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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Absorption von Acrylsäure und
ein Verfahren zur Reinigung von Acrylsäure und spezieller auf ein
Verfahren zur Reinigung von Acrylsäure, bei dem man Acrylsäure in einem
bestimmten Verhältnis
mit einer hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit
in Kontakt bringt und die hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische
Flüssigkeit,
die Acrylsäure
in einer bestimmten Konzentration enthält, reinigt.
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Solche
leicht polymerisierbaren Substanzen, wie Acrylsäure und Methacrylsäure, sind
Rohmaterialien für
die gewerbliche Fertigung und sind chemische Substanzen, die in
einer Anlage großtechnisch
hergestellt werden. Seit dem werden diese Verbindungen im allgemeinen
im Rahmen verschiedener Schritte der Absorption und Reinigung hergestellt,
um Fertigungserzeugnissen mit hoher Reinheit herzustellen.
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Wenn
beispielsweise Propylen, Propan oder Acrolein der katalytischen
Gasphasenoxidation mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden
Gas in Gegenwart eines oxidierenden Katalysators unterworfen wird, führt die
Oxidation zur Bildung solcher niedrig siedender Substanzen, wie
Essigsäure,
niederer Aldehyde und Wasser, und solchen hoch siedenden Substanzen,
wie Furfural und Maleinsäureahnhydrid,
als Nebenprodukte der Addition zu Acrylsäure, welche das Zielprodukt
darstellt. Daher wird das Gasgemisch, das demzufolge erhalten wird,
zu einer Acrylsäureabsorptionssäule geleitet
und darin mit einem Absorptionsmittel in Kontakt gebracht, um die
Acrylsäure
mit der Flüssigkeit
zu absorbieren und darin zu sammeln, wodurch eine Lösung, enthaltend
Acrylsäure
und andere Nebenprodukte, erhalten wird, und diese Lösung der
Destillation, dem Strippen, der Extraktion oder der Kristallisation
unterworfen wird, um die Acrylsäure
abzutrennen und das gewünschte
Produkt zu erhalten.
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Da
die Absorption von Acrylsäure
aus acrylsäurehaltigem
Gas ermöglicht,
dass Acrylsäure
in einer hohen Konzentration absorbiert wird, wird im allgemeinen
ein Absorptionsmittel mit Wasser als Hauptkomponente für diese
Absorption verwendet. Da diese Absorption mit einem hohem Absorptionskoeffizient
selbst bei relativ hohen Temperaturen im Bereich von 50 bis 70°C erreicht
werden kann, ist es ein Vorteil im Bezug auf die Einsparung von
Energie, die benötigt
wird, um das Reaktionsgas, das bei einer Temperatur in der Nähe von 300°C erzeugt
wird, abzukühlen.
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Der
Schritt zur Entfernung von nieder siedenden Substanzen benötigt dennoch
große
Mengen an Energie, da es die Notwendigkeit der Abtrennung von Wasser
bedingt. Des weiteren, da das wässrige
Absorptionsmittel, während
es eine einfache Absorption von Acrylsäure ermöglicht, Acrylsäure, die
eine leicht polymerisierbare Verbindung ist, in hoher Konzentration
enthält,
unterliegt diese bei den Schritten der Absorption und Reinigung
der Bildung von Säuredimer
und -polymer. Speziell, da Wasser selbst eine nieder siedende Substanz
ist, reichert sich Acrylsäure
nach dem Schritt der Separation und Reinigung in einer Vorlauftrennsäule an und
neigt dazu, ein Polymer zu bilden. Des weiteren können die
nieder siedenden Substanzen nicht leicht in gereinigter Form von
der Acrylsäure
getrennt werden, was die nachteilige Folge haben kann, dass diese
in den hergestellten Gütern
verbleiben und in diesem Umfang die Reinheit davon verringern.
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Im
Gegensatz zum dem Verfahren, bei dem eine solche nieder siedende
Substanz, wie beispielsweise Wasser, als Absorptionsmittel verwendet
wird, ist ein Verfahren bekannt, bei dem Acrylsäure unter Verwendung einer
hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit
absorbiert wird. Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, dass es nicht
darunter leidet, vor dem letzten Schritt zum Erhalt der Acrylsäure als
Endprodukt aufkonzentriert zu werden, und dadurch die Menge an Dimer
und Polymer, die gebildet wird hemmt, da das Absorptionsmittel eine
hoch siedende Substanz ist. Des weiteren wird die Abtrennung von
nieder siedenden Substanzen und demzufolge die Reinigung von Acrylsäure in diesem
Verfahren deutlich einfacher erreicht, als bei dem Verfahren unter
Verwendung des wässrigen
Absorptionsmittels. Daher hat sich die Praxis zur Reinigung von
Acrylsäure
durch eine Wiedergewinnungsoperation unter Verwendung einer hoch
siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit durchgesetzt.
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Das
Amtsblatt von US-4,110,370 beispielsweise liefert eine Beschreibung
eines Verfahrens zur Abtrennung von Acrylsäure aus einer Reaktionsgasmischung,
erhalten aus der katalytischen Gasphasenoxidation von Propylen,
durch Gegenstromabsorption unter Verwendung einer hoch siedenden,
inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit, einer Mischung bestehend
aus 73,5 Gew.-% Diphenylether und 26,5 Gew.-% Diphenyl, die bei
einer Flussrate von 450 kg/Std. in eine Absorptionssäule gegeben
wird, um die Acrylsäure
zu absorbieren, wobei das Reaktionsgas, das auf die katalytische
Oxidation von Propylen zurückgeführt wird,
3 Vol.-% Acrylsäure
enthält
und bei einer Flussrate von 520 Nm3/Std.
zur Absorptionssäule
geliefert wird. Dieser Arbeitsgang, wenn dieser auf Standardbedingungen
reduziert wird, entspricht der Zugabe eines Absorptionsmittels bei
einer Einspreisungsrate von 450 kg/Std. zu 50,2 kg (520 Nm3 × 0,03 × 72 g/0,0224
m3) Acrylsäure. Daher ist das Verhältnis der
Menge an Absorptionsmittel relativ zu Acrylsäure in diesem Arbeitsvorgang,
das in der offiziellen Beschreibung offenbart wird, 450 kg/50,2
kg = etwa dem 9-Fachen
der Menge einer hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen
Flüssigkeit.
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Weiter
offenbart das Amtsblatt von US-3,932,500 in einem Arbeitsbeispiel,
das darin genannt ist, das Verfahren der Absorption von Acrylsäure durch
Zugabe von 2692 N Litern eines Reaktionsgases, enthaltend 2,52 Vol.-%
Acrylsäure,
zu einer Absorptionssäule
und die Zugabe eines Absorptionsmittels dazu, enthaltend 75 Gew.-%
Diphenylether und 25 Gew.-% Diphenyl, bei einer Flussrate von 1,98
kg/Std.. Dieser Arbeitsvorgang entspricht, reduziert auf Standartbedingungen,
der Zugabe von 1,98 kg/Std. des Absorptionsmittels zu 218 g (2692
N Liter × 0,0252 × 72,1 g/22,4
Liter) Acrylsäure.
In diesem Fall ist das Verhältnis
der Menge an Absorptionsmittel zu Acrylsäure bei dem im Amtsblatt offenbarten
Verfahren 1,98 kg/218 g = etwa dem 9-Fachen der Menge an einer hoch
siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit.
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Das
Verfahren, das im Amtsblatt von US-5,780,679 offenbart ist, ist
ebenfalls ein Verfahren zur Abtrennung von Acrylsäure aus
der Reaktionsgasmischung, erhalten aus der katalytischen Gasphasenoxidation
von Polypropylen und/oder Acrolein, durch Gegenstromabsorption unter
Verwendung einer hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen
Flüssigkeit,
wobei Acrylsäure
absorbiert wird, indem ein Absorptionsmittels, bestehend aus 57,2
Gew.-% Diphenylether, 20,7 Gew.-% Diphenyl und 20 Gew.-% O-Dimethylphthalat,
bei 52°C
und einer Flussrate von 160,8 kg/Std. zu 220,2 kg eines Gases, enthaltend
15,5 Gew. Acrylsäure
bei 204 ° C
zugegeben wird. Das Verhältnis
der Menge an Absorptionsmittel zu Acrylsäure, wie im Amtsblatt offenbart, beträgt 160,8
kg/Std. zu (220,2 kg/Std. × 15,5/100)
= 4,7. Dieses Amtsblatt beinhaltet einen Verweis auf den Effekt,
das als Folge der oben beschriebenen Absorption der Sumpf der Acrylsäureabsorptionssäule eine Acrylsäurekonzentration
von 15,2 Gew.-% aufweist.
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Wird
Acrylsäure
durch Verwendung einer hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen
Flüssigkeit,
wie oben beschrieben, absorbiert, dass die organische Flüssigkeit
eine unterlegene Absorptionsfähigkeit
in Bezug auf Acrylsäure
aufweist, ist es üblich,
in Bemühungen,
den Verlust an Acrylsäure
durch den Kopf der Acrylsäureabsorptionssäule zu unterdrücken, die
organische Flüssigkeit
im großen
Volumina zu verwenden. In herkömmlichen
Verfahren war das Verhältnis
der Menge an Absorptionsmittel zu Acrylsäure ausnahmslos nicht geringer
als 4,7, wie oben beschrieben.
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Da
die hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit
teuer ist, ist der Bedarf zur Wiederverwendung der organische Flüssigkeit,
die dem Verfahren zur Reinigung der hergestellten Acrylsäure verwendet
wurde, im Vergleich zum wässrigen
Absorptionsmittel ausgesprochen hoch. In diesem Fall, da bei der Reinigung
der verwendeten Flüssigkeit
das Hervorrufen einer übermäßigen Konzentration
der darin enthaltenen, hoch siedenden Substanzen verhindert werden
muss, besitzt die Wiederverwendung von Interesse ihre eigenen Grenzen.
Des weiteren bedingt die Verwendung der organischen Flüssigkeit
in großen
Mengen unausweichlich das Problem der Zugabe zu Vorrichtungen für den Transfer
sowie der Vergrößerung der
Einrichtungen und der Rohrleitungssysteme, die für den Transfer verwendet werden.
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Außerdem bedingt
die Verwendung der hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen
Flüssigkeit,
speziell in großen
Mengen als Absorptionsmittel, eine Zunahme der Absorptionsmenge
von nieder siedenden Substanzen, die von Acrylsäure nur schwer getrennt werden
können.
Da Acrylsäure
und die nieder siedenden Substanzen nur unter Schwierigkeiten in
Destillationssäulen
getrennt werden können,
verbleiben die nieder siedenden Substanzen möglicherweise in der hergestellten,
rohen Acrylsäure.
Zum Zweck der Verringerung der Masse der nieder siedenden Substanz
in der rohen Acrylsäure
ist es daher nötig,
die rohe Acrylsäure
des weiteren einer Reinigungsbehandlung zu unterziehen, bei der
die nieder siedenden Substanzen abgetrennt werden sollen, und um
das Rückflussverhältnis während des
Ablaufs der Reinigung zu erhöhen.
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Der
gegenwärtige
Erfinder hat eine wohldurchdachte Studie des Absorptionsschrittes
von Acrylsäure enthaltenem
Gas und des Schrittes zur Abtrennung durch Destillation der nieder
siedenden Substanzen, die bisher in Mode waren, durchgeführt. Er
hat demzufolge gefunden, dass der Absorptionskoeffizient einer nieder siedenden
Substanz verringert wird und eine hoch siedende, inerte, hydrophobe,
organische Flüssigkeit
mit einer hohen Acrylsäurekonzentration
erhalten wird, während
durch Verringerung der Menge an Absorptionsmittel in der Acrylsäureabsorptionssäule und,
zur gleichen Zeit, Verringerung der Temperatur des Kopfs der Säule, der
Absorptionskoeffizient von Acrylsäure aufrecht erhalten wird.
Des weiteren überraschte
den Erfinder die Tatsache, dass die aus dieser Absorption erhaltene,
acrylsäurehaltige,
hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit außergewöhnlich hervorragend im Separationsverhältnis der
nieder siedenden Substanz ist. Daher ist durch die Verwendung der
hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit
mit geringer Kapazität,
die nicht nur aus ökonomischer
Sicht hervorragend ist, sondern auch bei der Trennung von nieder
siedenden Substanzen, die leichte Herstellung von Acrylsäure mit
hoher Reinheit ermöglicht.
