Дистилляционная обработка ацетонциангидрина и способ получения алкиловых эфиров метакриловой кислоты и производных продуктов - RU2495868C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Предложенное изобретение относится в общем к способу получения ацетонциангидрина, к способу получения алкиловых эфиров метакриловой кислоты, к способу получения метакриловой кислоты, устройству для получения алкиловых эфиров метакриловой кислоты, способу получения полимеров, основанных, по меньшей мере, частично на алкиловых эфирах метакриловой кислоты, к применению полученных из предложенного согласно изобретению способа алкиловых эфиров метакриловой кислоты в химических продуктах, а также химическим продуктам, которые основываются на алкиловых эфирах, полученных предложенным согласно изобретению способом.

Ацетонциангидрин является одним из важных исходных компонентов при получении метакриловой кислоты и алкиловых эфиров метакриловой кислоты. Эти оба соединения являются мономерами, которые имеют больше значение для ряда массовых пластмасс и потребность в которых непрерывно растет вследствие растущего повышения применение этих массовых пластмасс, так что исходный продукт ацетонциангидрин необходим во все более значительных количествах. Ацетонциангидрин получают, например, из синильной кислоты и ацетона или также из ацетона и солей синильной кислоты.

Традиционно, как описывают в том числе в патенте ГДР DD 273058, патентах США US 4130580 или US 3742016, переработку ацетонциангидрина, образованного в вышеуказанной реакции, проводят путем двухстадийной или многостадийной дистилляции. Ацетон, полученный при данной переработке, по меньшей мере, частично снова добавляют в реакцию для ацетонциангидрина до получения алкиловых эфиров метакриловой кислоты или метакриловой кислоты.

В общем, в основе предложенного изобретения лежит задача устранить, по меньшей мере, частично или полностью недостатки, имеющие место в уровне техники.

К тому же в основе предложенного изобретения лежит задача создать способ получения ацетонциангидрина или метакриловой кислоты или алкиловых эфиров метакриловой кислоты, что экономичным способом предоставить ацетонциангидрин с хорошей чистотой при высоких выходах.

Кроме того, задачей предложенного изобретения является предоставить ацетонциангидрин, по возможности пригодный для последующих превращений.

Кроме того, предложенная согласно изобретению задача состоит в том, чтобы предоставить устройство, с помощью которого можно получить ацетонциангидрин экономичным способом с хорошими выходами при высокой чистоте.

Решение, по меньшей мере, одной вышеуказанной задачи указано в содержании пунктов формулы изобретения, независимых и зависимых, причем зависимые пункты представляют предпочтительные варианты осуществления предложенного изобретения.

Таким образом, изобретение также относится к способу получения ацетонциангидрина, включающему стадии:

A. взаимодействие ацетона и синильной кислоты в реакторе для получения реакционной смеси, причем реакционную смесь подвергают циркуляции и получают ацетонциангидрин;

B. охлаждение, по меньшей мере, части реакционной смеси, предпочтительно путем прохождения области охлаждения охладителя, причем охладитель содержит охладительный элемент или, по меньшей мере, два охладительных элемента;

C. выведение, по меньшей мере, части полученного ацетонциангидрина из реактора;

D. непрерывная дистилляция выведенного полученного ацетонциангидрина с получением кубового продукта ацетонциангидрина и верхнего продукта ацетона в дистилляционной колонне;

E. возвращение, по меньшей мере, части, предпочтительно, по меньшей мере, 20% масс., предпочтительно, по меньшей мере, 50% масс. и особенно предпочтительно, по меньшей мере, 80% масс. верхнего продукта ацетона на стадию A,

причем верхний продукт ацетон во время возвращения охлаждают при температуре меньше чем 60°C, предпочтительно, по меньшей мере, меньше чем 50°C, предпочтительно меньше чем 40°C и особенно предпочтительно меньше чем 35°C, а также более того, предпочтительно меньше чем 30°C и кроме того предпочтительно меньше чем 20°С или меньше чем 10°C. Вышеуказанные температуры устанавливают предпочтительно путем охлаждения. Как правило, не устанавливают ниже температуры плавления, часто 1°C или больше.

Взаимодействие ацетона и синильной кислоты можно проводить в реакторе, известном специалисту в данной области и подходящем для данной цели. Особенно предпочтительным является проведение в реакторе, снабженном охладительным элементом, который работает предпочтительно непрерывно. Под него подпадают петлевые реакторы, которые имеют охладительный элемент, или встроенный в петле или в виде байпаса. Реакционную смесь можно подвергать циркуляции известными специалисту в данной области подходящими способами. Это можно осуществлять, во-первых, посредством того, что применяют соответствующие мешалки. Кроме того, существует возможность проводить циркуляцию посредством перемешивания реакционной смеси в реакционной петле, в которой циркулирует реакционная смесь. Данные мероприятия служат для того, чтобы реакционная смесь имела достаточно продолжительное время обработки в реакторе, таким образом, обеспечивается соответственно полное взаимодействие ацетона и синильной кислоты или ацетона и солей синильной кислоты.

Отвод, по меньшей мере, части ацетонциангидрина из реактора проводят обычно путем направления реакционной смеси с образованным из нее ацетонциангидрином в холодильник. Причем может быть предпочтительно добавление одного или нескольких стабилизаторов, предпочтительно серной кислоты. Количество отводимого ацетонцианангидрина зависит от превращения эдуктов, содержащихся в реакционной смеси, в ацетонциангидрин, причем отводят по возможности при высоких превращениях.

