DD241590A1 - METHOD FOR ACETIC ACID ESTABLISHMENT FROM THE ACETALDEHYD SYNTHESIS REACTION GAS STREAM - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung von Essigsaeure aus dem Reaktionsgasstrom der Acetaldehydsynthese. Ihr Ziel ist es, dabei eine Essigsaeure handelsueblicher Konzentration und Reinheit zu erhalten. Dies soll durch eine sinnvolle Verknuepfung von Kondensation und Verdampfung ohne zusaetzlichen Energieaufwand ermoeglicht werden. Geloest wird diese Aufgabe, indem man die dampffoermigen Reaktionsprodukte in einer Kuehlstufe zum Teil kondensiert und das dabei erhaltene Kondensat in einer Rektifizierkolonne, die unter vermindertem Druck arbeitet und mit den nichtkondensierten Daempfen aus der Kuehlstufe beheizt wird, zerlegt. Die Zerlegung des Kondensates erfolgt in der Weise, dass am Kopf ein waessriges Destillat und am Sumpf eine hochkonzentrierte, mindestens 98%ige Essigsaeure abgezogen wird. Essigsaeure besitzt vielfaeltige Einsatzmoeglichkeiten in der chemischen Industrie. Besondere Bedeutung hat sie als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Pharmazeutika erlangt.The invention relates to a process for the isolation of acetic acid from the reaction gas stream of acetaldehyde synthesis. Their goal is to get an acetic acid of commercial concentration and purity. This is to be made possible by a meaningful combination of condensation and evaporation without additional energy expenditure. This object is achieved by partially condensing the vapor-phase reaction products in a cooling stage and decomposing the resulting condensate in a rectification column which operates under reduced pressure and is heated with the non-condensed fumes from the cooling stage. The decomposition of the condensate takes place in such a way that at the head of a aqueous distillate and at the bottom of a highly concentrated, at least 98% acetic acid is withdrawn. Acetic acid has many uses in the chemical industry. It has particular importance as an intermediate in the manufacture of pharmaceuticals.

Description

Verfahren zur Essigsäuregewinnung aus dem Reaktionsgasstrom der Acetaldeh.yds3rnth.eseProcess for the recovery of acetic acid from the reaction gas stream of Acetaldeh.yds3rnth.ese

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Essigsäure aus Reaktionsprodukten der Acetaldehydsyn.th.ese. Im Vordergrund steht dabei die Aldehydsynthese aus Acetylen und Tiasser, vorzugsweise durch. Plüssigphasenhydratisation.The invention relates to a process for the recovery of acetic acid from reaction products of Acetaldehydsyn.th.ese. The focus is on the aldehyde synthesis of acetylene and tiater, preferably by. Plüssigphasenhydratisation.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die mittels Quecksilber katalysierte Umsetzung von Wasser und Acetylen liefert neben Acetaldehyd eine Reihe von Nebenprodukten. Die .wichtigsten davon sind Essigsäure und Crotonaldehyd. 'Da die Synthese nicht quantitativ verläuft» kommen noch Acetylen und Wasser hinzu. Zur Gewinnung reinen Acetaldehyds müssen diese Begleitstoffe entfernt werden, lach einem bekannten und in der 'DD-PS 22 987 beschriebenen Verfahren erfolgt die Abtrennung der Begleitstoffe durch eine Kombination von Teilkondensation, Absorption und Destillation. Das den Reaktor verlassende Gasgemisch durchläuft dabei zunächst mehrere Kuhlstufen. In der 1. Kühlstufe wird die Hauptmenge des Essers sowie der Essigsäure abgeschieden und in den Reaktor zurückgeführt. Der nichtkondensierte Teil, vorwiegend aus Acetaldehyd, Acetylen und Crotonaldehyd bestehend, durchläuft weitere Kühlstufen und schließlich eine Absorptionsstufe in der das in den Kühlstufen nicht kondensierte Acetaldehyd und Crotonaldehyd praktisch restlos in Wasser absorbiert wird. Das in den der ersten Kühlstufe folgenden ein oder zwei Kühlstufen anfallende Kondensat wird gemeinsam mit der beladenen !Flüssigkeit aus der Absorptionsstufe einer Destillation zugeführt. Dort werden Acetaldehyd und Crotonaldehyd in reiner Form gewonnen.The mercury-catalyzed reaction of water and acetylene provides a number of by-products besides acetaldehyde. The most important of these are acetic acid and crotonaldehyde. Since the synthesis is not quantitative, acetylene and water are added. To recover pure acetaldehyde, these by-products must be removed, according to a known and described in 'DD-PS 22 987 process, the separation of the accompanying substances by a combination of partial condensation, absorption and distillation. The gas mixture leaving the reactor first passes through several cooling stages. In the first cooling stage, the main amount of the eater and the acetic acid are separated and recycled to the reactor. The non-condensed part, consisting mainly of acetaldehyde, acetylene and crotonaldehyde, passes through further cooling stages and finally an absorption stage in which the non-condensed in the cooling stages acetaldehyde and crotonaldehyde is almost completely absorbed in water. The condensate accumulating in the one or two cooling stages following the first cooling stage is fed to a distillation together with the laden liquid from the absorption stage. There acetaldehyde and crotonaldehyde are obtained in pure form.