Die Aufgabe, die durch diese Erfindung gestellt wurde, kann durch
das folgende vervollständigt
werden:
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Ein
erster Gegenstand der Erfindung liefert eine Methode für das absorbieren
von Acrylsäure,
welche Methode folgendes umfasst: Anliefern einer Acrylsäure enthaltenden
Reaktionsgaskomponente, die durch die Reaktion einer katalytischen
Gasphasenoxidation erhalten worden ist, an einer Acrylsäureabsorptionssäule und Führen einer
hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit
in Gegenstromkontakt mit dem Reaktionsgas in der Acrylsäureabsorptionssäule, dadurch
gekennzeichnet, dass die Temperatur des Kopfes der Acrylsäureabsorptionssäule im Bereich
von 20 bis 70°C
liegt und die Massenströmungsgeschwindigkeit
der organischen Flüssigkeit
im Bereich von 0,2 bis 4,5× der
Massenströmungsgeschwindigkeit
der Acrylsäure
im Reaktionsgas festgelegt ist, wodurch die Acrylsäure in der
organischen Flüssigkeit
absorbiert und die Acrylsäure
enthaltende Lösung
erhalten wird.
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Ein
zweiter Gegenstand der Erfindung liefert eine Methode für das Herstellen
von Acrylsäure,
umfassend das Reinigen einer organischen Flüssigkeit, die Acrylsäure in einer
Menge von mindestens 18 bis 75 Gew.-% enthält, wobei die Acrylsäure enthaltende
Flüssigkeit
durch die Methode nach dem ersten Gegenstand der Erfindung erhalten
wird.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung in ihrer ersten oder zweiten Ausführungsform sind wie im Folgenden,
oder in den abhängigen
Ansprüchen,
beschrieben.
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Durch
diese Erfindung ist es möglich,
eine hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit, enthaltend
Acrylsäure
in einer Konzentration im Bereich von 18–75 Gew.-% aus einem Acrylsäure enthaltenden
Gas, gebildet durch die Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation,
zu erhalten, wirksamer Trennung von nieder siedenden Substanzen
durch Reinigung der organischen Flüssigkeit zu erzielen und ein
Produkt aus Acrylsäure,
die eine nieder siedende Substanz in nur geringen Konzentrationen
enthält,
zu erhalten. Bei der Absorption eines Acrylsäure enthaltenden Gases, resultierend
aus der Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation, unter Verwendung
einer hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit,
wobei die hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit
in einer Menge des 0,2- bis 4,5-fachen des Massenstroms des Gases
verwendet wird, ist es des weiteren möglich geworden, ein Sumpfprodukt
einer Absorptionssäule,
enthaltend eine nieder siedende Substanz in geringen Konzentrationen,
zu erhalten, und, indem das Sumpfprodukt einer Reinigung unterworfen
wird, ist es möglich,
ein Produkt aus Acrylsäure
zu erhalten, die eine nieder siedende Substanz in einer geringen
Konzentration enthält.
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1 ist
ein Diagramm, das das Verhältnis
einer niedrig siedenden Substanz zu Acrylsäure zeigt, dass gefunden wird,
wenn Acrylsäure
absorbiert wird und eine nieder siedende Substanz abgetrennt wird, wenn
das Verhältnis
der Mengen an Absorptionsmittel zu der Menge an Acrylsäure enthaltendem
Gas variiert wird. In diesem Diagramm ist das Verhältnis an
nieder siedenden Substanzen (Essigsäure, Acrylein, Wasser) zu Acrylsäure im Sumpfprodukt
einer Acrylsäureabsorptionssäule, das
bei dem Betrieb gefunden wurde, wobei einer Acrylsäureabsorptionssäule ein
Reaktionsgas, resultierend aus der Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation
von Propylen und ein Absorptionsmittel zugeführt wurde, und das Verhältnis der
Menge an Absorptionsmittel zu Gas durch Variation der Menge der
hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit
(Zusammensetzung: 73,5 Gew.-% Diphenylether und 26,5 Gew.-% Diphenyl)
eingestellt wird, mit gefüllten
Kreisen (
)
abgebildet und die Mengen (Gewichts ppm) der nieder siedenden Substanz
im Verhältnis
zu Acrylsäure
im Sumpf einer Vorlauftrennsäule,
gefunden beim Durchführen
der Destillation des Sumpfes, der Acrylsäure in den oben erwähnten Konzentration
enthält,
ist durch gefüllte
Dreiecke (
)
angezeigt.
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform
darstellt, bei der das Verfahren der Reinigung entsprechend dieser
Erfindung enthalten ist.
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Diese
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Absorbieren von Acrylsäure, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Acrylsäure
enthaltende Reaktionsgaskomponente, erhalten durch die Reaktion
der katalytischen Gasphasenoxidation, zu einer Acrylsäureabsorptionssäule zugeführt wird
und eine hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit
im Gegenstromkontakt mit dem Reaktionsgas in die Acrylsäureabsorptionssäule geführt wird,
wobei der Massenfluss der organischen Flüssigkeit auf einen Wert im
Bereich des 0,2- bis 4,5-fachen des Massenflusses der Acrylsäure im Reaktionsgas
festgelegt wird, wodurch die Acrylsäure von der organischen Flüssigkeit
absorbiert wird und eine Acrylsäure enthaltende
Lösung
erhalten wird, und ein Verfahren zur Reinigung von Acrylsäure, dadurch
gekennzeichnet, dass eine hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische
Flüssigkeit,
enthaltend eine Reaktionsgaskomponente, erhalten durch die Reaktion
der katalytischen Gasphasenoxidation, wobei die organische Flüssigkeit
zumindest Acrylsäure
in einer Menge im Bereich von 18 bis 75 Gew.-% enthält, der
Reinigung unterwirft, wodurch die Abtrennung der organischen Flüssigkeit mit
Acrylsäure
und einem Reaktionsgas, das einen geringeren Siedepunkt als Acrylsäure aufweist,
erreicht wird. Der Ausdruck „Massenstrom
an einer Acrylsäure
in einem Reaktionsgas",
wie hierin verwendet, bezieht sich auf Gewicht an Acrylsäue im Reaktionsgas,
das pro Stunde in eine Acrylsäureabsorptionssäule gegeben wird. Ähnlich bezieht
sich der Ausdruck „Massenstrom
einer hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit" auf das Gewicht
der organischen Flüssigkeit,
das pro Stunde in die Acrylsäureabsorptionssäule gegeben
wird. Außerdem
bezieht der Ausdruck „Reinigung", wie er in dieser
Beschreibung verwendet wird, Destillation und Strippen ein. Der
Ausdruck „Destillation", wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem eine gegebene Lösung bis
zu deren Siedepunkt geheizt wird und der flüchtige Bestandteil, der darin
enthalten ist, abgetrennt wird, und der Ausdruck „Strippen", wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem man ein Abtrenngas
zuführt,
wobei das Gas oder den Dampf, das in der Lösung gelöst ist, in die Gasphase überführt wird.
Im Folgenden wird diese Erfindung detailliert beschrieben.
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Die
hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit hat im Vergleich mit
dem wässrigen
Absorptionsmittel eine geringere Fähigkeit, Acrylsäure zu absorbieren.
Daher war es für
die Absorption des Acrylsäure
enthaltenden Gases, resultierend aus der Reaktion der katalytischen
Gasphasenoxidation, unter Verwendung der organischen Flüssigkeit üblich, zum
Zweck der Absorption der Acrylsäure,
die aus dem Kopf der Acrylsäureabsorptionssäule ausströmt, das
Absorptionsmittel in einer Menge zu verwenden, die das 4,5-fache des
Massenstroms an Acrylsäure
im Reaktionsgas übersteigt.
Da die hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit
teuer ist, ist die Notwendigkeit diese organische Flüssigkeit
wieder zu verwerten hoch, und speziell die Verringerung der Menge
des Absorptionsmittels, wenn erfolgreich, führt zu einer Verringerung der
Kosten des Transfers und erweist sich als ökonomisch vorteilhaft. Ein
Experiment, durchgeführt
bezüglich der
Absorption von Acrylsäure,
wobei die Menge an Zugabe einer hoch siedenden, inerten, hydrophoben,
organischen Flüssigkeit
zu einem Acrylsäure
enthaltenden Gas während
des Verfahrens der Absorption der Acrylsäure variiert wurde, hat das
Verhältnis
zwischen der, durch die hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische
Flüssigkeit
absorbierte Acrylsäure
und nieder siedende Substanzen offenbart, wie es in Tabelle 1 und 1 gezeigt
ist. Wie in Tabelle 1 und 1 verwendet,
steht AA für
Acrylsäure,
LB für
eine nieder siedende Substanz und die Menge an Absorptionsmittel/Gas
für das
Verhältnis
des Massenstroms des Absorptionsmittels zu der Acrylsäure im Reaktionsgas.
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Wenn
die Mengen an Absorptionsmittel und Gas in einer Acrylsäure absorbierenden
Säule verändert werden,
führt diese
Veränderung
dazu, dass die Konzentration der Acrylsäure und die Konzentration der
nieder siedenden Substanz in der Sumpfflüssigkeit einer Acrylsäureabsorptionssäule proportional
variieren. Daraus folgt, dass das Verhältnis in Gew.-% der nieder
siedenden Substanz zu Acrylsäure
für eine
sich verändernde
Acrylsäurekonzentration
in der Sumpfflüssigkeit
aus der Acrylsäureabsorptionssäule berechnet
werden kann (Tabelle 1 zeigt dies). Die gefüllten Kreise (
)
in
1 stellen dieses Verhältnis anschaulich dar. Es soll aus
den interessanten Daten bemerkt werden, dass die Trennung von Acrylsäure und
nieder siedenden Substanzen so verläuft, dass die Effizienz dieser
Trennung zunimmt, wie das LB/AA Verhältnis abnimmt, und dass das
oben erwähnte
LB/AA Verhältnis
besonders gering ist, wenn die Konzentration an Acrylsäure in der
Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäure
absorbierenden Säule
im Bereich von 18–60
Gew.-% ist. Die Daten für
das „Verhältnis der
LB Abtrennung [(X – Y)/X]", die in Tabelle
1 gezeigt sind, stehen für
die Ergebnisse, die durch Zuführung der
Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäure
absorbierenden Säule
zu einer Vorlauftrennsäule,
Abtrennen der nieder siedenden Substanzen daraus und Berechnen des
Trennverhältnisses
der nieder siedenden Substanzen erhalten werden.
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Was
aus diesen Ergebnissen gefunden wird, ist die Tatsache, dass die
Konzentration der nieder siedenden Substanzen in der Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäure
absorbierenden Säule
im umgekehrten Verhältnis mit
Abnahme des verwendeten Absorptionsmittels zunimmt, und das die
Konzentration der nieder siedenden Substanzen relativ zur Menge
an Acrylsäure
im Sumpf den niedrigsten Wert von 6,9 zeigt, wenn das Verhältnis der
Menge an Absorptionsmittel zu Gas im Bereich von 1,4 zu 0,9 ist
und nach sowie vor diesem Bereich zunimmt. Das bedeutet, dass für den Fall,
dass das Verhältnis
der Menge an Absorptionsmittel zu Gas verändert wird, diese Veränderungen
zu einem Unterschied im Absorptionskoeffizienten der nieder siedenden
Substanz und dem Absorptionskoeffizient von Acrylsäure führt. Durch
Beeinflussung der Absorption, in dem das verwendete Absorptionsmittel
in einem speziellen Mengenverhältnis
verwendet wird, wurde es möglich,
die hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit,
die in geringen Menge eine niedrig siedende Substanz absorbiert
und Acrylsäure
in hoher Konzentration enthält,
zu erhalten. Außerdem
erhöht
sich der Anteil der Abtrennung der nieder siedenden Substanz, wenn
die nieder siedende Substanz unter Verwendung der Sumpfflüssigkeit
einer Acrylsäureabsorptionssäule, die
ein niedriges LB zu AA Verhältnis
aufweist, in einer Vorlauftrennsäule
abgetrennt wird. Beispielsweise zeigt das Verhältnis von LB Abtrennung in
der Vorlauftrennsäule einen
Höchstwert
von 0,995, wenn die Konzentration an Acrylsäure in der Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäure
absorbierenden Säule,
die der Vorlauftrennsäule
zugeführt
wird, im Bereich von 40,6 bis 64,1 Gew.-% liegt, und das Verhältnis an
LB Absorption in der Vorlauftrennsäule nimmt vor und nach diesem
Maximalwert in Übereinstimmung
mit der Zunahme des LB zu AA Verhältnisses in der Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäureabsorptionssäule ab.
Diese Tatsache zeigt an, dass die Abtrennung der nieder siedenden
Substanz durch das LB zu AA Verhältnis
in der Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäureabsorptionssäule variiert
wird.
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Was
besonders hervorgehoben werden soll ist die Tatsache, dass selbst
wenn das LB zu AA Verhältnis in
der Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäureabsorptionssäule konstant
gehalten wird, das Verhältnis
der LB Abtrennung in der Vorlauftrennsäule in Einklang mit der Konzentration
von AA zunimmt. Diese Tatsache kann durch die Beobachtung, dass
für den
Fall, dass das LB zu AA Verhältnis
in der Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäureabsorptionssäule bei
7,5 konstant gehalten wird und die AA Konzentration im Sumpf der
Acrylsäureabsorptionssäule auf
15,0 bzw. 64,1 Gew.-% festgesetzt wird, das Verhältnis an LB Abtrennung in der
Vorlauftrennsäule entsprechend
0,967 und 0,995 wird, leicht bestätigt werden. Aus diesen Ergebnissen
kann direkt abgeleitet werden, dass die Verwendung einer Acrylsäurelösung mit
einer Konzentration im Bereich von 18–75 Gew.-% die Abtrennung der
nieder siedenden Substanzen erleichtert und ermöglicht, dass Acrylsäure in hoher
Konzentration gereinigt werden kann.