Под «непрерывной» дистилляцией стадии D согласно изобретению понимают то, что дистилляцию проводят не частями, а по возможности с небольшим перерывом или совершенно без перерыва в течение более продолжительного времени. Это время может составлять, по меньшей мере, один день, предпочтительно, по меньшей мере, 7 дней и особенно предпочтительно, по меньшей мере, один месяц. В общем, дистилляцию прерывают только в том случае, если с одной стороны реакцию можно прервать в реакторе или дистилляцию в колонне путем очистки и технического обслуживания или окончания производства. Наряду в непрерывной дистилляцией на стадии D согласно изобретению, кроме того, может быть предпочтительно на, по меньшей мере, одной другой стадии кроме D способ нужно проводить непрерывно, причем особенно предпочтительным является, если предложенный согласно изобретению способ непрерывно проводят на стадиях A-E. Кроме того, дистилляцию можно проводить в виде так называемого отпаривания. При этом отгоняют вещества, обозначаемые как низкокипящие части и которые имеют более низкую температуру кипения, чем ацетонциангидрин. Предпочтительно температура кипения низкокипящих частей находится на, по меньшей мере, 2, предпочтительно, по меньшей мере, 5 и особенно предпочтительно, по меньшей мере, 10°C выше температуры кипения ацетонциангидрина. По сравнению с дистилляцией при отпаривании вообще устанавливают только очень незначительное флегмовое число. Это можно получить путем подходящего непродолжительного времени обработки ацетонциангидрина, освобождаемого от низкокипящих частей. Время обработки может находиться в области от примерно 0,01 до примерно 20 минут, предпочтительно от 0,1 до 10 минут, особенно в области от примерно 0,5 до примерно 5 минут и более того предпочтительно в области от примерно 1 до примерно 2 минут.

Кроме того, согласно изобретению может быть предпочтительно, что на стадии Е возвращают, по меньшей мере, 20, предпочтительно, по меньшей мере, 30 и более того предпочтительно, по меньшей мере, 60% масс. ацетонового головного продукта на стадии A. Ацетоновый головной продукт также еще содержит синильную кислоту. В общем ацетоновый головной продукт содержит меньше чем 50% масс., предпочтительно меньше чем 25% масс., особенно предпочтительно меньше чем 10% масс., а также более того предпочтительно меньше чем 7% масс. ацетонциангидрина. В ряде случаев не превышают от 0,1 или 2, иногда также 3% масс. ацетонциангидрина в головном продукте выпарной колонны.

Кроме того, в предложенном согласно изобретению способе может быть предпочтительно, что отводимый ацетонцианангидрин нагревают с помощью ацетонциангидринового кубового продукта. Это предпочтительно осуществляют посредством того, что отводимый ацетонциангидрин и ацетонциангидриновый кубовый продукт подвергают термическому контакту через теплообменник.

Согласно другому предложенному согласно изобретению осуществлению является предпочтительным, чтобы дистилляционная колонна состояла из верхней половины и нижней половины и отводимый ацетонциангидрин подавался в верхнюю часть. При этом может быть предпочтительным, чтобы подачу проводить в нижней части верхней половины дистилляционной колонны.

Следующий вариант предложенного согласно изобретению осуществления соответствует тому, что подаваемый ацетонциангидрин имеет температуру в области от примерно 40 до примерно 100°C, предпочтительно в области от примерно 50 до примерно 80°C и особенно предпочтительно в области от примерно 65 до примерно 70°C.

Согласно другому предложенному согласно изобретению осуществлению предпочтительно, что часть нижней половины поддерживают при температуре в области от примерно 80 до примерно 140°C, предпочтительно в области от примерно 100°C до примерно 130°C и особенно предпочтительно в области от 110°C до примерно 120°C. Эта частичная область предпочтительно находится в нижней части нижней половины, предпочтительно там, где во время работы колонны находится кубовая часть колонны.

В другом осуществлении предложенного изобретения является предпочтительно, чтобы ацетонциангидриновый кубовый продукт имел температуру в области от примерно 80 до примерно 120°C, предпочтительно в области от примерно 85 до примерно 115°C и особенно предпочтительно в области от примерно 87 до примерно 110°C. К тому же согласно изобретению может быть предпочтительно, что, по меньшей мере, в колонне выдерживают давление в области от примерно 10 до примерно 250 мбар, предпочтительно в области от примерно 20 до примерно 200 мбар и особенно предпочтительно в области от примерно 50 до примерно 150 мбар.

Согласно другому предложенному согласно изобретению осуществлению является предпочтительно, чтобы пониженное давление достигалось с помощью действующего сухим насоса. При этом применялись известные специалисту в данной области и оказывающиеся пригодными для этого насосы, причем называют, например, мембранные насосы, ротационные насосы и улиточные насосы.

Следующим решением, по меньшей мере, одной предложенной согласно изобретению задачи является способ получения алкиловых эфиров метакриловой кислоты, включающий в качестве стадий

a. получение ацетонциангидрина способом согласно предлагаемому способу;

b. взаимодействие ацетонциангидрина с неорганической кислотой при получении метакриламида;

c. взаимодействие метакриламида со спиртом при получении эфира метакриловой кислоты;

при необходимости, очистку алкилового эфира метакриловой кислоты.

