[发明专利]回收丙烯酸的方法和系统

说明书

本发明涉及一种回收丙烯酸的方法，具有以下步骤：a)将来自结晶设备的温度受控的母酸料流分为沿吸收塔(201)的方向和分离塔(205)的方向，b)将第一温度受控的母酸子料流作为回流供入分离塔(205)的顶部塔板，c)在分离塔(205)的底部塔板下方供入至少一个汽提气流，d)将来自冷凝塔(201)的包含低聚的丙烯酸的辅助组分料流供入分离塔(205)的中部基底，e)在分离塔(205)中，将至少一部分低聚的丙烯酸从辅助组分料流中分离出，以得到单体丙烯酸，f)在分离塔(205)中，通过逆流精馏法分离出包含于辅助组分料流中的辅助组分，g)将单体丙烯酸不进行冷凝而与引入的循环汽提气流一起作为气体混合物在分离塔(205)的顶部排出，以及h)在冷凝塔(201)的底部塔板下方供入气体混合物。本发明还涉及用于回收丙烯酸的系统(1)。

本发明涉及回收丙烯酸的方法和设备。

丙烯酸是重要的基础化学品。由于其非常活泼的双键和酸官能团，丙烯酸，特别是作为单体，适于制备聚合物。生产的丙烯酸单体的量的大部分例如在聚合前被酯化(例如，以得到粘合剂、分散体或表面涂层组合物)。仅有小部分直接聚合(例如，以得到“超吸收剂”)。虽然在丙烯酸的直接聚合中通常需要高纯度的单体，但当在聚合前酯化时，关于丙烯酸纯度的要求没有那么高。

特别地，丙烯酸可通过在升高的温度下，借助分子氧通过固态催化剂非均相催化气相部分氧化丙烯酸的C₃前体来得到。术语C₃前体包括形式上可通过还原丙烯酸而获得的化合物。在制备方法中，这些C₃前体以气态形式，通常用惰性气体(例如氮气、CO₂、饱和烃和/或蒸汽)稀释，以与分子氧的混合物在升高的温度下和任选的超大气压力下，流过过渡金属混合氧化物催化剂，并氧化转化成产物气体混合物，所述产物气体混合物包含丙烯酸和次要组分，例如糠醛、苯甲醛和马来酸酐，丙烯酸需从该产物气体混合物中分离出。

获得的丙烯酸不是纯的产品，而是不仅包含丙烯酸(通常≥总重量的90％，或≥总重量的95％)而且还包含气相氧化的通常副产物和丙烯酸的低聚物的混合物，所述副产物为例如水、低级醛(例如糠醛、丙烯醛或异丁烯醛、苯甲醛)、低级羧酸(例如乙酸、丙酸)等。

丙烯酸低聚物的形成原因是，以凝聚相存在的丙烯酸通过可逆的迈克尔(Michael)加成反应，加成至其本身和加成至所形成的二聚体上形成丙烯酸低聚物(迈克尔加合物)，以及通过自由基聚合形成的低聚物。水的存在、气相催化氧化制备丙烯酸的不可避免的副产物，以及升高的温度促进了丙烯酸低聚物的形成。

由于各低聚物的沸点比丙烯酸的高，它们在通过丙烯酸蒸馏分离和来自气相催化氧化制备的产物气体混合物的分级冷凝中的高沸点物馏分(例如在液体塔底物)中积累。

DE199 24 533 A1公开了一种上述制备丙烯酸的方法，其中粗丙烯酸的基本分离通过分级冷凝来自非均相催化气相部分氧化的产物气体混合物来进行。包含于骤冷液的输出物中的丙烯酸低聚物的再分离据说以这样的方式整合：使得在工艺、特别是分级冷凝的料流上的时间没有显著降低。丙烯酸低聚物的再分离的目的是提高有价值产物的收率。DE199 24 533 A1提供了再分离的循环反应器。

DE 102 47 240 A1记载了一种制备丙烯酸的非常类似的方法，其中包含丙烯酸的产物气体混合物首先用骤冷液直接冷却来冷却，然后将冷却的产物气体混合物供入配备有有效分离内件的冷凝塔中。将粗的丙烯酸从冷凝塔中取出，并传递至进一步的结晶纯化。在该结晶纯化中获得的母液整体再循环至冷凝塔中。将包含丙烯酸低聚物的液体底物从冷凝塔的底部取出，并用作骤冷液。将在产物气体混合物的冷却过程中没有汽化的部分骤冷液通过底部并任选地通过热交换器循环，将部分骤冷液作为输出物从该线路中排出并供入用于再分离的分离容器中。将以气体形式释放的包含丙烯酸的分离气体再循环至骤冷液的线路或冷凝塔中或再循环至骤冷液的线路和冷凝塔中，其中，分离气体在再循环之前进行逆流精馏和至少部分冷凝；此处，形成的冷凝液的量至少对应于对逆流精馏而言必须回流的量。