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Die
kennzeichnenden Merkmale dieser Erfindung können wie folgt durch Vergleich
mit der herkömmlichen
Technik unter Verwendung einer hoch siedenden, inerten, hydrophoben,
organischen Flüssigkeit
zusammen gefasst werden. Es ist üblich,
dass die Konzentration an Acrylsäure
unter 18 Gew.-% fällt,
wenn der Massenstrom des Absorbers in der Acrylsäureabsorptionssäule das
4,5-fache des Massenstroms
an Acrylsäure
im Reaktionsgas überschritten
hat. Im Rahmen dieser Erfindung ist es jedoch möglich, durch Verringerung der
Menge an Absorptionsmittel die Konzentration an Acrylsäure zu erhöhen und
die Menge der nieder siedenden Substanz, die absorbiert wird, zu
verringern, während
der Absorptionskoeffizient von Acrylsäure unverändert bleibt. Außerdem wird,
wenn die nieder siedende Substanz durch Destillation aus der Lösung, die eine
hohe Acrylsäurekonzentration
und einen geringen Gehalt an nieder siedender Substanz enthält, entfernt wird,
die Effizienz der Abtrennung in der Vorlauftrennsäule erhöht. Die
vorliegende Erfindung erlaubt daher, dass das Produkt Acrylsäure in hoher
Reinheit leicht hergestellt wird. Des weiteren ist es möglich, unter
Verwendung von Acrylsäure
enthaltender organischer Flüssigkeit
von hoher Konzentration, die Wirtschaftlichkeit der Energie zu sichern.
Da die absolute Menge an Substanzen, die nicht Acrylsäure sind,
verringert wird, kann das Bestreben die Menge an Hilfsmitteln für den Transfer
zu verringern und die Einrichtung, die für den Transfer verwendet wird,
zu verkleinern, erfüllt
werden. Dieses Verhältnis
zwischen der Acrylsäure
und der nieder siedenden Substanz in der Acrylsäureabsorptionssäule und
der Vorlauftrennsäule
ist bisher nicht bekannt und wurde vom gegenwärtigen Erfinder das erste Mal
dargelegt. Der Ausdruck „nieder
siedende Substanz",
wie in dieser Erfindung verwendet, bezieht sich auf eine Substanz,
die bei Standardbedingungen einen geringeren Siedepunkt als Acrylsäure aufweist.
Als konkretes Beispiel für
nieder siedende Substanzen können
Ameisensäure,
Essigsäure,
Acrylein, Formaldehyd, Acetaldehyd und Wasser genannt werden. Der
Ausdruck „hoch
siedende Substanz",
wie hierin verwendet, bezieht sich auf eine Substanz, die bei Standardbedingungen
einen höheren
Siedepunkt als Acrylsäure
aufweist. Als konkrete Beispiele für eine hoch siedende Substanz
können Furfural,
Maleinsäureanhydrid,
Acrylsäureoligomer
und hoch siedendes Lösemittel
genannt werden. Weiter bezieht sich der Ausdruck „nicht
kondensierendes Gas",
wie hierin verwendet, auf eine Substanz, die sich unter Normalbedingungen
in gasförmigem
Zustand befindet. Als konkrete Beispiele des nicht kondensierenden Gases
können
Stickstoff, Sauerstoff, Luft, Propylen, Propan, Kohlenstoffmonoxid
und Kohlenstoffdioxid genannt werden.
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Diese
Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass die Menge an nieder siedender
Substanz im Produkt Acrylsäure
durch Verwendung der organischen Flüssigkeit, die Acrylsäure in einer
Konzentration im Bereich von 18–75
Gew.-% enthält,
verringert werden kann. Im Allgemeinen kann die hoch siedende, inerte,
hydrophobe, organische Flüssigkeit,
die das Reaktionsgas, resultierend aus der Reaktion der katalytischen
Gasphasenoxidation, in einer solchen Menge enthält, dass die Acrylsäurekonzentration
in den Bereich von 18–75
Gew.-%, vorzugsweise in den Bereich von 25–70 Gew.-% und besonders bevorzugt
in dem Bereich von 30–70
Gew.-% fällt,
verwendet werden. Ist die Acrylsäurekonzentration
geringer als 18 Gew.-%, führt
die Fehlmenge zu dem Nachteil, dass der Gehalt der nieder siedenden
Substanz im Sumpf der Vorlauftrennsäule, erhalten durch die Verwendung
der relevanten, organischen Flüssigkeit,
erhöht
wird, wodurch ein allzu hoher Bedarf an Energie für die Entfernung
der hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit
benötigt
wird, was bedingt, dass die Einrichtungen für den Transfer zunehmen und
die Größen der
Vorrichtungen und Leitungen, die für den Transfer verwendet werden,
zunehmen. Im Gegensatz dazu, wenn die Acrylsäurekonzentration 75 Gew.-% übersteigt,
führt dieser Überschuss
zu dem Nachteil, dass der Gehalt an nieder siedender Substanz in
der Sumpfflüssigkeit
der Vorlauftrennsäule,
hergestellt durch Verwendung der relevanten, organischen Flüssigkeit,
erhöht
wird, und, dass der Schritt der Reinigung durch die hohe Konzentration
an Acrylsäure,
die in der organischen Flüssigkeit
enthalten ist, unter dem Einsetzen der Bildung von Dimeren und Polymeren
mit zunehmenden Fortschreiten leidet.
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Vom
Gesichtspunkt der Erhöhung
der Effizienz bei der Abtrennung der nieder siedenden Substanz ist es
vorteilhaft, die organische Flüssigkeit
zumindest soweit zu reinigen, dass der Acrylsäuregehalt einen Gehalt im Bereich
von 18–75
Gew.-% und ein Verhältnis
der nieder siedenden Substanz zu der Acrylsäure, in Gew.-%, einen Wert
in einem Bereich von 5–10
Gew.-%, vorzugsweise in einem Bereich von 6–9 Gew.-% und besonders bevorzugt
in einem Bereich von 6,5–8
Gew.-% erreicht. Der Grund für
das Setzen dieser speziellen Bereiche ist, dass das Verhältnis der
Abtrennung der nieder siedenden Substanz mit der Masse an nieder
siedenden Substanz relativ zur Acrylsäure variiert, und dass, wenn
die Einspeisungsflüssigkeit,
die solche spezifischen Bereiche erfüllt, destilliert wird, die
Acrylsäure
und die nieder siedende Substanz mit besonders hoher Effizienz getrennt
werden können.
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Das
Verfahren zur Herstellung der Acrylsäure enthaltenden organischen
Flüssigkeit
von solcher Qualität,
wie oben beschrieben, ist nicht beschränkt. Es ist dennoch vorteilhaft,
das zu verwenden, was erhalten wird, wenn das Reaktionsgas, resultierend
aus der Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation, in der Acrylsäureabsorptionssäule im Gegenstrom
mit der hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit
in einem Verhältnis
im Bereich des 0,2- bis 4,5-fachen des Massenstroms der organischen
Flüssigkeit kontaktiert
wird und die Absorption des Reaktionsgases in der organischen Flüssigkeit
bewirkt wird. Die Gründe
für den
speziellen Bereich sind, dass die Menge an nieder siedender Substanz,
die absorbiert werden soll, wie oben beschrieben, mit der Menge
an Absorptionsmittel variiert. Ist das Verhältnis des oben beschriebenen Massenstroms
geringer als das 0,2-fache des Massenstroms, führt dieser Mangel zu dem Nachteil,
dass die Menge an nieder siedender Substanz, die im Sumpf der Acrylsäureabsorptionssäule mitgerissen
wird, erhöht wird,
und die Einstellung der Acrylsäurekonzentration
innerhalb des oben beschriebenen Bereiches schwer zu erreichen ist.
Im Gegensatz dazu, wenn das Verhältnis
das 4,5-fache des Massenstroms übersteigt,
führt dieser Überschuss
zu dem Nachteil, dass es schwierig wird, den Bereich an Acrylsäurekonzentration
zu sichern, der für
die Reinigung durch Abtrennung der nieder siedenden Substanz hervorragend
ist, und benötigt
ebenfalls Energie für
die Abtrennung der hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen
Flüssigkeit.
Des weiteren führt
die Verwendung der organischen Flüssigkeit in großen Mengen
dazu, dass die Einrichtungen zum Transfer zunehmen und die Geräte und Rohre
für den
Transfer vergrößert werden.
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Im
Folgenden wird diese Erfindung mit Hilfe des Prozessdiagramms (2),
das ein Beispiel des Verfahrens für die Reinigung von Acrylsäure darstellt,
beschrieben.
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In
Bezug auf 2 steht 10 für einen
Reaktor zur katalytischen Gasphasenoxidation, 11 und 22 jeweils für einen
Wärmetauscher, 20 für eine Acrylsäureabsorptionssäule, 30 für eine Vorlauftrennsäule, 31 und 41 jeweils
für einen
Kondensator, 32 für
einen Nachverdampfer, 40 für eine Nachlauftrennsäule und 42 für einen Nachverdampfer.
Das Rohmaterialgas wird in den Reaktor (10) zur katalytischen
Gasphasenoxidation gegeben und Acrylsäure im reagierten Gas in der
Acrylsäureabsorptionssäule (20)
unter Verwendung einer hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen
Flüssigkeit
absorbiert und anschließend
durch den Durchtritt durch eine Vorlauftrennsäule (30) und die Nachlauftrennsäule (40)
gereinigt, mit dem Ergebnis, dass die hergestellte Acrylsäure am Kopf
der Nachlauftrennsäule
(40) erhalten wird.
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Wenn
die Acrylsäure
unter Verwendung der hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen
Flüssigkeit
absorbiert wird, ist die „ absolute
Menge an hoch siedender, inerter, hydrophober, organischer Flüssigkeit" in der Acrylsäure enthaltenden
organischen Flüssigkeit
der Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäureabsorptionssäule (20),
da die hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit
durch Destillation in den Trennsäulen
(30, 40) nur schlecht ausgetrieben wird, während der
Zugabe davon zu der Vorlauftrennsäule (30) und der Nachlauftrennsäule (40)
gekennzeichnet durch geringe Variation.
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Die
nieder siedende Substanz und die hoch siedende Substanz, die als
Verunreinigungen enthalten sind, werden während des Reinigungsschrittes
und der Destillation von Acrylsäure
mehr oder weniger entfernt. Wenn die Acrylsäurekonzentration in der Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäureabsorptionssäule (20)
50 Gew.-% davon erreicht, wird die Acrylsäurekonzentration 50 Gew.-%
während
der Zugabe des Sumpfes zu der Vorlauftrennsäule (30) und der Nachlauftrennsäule (40)
nicht überschreiten.
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Selbst
wenn im Sumpf der Absorptionssäule
eine Acrylsäurekonzentration
von 15 Gew.-% erhalten wird und durch die konventionelle Methode
gereinigt wird, wird die Acrylsäurekonzentration
der Acrylsäure
enthaltenden Lösung
die im Endstadium des Reinigungsschrittes der Reinigungssäule zugeführt wird,
nicht 15 Gew.-% übersteigen.
Das kennzeichnende Merkmal dieser Erfindung, dass darin liegt, dass
die hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit,
die der Reinigungssäule
zugeführt
wird, eine Acrylsäurekonzentration
im Bereich von 18–75
Gew.-% aufweist, wird nicht auftreten.
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Zuerst
wird das Ausgangsmaterialgas in den Reaktor (10) zur katalytischen
Gasphasenoxidation gegeben und darin der Reaktion der katalytischen
Gasphasenoxidation unterworfen, um ein Acrylsäure enthaltendes Gas zu bilden.
Die Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation muss nicht speziell
beschränkt
werden und muss nur in der Lage sein, mit einem Katalysator für die Gasphasenoxidation
Acrylsäure
zu bilden. Speziell werden Propylen, Propan oder Acrolein und ein
molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas und ein inertes Gas in ihren
jeweiligen, zuvor beschriebenen Mengen in einen Reaktor, wie einen
Röhrenreaktor,
in Gegenwart eines oxidierenden Katalysators gegeben, um die Reaktion
der katalytischen Gasphasenoxidation zu bewirken. Beispielsweise
wird Acrylein gebildet, wenn Propylen verwendet wird. Acrylein wird
dann weiter der Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation unterworfen,
wodurch Acrylsäure
erhalten wird. Das Verfahren, das im Rahmen dieser Erfindung betrachtet
wird, unterscheidet nicht zwischen einem Ein-Schritt-Verfahren zur
Durchführung
der Reaktion in einem Reaktor und dem Zwei-Schritt-Verfahren zur
Durchführung
der Reaktion in zwei verschiedenen Reaktoren. Bezüglich der
Reaktionsbedingungen, wie dem Ausgangsmaterial, dem Oxidationskatalysator,
dem inerten Gas, dem Sauerstoffgas und der Reaktionstemperatur,
die hierbei verwendet werden, sind die Bedingungen des bekannten
Verfahrens zur Reaktion von Acrylsäure unverändert hierauf anwendbar.