Следующим решением, по меньшей мере, одной предложенной согласно изобретению задачи является способ получения метакриловой кислоты, включающий в качестве стадий

- получение ацетонциангидрина согласно предложенному согласно изобретению способу;

- взаимодействие ацетонциангидрина с неорганической кислотой с получением метакриламида;

- взаимодействие метакриламида с водой до получения метакриловой кислоты.

К тому же решением, по меньшей мере, одной предложенной согласно изобретению задачи является устройство для получения алкиловых эфиров метакриловой кислоты, содержащее соединенные проводящие жидкость элементы:

- установку для получения ацетонциангидрина;

- установку для получения метакриламида;

- установку для получения алкилового эфира метакриловой кислоты,

и при необходимости

- установку для очистки алкилового эфира метакриловой кислоты;

- установку для полимеризации;

- установку для расфасовки,

причем установка для получения ацетонциангидрина включает

- содержащий охладитель реактор, выполненный с возможностью циркуляции в нем реакционной смеси;

- дистилляционную колонну, соединенную линией продукта с реактором, содержащую

- кубовую область и отвод, соединенный с кубовой областью,

- головную область, соединенную с ректором через линию рециркуляции, не содержащую нагревательного элемента;

- теплообменник, соединенный с линией продукта и отводом.

Под соединяющими проводящими жидкость элементами согласно изобретению понимают то, что можно проводить газы, жидкости и смеси газ-жидкость или другие текучие вещества. Составные части и элементы устройства являются материалами, известными специалисту в данной области для соответствующих целей и требований и оказывающимися подходящими, такими как высококачественная сталь, стойкие к воздействию кислот пластмассы и керамика. Кроме того, в связи с элементами и отличительными признаками предложенного согласно изобретению устройства ссылаются на вышестоящие осуществления и поясняют далее.

Под не содержащими нагревательные элементы предпочтительно понимают то, что в течение рециркуляции не имеется никаких нагревательных элементов, которые размещаются таким образом, что они могут нагревать ацетоновый головной продукт, транспортируемый в рециркуляции, до температуры 60°C и больше, предпочтительно 50°C и больше, а также особенно предпочтительно 40°C и больше и более того предпочтительно 35°C и больше. Согласно следующему осуществлению предложенное согласно изобретению устройство не содержит нагревательный элемент, в течение рециркуляции не предусматривают никакой дистилляционной колонны. В следующем варианте осуществления является предпочтительно, что в течение рециркуляции предусмотрены один, два или больше чем два охладительных элемента. В качестве охладительных элементов применяют все подходящие специалистам в данной области теплообменники, расположенные и сконструированные для цели охлаждения.

В другом осуществлении предложенного согласно изобретению устройства предпочтительно, что дистилляционная колонна содержит, по меньшей мере, один, предпочтительно два и больше элемента колонны. В качестве элементов колонны применяют в принципе все известные специалисту в данной области и оказывающиеся подходящими элементы. Здесь называют, в частности, разделительные тарелки. В качестве разделительных тарелок применяют также в принципе все известные специалисту в данной области для выпаривания низкокипящих частей подходящие в тарелках. Среди них предпочтительными могут быть колпачковые тарелки и барабанные тарелки, причем особенно предпочтительными являются барабанные тарелки. Согласно варианту осуществления предложенного изобретения колонну также можно разработать в виде отпарной колонны. В качестве отпарной колонны применяют в принципе все известные специалисту в данной области для выпаривания низкокипящих частей колонны. Предпочтительные отпарные колонны могут иметь от 1 до 25, предпочтительно от 2 до 20, особенно предпочтительно от 3 до 17 и более того предпочтительно от 6 до 14 разделительных тарелок, предпочтительно вышеназванных типов.

Кроме того, согласно изобретению предпочтительно, что предложенный согласно изобретению способ получения алкиловых эфиров метакриловой кислоты проводят в предложенном согласно изобретению устройстве.

Предложенное изобретение также относится к способу получения полимеров, по меньшей мере, основанных частично на алкиловых эфирах метакриловой кислоты, содержащему следующие стадии:

А1) получение алкиловых эфиров метакриловой кислоты предложенным согласно изобретению способу;

А2) полимеризация эфиров метакриловой кислоты и, при необходимости, со-мономера;

A3) переработка алкиловых эфиров метакриловой кислоты.

В качестве сомономеров применяют все известные специалисту в данной области и оказывающиеся подходящими, причем особенно предпочтительными являются радикально полимеризуемые мономеры. Среди них прежде всего называют стирол, бутилакрилат или акрилонитрил. Полимеризацию можно проводить как в виде полимеризации в растворе, бисерной полимеризации, эмульсионной полимеризации или суспензионной полимеризации, так и в виде полимеризации в массе. Переработку полимеризата проводят, например, путем осаждения полимеризата, содержащего растворитель в нерастворителе для полимера в виде осадителя. Таким образом, например, ацетон в качестве растворителя и полимеризат, имеющий полиметилметакрилат, осаждают в осадителе из метанола и воды, отделяют от осадителя и сушат.