Der Uachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die in der ersten Kühlstufe abgetrennte Essigsäure wieder in den Reaktor zurückgeführt und dort bzw. in der Kontaktsäureregenerierung zu CO2 oxydiert wird» Damit geht die gesamte bei der Aldehydsynthese anfallende Essigsäure verloren.The Uachteil this method is that the separated in the first cooling stage acetic acid is returned to the reactor and there or in the contact acid regeneration to CO2 is oxidized. "Thus, the entire accumulating in the aldehyde synthesis acetic acid is lost.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Gewinnung von Essigsäure aus dein Reaktionsgasstrom der Acetaldehydsynthese. Die gewonnene Essigsäure soll handelsübliche Konzentration und Reinheit besitzen.The aim of the invention is the recovery of acetic acid from the reaction gas stream of acetaldehyde synthesis. The acetic acid obtained should have commercial concentration and purity.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Es ist allgemein bekannt, daß sich die,Zusammensetzung von Stoffgemischen bei Verdampfungs- und Kondensationsprozessen verändert. In der Regel ist es so, daß sich die leichter siedenden Komponenten in der Dampfphase und die schwerersiedenden Komponenten in der Flüssigphase anreichern. -Im Falle der Reaktionsprodukte aus der Acetaldehydsynthese wurden nun überraschenderweise Abweichungen von diesem "Verhalten festgestellt. Unter bestimmten Bedingungen nämlich reichern sich hier die schwerer siedenden Komponenten, wie quecksilberorganische Verbindungen und höhere Aldehyde in der Dampfphase, Essigsäure dagegen in der Plüssigphase an. Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Essigsäure durch eine sinnvolle Verknüpfung von Kondensations- und Verdampfungsprozessen anzureichern und ohne wesentliche Mehraufwendungen aus dem Kondensat der 1. Kühlstufe zu isolieren. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß in der 1. ICühlstufe zwischen 10 und 60 % des Reaktionsgasstromes kondensiert werden, das erhaltene Kondensat danach dem oberen Teil einer Kolonne zugeführt und dort in der Weise destilliert bzw. rektifiziert wird, daß die Hauptmenge des V/assers über Kopf abgeht und am Sumpf eine hochkonzentrierte, mindestens 98 &Lge Essigsäure anfällt.It is well known that the composition of mixtures changes in evaporation and condensation processes. As a rule, the lighter-boiling components accumulate in the vapor phase and the heavier-boiling components in the liquid phase. Surprisingly, deviations from this behavior were found in the case of the reaction products of the acetaldehyde synthesis, namely, under certain conditions, the heavier-boiling components, such as organomercury compounds and higher aldehydes in the vapor phase, whereas acetic acid accumulates in the liquid phase It is therefore to enrich the acetic acid by a meaningful combination of condensation and evaporation processes and to isolate without substantial additional expenditure from the condensate of the first cooling stage.For the present invention this is done by condensing between 10 and 60 % of the reaction gas stream in the first stage of the cooling , the resulting condensate is then fed to the upper part of a column and there distilled or rectified in such a way that the majority of the V / assers goes off overhead and the bottom of a highly concentrated, at least 98% <