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Beispielsweise
kann jedes Mitglied oder eine Mischung von zwei oder mehr Mitgliedern,
ausgewählt aus
Propylen, Propan und Acrylein, als Ausgangsmaterialgas verwendet
werden. Diese Ausgangsmaterialkomponenten summieren sich auf einen
Anteil im Bereich von 1–15
Vol.-% des Ausgangsmaterialgases, das in den Reaktor gegeben wird.
Des weiteren enthält
das Ausgangsmaterialgas molekularen Sauerstoff in einem Verhältnis im
Bereich von 1–3
bezüglich
des Ausgangsmaterials, um die Oxidationsreaktion zu bewirken, sowie
das inerte Gas, wie Kohlendioxyd oder Dampf, als Rest.
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Obwohl
der Reaktor zur Durchführung
der Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation nicht speziell
beschränkt
sein muss, kann die Verwendung des Röhrenreaktors bezüglich der
Effizienz der Reaktion vorteilhaft sein.
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Im
Rahmen dieser Erfindung kann für
die Herstellung von Acrylsäure
durch die Zweistufenreaktion der katalytischen Gasphasenoxidation
von Propylen enthaltenem Gas beispielsweise für die erste Stufe ein Katalysator
als Oxidationskatalysator verwendet werden, der gewöhnlich für die Herstellung
von Acrylein durch die Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation
des Ausgangsmaterialgases, das Propylen enthält, verwendet wird. Der Katalysator
für die
letztere Stufe muss nicht speziell beschränkt sein. Beispielsweise kann
der Oxidationskatalysator, der gewöhnlich zur Herstellung von
Acrylsäure
durch Gasphasenoxidation eines Reaktionsgases, das hauptsächlich Acrylein
enthält,
wie in der ersteren Stufe des Zweistufenverfahrens der katalytischen
Gasphasenoxidation erhalten wurde, verwendet werden.
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Allgemein
hat das Acrylsäure
enthaltende Gas, das durch Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation
erhalten wird, eine Temperatur im Bereich von 200–350°C. Vorzugsweise
ist es auf eine Temperatur im Bereich von 100–300°C, speziell im Bereich von 130–270°C abgekühlt, bevor
es zu der Acrylsäureabsorptionssäule gegeben
wird. Als Wärmetauscher
(11), der für
diese Abkühlung
verwendet wird, kann jeder im Stand der Technik bekannte Wärmetauscher
verwendet werden. Das Abkühlen
ist nötig,
um sicher zu gehen, dass die Temperatur der Reaktionsgasmischung
nicht unter dessen Taupunkt abgekühlt wird. Dieses Kühlen ist
natürlich
nicht nötig,
wenn die Temperatur des Reaktionsgases bereits im geeigneten Rahmen
ist.
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Die
Zusammensetzung des Reaktionsgases, das durch Reaktion der katalytischen
Gasphasenoxidation erhalten wird, weist im Allgemeinen 2–9 Vol.-%
Acrylsäure,
0,1–1
Vol.-% Essigsäure
und Aldehyd als nieder siedende Substanzen, Dampf ausgeschlossen,
0,01–1
Vol.-% Furfural und Maleinsäureanhydrid
als hoch siedende Substanzen und als Ausgleich nicht kondensierendes
Gas und Dampf auf.
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Diese
Erfindung kann die Reaktionsgaszusammensetzung jeder bekannten Reaktion
der katalytischen Gasphasenoxidation verwenden. Die Acrylsäurekonzentration
im Reaktionsgas ist vorzugsweise im Bereich von 3–9 Vol.-%,
besonders bevorzugt im Bereich von 4–9 Vol.-% und ganz besonders
bevorzugt im Bereich von 5–9
Vol.-%. Der Grund für
diesen Bereich ist, dass, falls die Acrylsäurekonzentration geringer als
3 Vol.-% ist, dies zu einer verringerten Ausbeute des Produkts führt. Das
Reaktionsgas mit einer Acrylsäurekonzentration
größer 9 Vol.-%
kann nur unter Schwierigkeiten erhalten werden und der Überschuss
an Acrylsäurekonzentration
erhöht
die Menge an Nebenprodukten, anders als Acrylsäure, abrupt und führt dazu,
dass die darauf folgende Reinigung schwer durchführbar ist. Die Herstellung
des Reaktionsgases mit Acrylsäurekonzentrationen
im genannten Bereich kann leicht durch genaues Auswählen der
Menge an Ausgangsmaterialgas, das pro Zeiteinheit in den Reaktor
der katalytischen Gasphasenoxidation gegeben wird, und der Art des Katalysator,
der für
die Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation verwendet wird,
erreicht werden.
-
Diese
Erfindung leitet das Acrylsäure
enthaltende Gas zur Acrylsäureabsorptionssäule (20)
und absorbiert es darin unter Verwendung einer hoch siedenden, inerten,
hydrophoben, organischen Flüssigkeit.
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Als
hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit, die in der Acrylsäureabsorptionssäule verwendet
werden kann, kann jede der bekannten Absorptionsmittel angewendet
werden. Als konkrete Beispiele der hoch siedenden, inerten, hydrophoben,
organischen Flüssigkeit
kann eine Mischung, bestehend aus 70–75 Gew.-% Diphenylether und
25–30
Gew.-% Diphenyl und eine Mischung, erhalten durch Zugabe von 0,1–25 Gew.-%
O-Diphenylphthalat zu einer Mischung, bestehend aus 70–75 Gew.-%
Diphenylether und 25–30
Gew.-% Diphenyl genannt werden.
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Die
Temperatur des Kopfes der Säule
für die
Absorptionssäule
ist vorzugsweise gering, um den Absorptionskoeffizient von Acrylsäure zu erhöhen. Die
hoch siedende, inerte, hydrophobe, organische Flüssigkeit absorbiert Acrylsäure in einem
geringeren Verhältnis
als ein Absorptionsmittel, das Wasser als Hauptkomponente aufweist.
Daher wird die Temperatur des Kopfes der Acrylsäureabsorptionssäule durch
Verwendung einer Kühleinrichtung
an der Absorptionssäule
auf einen Wert, vorzugsweise im Bereich von 20–70°C, besonders bevorzugt im Bereich
von 20–60°C und ganz
besonders bevorzugt im Bereich von 30–60°C, verringert. Ist die Temperatur
geringer als 20°C,
führt dies
zu dem Nachteil, dass die Viskosität des Absorptionsmittels steigt,
wodurch die Effizienz der Stufe der Acrylsäureabsorptionssäule in Folge
der Verringerung des Druckes in der Acrylsäureabsorptionssäule und
dem Rückgang
der Verteilung der Flüssigkeit
und außerdem
der Notwendigkeit übermäßige Kühlenergie
aufzuwenden, abnimmt. Übersteigt
die Temperatur im Gegensatz dazu 70°C führt dieses Übersteigen zu dem Nachteil,
dass der Absorptionskoeffizient von Acrylsäure verringert wird.
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Das
Absorptionsmittel enthält
vorzugsweise zumindest eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus N-Oxylverbindungen, Phenolverbindungen, Mangansalzen, wie Manganacetat,
Kupfersalzen von Dialkyldithiocarbaminsäure, wie Kupferdibutylthiocarbamat,
Nitrosoverbindungen und Aminverbindungen oder eine oder mehrere
dieser Verbindungen plus Phenothiazin, um solche polymerisierbaren
Substanzen wie Acrylsäure
davor zu schützen,
Polymerisation einzugehen. Das Verfahren der Absorption nach dieser
Erfindung führt
zu einer höheren
Konzentration an Acrylsäure
in der Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäureabsorptionssäule als
für den
Fall, dass die Absorption von Acrylsäure unter Verwendung einer
gewöhnlichen,
hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit
bewirkt würde.
Da das Verfahren dazu geeignet ist, ein Polymer zu bilden, ist die
Zugabe eines Polymerisationsinhibitors zum Zweck der Verhinderung
einer Polymerisation nötig.
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Die
N-Oxylverbindungen, die in wirksamer Weise hierin verwendet werden,
müssen
nicht speziell beschränkt
sein. Als konkrete Beispiele der N-Oxylverbindungen, die vorzugsweise auf
Grund ihrer Fähigkeit,
Polymerisation in zufriedenstellender Weise zu verhindern, verwendet
werden, können
2,2,6,6-Tetramethylpiperidinoxyl,
4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinoxyl und 4',4',4''-Tris-(2,2,6,6-tetramethylpiperidinoxyl)
Phosphit genannt werden. Diese N-Oxylverbindungen können entweder
alleine oder in Form von Mischungen aus zwei oder mehr Mitgliedern
verwendet werden.
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Die
Phenolverbindungen, die wirksamer Weise verwendet werden können, schließen Hydrochinon, p-Methoxyphenol
(Methochinon), Cresol und t-Butylcatechol ein. Gegebenenfalls können diese
Phenolverbindungen in Form von Mischungen aus zwei oder mehr Mitgliedern
verwendet werden.
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Als
konkrete Beispiele der Mangansalze, die hierin wirksamer Weise verwendet
werden können,
können
Manganformiat, Manganacetat, Manganoctanat, Mangannaphthenat, Manganpermanganat
und Mangansalze von Ethylendiamintetraessigsäure genannt werden. Gegebenenfalls
können
diese Mangansalze in Form von Mischungen aus zwei oder mehr Mitgliedern
verwendet werden.
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Die
Alkylgruppe der Kupfersalze von Dialkyldithiocarbaminsäure ist
ein Mitglied, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Methyl, Ethyl, Propyl und Butyl. Die
beiden Alkyle von „Dialkyl" können identisch
oder nicht identisch sein. Als konkretes Beispiel für ein Kupfersalz
von Dialkyldithiocarbaminsäure
kann Kupferdiphenyldithiocarbamat genannt werden. Das Kupfersalz
von Dialkyldithiocarbaminsäure
kann in Form von Mischungen aus zwei Mitgliedern verwendet werden.
Als konkrete Beispiele der Nitrosoverbindungen können p-Nitrosophenol, N-Nitrosodiphenylamin
und Amoniumsalze von N-Nitrosophenylhydroxyamin genannt werden.
Gegebenenfalls können
diese Nitrosoverbindungen in Form von Mischungen aus zwei oder mehr
Mitgliedern verwendet werden. Als konkrete Beispiele der Aminverbindungen
können
Diphenylamin, p-Phenylendiamin und p-Aminophenol genannt werden.
Gegebenenfalls können
diese Aminverbindungen in Form von Mischungen aus zwei oder mehr
Mitgliedern verwendet werden.
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In
dieser Erfindung ist es bevorzugt, dass das Absorptionsmittel von
Interesse ein oder mehr Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus N-Oxylverbindungen,
Phenolverbindungen, Mangansalzen, Kupfersalzen von Dialkyldithiocarbaminsäure, Nitrosoverbindungen
und Aminverbindungen oder eine oder mehr solcher Verbindungen plus
Phenothiazin enthält.
Natürlich
weist ein kombiniertes System, bei dem drei oder mehr Komponenten,
beispielsweise zwei oder mehr Komponenten der oben aufgeführten sechs
verschiedenen Arten plus eine Phenothiazinverbindung, einen Effekt
bei der Verhinderung der Polymerisation auf, der gleich oder sogar
größer ist
als bei dem System mit zwei Komponenten.
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Die
Menge des Polymerisationsinhibitors, der verwendet wird, muss nicht
speziell begrenzt sein, diese muss aber in Abhängigkeit der relevanten Betriebsbedingungen
genau eingestellt werden. Es ist dennoch vorteilhaft, die Gesamtmenge
des Polymerisationsinhibitors, der verwendet werden soll, in einen
Bereich von 3–650
Gewicht ppm, basierend auf dem Gewicht der Acrylsäure im zu
absorbierenden Reaktionsgas, einzustellen. Bezüglich der bevorzugten Mengen
der einzelnen Polymerisationsinhibitoren, die verwendet werden, liegt
die bevorzugte Menge einer N-Oxylverbindung im Bereich von 1–100 Gewicht
ppm, basierend auf dem Gewicht der Acrylsäure im Reaktionsgas, die des
Mangansalzes oder Kupfersalzes im Bereich von 1–50 Gewichts ppm, basierend
auf dem Gewicht der Acrylsäure
im Reaktionsgas, und die des Kupfersalzes von Dialkyldithiocarbaminsäure, einer
Aminverbindung oder einer Nitrosoverbindung im Bereich von 1–500 Gewichts ppm.
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Die
Stelle, an der der Polymerisationsinhibitor zugegeben wird, muss
nicht besonders beschränkt
werden. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe dennoch durch den Kopf der
Absorptionssäule.