К тому же изобретение относится к применению полученного путем предложенного согласно изобретению способа чистого алкилового эфира метакриловой кислоты в волокнах, пленках, лаках, формовочных массах, формованных изделиях, вспомогательных средствах для бумаги, вспомогательных средствах для кожи, коагулянтах и присадках для бурения в качестве предпочтительных химических продуктах.

К тому же изобретение относится к волокнам, пленкам, лакам, формовочным массам, формованным изделиям, вспомогательным средствам для бумаги, вспомогательным средствам для кожи, коагулянтам и присадкам для бурения в качестве предпочтительных химических продуктах, которые основываются на чистом эфире метакриловой кислоты, полученном предложенным согласно изобретению способом.

Далее поясняют различные элементы способа и детали установок, которые в принципе применяют отдельно или в качестве ансамбля из двух или больше названных элементов способа с предложенным изобретением. При необходимости, может быть предпочтительно, если в рамках предложенного текста представленные элементы способа комбинируют с предложенным изобретением таким образом, что они в целом комбинируются со способом получения эфиров метакриловой кислоты или способом получения метакриловой кислоты. Тем не менее также ссылаются на то, что в большинстве случаев предпочтительный эффект можно достигнуть также в том случае, если объект предложенного изобретения применяют как таковой в другом окружении или комбинируют только с частью здесь представленных элементов способа.

Получение ацетонциангидрина

В данном элементе способа ацетонциангидрин получают согласно известным способам (смотри, например, Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, 4 издание, том 7). Причем часто применяют ацетон и сильную кислоту в качестве реакционных компонентов. При взаимодействии речь идет о экзотермической реакции. Чтобы противодействовать разложению образовавшегося в рамках данной реакции ацетонциангидрина, реакционное тепло отводят через подходящее устройство. Причем реакцию можно проводить в принципе в виде периодического процесса или в виде непрерывного способа, поскольку предпочтительным является непрерывный режим, то взаимодействие часто проводят в петлевом реакторе, который соответственно оборудован.

Основной признак способа, приводимого к высоким выходам желаемого продукта, часто состоит в том, что при достаточном времени реакции реакционный продукт охлаждают и реакционное равновесие сдвигается в направлении реакционного продукта. Более того, реакционный продукт для предпочтительного общего выхода часто перемешивают с соответствующим стабилизатором, чтобы предотвратить разрушение в исходных веществах при последующих переработках.

Перемешивание реакционных партнеров ацетона и синильной кислоты можно проводить в принципе преимущественно любым способом. Вид перемешивания зависит, в частности, от того, выбирают ли периодический способ, например в реакторе с периодическим режимом работы, или непрерывный способ, например в петлевом реакторе.

В принципе может быть предпочтительно, если ацетон вводят в реакцию через промежуточный резервуар, который располагает промывной башней. Линии для выпуска воздуха, которые проводят отработанный воздух, содержащий ацетон и синильную кислоту, таким образом, могут проходить, например, через данный промежуточный резервуар. В промывной башне, которая присоединена к промежуточному резервуару, можно промывать ацетоном отработанный воздух, выходящий из промежуточного реза, вследствие чего синильную кислоту удаляют из отработанного воздуха и возвращают в процесс. Для этого, например, часть количества ацетона, вводимого в реакцию из промежуточного реза, направляют в частичный поток через охладитель, предпочтительно через рассольный охладитель, в верхнюю часть промывной башни и таким образом достигают желаемого результата.

В зависимости от объема производимого количества конечных продуктов может быть предпочтительно, что ацетон из больше чем одного промежуточного резервуара добавляют в реакции. При этом каждый из двух или больше промежуточных резервуаров может иметь соответствующую промывную башню. Тем не менее, во многих случаях достаточно, если один из промежуточных резервуаров оборудован соответствующей промывной башней. Однако в данном случае часто целесообразным является, если линии, проводящие соответствующий отработанный воздух, которые могут транспортировать ацетон и синильную кислоту, можно проводить через данный резервуар или данную промывную башню.

Температура ацетона в промежуточном резервуаре в принципе может лежать в пределах преимущественно любых областей, поскольку ацетон при соответствующей температуре находится в жидком состоянии. Однако предпочтительная температура в промежуточном резервуаре составляет от примерно 0 до примерно 20°C.

В промывной башне ацетон, применяемый для промывки, охлаждают через соответствующий охладитель, например через пластинчатый охладитель с рассолом до температуры от примерно 0 до примерно 10°C. Поэтому температура ацетона при вводе в промывочную башню составляет предпочтительно, например, от примерно 2 до примерно 6°C.

Синильную кислоту, необходимую в рамках реакции, можно вводить в реактор в жидкой или в газообразной форме. Причем речь может идти, например, о неочищенном газе из процессов «ВМА» или Андрусова «Andru-sow».

Синильную кислоту можно, например, разжижить, например, путем применения соответствующего охлаждающего рассола. Вместо разжиженной синильной кислоты можно применять коксовальный газ. Таким образом, например, коксовальные газы, содержащие синильную кислоту, после промывки поташем непрерывно в противотоке промывают ацетоном, который содержит 10% воды, и можно проводить реакцию до получения ацетонциангидрина в присутствии основного катализатора в двух подключенных друг за другом колоннах для промывания газа.

