所有的低沸点杂质均被去除，而从底部(管道10)获得纯净的丙烯酸。纯净的丙烯酸可以作为用于丙烯酸酯的物质在随后的步骤(未图示)中使用。通常将得自乙酸分离柱顶部的主要包含乙酸、共沸溶剂和丙烯酸的馏出液(管道9)再循环到脱水柱中，以回收所含的丙烯酸。当来自乙酸分离柱的馏出液再循环到脱水柱时，脱水柱的进料位置也是重要的。通常视乙酸和丙烯酸的浓度比来选择最佳进料塔板。然而，由于结构上的相似性，乙酸和丙烯酸往往比设想通过其沸点差异来分离更难以经蒸馏进行分离，在许多情况下，来自乙酸分离柱的馏出液包含大量的丙烯酸。在用于制备丙烯酸的方法中，纯净的乙酸可以用分开用于分离和回收乙酸的设备进行分离，之后将来自乙酸分离柱的馏出液再循环到脱水柱，包含丙烯酸和共沸溶剂作为主要组分的液体可以再循环。(3)脱水柱在本专利技术中，作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提纯丙烯酸的方法，它包括用脱水柱将丙烯酸水溶液进行脱水蒸馏，其中使用理论塔板数至少为３块塔板的蒸馏柱作为脱水柱，并将相应于第二块理论塔板处的操作温度调节到５０－７８℃。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：矢田修平，山岸昌彦，笠松弘司，坂仓康之，高桥洁，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]