Wenn der Polymerisationsinhibitor später zugegeben wird, ist dieser
zuvor mit dem Lösungsmittel
gemischt, diese Zugabe verteilt den Polymerisationsinhibitor wirksam
in der Absorptionssäule.
Es ist vorteilhaft, ein Absorptionsmittel oder Acrylsäure als
Lösemittel
zu verwenden, und es ist ökonomisch,
das in der Reinigungssäule
abgetrennte Absorptionsmittel wieder zu gewinnen.
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Die
Zugabe des Polymerisationsinhibitors kann während des Reinigungsverfahrens
von Acrylsäure und
während
der Aufbewahrung des Monomers bewirkt werden. Es wird empfohlen,
die Zugabe in der oben spezifizierten Menge im Verhältnis zu
der Menge an Acrylsäuredampf,
der im Fall der Zugabe während
der Reinigung verdampft wird, oder dem Gewicht der flüssigen Acrylsäure und
des Esters davon, im Fall der Zugabe während der Aufbewahrung des
Monomers, zu bewirken. Der Ausdruck „Menge an Dampf, der verdampft werden
soll" bedeutet die
Gesamtmenge des Dampfes des Monomers, der erzeugt wird. Die Gesamtmenge des
Dampfes des Monomers kann durch Berechnung leicht gefunden werden
und der so ermittelte Wert ist selbst ein wichtiger Faktor für die Entscheidung über den
Richtwert für
die Zugabe des Polymerisationsinhibitors.
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Im
Verfahren der Reinigung nach dieser Erfindung kann der Sumpf der
Säule zur
Absorption von Acrylsäure
im Folgenden in unveränderter
Form für
die Reinigung in den folgenden Reinigungsschritten verwendet werden.
Zum Zweck der Einstellung der Arbeitsbedingungen der Acrylsäureabsorptionssäule, um
die Acrylsäurekonzentration
im Bereich von 18–75
Gew.-% einzustellen, ist es ausreichend, den Druck, die Temperatur und
die Menge an Absorptionsmittel einzustellen. Speziell wird im Rahmen
dieser Erfindung das Absorptionsmittel im Gegenstromverfahren mit
dem Reaktionsgas in einer Menge, die vorzugsweise im Bereich des
0,2- bis 4,5-fachen, besonders bevorzugt im Bereich des 0,2- bis
4,0-fachen und ganz
besonders bevorzugt im Bereich des 0,6- bis 4,0-fachen des Massenstroms
an Acrylsäure
im Reaktionsgas in Kontakt gebracht. Der Grund für die Spezifizierung dieses
Bereiches ist, dass das Absorptionsmittel in einer Menge verwendet
wird, in der die Konzentration der nieder siedenden Substanz im
Verhältnis
zur Konzentration der Acrylsäure
verringert werden kann und gleichzeitig eine organische Flüssigkeit,
die Acrylsäure
in einer hohen Konzentration enthält, erhalten werden kann. Im übrigen führt der
Unterschied der Menge an Absorptionsmittel aus nicht geklärten Gründen zur
Veränderung
der Menge der absorbierten nieder siedenden Substanz. Dennoch kann
dies durch die Annahme, dass die nieder siedende Substanz als Abfallgas
durch den Kopf der Acrylsäureabsorptionssäule entladen
wird, logisch erklärt
werden, da diese in der Säule
leichter vergasbar ist als Acrylsäure, und der Gehalt an nieder
siedender Substanz im Sumpf der Acrylsäureabsorptionssäule in einem
speziellen Bereich verringert wird, wobei die Möglichkeit besteht, dass das
Absorptionsmittel, das in der oben beschriebenen Menge verwendet
wird, die nieder siedende Substanz als beitragenden Faktor physikalisch
mitreißt.
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Zusätzlich zur
Einstellung der Menge an Absorptionsmittel das mit dem Reaktionsgas
in Kontakt gebracht wird und der Einstellung der Temperatur des
Absorptionsmittels sind die Bedingungen für die Absorption so gesetzt,
dass die Zusammensetzung der Sumpfflüssigkeit einen Gehalt an Acrylsäure im Bereich
von 18–75 Gew.-%
und die Acrylsäure,
die eine Substanz ist, die geneigt ist, ein Polymer zu bilden, gehindert
ist, Polymerisation einzugehen. Die Stücke, die zur Ausführung dieser
Erfindung eingestellt werden müssen,
schließen den
Druck im Kopf der Absorptionssäule,
die theoretische Nummer an Böden
der Acrylsäureabsorptionssäule, die
Art der Packung und die Temperatur im Kopf der Säule ein.
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Beispielsweise
können
als Acrylsäureabsorptionssäule bekannte
Säulen,
wie eine Plattensäule,
eine Füllkörpersäule, eine
Rieselfilmkolonne und eine Spraysäule verwendet werden. Gewöhnlich werden
die Plattensäule
und die Füllkörpersäule bevorzugt
verwendet.
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Die
verwendete Füllkörpersäule weist
vorzugsweise auf der Zulaufseite entlang dem Fluss des Absorptionsmittels
innerhalb der Säule
Füllkörper mit
einer relativ hohen Effizienz für
die Absorption von Acrylsäure
auf und auf der Ablaufseite Füllkörper mit
einer geringen Fähigkeit
Acrylsäure
zu polymerisieren und/oder Böden.
Der Ausdruck „relativ
hoch (niedrig)" bedeutet,
dass spezielle Füllkörper unter
einer Vielzahl von Füllkörpern, die
in Frage kommende Qualität
zu einem hohen Grad aufweisen. Der Ausdruck „ein Füllkörper mit einer relativ geringen
Fähigkeit
zu polymerisieren" bedeutet,
dass für
den Fall, dass die Acrylsäureabsorptionssäule mit
einer Vielzahl von Füllkörpern gefüllt ist,
der spezielle Füllkörper im
Vergleich mit den übrigen
Füllkörpern eine
geringe Fähigkeit
besitzt, ein Polymer zu bilden. Gewöhnlich korrespondiert der obere Teil
der Acrylsäureabsorptionssäule mit
der Zulaufseite, da sich dadurch ein Gegenstromkontakt zwischen
Lösemittel
und dem acrylsäureenthaltenden
Gas bildet, und der untere Teil der Acrylsäureabsorptionssäule, d.
h. Richtung Eingang des Acrylsäure
enthaltenden Gases, entspricht der Ablaufseite. In dem Verfahren
zur Reinigung nach dieser Erfindung wird Acrylsäure bei einer höheren Konzentration
absorbiert als bei der Absorption unter Verwendung der gewöhnlichen
hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit.
Die Schichten der Füllkörper in
der oben genannten Säule
ist nötig,
da Acrylsäure
dazu geneigt ist, in der Säule ein
Polymer zu bilden.
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Die
Acrylsäureabsorptionssäule besitzt
Füllkörper und
Böden als
Gegenstände
der inneren Füllung. In
der gewöhnlichen
Säule besitzt
die gewebeartige Packung die höchste
Effizienz bei der Absorption, die der Reihe nach gefolgt wird von
einer geordneten Lagenpackung, einer ungeordneten Packung, einer
gitterartigen, geordneten Packung und Böden. Selbst die Böden entsprechend
der Absorptionseffizienz einer lagenförmigen, geordneten Packung
und einer uneinheitlichen Packung, wenn diese mit einer hohen Leistung
ausgestattet sind. In Bezug auf die Leichtigkeit, mit der Acrylsäure polymerisiert
werden kann, rangiert die geordnete Gewebefüllung an erster Stelle, und
wird der Reihe nach gefolgt von der geordneten Lagenpackung, der
ungleichmäßigen Packung,
der geordneten Gitterpackung und Platten. Wenn die geordnete Gewebefüllung verwendet
wird, um die Effizienz der Absorption zu erhöhen, bedingt dies das Problem
der Polymerisation und des Unausführbarwerdens des Betriebs,
da es verantwortlich für
die Polymerisation der Substanz während der Behandlung ist. Im
Gegensatz dazu, wenn beispielsweise die gitterartige regelmäßige Packung
verwendet wird, um Polymerisation zu verhindern, bedingt dies die
Notwendigkeit der übermäßigen Vergrößerung der Höhe der Säule, um
die zuvor geschriebene Effizienz zu erreichen, da dies eine geringe
Fähigkeit
zur Absorption aufweist. Um sowohl die Polymerisation zu verhindern
als auch die Effizienz der Absorption zu erhöhen und damit einen dauerhaften,
stabilen Betrieb zu gewährleisten,
wird daher die gewebeartige, gleichmäßige Packung an der Zulaufseite
des Flusses der lösemittelenthaltenden
Flüssigkeit
und zumindest ein Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus lagerartiger, regelmäßiger Packung,
unregelmäßiger Packung,
gitterartiger Packung und Böden,
speziell die lagerartige, gleichmäßige Packung und/oder die unregelmäßige Packung,
auf der Ablaufseite verwendet.
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Gewerbliche
Produkte der gewebeartigen Packung schließen die Sluzer-Packung (hergestellt
durch Sumitomo Heavy Industries Co., Ltd.) Technopack (hergestellt
von Mitsui & Co.,
Ltd.), und MC Pack (hergestellt von Mitsubishi Chemical Engineering
Co.), ein, schichtartige regelmäßige Packung
schließt
MELLAPAK (hergestellt von Sumitomo Heavy Industries Co., Ltd.),
Technopack (hergestellt von Mitsui & Co., Ltd.) und MC Pack (hergestellt
von Mitsubishi Chemical Engineering Co.), die gitterartige, regelmäßige Packung
schließt Flexy
Gride (hergestellt von KOCH ENGINEERING COMPANY INC), die mit unregelmäßiger Packung
schließen Raschig Ring, Pauling, Cascade Mini Ring (hergestellt
von Dodwell & Co.,
Ltd.) und IMTP (hergestellt von Norton Chemical Process Products
Corp.), und die der Böden
schließen
beispielsweise Siebböden,
Kugelböden,
Glockenböden,
Traufenböden,
zweiflutige Böden,
super flack Böden
(super flack tray), Wellensiebböden und
Düsenböden.
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Unter
anderen unregelmäßigen Packungen
ist die Cascade Mini Ring und IMTP, die flache Füllkörper liefern, besonders bevorzugt,
da diese in der Lage sind, einen Raum so eng auszufüllen, wie
eine gleichmäßige Packung,
und da diese eine hervorragende Fähigkeit zur Verhinderung der
Polymerisation aufweisen und eine hoch effiziente Absorption aufweisen.
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Des
weiteren wird gewöhnlich
der Kopf der Acrylsäureabsorptionssäule bei
einem geringfügig
höheren Druck
betrieben. Der Säulenkopfdruck
(Überdruck)
ist vorzugsweise im Bereich von 5 kPa–30 kPa, besonders bevorzugt
im Bereich von 10–20
kPa. Der Grund für
die Verwendung dieses Drucks ist, dass die Menge an nieder siedender
Substanz in der Sumpfflüssigkeit
der Acrylsäureabsorptionssäule verringert
werden kann, in dem die nieder siedende Substanz durch den Kopf
der Säule
entladen wird.
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Das
Acrylsäure
enthaltende Gas, das durch die katalytische Gasphasenoxidation erhalten
wird, wird durch den unteren Teil der Acrylsäureabsorptionssäule in diese
eingeführt.
Ein Teil der Acrylsäurelösung, der durch
das Unterteil der Säule
abgezapft wurde, wird dem darauffolgenden Schritt der Reinigung
zugeführt
und der Rest der Lösung
wird in einer externen Kühleinrichtung
(22) gekühlt.
Die gekühlte
Lösung
wird in die Acrylsäureabsorptionssäule eingeführt und
in Gegenstromkontakt mit dem Gas gebracht, vorzugsweise um das Gas
zu kondensieren und zu kühlen.
Wahlweise kann eine andere Flüssigkeit
als die Sumpfflüssigkeit
der Säulen,
wenn nötig,
abgesaugt und gekühlt
werden und die gekühlte
Flüssigkeit
in die Acrylsäureabsorptionssäule gegeben
werden. Anderenfalls kann das Absorptionsmittel gekühlt werden
und anschließend
in die Acrylsäureabsorptionssäule eingeführt werden.
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Die
externe Kühleinrichtung
(22) muss nicht speziell beschränkt sein, es ist nur nötig, dass
es sich um einen Wärmetauscher
handelt, der in der Lage ist, indirekt eine Flüssigkeit zu kühlen. Als
konkrete Beispiele solcher externen Kühleinrichtungen, können bekannte
Wärmetauscher
wie Röhrenwärmetauscher,
Doppelrohrwärmetauscher,
Spiralwärmetauscher
und Plattenwärmetauscher
genannt werden. Das Kühlen
wird durchgeführt
bis die Temperatur an einem bestimmten Punkt innerhalb der Acrylsäureabsorptionssäule einen vorgeschriebenen
Wert erreicht. Im Allgemeinen wird das Kühlen durch die Temperatur im
Kopf der Säule
geregelt.