В рамках следующего варианта осуществления синильную кислоту и газовую смесь, содержащую инертные газы, в частности неочищенный газ из процессов «ВМА» или «Andrussow», можно подвергать взаимодействию с ацетоном в присутствии основного катализатора и ацетонциангидрина в газожидкостном реакторе.

В рамках описанного здесь способа предпочтительно применяют неочищенный газ из процессов «ВМА» или «Andrussow». Газовую смесь, полученную из вышеназванных обычных способов получения синильной кислоты, можно применять как таковую или после промывки кислотой. Неочищенный газ из процесса «ВМА», при котором из метана и аммиака образуется в основном синильная кислота и водород, содержит обычно 22,9% масс. HCN, 71,8% масс. H₂, 2,5% масс. NH₃, 1,1% масс. N₂, 1,7% масс. CH₄. В известном процессе «Andrussow» из метана и аммиака и кислорода воздуха образуется синильная кислота и вода. Неочищенный газ процессов «Andrussow» содержит при применении кислорода в качестве источника кислорода обычно примерно 8% масс. HCN, 22,8% масс. H₂, 46,5% масс. N₂, 15% масс. H₂O, 5% масс. CO, 2,5% масс. NH₃ и по 0,5% масс. CH₄ и CO₂.

При применении не промытого кислотой неочищенного газа из процесса «ВМА» или «Andrussow» аммиак, содержащийся в неочищенном газе, часто действует в качестве катализатора реакции. Так как аммиак, содержащийся в неочищенном газе, часто превышает количество, необходимое в качестве катализатора, и поэтому может привести к высоким потерям серной кислоты, применяемой для стабилизации, такой неочищенный газ часто подвергают промывке кислотой, чтобы удалить из него аммиак. При применении такого неочищенного газа, промытого кислотой, в таком случае, разумеется, нужно добавлять в реактор пригодный основной катализатор в каталитическом количестве. Причем в принципе в качестве катализатора могут действовать известные неорганические или органические соединения.

Синильную кислоту в газообразной или в жидкой форме или газовую смесь, содержащую синильную кислоту, и ацетон в рамках непрерывного способа непрерывно добавляют в петлевой реактор. Причем петлевой реактор включает, по меньшей мере, одну возможность для подведения ацетона или две или больше такие возможности, по меньшей мере, одну возможность для подачи жидкой или газообразной синильной кислоты или две или больше такие возможности, а также, по меньшей мере, одну возможность для подачи катализатора.

В качестве катализатора пригодны в принципе любые щелочные соединения, такие как аммиак, раствор едкого натрия или раствор едкого калия, которые могут катализировать взаимодействие ацетона и синильной кислоты до получения ацетонциангидрина. Тем не менее, предпочтительно оказывается, если в качестве катализатора применяют органический катализатор, в частности амин. Пригодными являются, например, вторичные или третичные амины, такие как диэтиламин, дипропиламин, триэтиламин, три-н-пропиламин и т.п.

Петлевой реактор, применяемый в рамках описанных элементов способа, более того имеет еще, по меньшей мере, один насос или два или больше насосов и, по меньшей мере, одно смесительное устройство или два или больше таких смесительных устройств.

В качестве насоса подходят в принципе все насосы, которые являются пригодными, чтобы обеспечивать циркуляцию реакционной смеси в петлевом реакторе.

В качестве смесительных устройств пригодны как смесительные устройства с подвижными элементами, так и так называемые статичные смесители, у которых предусмотрены неподвижные сопротивления течению. В случае применения статичных смесителей пригодными, например, являются такие, которые допускают эксплуатационное перемещение, по меньшей мере, примерно 10, например, по меньшей мере, примерно 15 или, по меньшей мере, примерно 20 бар при эксплуатационных условиях без существенных ограничений готовности к эксплуатации. Соответствующие смесители могут состоять из пластмассы или металла. В качестве пластмассы пригодными являются, например, ПВХ, ПП, ПЭВП, ПВДФ, Ф-50 или ПТФЭ. Металлические смесители могут состоять, например, из никелевых сплавов, циркония, титана и т.п. Также пригодными являются, например, смесители Rechteck.

Добавление катализатора проводят предпочтительно в петлевом реакторе после насоса и перед смесительным элементом, присутствующим в петлевом реакторе. В рамках описанной реакции катализаторы применяют, например, в таких количествах, что вся реакция проходит при значении pH максимально 8, в частности максимально примерно 7,5 или примерно 7. Может быть предпочтительно, если значение pH при реакции перемещается в пределах рамок от примерно 6,5 до примерно 7,5, например от примерно 6,8 до 7,2.

В рамках описанного способа альтернативно к добавлению катализатора в петлевом реакторе также возможно вводить в петлевой реактор катализатор вместе с ацетоном после насоса и перед смесительным устройством. В таком случае может быть предпочтительно, если соответствующее перемешивание ацетона и катализатора проведут перед вводом в петлевой реактор. Соответствующее перемешивание можно проводить, например, путем применения смесителя с подвижными частями или путем применения статичного смесителя.

Если в рамках описанного способа в качестве режима работы выбирают непрерывный способ в петлевом реакторе, то может быть целесообразно проконтролировать состояние реакционной смеси через выборочный и непрерывный анализ. Это предоставляет то преимущество, что, при необходимости, также можно быстро реагировать на изменения состояний реакционной смеси. Более того, таким образом можно возможно точно дозировать, например, компоненты реакции, чтобы минимизировать потери выхода.