In einer "bevorzugten Ausführungsform der Erfindung betreibt man die Kolonne unter vermindertem Druck und beheizt sie auf indirektem Wege mit dem aus der 1. Kühlstufe kommenden Reaktionsgas strom. Das am Kopf der Kolonne übergehende Destillat enthält neben Wasser, Acetaldehyd und Azetylen auch die schwerer siedenden Bestandteile, wie höhere Aldehyde und quecksilberorganische Verbindungen· Dabei überrascht vor. allem, daß letztere nahezu quantitativ im Destillat erscheinen. Die am Kolonnensumpf abgezogene Essigsäure ist somit von hoher Reinheit.In a "preferred embodiment of the invention, the column is operated under reduced pressure and indirectly heated with the reaction gas coming from the first cooling stage." The distillate passing at the top of the column contains not only water, acetaldehyde and acetylene but also the heavier components It is surprising, above all, that the latter appear almost quantitatively in the distillate, and the acetic acid withdrawn at the bottom of the column is therefore of high purity.

Der aus dem Synthesereaktor kommende Reaktionsgasstrom gelangt zunächst in die 1· Kühlstufe. Dort wird er auf eine zur Erzeugung einer bestimmten Kondensatmenge erforderliche Temperatur gebracht. Sie ist so bemessen, daß 10-60 %, vorzugsweise 15-30 % des Reaktionsgasstromes kondensiert werden. Zwischen Dampf- und Flüssigphase stellt sich dabei ein Gleichgewicht ein, bei dem die Hauptmenge des Acetaldehyds, des Azetylens, der höheren Aldehyde und der quecksilberorganischen Verbindungen in der Dampfphase verbleibt. Die [Flüssigphase besteht vorwiegend aus Wasser mit etwa 5-10 Gew.% Essigsäure. Der Anteil des Acetaldehyds, des Azetylens, der höheren Aldehyde und der quecksilberorganischen Verbindungen liegt unter 1 %, Das derart zusammengesetzte Kondensat v^ird anschließend der Obersäule einer an sich bekannten Rektifizierkolonne zugeführt. Der Zulauf erfolgt auf dem obersten oder einem der nächsten Böden. Gefahren wird die Kolonne bei Normaldruck oder einem reduzierten Druck. Das Rücklaufverhältnis ist kleiner als 2,. vorzugsweise liegt es bei 1. Nur dann, wenn der Zulauf auf dem obersten Boden erfolgt, wird mit einem Rücklauf von 0 gefahren.Beheizt wird die Kolonne über einen Umlaufverdampfer,und zwar mit dem Reaktionsgasstrom aus der T. Kühlstufe oder mit Dampf aus dem Betriebsnetz. Im ersteren Fall muß die Kolonne unter reduziertem Druck, im letzteren kann sie bei Normaldruck gefahren werden. Unter diesen Bedingungen wird am Kopf der Kolonne das V/asser abgetrieben.The reaction gas stream coming from the synthesis reactor first passes into the 1 x cooling stage. There it is brought to a temperature required to produce a certain amount of condensate. It is so dimensioned that 10-60 %, preferably 15-30 % of the reaction gas stream are condensed. In the process, an equilibrium is established between the vapor phase and the liquid phase, in which the majority of the acetaldehyde, the acetylene, the higher aldehydes and the organomercury compounds remain in the vapor phase. The [liquid phase consists predominantly of water with about 5-10% by weight of acetic acid. The proportion of acetaldehyde, of acetylene, of higher aldehydes and of organomercury compounds is less than 1 %. The condensate composed in this way is subsequently fed to the top column of a rectification column known per se. The feed takes place on the top or one of the next floors. Danger is the column at atmospheric pressure or a reduced pressure. The reflux ratio is less than 2 ,. Preferably, it is 1. Only when the feed is on the top soil, is driven with a reflux of 0. The column is heated via a circulation evaporator, with the reaction gas stream from the T. cooling stage or with steam from the operating network , In the former case, the column must be under reduced pressure, in the latter case, it can be run at atmospheric pressure. Under these conditions, the water is driven off at the top of the column.