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Wenn
des weiteren die gekühlte
Flüssigkeit,
die in der Kühleinrichtung
erhalten wurde, zu der Acrylsäureabsorptionssäule zurückgeführt wird,
liegt diese Position in der Acrylsäureabsorptionssäule allgemein 1–10 theoretische
Böden,
vorzugsweise 1–5
theoretische Böden
und besonders bevorzugt 2–4
theoretische Böden
oberhalb der Position, von der die Flüssigkeit abgelassen wird.
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Im
Fall einer gepackten Säule
bildet die Verteilung des Flüssigkeitsstroms
nach unten im Inneren der Säule
den wichtigsten Faktor in Bezug auf die Effizienz der Absorption.
Wenn die Füllkörper eine
große
Höhe aufweisen,
ist es ratsam, um zu verhindern, dass die Flüssigkeit eine Driftströmung bildet,
eine Flüssigkeitsverteilungseinrichtung
nicht nur am Einlass der Flüssigkeit,
sondern auch in der gepackten Lage zumindest in einem Punkt bei
der Hälfte
der Länge
der Säule
zu haben. Im Allgemeinen wird für
das Flüssigkeitsverteilungsgerät der Röhrenmündungsmodus
oder Gassteigrohrflüssigkeitslochtropfenmodus
angewandt. Da beide dieser Modi so angewendet werden, dass ein gewisser
Grad an Druck in der Flüssigkeitsöffnung angewendet wird,
was dazu führt,
dass die Flüssigkeit
gleichförmig
durch die Vielzahl der Öffnungen
fließt,
wobei die Öffnungen
einen solch kleinen Durchmesser haben, dass dies die Möglichkeit
bedingt, dass die Öffnungen
häufig verstopfen,
beispielsweise mit einem Polymer, wodurch die Effizienz der Absorption
verringert wird und den Betrieb zum Erliegen bringen. Durch die
Verwendung der Flüssigkeitsverteilungseinrichtung
im Überlaufmodus ist
es daher möglich,
die Effizienz der Absorption aufrecht zu erhalten, und den Betrieb
für eine
lange Zeit aufrecht zu erhalten. Die Flüssigkeitsverteilungseinrichtung
im Überlaufmodus
ist beispielsweise so eingerichtet, dass diese eine Vielzahl von
Kerben aufweist, die in das obere Ende der Flüssigkeitsverteilungsröhre geschnitten
sind, und ermöglichen,
dass die Flüssigkeit
verteilt wird, wenn diese über
die Kerben fließt.
Diese wird ohne Bezugnahme auf die Form wirksam verwendet.
-
Diese
Erfindung trennt die nieder siedende Substanz durch Destillation
der hoch siedenden, inerten, hydrophoben, organischen Flüssigkeit
ab, die die Reaktionsgaskomponente enthält, welche durch die Reaktion
der katalytischen Gasphasenoxidation gehalten wird, und zwar die
organische Flüssigkeit,
die Acrylsäure zumindest
in einer Konzentration im Bereich von 18–75 Gew.-% enthält. Als
Vorlauftrennsäule
(30) kann jede bekannte Säule, wie beispielsweise eine
Bodensäule,
eine Füllkörpersäule, Rieselfilmkolonne
und eine Sprühsäule verwendet
werden. Ähnlich
zu der Acrylsäureabsorptionssäule, die
oben erwähnt
wurde, ist es allgemein bevorzugt, dass die Vorlauftrennsäule (30)
eine Plattensäule
oder eine Füllkörpersäule ist.
-
Zu
der Vorlauftrennsäule
(30) wird die organische Flüssigkeit, die Acrylsäure in einer
Konzentration im Bereich von 18–75
Gew.-% enthält
(im Folgenden bezeichnet als „Acrylsäure enthaltende,
organische Flüssigkeit") zugegeben, um die
in der Flüssigkeit
mitgerissene nieder siedende Substanz zu entfernen. Die nieder siedende
Substanz, die möglicherweise
mit der Flüssigkeit
mitgerissen ist, schließt
beispielsweise Ameisensäure,
Essigsäure,
Acrolein, Formaldehyd, Acetaldehyd und Wasser ein. Die Temperatur,
bei der die Acrylsäure
enthaltende organische Flüssigkeit
zu der Trennsäule
(30) gegeben wird, ist vorzugsweise im Bereich von 50–90°C und besonders
bevorzugt im Bereich von 60–80°C.
-
Für die Abtrennung
in der Vorlauftrennsäule
(30) können
Bedingungen verwendet werden, die sich in bekannten Trennverfahren
bewährt
haben. Diese Erfindung ist in der Entdeckung begründet, dass
die Effizienz der Abtrennung der nieder siedenden Substanzen durch
die Verwendung der organischen Flüssigkeit, die Acrylsäure in Konzentration
enthält,
die zuvor im Stand der Technik nicht verwendet wurden, erhöht wird. Übrigens
liegt die bevorzugte Anzahl an theoretischen Böden der Trennsäule (30)
im Bereich von 10–20.
-
Wird
beispielweise die Flussrate des Destillats, das aus dem Kopf der
Trennsäule
(30) ausströmt,
auf einem Wert im Bereich des 1,0- bis 2,0-fachen, vorzugsweise
im Bereich des 1,2- bis 1,8-fachen und besonders bevorzugt im Bereich
des 1,2- bis 1,6-fachen
der Flussrate der nieder siedenden Substanz in der Flüssigkeit,
die zugeführt
wird, eingestellt, liegt das Rückflussverhältnis vom
Kondensator (31), der an die Trennsäule (30) angebracht
ist, im Bereich von 1,0–20,0,
vorzugsweise im Bereich von 3,0–10,0
und besonders bevorzugt im Bereich von 3,0–6,0. Ist die Flussrate des
Destillats geringer als dem 1,0-fachen der Flussrate der nieder siedenden
Substanz, führt
dieser Mangel zu dem Nachteil, dass das Ausströmen eines Überschusses an nieder siedender
Substanz durch den Boden der Säule
hervorgerufen wird, wodurch die Konzentration an nieder siedender
Substanz im Produkt, unabhängig
von der Effizienz der Trennung der Trennsäule, erhöht wird. Im Gegensatz dazu
führt eine
Flussrate, die das 2,0-fache der Flussrate der nieder siedenden
Substanz übersteigt,
dazu, dass der Überschuss
nicht nur die Verwendung einer übermäßig großen Menge
an Energie bedingt, sondern ebenfalls die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass
Polymerisation in der Umgebung des Säulenkopfes verursacht wird.
Der Druck der Säule
im Säulenkopf
(absoluter Druck) wird auf einen Druck im Bereich von 3–30 kPa
eingestellt, vorzugsweise im Bereich von 3–15 kPa und besonders bevorzugt
im Bereich von 5–13 kPa.
Ist dieser Druck geringer als 3 kPa, führt der Mangel zu dem Nachteil,
das nicht nur eine übermäßig große Vakuumeinrichtung
benötigt
wird, sondern ebenfalls zu einer Verringerung der Temperatur im
Säulenkopf
und demzufolge dazu, dass ein größerer Kondensator
benötigt
wird. Im Gegensatz dazu führt
ein Druck, der 30 kPa übersteigt,
zu dem Nachteil, dass neben der Erhöhung der Temperatur der Sumpfflüssigkeit
der Säule
und einer Erhöhung
der Größe des Verdampfers
Polymerisation hervorgerufen wird. Da das Destillat aus der Vorlauftrennsäule immer
noch Acrylsäure
mit einer ziemlich hohen Konzentration enthält, ist es vorteilhaft, das
Destillat in die Acrylsäureabsorptionssäule (20)
zurückzuführen und
das Verhältnis
der Wiedergewinnung von Acrylsäure
zu erhöhen.
Das Destillat kann in die Acrylsäureabsorptionssäule rückgeführt werden,
nachdem die nieder siedenden Substanzen, die darin enthalten sind,
abgetrennt und entfernt wurden, oder es kann in die Acrylsäureabsorptionssäule (20)
zurückgeführt werden,
ohne, dass die Flüssigkeit
diese Behandlung durchlaufen hat. Speziell, wenn das Destillat des
Kondensators zur Acrylsäureabsorptionssäule (20)
zurückgeführt wird,
ist es bevorzugt, dass die Stelle, an der dies der Acrylsäureabsorptionssäule (20)
zugeführt
wird, zwischen dem Einlass zur Wiedereinführung der Acrylsäure enthaltenden
Lösung
in die Acrylsäureabsorptionssäule (20),
die in der Kühleinrichtung
(22) gekühlt
wurde, und dem Einlass zum Einspeisen des Absorptionsmittels liegt.
-
Es
ist empfehlenswert, dass ein Teil der Acrylsäurelösung, die vom Sumpf der Vorlauftrennsäule (30) entnommen
wird, in einem Nachverdampfer (32) zu erhitzen und wieder
zu der Vorlauftrennsäule
(30) zurückzuführen. Der
Nachverdampfer (32) wird vorzugsweise mit molekularem Sauerstoff
gespeist. Diese Zugabe von molekularem Sauerstoff kann mit Hilfe
von Luft eingeblasen erfolgen oder durch direkte Zumischung zu Acrylsäure erreicht
werden. Wird molekularer Sauerstoff in gasförmigem Zustand in die Sumpfflüssigkeit
der Destillationssäule
und/oder des Verdampfers gegeben, kann das Gerät zum Einblasen von Luft leicht
in das Herstellungsverfahren einbezogen werden. Vorzugsweise wird
molekularer Sauerstoff in einer Menge ungefähr im Bereich von 0,1–1,0 Vol.-%,
basierend auf dem Volumen des Dampfes, in den Acrylsäuredampf
zugeführt.
-
Es
ist empfehlenswert, um zu verhindern, dass Acrylsäure dem
nachteiligen Phänomen
der Polymerisation in der Vorlauftrennsäule (30) unterliegt,
einen der bekannten Polymerisationsinhibitoren, wie z. B. Methochinon,
Manganacetat, Nitrosophenol, Cupferron, N-Oxylverbindungen, Kupferdibutylthiocarbamat,
Phenothiazin oder Hydrochinon in geeigneter Weise in die Säule zu geben.
Solche Polymerisationsinhibitoren können durch den Säulenkopf
zugegeben werden. Zum gleichen Zweck kann ein molekularen Sauerstoff
enthaltendes Gas durch das Säulenende
in die Säule
geblasen werden.
-
Es
ist empfehlenswert, dass die Sumpfflüssigkeit der Vorlauftrennsäule (30)
einer Nachlauftrennsäule (40)
zugeführt
wird, wobei die hoch siedenden Substanzen abgetrennt werden, um
die darin enthaltene Acrylsäure
zu reinigen.
-
Als
Nachlauftrennsäule
(40) kann jede bekannt Säule verwendet werden, wie beispielsweise
eine Bodensäule,
eine Füllkörpersäule, eine
Rieselfilmkolonne oder eine Spraysäule. Ähnlich wie bei der oben erwähnten Vorlauftrennsäule (30)
ist es im Allgemeinen bevorzugt, als Nachlauftrennsäule (40)
eine Bodensäule oder
Füllkörpersäule zu verwenden.
Die theoretische Anzahl an Böden
dieser Säule
liegt vorzugsweise im Bereich von 5–20.
-
Die
Destillation der Nachlauftrennsäule
(40) kann unter allen bekannten Bedingungen der Destillation durchgeführt werden.
Der Druck im Kopf der Säule
(absoluter Druck) liegt beispielsweise im Bereich von 3–30 kPa,
vorzugsweise im Bereich von 3–15
kPa und besonders bevorzugt im Bereich von 5–13 kPa. Die Menge an Destillat
kann geeigneter Weise in Übereinstimmung
mit der Toleranz mit der hoch siedenden Verunreinigung im Produkt
fest gelegt werden. Das Verhältnis
des Rückflusses
liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,5–5.
-
Ähnlich zu
oben erwähnten
Vorlauftrennsäule
(30) ist es bevorzugt, zur Nachlauftrennsäule (40)
einen der bekannten Polymerisationsinhibitoren, wie beispielsweise
Methochinon, Manganacetat, Nitrosophenol, Cupferron, N-Oxylverbindungen,
Kupferdibutylthiocarbamat, Phenothiazin oder Hydrochinon zuzugeben,
um zu verhindern, dass Acrylsäure
das nachteilige Phänomen
der Polymerisation eingeht. Solch ein Polymerisationsinhibitor kann
durch den Kopf der Säule
zugegeben werden. Zum gleichen Zweck kann ein molekularen Sauerstoff
enthaltendes Gas durch den Sumpf der Säule in die Säule eingeblasen
werden.
-
Gegebenenfalls
erlaubt die Nachlauftrennsäule
(40), dass Teile des Sumpfes daraus als organische Substanz
enthaltende Abfallöle
entladen werden können.