Соответствующую аналитику можно осуществлять, например, путем взятия проб в петле реактора. Подходящими способами анализа являются, например, измерение pH, измерение теплового эффекта или измерение состава реакционной смеси путем подходящих спектроскопических способов.

В частности, в рамках контроля превращения, аспекта качества и надежности часто оказывается пригодным определить превращение в реакционной смеси через тепло, отводимое от реакционной смеси, и сравнить с теоретически высвобождаемым теплом.

Настоящую реакцию можно проводить при подходящем выборе петлевого реактора в принципе в трубчатых системах, расположенных в пределах петлевых реакторов. Так как, тем не менее, реакция является экзотермической, можно, чтобы избежать потери выхода, обращать внимание на достаточное охлаждение или достаточный отвод реакционного тепла. Также часто оказывается предпочтительно, если реакция протекает в пределах теплообменника, предпочтительно в пределах кожухотрубного теплообменника, в зависимости от произведенного количества продукта можно выбрать различную мощность соответствующего теплообменника. Для промышленных способов оказывается особенно пригодным, в частности, теплообменник с объемом от примерно 10 до примерно 40 м³. При предпочтительно применяемых кожухотрубных теплообменниках речь предпочтительно идет о теплообменниках, которые имеют в пропускающей жидкость оболочке пропускающий жидкость пучок труб. В зависимости от диаметра труб, плотности упаковки, и т.д. можно соответственно регулировать переход тепла между обеими жидкостями. В рамках предложенного способа в принципе это может привести к тому, что реакционную смесь направляют через теплообменник в пучок труб и реакцию проводят в пределах пучка труб, причем тепло из пучка труб отводят в жидкость-оболочку.

Тем не менее, также оказывается практично и во многих случаях целесообразно, что реакционную смесь направляют через оболочку теплообменника, в то время как жидкость, применяемая для охлаждения, циркулирует в пределах пучка труб. При этом во многих случаях оказывается предпочтительно, если реакционную смесь распределяют в оболочке для достижения высокой длительности пребывания и лучшего перемешивания через гидравлическое сопротивление, предпочтительно дефлектор.

Причем соотношение объемов оболочки к объемам пучка труб может составлять, в зависимости от параметров реактора, примерно от 10:1 до примерно 1:10, предпочтительным является объем оболочки больше, чем объем пучка труб (в расчете на содержимое труб).

Отвод тепла из реактора с помощью соответствующего охладителя, например воды, регулируют таким образом, что реакционная температура находится в пределах интервала примерно от 25 до примерно 45°C, в частности примерно от 30 до примерно 38, в частности примерно от 33 до примерно 35°C.

Из петлевого реактора продукт непрерывно отводят. Продукт имеет температуру в рамках вышеназванных реакционных температур, например температур примерно 35°C. Продукт охлаждают через один или несколько теплообменников, в частности через один или несколько пластинчатых теплообменников. Причем применяют, например, рассольное охлаждение. Температура продукта после охлаждения должна составлять примерно от 0 до 10, в частности от 1 до примерно 5°C. Предпочтительно продукт переводят в резервуар для хранения, который обладает буферной функцией. Дополнительно продукт в резервуаре для хранения, например, путем постоянного отвода частичного потока из резервуара для хранения в подходящий теплообменник, например пластинчатый теплообменник, дальше охлаждают или сохраняют при подходящей температуре хранения. Вполне возможно, что в резервуаре для хранения может происходить последующая реакция.

Рециркуляцию продукта в резервуаре для хранения можно проводить в принципе любым способом. Тем не менее, в отдельных случаях предпочтительно подчеркивают, что продукт таким образом рециркулирует через систему из одной или нескольких насадок в резервуар для хранения, что в пределах резервуара для хранения происходит соответствующее перемешивание хранимого продукта.

Кроме того, из резервуара для хранения продукт непрерывно отводят в резервуар для стабилизации. Там продукт перемешивают с пригодной кислотой, например с H₂SO₄. Причем катализатор деактивируют и значение pH реакционной смеси устанавливают от примерно 1 до примерно 3, в частности примерно 2. В качестве кислоты пригодны, в частности, серная кислота, например серная кислота с содержанием от примерно 0 до примерно 105%, в частности от примерно 93% до примерно 98% H₂SO₄.

Стабилизированный продукт извлекают из резервуара для стабилизации и направляют на стадию очистки. Причем часть извлеченного стабилизированного продукта можно вернуть в резервуар для стабилизации, например, таким образом, что гарантируется достаточное перемешивание резервуара через систему из одной или нескольких насадок.

Переработка АСН

В рамках следующих элементов способа, который можно применять в связи с предложенным изобретением, ацетонциангидрин, который получают на предыдущей стадии, например, взаимодействием ацетона с синильной кислотой, подвергают дистилляционной обработке. Причем стабилизированный сырой ацетонциангидрин с помощью соответствующей колонны освобождают от низкокипящих компонентов. Подходящий способ дистилляции можно проводить, например, только с помощью одной колонны. Тем не менее, также возможно в рамках соответствующей очистки сырого ацетонциангидрина применять комбинацию двух или больше дистилляционных колонн, также соединенных с выпарным аппаратом с падающей пленкой. Кроме того, можно комбинировать друг с другом два или несколько выпарных аппарата с падающей пленкой или две или несколько дистилляционные колонны.