Trotz holier liegender Siedetemperaturen gehen dabei' die restlichen, im Kondensat verbliebenen quecksilberorganischen Verbindungen und dia höheren Aldehyde mit über. Im Kolonnensumpf dagegen reichert sich die Essigsäure an. Die Anreicherung ist um so besser, je höher die Kolonne bzv/. je größer deren Bodenzahl ist. Zur Gewinnung einer 98 ?Sigen Essigsäure reichen gewöhnlich 15 bis 20 Böden. Aus dem Umlaufverdampfer tritt, sofern mit dem Reaktionsgasstrom beheizt wurde, schließlich noch ein Kondensat und ein Restgasstrom aus. Ersteres geht in den Synthesereaktor zurück, letzterer wird in die Acetaldehydabtrennung weitergeleitet.Despite lower boiling temperatures, the remaining organosilicon compounds remaining in the condensate and the higher aldehydes are also involved. In the bottom of the column, on the other hand, acetic acid accumulates. The enrichment is better, the higher the column bzv /. the larger their base number is. To obtain a 98% acetic acid usually 15 to 20 soils. From the circulation evaporator occurs, if it was heated with the reaction gas stream, finally a condensate and a residual gas stream. The former goes back to the synthesis reactor, the latter is forwarded to the acetaldehyde separation.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß von der im Reaktionsgasstrom enthaltenen Essigsäure ein Teil gewonnen werden kann. Da das Verfahren energieautark arbeitet, verursacht es außerdem keine zusätzlichen Betriebskosten. Auf die Ökonomie der Acetaldehydherstellung wirkt es sich gewinnsteigernd aus.The process according to the invention has the advantage that part of the acetic acid present in the reaction gas stream can be recovered. In addition, because the process is energy self-sufficient, it does not cause additional operating costs. The economy of acetaldehyde production has a profit-increasing effect.

Ausführungsbeispiel 1 :Embodiment 1

Ein Reaktionsgasstrom von 9100 kg/h aus der Acetaldehydsynthese wird mit einer Temperatur von 98°C einem Wärmeübertrager zugeführt und in herkömmlicher Weise auf 73⁰G abgekühlt. Der gekühlte Gasstrom wird zur Abscheidung des Acetaldehyds der weiteren Kühlung und der Absorption zugeführt. Bei der Kühlung fällt ein Kondensatstrom von 5000 kg/h mit einer Temperatur von 91⁰G an. Der Essigsäuregehalt liegt bei 6,9 %· Dieses Kondensat wird zur Destillation am Kopf einer Kolonne mit 20 Böden eingespeist. Die Kolonne arbeitet bei Normaldruck und einer Sumpftemperatur von 122°C sowie einer Kopftemperatur von 100⁰G. Die Beheizung erfolgt mittels Dampf in einem Haturumlaufverdampfer. Am Sumpf der Kolonne wird ein Strom von 344 kg/h 98,2 iaiger Essigsäure abgezogen.A reaction gas stream of 9100 kg / h from the acetaldehyde synthesis is fed to a heat exchanger at a temperature of 98 ° C and cooled in a conventional manner to 73 ⁰ G. The cooled gas stream is fed to the separation of the acetaldehyde for further cooling and absorption. During cooling, a condensate flow of 5000 kg / h with a temperature of 91 ⁰ G is applied. The acetic acid content is 6.9 %. This condensate is fed to the top of a 20-tray column for distillation. The column operates at atmospheric pressure and a bottom temperature of 122 ° C and a top temperature of 100 ⁰ G. The heating takes place by means of steam in a Haturumlaufverdampfer. At the bottom of the column, a stream of 344 kg / h of 98.2 acetic acid acetic acid is withdrawn.

Ausführungsbeispiel 2: .Embodiment 2:.

