[实用新型]用于对丙烯酸进行提纯的设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于从含有丙烯酸和乙酸的混合物对丙烯酸进行提纯的设备。

背景技术

随着丙烯酸的全球年产量超过四百万吨，丙烯酸成为化学工业的生产最多的中间产物之一，这是因为丙烯酸及其衍生物是许多工业级产物的起始物质。尤其重要的是所谓的超吸收剂，丙烯酸与丙烯酸钠(丙烯酸的钠盐)一起聚合为超吸收剂。超吸收剂主要用于卫生用品(例如，尿布)中，但也用于在土壤中储水。丙烯酸的酯被转化为聚合物，且所产生的塑料用于油漆中或用作分散剂。

丙烯酸是以双级非均相催化工艺进行工业生产的。从丙烯开始，在约350℃下，以大于90重量％的选择性和产率在钼酸铋上获得丙烯醛。在第二步骤中，在约280℃下，在混合的Mo/V/W氧化物上进一步对丙烯醛进行氧化以获得丙烯酸。作为副产物，获得了总的氧化产物CO、CO₂和水，以及来自在丙烯氧化期间所获得的乙醛的少量乙酸。因此，在反应之后执行多级处理。

丙烯酸的提纯中的特定挑战是丙烯酸尤其在高温下的聚合倾向。丙烯酸的聚合是释放大量热的强放热反应。因为热又导致聚合的加速，所以丙烯酸倾向于发生爆炸式聚合。丙烯酸的聚合通常导致堵塞且因此导致整个设备的不合需要的停机时期。就这来说，作为副产物而获得的乙酸将被归类为尤其有问题的，这是因为乙酸作为质子供体而促进丙烯酸的聚合。

DE10251328B4描述丙烯酸的提纯方法，其中乙酸被分离，以使得可以经济上可采用的方式从该工序获得乙酸。出于这个目的，来自环己烷和乙酸丙酯的混合物的反应产物被吸收在萃取柱中且被供应到溶剂分离柱。环己烷在其中作为顶部流而分离，并且在提纯后再循环到萃取柱中。在溶剂分离柱的底部中的产物流含有乙酸丙酯、乙酸和丙烯酸。该流被供应到丙烯酸分离塔，丙烯酸作为相对纯的产物从该丙烯酸分离塔排放。乙酸和乙酸丙酯的剩余混合物(该混合物还含有小部分的丙烯酸)在乙酸分离塔中分离，其中乙酸作为产物而排放，且乙酸丙酯作为溶剂而被供应到萃取柱中。

然而，已发现，根据该提纯变体，由于相对高浓度的乙酸，很大程度上在丙烯酸分离塔与溶剂分离柱两者中会发生不良的聚合物形成和结垢。因此，在数周操作时间之后就已经在设备内发生堵塞，这就是尤其蒸馏柱和相关联的热交换器内的强力清洁与设备的对应停机时期变得必要的原因。

因而产生的乙酸具有大于90重量％的相对高的纯度，但来自乙酸的额外产生的相对低的销售收入无法弥补或难以弥补额外投资(例如，蒸馏柱、罐区、装载设备等的投资)和运营成本(例如，增加的资源消耗)的花费。此外，增加的聚合物形成和结垢倾向导致设备的可用性的显著降低以及因聚合物形成所致的丙烯酸产物损失，且还导致有关聚合物的清洁和移除过程中所获得的废料的处置的成本。

通过当前常用的催化剂和可用的反应器大小，作为副反应，会在丙烯酸设备中产生约400kg/h的乙酸。能够因而实现约200,000€(在500€/t的价格下)的销售收入。然而，该收入与乙酸的分离所致的丙烯酸损失相对化。假设丙烯酸价格为1500€/t，该收入则相当于损失了130kg/h的丙烯酸。现今，丙烯酸还实现远远更高的市场价格，且上文已描述的有关额外投资和处置成本的其它成本尚未加以考虑。

在US3,798,264中提出了用于通过在设备内避免聚合物形成和结垢来提纯丙烯酸的方法。最初，反应产物作为冷凝物而在冷凝器中分离，且在汽提柱中与低沸物分离。含有丙烯酸的剩余相在萃取柱中通过萃取剂而与水相分离，其中一部分乙酸已随着水相而移除。随后，萃取剂在溶剂分离柱中与丙烯酸和乙酸分离。最终，乙酸通过在丙烯酸/乙酸分离柱中蒸馏而从丙烯酸移除，其中所获得的乙酸被供应到冷凝物、汽提柱或萃取柱。为了在丙烯酸/乙酸分离柱内避免与酸相关的聚合，丙烯酸的一部分再循环，进而分离柱中的丙烯酸浓度被调整为介于10重量％与70重量％之间的值。

然而，已注意到，如现有技术所述的90重量％到30重量％的乙酸浓度无法在分离柱中可靠地防止聚合物形成，且在延长时期上会促进结垢。此外，已知方法中不利的是，丙烯酸的一部分不仅在分离柱内再循环，而且再循环回萃取器。因此，丙烯酸重复穿过包含蒸馏柱的整个分离区，且因此暴露到热负荷持续相对长的时间，这反而促进聚合物形成和结构，且同时导致贵重产物丙烯酸的损失。

实用新型内容

因此，本实用新型的目标是提供用于丙烯酸的提纯的设备，其中现有技术中所存在的缺点被克服。具体来说，希望提高设备的可用性(运行时间/操作时间)并防止蒸馏单元的耗费时间的且高成本的清洁，这种清洁原本还涉及到显著的生产损失。