Сырой ацетон применяют, как правило, при температуре от примерно 0 до примерно 15°C, например температуре от примерно 5 до примерно 10°C из хранения для дистилляции. В принципе сырой ацетонциангидрин можно непосредственно вводить в колонну. Тем не менее, в отдельных случаях оказывается пригодным, если вначале сырой холодный ацетонциангидрин направляют в теплообменник и передают часть тепла уже дистиллированного очищенного продукта. Поэтому в рамках следующего варианта осуществления здесь описанного способа сырой ацетонциангидрин нагревают с помощью теплообменника до температуры от примерно 60 до примерно 80°C.

Дистилляционную очистку ацетонциангидрина проводят с помощью дистилляционной колонны с больше чем 10 тарелками или через каскад из двух или больше соответственно подходящих дистилляционных колонн. Нагревание кубовой части колонны предпочтительно осуществляют паром. Предпочтительно оказывается, если температура кубовой части не превышает температуры 140°C, можно достигнуть хороших выходов и хорошей очистки, если температура кубовой части не больше чем примерно 130°C или не выше чем примерно 110°C. Причем эти температуры относятся к температуре поверхности стенок кубовой части колонны.

Сырой ацетонциангидрин подводят в верхнюю треть колонны. Дистилляцию проводят предпочтительно при пониженном давлении, например при давлении от примерно 50 до примерно 900 мбар, в частности от примерно 50 до примерно 250 мбар и с хорошими результатами между примерно 50 до примерно 150 мбар.

В головной части колонны извлекают газообразные примеси, в частности ацетон и синильную кислоту, причем разделенные газообразные вещества охлаждают с помощью теплообменника или каскада из двух или больше теплообменников. Для этого применяют рассольное охлаждение с температурой от примерно 0 до примерно 10°C. Причем обеспечивается возможность конденсировать газообразные компоненты. Первую стадию конденсации можно проводить, например, при нормальном давлении. Тем не менее, также возможно и в отдельных случаях оказывается предпочтительно, если эту первую стадию конденсации проводят при пониженном давлении, предпочтительно при давлении, которое преобладает в рамках дистилляции. Конденсат направляют дальше в холодный приемный рез и там накапливают вместе при температуре от примерно 0 до примерно 15°C, в частности от примерно 5 до примерно 10°C.

Газообразные соединения, не конденсированные в рамках первой стадии конденсации, удаляют через вакуумный насос из области низкого давления. Для этого в принципе применяют любые вакуумные насосы. Тем не менее, во многих случаях оказывается предпочтительно, если применяют вакуумный насос, который на основе своей компоновки не приводит к внесению жидких примесей в газовый поток. Поэтому здесь предпочтительно применяют, например, действующие сухими вакуумные насосы.

Газовый поток, проходящий по напорной стороне насоса, направляют в другой теплообменник, который охлаждают предпочтительно рассолом при температуре от примерно 0 до примерно 15°C. Причем конденсированные компоненты также собирают в сборном резе, который принимает конденсаты, уже полученные в вакуумных условиях. Конденсация, проводимая на напорной стороне насоса, может осуществляться, например, с помощью теплообменника, тем не менее, также с помощью каскада из двух или больше последовательно-параллельно расположенных теплообменников. После этой стадии конденсации оставшиеся газообразные вещества отводят и добавляют к любую последующую обработку, например термическую обработку.

Собранные конденсаты также можно, если необходимо, применять далее. Однако с экономической точки зрения оказывается исключительно предпочтительно возвращать конденсаты в реакцию для получения ацетонциангидрина. Предпочтительно это проводить в одном или нескольких местах, которые делают возможным доступ к реактору. Конденсаты в принципе могут иметь любой состав, поскольку они не мешают получению ацетонциангидрина. Тем не менее, во многих случаях из ацетона и синильной кислоты образуется подавляющее количество конденсата, например, в молярном соотношении от примерно 2:1 до примерно 1:2, часто в соотношении примерно 1:1.

Ацетонциангидрин, полученный из кубовой части дистилляционной колонны, вначале охлаждают с помощью первого теплообменника за счет подводимого холодного сырого ацетонциангидрина до температуры от примерно 40 до примерно 80°C. Затем ацетонциангидрин охлаждают с помощью, по меньшей мере, единого другого теплообменника до температуры от примерно 30 до примерно 35°C и, при необходимости, оставляют на временное хранение.

Амидирование

В рамках следующего элемента способа, который часто предусмотрен при получении метакриловой кислоты или эфиров метакриловой кислоты, ацетонциангидрин подвергают гидролизу. При этом в качестве продукта образуется метакриламид при различных температурных интервалах после ряда реакций.

Взаимодействие проводят известным специалисту в данной области способом путем реакции между концентрированной серной кислотой и ацетонциангидрином. Реакция является экзотермической, так что, например, для контроля реакции реакционное тепло можно отводить из системы.