Es ist dennoch erlaubt, dass hoch siedende Lösemittel wieder zu reinigen
und ein Absorptionsmittel zur Verwendung in der Acrylsäureabsorptionssäule (20)
zurück
zu gewinnen. Es ist empfehlenswert, dass der Rückstand daraus in einem Nachverdampfer
(42) erhitzt und wieder in die Nachlauftrennsäule (40)
rückgeführt wird.
Gegebenenfalls kann der Nachverdampfer (42) mit molekularem
Sauerstoff gespeist werden. Die Zugabe des molekularen Sauerstoffs
kann durch Einblasen von Luft oder durch direkte Mischung mit der
eingespeisten Flüssigkeit
durchgeführt
werden. Wenn der molekulare Sauerstoff in gasförmigem Zustand in die Nachlauftrennsäule (40)
oder den Nachverdampfer (42) geliefert wird, kann die Vorrichtung
zum Lufteinblasen in das Produktionsverfahren eingefügt werden.
Vorzugsweise wird der molekulare Sauerstoff in den Dampf der Acrylsäure in einer
Menge im Bereich von 0,1–1,0
Vol.-%, basierend auf dem Volumen des Dampfes, eingeführt.
-
Acrylsäure wird
durch den Kopf der Nachlauftrennsäule (40) destilliert.
Im Allgemeinen ist die Reinheit des Acrylsäuredestillats im Bereich von
99,5–99,9
Gew.-%.
-
Im
Folgenden wird diese Erfindung genauer unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele
beschrieben.
-
Beispiel 1
-
In Übereinstimmung
mit dem Verfahren, das in 2 dargestellt
ist, wurde Acrylsäure
durch die Schritte der Herstellung eines Acrylsäure enthaltenden Gases durch
die Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation und die darauffolgende
Verwendung einer Acrylsäureabsorptionssäule, einer
Vorlauftrennsäule
und einer Nachlauftrennsäule
gereinigt.
- (1) Durch Reaktion der katalytischen
Gasphasenoxidation wurde ein Acrylsäure enthaltendes Gas, zusammengesetzt
aus 7,15 Vol.-% Acrylsäure,
14,6 Vol.-% nieder siedender Substanzen (Summe aus Ameisensäure, Essigsäure, Acrolein,
Formaldehyd, Acetaldehyd und Wasser), 0,15 Vol.-% hoch siedender
Substanzen (Summe aus Furfural und Maleinsäureanhydrid) und 78,1 Vol.-%
nicht kondensiertes Gas (Summe aus Stickstoff, Sauerstoff, Propylen,
Propan, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid), erhalten.
- (2) Das Acrylsäure
enthaltende Gas wurde in die Acrylsäureabsorptionssäule gegeben.
Die Temperatur, bei dem das Acrylsäure enthaltende Gas zugeführt wurde,
betrug 150°C.
Die Acrylsäureabsorptionssäule hatte einen
Durchmesser von 54,9 mm. Die Säule
war mit drei Betten Sluzer DX beladen, die jeweils 1100 mm lang
waren. Das Absorptionsmittel bestand aus 73,5 Gew.-% Diphenylether
und 26,5 Gew.-% Diphenyl und enthielt 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinoxyl
als Polymerisationsinhibitor in einer Menge von 100 Gewichts ppm
in Bezug auf die Menge an Acrylsäure
im Reaktionsgas und wurde verwendet, um Acrylsäure zu absorbieren. Das Acrylsäure enthaltende
Gas wurde in die Acrylsäureabsorptionssäule mit
einer Einspeisungsrate von 8,14 Nm3/Std.
gegeben und das Absorptionsmittel wurde bei einer Einspeisungsrate
von 4,3 kg pro Stunde (das 2,3-fache des Massenstroms an Acrylsäure) zugegeben.
Wenn die Absorption an Acrylsäure
durch Setzen des Drucks im Kopf der Säule auf 11,7 kPa (Anzeigedruck)
durchgeführt
wurde, betrug die Temperatur im Kopf der Säule 47,7°C und der Absorptionskoeffizient
an Acrylsäure
betrug 98,1 Gew.-%, die Konzentration an Acrylsäure in der Sumpfflüssigkeit
der Säule
betrug 29,6 Gew.-% und die Konzentration der nieder siedenden Substanzen
im Verhältnis
zur Acrylsäule
betrug 7,0 Gew.-%.
- (3) Die Sumpfflüssigkeit
der Säule
wurde in die Vorlauftrennsäule
geführt.
Diese Destillationssäule
war eine Oldershaw unter Verwendung von 28 Böden und wurde bei einem Kopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einem Rückflussverhältnis von 4 und einer Destillationsrate
von 170 g/Std. betrieben, um die nieder siedende Substanz durch
Destillation auszutreiben. Die Zusammensetzung der Sumpfflüssigkeit
der Destillationssäule
war so, dass die Konzentration der nieder siedenden Substanz im
Verhältnis
zur Acrylsäule
600 Gewichts ppm betrug.
- (4) Dann wurde die Sumpfflüssigkeit
der Säule
einer Nachlauftrennsäule
zugeführt.
Die Destillationssäule war
eine Oldershaw unter Verwendung von 22 Böden und wurde bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 1 und einer
Destillationsrate von 1840 g/Std. betrieben, um die hoch siedende
Substanz durch Destillation abzutrennen. Die Konzentration der nieder
siedenden Substanz im Destillat der Destillationssäule betrug
600 Gewichts ppm.
-
Beispiel (2)
-
- (1) Ein acrylsäureenthaltendes Gas mit der
gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurde hergestellt.
- (2) Anschließend
wurde das Acrylsäure
enthaltende Gas in eine Acrylsäureabsorptionssäule gegeben.
Die Acrylsäureabsorptionssäule und
das Absorptionsmittel, das darin verwendet wurde, waren die gleichen, wie
in Beispiel 1 verwendet wurden. Die Temperatur, bei der das Acrylsäure enthaltende
Gas zugeführt
wurde, betrug 150°C, ähnlich wie
in Beispiel 1, und die Zuführungsrate
des Gases in die Acrylsäureabsorptionssäule betrug
8,14 Nm3/Std.. Wenn die Absorption der Acrylsäure durch
Setzen der Flussrate des Absorptionsmittels auf 1,1 kg/h durchgeführt wurde
(dem 0,6-fachen des Massenstroms von Acrylsäure) betrug der Kopfdruck 11,7
kPa (Anzeigendruck) und die Temperatur im Säulenkopf betrug 41,2°C, der Absorptionskoeffizient
von Acrylsäure
betrug 98,1 Gew.-%, die Konzentration an Acrylsäure in der Sumpfflüssigkeit
betrug 59,9 Gew.-% und die Konzentration an nieder siedenden Substanzen
im Verhältnis
zu Acrylsäure
betrug 7,2 Gew.-%.
- (3) Die Sumpfflüssigkeit
der Säule
wurde zu der gleichen Vorlauftrennsäule zugeführt, wie in Beispiel 1 verwendet.
Die Säule
wurde bei einem Kopfdruck von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate
von 4 und einer Destillationsrate von 170 g/h betrieben, um die
nieder siedende Substanz durch Destillation abzutrennen. Die Zusammensetzung
der Sumpfflüssigkeit
in der Destillationssäule
war so, dass die Konzentration der nieder siedenden Substanz in
Bezug auf Acrylsäure
360 Gewichts ppm betrug.
- (4) Dann wurde die Sumpfflüssigkeit
der Säule
zu der gleichen Nachlauftrennsäule,
wie in Beispiel 1 verwendet, zugeführt. Diese Säule wurde
bei einem Kopfdruck von 10 kPa (absoluter Druck), eine Rückflussrate
von 1 und einer Destillationsrate von 1840 g/h betrieben, um die
hoch siedende Substanz durch Destillation abzutrennen. Die Konzentration
der nieder siedenden Substanz im Destillat aus der Destillationssäule betrug
360 Gewichts ppm.
-
Beispiel 3
-
- (1) Ein acrylsäureenthaltendes Gas mit der
gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurde hergestellt.
- (2) Anschließend
wurde das Acrylsäure
enthaltende Gas zu einer Acrylsäureabsorptionssäule zugeführt. Die
Acrylsäureabsorptionssäule und
das darin verwendete Absorptionsmittel waren die gleichen wie in
Beispiel 1. Die Temperatur, bei der das Acrylsäure enthaltende Gas zugeführt wurde,
betrug 150°C,
analog zu Beispiel 1, und die Einspeisungsrate dieses Gases in die
Acrylsäureabsorptionssäule betrug
8,14 Nm3/h. Wenn die Absorption von Acrylsäure durch
Einstellen der Flussrate des Absorptionsmittels auf 7,5 kg/h (dem
4,0-fachen des Massenstroms an Acrylsäure), des Kopfdrucks auf 11,7
kPa (Anzeigedruck) und der Temperatur im Säulenkopf auf 53,8°C durchgeführt wurde,
betrug der Absorptionskoeffizient von Acrylsäure 98,1 Gew.-%, die Konzentration
an Acrylsäure
in der Sumpfflüssigkeit
19,7 Gew.-% und die Konzentration an nieder siedender Substanz,
in Bezug auf Acrylsäure,
betrug 7,3 Gew.-%.
- (3) Die Sumpfflüssigkeit
wurde zu der gleichen Vorlauftrennsäule, wie in Beispiel 1 verwendet,
zugeführt. Die
Säule wurde
bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 4 und einer
Destillationsrate von 170 g/h betrieben, um die nieder siedende
Substanz durch Destillation abzutrennen. Die Zusammensetzung der
Sumpfflüssigkeit
in der Destillationssäule
war so, das die Konzentration der nieder siedenden Substanz in Bezug
auf Acrylsäure
1360 Gewichts-ppm betrug.
- (4) Anschließend
wurde die Sumpfflüssigkeit
der Säule
der gleichen Nachlauftrennsäule,
wie in Beispiel 1 verwendet, zugeführt. Die Säule wurde bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 1 und einer
Destillationsrate von 1840 g/h betrieben, um die hoch siedende Substanz durch
Destillation abzutrennen. Die Konzentration der nieder siedenden
Substanz im Destillat aus dieser Destillationssäule betrug 1370 Gewichts ppm.
-
Beispiel 4
-
- (1) Ein Acrylsäure enthaltendes Gas mit der
gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurde hergestellt.
- (2) Anschließend
wurde das Acrylsäure
enthaltende Gas zu einer Acrylsäureabsorptionssäule zugeführt. Die
Acrylsäureabsorptionssäule und
das darin verwendete Absorptionsmittel waren die gleichen wie in
Beispiel 1. Die Temperatur, bei der das Acrylsäure enthaltende Gas zugeführt wurde,
betrug 150°C,
analog zu Beispiel 1, und die Einspeisungsrate dieses Gases in die
Acrylsäureabsorptionssäule betrug
8,14 Nm3/h. Wenn die Absorption von Acrylsäure bei
einer Flussrate des Absorptionsmittels von 0,6 kg/h (dem 0,3-fachen des Massenstroms
an Acrylsäure),
einem Kopfdruck von 11,7 kPa (Anzeigedruck) und einer Temperatur
im Säulenkopf
von 40,3°C
bewirkt wurde, betrug der Absorptionskoeffizient von Acrylsäure 98,1 Gew.-%,
die Konzentration an Acrylsäure
in der Sumpfflüssigkeit
68,9 Gew.-% und die Konzentration an nieder siedender Substanz,
in Bezug auf Acrylsäure,
betrug 8,0 Gew.-%.
- (3) Die Sumpfflüssigkeit
wurde zu der gleichen Vorlauftrennsäule, wie in Beispiel 1 verwendet,
zugeführt. Die
Säule wurde
bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 4 und einer
Destillationsrate von 170 g/h betrieben, um die nieder siedende
Substanz durch Destillation abzutrennen. Die Zusammensetzung der
Sumpfflüssigkeit
in der Destillationssäule
war so, das die Konzentration der nieder siedenden Substanz in Bezug
auf Acrylsäure
580 Gewichts-ppm betrug.
- (4) Anschließend
wurde die Sumpfflüssigkeit
der Säule
der gleichen Nachlauftrennsäule,
wie in Beispiel 1 verwendet, zugeführt. Die Säule wurde bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 1 und einer
Destillationsrate von 1840 g/h betrieben, um die hoch siedende Substanz durch
Destillation abzutrennen. Die Konzentration der nieder siedenden
Substanz im Destillat aus dieser Destillationssäule betrug 580 Gewichts ppm.
-
Beispiel 5
-
- (1) Ein Acrylsäure enthaltendes Gas mit der
gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurde hergestellt.
