[发明专利]净化废气气流的方法

说明书

本发明涉及一种制备无水的或基本上无水的甲酸的设备和方法，以及涉及用于这一方法的萃取剂的应用。

《乌尔曼工业化学百科全书》第4版第7卷第365页指出，甲酸可通过用硫酸酸解甲酰胺来制备。但是，这一方法的缺点是，作为不可避免的产物，还得到化学计量量的硫酸铵。

制备甲酸的另一方法是水解由甲醇和一氧化碳合成的甲酸甲酯。这一合成基于以下反应方程式：

        

        总体        

在《乌尔曼工业化学百科全书》第4版第7卷第366页中描述的甲酸甲酯的水解

         的缺点是水解反应平衡的位置不利。通过蒸馏除去目的产物来使反应平衡变更是不可能的，因为甲酸甲酯(沸点32℃)比甲醇(沸点65℃)和甲酸(沸点101℃)在低得多的温度下沸腾。由生成的甲酸水溶液不易于通过蒸馏来制得无水甲酸，因为甲酸与水形成共沸物。因此难以由甲酸甲酯水解反应混合物制得无水甲酸。

EP-B-0017866中公开的一种方法能由甲酸甲酯出发来制备无水甲酸，它包含步骤a)至g)。无水甲酸在这里按以下步骤制得

a)甲酸甲酯进行水解，

b)从生成的水解反应混合物中蒸出甲醇和过量的甲酸甲酯，c)用主要吸收甲酸的萃取剂在液-液萃取中萃取蒸馏步骤(b)得到的含甲酸和水的塔底产物，d)将含有甲酸、萃取剂和一些水的生成萃取相进行蒸馏，e)将蒸馏得的到含水和一些甲酸的塔顶产物返回步骤(b)中蒸馏塔的下部，f)通过蒸馏将蒸馏步骤(d)的主要含萃取剂和甲酸的塔底产物分离成无水甲酸和萃取剂，以及g)将离开步骤(f)的萃取剂返回到该过程中。在这一方法中，最好是h)在单一塔中进行蒸馏步骤(b)和(d)，i)以水蒸汽的形式将水解所需的水送入进行步骤(b)的塔的下部，k)在水解步骤(a)中使用摩尔比为1∶2至1∶10的甲酸甲酯和水，和/  或l)使用通式I的酰胺作为萃取剂，式中R¹和R²基团为烷基、环烷基、芳基或芳烷基，或R¹和R²相连并与N原子一起构成5元或6元杂环，且R¹和R²基团中只有一个为芳基，并且R³为氢或C₁-C₄烷基。

下面更详细地说明EP-B-0017866中公开的上述方法的步骤(a)和(i)。

步骤(a)

水解通常在80-150℃下进行。

步骤(b)

水解反应混合物的蒸馏原则上可在任何所需的压力下进行，优选0.5-2巴。通常，宜在常压下操作。在这种情况下，塔底的温度为约110℃，而塔顶的温度为约30至40℃。水解反应混合物优选在80-150℃下送入，而甲醇优选在55-65℃下以液体形式除去。甚至在使用有25个理论塔板(理论塔板数优选为35-45)的蒸馏塔的情况下亦有可能将反应混合物满意地分离成甲酸甲酯和甲醇、以及甲酸水溶液。任何设计都可用作步骤(b)的蒸馏塔，但特别推荐筛板塔或填料塔。

步骤(c)

用萃取剂从甲酸水溶液中液-液萃取甲酸优选在常压和60-120℃、特别是70-90℃下逆流进行。视萃取剂的类型而定，通常需要有1-12个理论分离段的萃取设备。适合这一目的的萃取设备特别是液-液萃取塔。在大多数情况下，使用4-6个理论分离段可得到满意的结果。

萃取剂的选择不受限制。特别适合的萃取剂为上述通式I的酰胺。具体地说，这类萃取剂为N-二正丁基甲酰胺，此外还有N-二正丁基乙酰胺、N-甲基-N-2-庚基甲酰胺、N-正丁基-N-2-乙基己基甲酰胺、N-正丁基-N-环己基甲酰胺、N-乙基甲酰苯胺，以及这些化合物的混合物。其他适合的萃取剂特别是二异丙基醚、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、磷酸三丁酯和甲酸丁二醇脂。

步骤(d)