Ein Reaktionsgasstrom entsprechend Ausführungsbeispiel 1 wird einem Wärmeübertrager zugeführt und auf 93 °C abgekühlt. Es fällt ein Kondensatstrom von 2200 kg/h mit einer Temperatur von 95 ⁰C an. Der Essigsäuregehalt liegt bei 6,3 %· Das Kondensat wird zur Destillation am Kopf einer Kolonne mit 20 Böden eingespeist. Die Kolonne arbeitet bei einem Druck von 140 Torr. Die Sumpftemperatur liegt bei 71 ⁰C, die Kopftemperatur bei 58 ⁰C. Zur Beheizung der Kolonne wird dem Umlaufverdampfer das in dem ersten yJärmeübertrager auf 93 ⁰C abgekühlte Reaktionsgas zugeführt, das sich auf 78 ⁰C abkühlt, wobei ein weiterer Teil auskondensiert. Das aus dem Umlaufverdampfer austretende Reaktionsgas wird zur Abscheidung des Acetaldehyde der weiteren Kühlung und der Absorption zugeführt.A reaction gas stream according to Embodiment 1 is supplied to a heat exchanger and cooled to 93 ° C. It falls to a condensate flow of 2200 kg / h at a temperature of 95 ⁰ C. The acetic acid content is 6.3 %. The condensate is fed to the top of a 20-tray column for distillation. The column operates at a pressure of 140 Torr. The bottom temperature is 71 ⁰ C, the head temperature at 58 ⁰ C. To heat the column, the circulation evaporator in the first yJärmeübertrager cooled to 93 ⁰ C reaction gas is supplied, which cools to 78 ⁰ C, with a further part condensed out. The reaction gas leaving the circulation evaporator is fed to the separation of the acetaldehyde for further cooling and absorption.

Am Sumpf der Kolonne wird ein Produktstrom von 139 kg/h mit einem Essigsäuregehalt von 98,2 % abgezogen. Die Brüden am Kopf der Kolonne werden mittels eines mit Treibäampf betriebenen Injektors abgezogen, der auch, die Einstellung des gewünschten Druckes ermöglicht.At the bottom of the column, a product stream of 139 kg / h is withdrawn with an acetic acid content of 98.2 % . The vapors at the top of the column are withdrawn by means of a propellant-operated injector, which also allows the setting of the desired pressure.

Claims (3)

Erfindungsanspruchinvention claim 1) Verfahren zur Gewinnung von Essigsäure aus dem Reaktionsgasstrom der Acetaldehydsynthese,gekennzeichnet dadurch, daß von dem Reaktionsgasstrom in einer Kühlstufe etwa 10-60 το, vorzugsweise jedoch 15-30 % kondensiert v/erden, das erhaltene Kondensat danach einem der obersten Böden einer mindestens 15 praktischen Böden enthaltenden Kolonne zugeführt und dort in der Weise destilliert bzw. rektifiziert wird, daß die Hauptmenge des Wassers zusammen mit den organischen Verunreinigungen über Kopf abdestilliert und am Sumpf eine hochkonzentrierte, mindestens 98 %ige. Essigsäure anfällt.1) A process for the recovery of acetic acid from the reaction gas stream of acetaldehyde synthesis, characterized in that of the reaction gas stream in a cooling stage about 10-60 το, but preferably condensed 15-30 % v / earth, the condensate obtained then one of the uppermost bottoms of at least one 15 columns containing practical trays and distilled or rectified therein in such a way that the bulk of the water is distilled overhead together with the organic impurities and at the bottom of a highly concentrated, at least 98%. Acetic acid is obtained. 2) Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Kolonne mit einem Rücklaufverhältnis von 0 bis 2 und mit Drücken von 100 bis 800 Torr gefahren wird.2) Process according to item 1, characterized in that the column is run at a reflux ratio of 0 to 2 and at pressures of 100 to 800 Torr. 3) Verfahren gemäß Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Kolonne unter reduziertem Druck gefahren und mit dem die Kühlstufe verlassenden Reaktionsgasstrom beheizt wird.3) Process according to item 1 and 2, characterized in that the column is run under reduced pressure and heated with the leaving the cooling stage reaction gas stream.