- (2) Anschließend
wurde das Acrylsäure
enthaltende Gas zu einer Acrylsäureabsorptionssäule zugeführt. Die
Acrylsäureabsorptionssäule und
das darin verwendete Absorptionsmittel waren die gleichen wie in
Beispiel 1. Die Temperatur, bei der das Acrylsäure enthaltende Gas zugeführt wurde,
betrug 150°C,
analog zu Beispiel 1, und die Flussrate dieses Gases in die Acrylsäureabsorptionssäule betrug
8,14 Nm3/h. Wenn die Absorption von Acrylsäure durch
Einstellen der Flussrate des Absorptionsmittels auf 0,4 kg/h (dem
0,2-fachen des Massenstroms an Acrylsäure), einem Kopfdrucks auf
11,7 kPa (Anzeigedruck) und der Temperatur im Säulenkopf auf 39,8°C durchgeführt wurde,
betrug der Absorptionskoeffizient von Acrylsäure 98,1 Gew.-%, die Konzentration
an Acrylsäure
in der Sumpfflüssigkeit
74,4 Gew.-% und die Konzentration an nieder siedender Substanz,
in Bezug auf Acrylsäure,
betrug 8,6 Gew.-%.
- (3) Die Sumpfflüssigkeit
wurde zu der gleichen Vorlauftrennsäule, wie in Beispiel 1 verwendet,
zugeführt. Die
Säule wurde
bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 4 und einer
Destillationsrate von 170 g/h betrieben, um die nieder siedende
Substanz durch Destillation abzutrennen. Die Zusammensetzung der
Sumpfflüssigkeit
in der Destillationssäule
war so, das die Konzentration der nieder siedenden Substanz in Bezug
auf Acrylsäure
1340 Gewichts ppm betrug.
- (4) Anschließend
wurde die Sumpfflüssigkeit
der Säule
der gleichen Nachlauftrennsäule,
wie in Beispiel 1 verwendet, zugeführt. Die Säule wurde bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 1 und einer
Destillationsrate von 1840 g/h betrieben, um die hoch siedende Substanz durch
Destillation abzutrennen. Die Konzentration der nieder siedenden
Substanz im Destillat aus dieser Destillationssäule betrug 1340 Gewichts ppm.
-
Beispiel 6
-
- (1) Ein Acrylsäure enthaltendes Gas wurde
durch die Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation hergestellt.
Dieses Gas setzte sich zusammen aus 5,35 Vol.-% Acrylsäure, 12,25
Vol.-% nieder siedender Substanzen (Summe aus Ameisensäure, Essigsäure, Acrylein,
Formaldehyd, Acetaldehyd und Wasser), 0,1 Vol.-% hoch siedender
Substanzen (Summe aus Furfural und Maleinsäureanhydrid) und 82,2 Vol.-% nicht-kondensierender
Gase (Summe aus Stickstoff, Sauerstoff, Propylen, Propan, Kohlenstoffmonoxid und
Kohlenstoffdioxid).
- (2) Anschließend
wurde dieses Acrylsäure
enthaltende Gas einer Acrylsäureabsorptionssäule zugeführt. Die
Acrylsäureabsorptionssäule und
das Absorptionsmittel, das darin verwendet wurde, waren dieselben, wie
die in Beispiel 1 verwendeten. Die Temperatur, bei der das Acrylsäure enthaltende
Gas zugeführt
wurde, betrug 150°C, ähnlich wie
in Beispiel 1. Wenn die Absorption der Acrylsäure durch Festsetzen der Einspeisungsrate
des Gases zu der Acrylsäureabsorptionssäule auf
10,92 Nm3/h, die Einspeisungsrate des Absorptionsmittels
auf 4,3 kg/h (dem 2,3-fachen des Massenstroms an Acrylsäure), der
Säulenkopfdruck auf
11,7 kPa (Anzeigedruck) und die Säulenkopftemperatur auf 42,2°C festgelegt
wurde, betrug der Absorptionskoeffizient von Acrylsäure 98,1
Gew.-%, die Konzentration an Acrylsäure in der Sumpfflüssigkeit der
Säule betrug
29,6 Gew.-% und die Konzentration der nieder siedenden Substanzen,
in Bezug auf Acrylsäure,
betrug 6,9 Gew.-%.
- (3) Die Sumpfflüssigkeit
wurde zu derselben Vorlauftrennsäule,
wie in Beispiel 1 verwendet, zugeführt. Die Säule wurde bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck) einer Rückflussrate von 4 und einer Destillationsrate
von 170 g/h betrieben, um die nieder siedende Substanz durch Destillation
abzutrennen. Die Zusammensetzung der Sumpfflüssigkeit in der Destillationssäule war
so, dass die Konzentration der nieder siedenden Substanz im Verhältnis zu
Acrylsäure
520 Gewichts ppm betrug.
- (4) Anschließend
wurde die Sumpfflüssigkeit
der Säule
der gleichen Nachlauftrennsäule,
wie in Beispiel 1 verwendet, zugeführt. Die Säule wurde bei einem Kopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 1 und einer
Destillationsrate von 1840 g/h betrieben, um hoch siedende Substanzen
durch Destillation abzutrennen. Die Konzentration der nieder siedenden
Substanz im Destillat dieser Destillationssäule betrug 520 Gewichts ppm.
-
Beispiel 7
-
- (1) Ein Acrylsäure enthaltendes Gas wurde
durch die Reaktion der katalytischen Gasphasenoxidation hergestellt.
Dieses Gas setzte sich zusammen aus 8,55 Vol.-% Acrylsäure, 16,45
Vol.-% an nieder siedenden Substanzen (Summe aus Ameisensäure, Essigsäure, Acrylein,
Formaldehyd, Acetaldehyd und Wasser), 0,15 Vol.-% an hoch siedenden
Substanzen (Summe aus Furfural und Maleinsäureanhydrid) und 74,85 Vol.-%
an nicht-kondensiertem Gas (Summe aus Stickstoff, Sauerstoff, Propylen,
Propan, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid).
- (2) Anschließend
wurde das Acrylsäure
enthaltende Gas einer Acrylsäureabsorptionssäule zugeführt. Die Acrylsäureabsorptionssäule und
das darin verwendete Absorptionsmittel waren die gleichen, wie die
in Beispiel 1 verwendeten. Die Temperatur, bei der das Acrylsäure enthaltende
Gas zugeführt
wurde, betrug 150°C, ähnlich wie
in Beispiel 1. Wenn die Absorption der Acrylsäure durch Festlegen der Flussrate
des Gases zur Acrylsäureabsorptionssäule auf
6,82 Nm3/h, die Flussrate des Absorptionsmittels
auf 4,3 kg/h (dem 2,3-fachen des Massenstroms an Acrylsäure), den
Säulenkopfdruck
von 11,7 kPa und die Säulenkopftemperatur
auf 51,5°C
festgelegt wurde, betrug der Absorptionskoeffizient an Acrylsäure 98,1
Gew.-%, die Konzentration an Acrylsäure in der Sumpfflüssigkeit
der Säule
betrug 7,1 Gew.-% und die Konzentration an nieder siedenden Substanzen
in Bezug auf Acrylsäure
betrug 29,6 Gew.-%.
- (3) Die Sumpfflüssigkeit
wurde zu der gleichen Vorlauftrennsäule, wie in Beispiel 1 verwendet,
zugeführt. Die
Säule wurde
bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 4 und einer
Destillationsrate von 170 g/h betrieben, um die nieder siedende
Substanz durch Destillation abzutrennen. Die Zusammensetzung der
Sumpfflüssigkeit
in der Destillationssäule
war so, das die Konzentration der nieder siedenden Substanz in Bezug
auf Acrylsäure
670 Gewichts ppm betrug.
- (4) Anschließend
wurde die Sumpfflüssigkeit
der Säule
der gleichen Nachlauftrennsäule,
wie in Beispiel 1 verwendet, zugeführt. Die Säule wurde bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 1 und einer
Destillationsrate von 1840 g/h betrieben, um die hoch siedende Substanz durch
Destillation abzutrennen. Die Konzentration der nieder siedenden
Substanz im Destillat aus dieser Destillationssäule betrug 670 Gewichts ppm.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
- (1) Ein Acrylsäure enthaltendes Gas mit der
gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurde hergestellt.
- (2) Anschließend
wurde das Acrylsäure
enthaltende Gas zu einer Acrylsäureabsorptionssäule zugeführt. Die
Acrylsäureabsorptionssäule und
das darin verwendete Absorptionsmittel waren die gleichen wie in
Beispiel 1. Die Temperatur, bei der das Acrylsäure enthaltende Gas zugeführt wurde,
betrug 150°C,
analog zu Beispiel 1, und die Einspeisungsrate dieses Gases in die
Acrylsäureabsorptionssäule betrug
8,14 Nm3/h. Wenn die Absorption von Acrylsäure bei
einer Einspeisungsrate des Absorptionsmittels von 10,5 kg/h (dem 5,6-fachen
des Massenstroms an Acrylsäure),
einem Kopfdruck von 11,7 kPa (Anzeigedruck) und einer Temperatur
im Säulenkopf
von 59,9°C
bewirkt wurde, betrug der Absorptionskoeffizient von Acrylsäure 97,9 Gew.-%,
die Konzentration an Acrylsäure
in der Sumpfflüssigkeit
15,0 Gew.-% und die Konzentration an nieder siedender Substanz,
in Bezug auf Acrylsäure,
betrug 7,5 Gew.-%.
- (3) Die Sumpfflüssigkeit
wurde zu der gleichen Vorlauftrennsäule, wie in Beispiel 1 verwendet,
zugeführt. Die
Säule wurde
bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 4 und einer
Destillationsrate von 170 g/h betrieben, um die nieder siedende
Substanz durch Destillation abzutrennen. Die Zusammensetzung der
Sumpfflüssigkeit
in der Destillationssäule
war so, das die Konzentration der nieder siedenden Substanz in Bezug
auf Acrylsäure
2480 Gewichts-ppm betrug.
- (4) Anschließend
wurde die Sumpfflüssigkeit
der Säule
der gleichen Nachlauftrennsäule,
wie in Beispiel 1 verwendet, zugeführt. Die Säule wurde bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 1 und einer
Destillationsrate von 1840 g/h betrieben, um die hoch siedende Substanz durch
Destillation abzutrennen. Die Konzentration der nieder siedenden
Substanz im Destillat aus dieser Destillationssäule betrug 2490 Gewichts ppm.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
- (1) Ein Acrylsäure enthaltendes Gas mit der
gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurde hergestellt.
- (2) Anschließend
wurde das Acrylsäure
enthaltende Gas zu einer Acrylsäureabsorptionssäule zugeführt. Die
Acrylsäureabsorptionssäule und
das darin verwendete Absorptionsmittel waren die gleichen wie in
Beispiel 1. Die Temperatur, bei der das Acrylsäure enthaltende Gas zugeführt wurde,
betrug 150°C,
analog zu Beispiel 1, und die Einspeisungsrate dieses Gases in die
Acrylsäureabsorptionssäule betrug
8,14 Nm3/h. Wenn die Absorption von Acrylsäure bei
einer Einspeisungsrate des Absorptionsmittels von 0,2 kg/h (dem 0,1-fachen
des Massenstroms an Acrylsäure),
einem Kopfdruck von 11,7 kPa (Anzeigedruck) und einer Temperatur
im Säulenkopf
von 39,2°C
bewirkt wurde, betrug der Absorptionskoeffizient von Acrylsäure 97,6 Gew.-%,
die Konzentration an Acrylsäure
in der Sumpfflüssigkeit
der Säule
betrug 87,1 Gew.-% und die Konzentration an nieder siedender Substanz,
in Bezug auf Acrylsäure,
betrug 9,3 Gew.-%.
- (3) Die Sumpfflüssigkeit
wurde zu der gleichen Vorlauftrennsäule, wie in Beispiel 1 verwendet,
zugeführt. Die
Säule wurde
bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 4 und einer
Destillationsrate von 170 g/h betrieben, um die nieder siedende
Substanz durch Destillation abzutrennen. Die Zusammensetzung der
Sumpfflüssigkeit
in der Destillationssäule
war so, das die Konzentration der nieder siedenden Substanz in Bezug
auf Acrylsäure
5400 Gewichts-ppm betrug.
- (4) Anschließend
wurde die Sumpfflüssigkeit
der Säule
der gleichen Nachlauftrennsäule,
wie in Beispiel 1 verwendet, zugeführt. Die Säule wurde bei einem Säulenkopfdruck
von 10 kPa (absoluter Druck), einer Rückflussrate von 1 und einer
Destillationsrate von 1840 g/h betrieben, um die hoch siedende Substanz durch
Destillation abzutrennen. Die Konzentration der nieder siedenden
Substanz im Destillat aus dieser Destillationssäule betrug 5380 Gewichts ppm.
-
In
dieser Beschreibung bedeuten die Einheiten „Nm3" oder „N Liter" Kubikmeter oder
Liter bei jeweils 0°C
und einer Atmosphäre
(9,8 kPa), auch bezieht sich der Ausdruck „hoch siedende, inerte, hydrophobe,
organische Flüssigkeit
auf ein hydrophobes, organisches Lösemittel, das unter den Bedingungen,
die in dieser Anmeldung verwendet werden, nicht mit Acrylsäure reagiert,
und das einen Siedepunkt hat, der höher liegt als der von Acrylsäure (141°C) vorzugsweise
wesentlich höher.