Реакцию здесь также можно проводить периодическим способом или непрерывным способом. Последний во многих случаях оказывается предпочтительным. Поскольку реакцию проводят в рамках непрерывного способа, сохраняют применение петлевых реакторов. Реакцию можно проводить, например, только в одном петлевом реакторе. Тем не менее, может быть предпочтительно, если реакцию проводят в каскаде из двух или больше петлевых реакторов.

Подходящий петлевой реактор имеет в рамках описанного способа одно или несколько мест для подачи ацетонциангидрина, одно или несколько мест для подачи концентрированной серной кислоты, один или несколько газоотделителей, один или несколько теплообменников и один или несколько смесителей.

Гидролиз ацетонциангидрина с серной кислотой до получения метакриламида является экзотерическим, как описано выше. Реакционное тепло, полученное в рамках реакции, тем не менее, предпочтительно далее можно отводить из системы, по меньшей мере, таким образом, что можно достигнуть максимизации выхода, так как с растущей температурой при взаимодействии понижается выход. Причем в принципе возможно с помощью соответствующих теплообменников достигнуть быстрого и обширного отвода реакционного тепла. Тем не менее, может быть отрицательным слишком быстрое охлаждение смеси, так как для соответствующего обмена в теплообменниках необходим достаточный переход тепла. Так как понижаемая температура повышает вязкость смеси, при очень сильном охлаждении можно затруднить циркуляцию в петлевом реакторе. При этом больше не может быть гарантирован, при необходимости, достаточный отвод реакционной энергии из системы.

Более того, слишком низкие температуры в реакционной смеси могут привести к кристаллизации компонентов реакционной смеси в теплообменниках. Вследствие этого переход тепла может дальше ухудшиться, что, при необходимости, ведет за собой уменьшение выхода. Более того, последствием слишком сильного охлаждения может быть то, что петлевой реактор не загружают оптимальными количествами реагентов, так что, при необходимости, может пострадать эффективность способа.

В рамках следующего осуществления изобретения из потока ацетонциангидрина часть, например около двух третей до примерно трети третей, потока объема можно вводить в первый петлевой реактор. Причем такой первый петлевой реактор может иметь один или несколько теплообменников, один или несколько насосов, один или несколько смесительных элементов и один или несколько газоотделителей. Проходящие через первый петлевой реактор циркулирующие потоки находятся, например, в области от примерно 50 до 650 м³/ч, предпочтительно от 100 до 500 м³/ч, более предпочтительно в области от 150 до 450 м³/ч. В, по меньшей мере, одном, другом после первого петлевого реактора, петлевом реакторе циркулирующие потоки находятся предпочтительно в области от примерно 40 до 650 м³/ч, предпочтительно в области от 50 до 500 м³/ч и более того предпочтительно в области от примерно 60 до 350 м³/ч. Кроме того, в качестве разницы температур теплообменника предпочтительными являются примерно от 1 до 10°C, особенно предпочтительными от примерно 2 до 7°C.

Подачу ацетонциангидрина в принципе можно проводить в любом месте в петлевом реакторе. Тем не менее, предпочтительно оказывается, если подачу осуществляют в смесительный элемент, например в смеситель с подвижными частями или статичный смеситель. Подачу серной кислоты проводят предпочтительным образом перед подачей ацетонциангидрина. В противном случае также возможно введение серной кислоты в петлевой реактор в любом месте.

Соотношение реагентов в петлевом реакторе регулируют, например, таким образом, что существует избыток серной кислоты. Избыток серной кислоты может, относительно молярного соотношения компонентов, в первом петлевом реакторе составлять примерно от 1,8:1 до примерно 3:1 и в последнем реакторе от примерно 1,3:1 до примерно 2:1.

В отдельных случаях оказывается предпочтительно проводить реакцию с таким избытком серной кислоты в петлевом реакторе. Здесь серная кислота может, например, служить в качестве растворителя и сохранять низкой вязкость реакционной смеси, вследствие чего может обеспечиваться высокой отвод реакционного тепла и низкая температура реакционной смеси. Это может обеспечить очевидные преимущества выхода. Температура реакционной смеси составляет примерно от 90 до примерно 120°C.

Отвод реакционного тепла может обеспечиваться через один или несколько теплообменников в петлевом реакторе. Причем часто предпочтительно оказывается, если теплообменник располагает подходящими датчиками для регулирования мощности охлаждения, чтобы предотвратить сильное охлаждение реакционной смеси по вышеназванным причинам. Таким образом, например, может быть предпочтительно точечно или непрерывно измерять переход тепла в теплообменнике или в теплообменниках и с этим согласовывать мощность охлаждения теплообменника. Это можно проводить, например, с помощью охлаждающего средства. Также возможно путем соответствующей вариации подачи компонентов реакции и путем производства большего реакционного тепла достигать соответствующего нагревания реакционной смеси. Также является возможной комбинация обеих возможностей. Более того, петлевой реактор должен располагать, по меньшей мере, одним газоотделителем. Через газоотделитель с одной стороны петлевого реактора непрерывно отводят образовавшийся продукт. С другой стороны газы, образовавшиеся в рамках реакции, таким образом, удаляют из реакционного пространства. В качестве газа в основном образуется оксид углерода. Продукт, извлеченный из петлевого реактора, предпочтительно направляют во второй петлевой реактор. В этом втором петлевом реакторе реакционную смесь, содержащую серную кислоту и амид метакриловой кислоты, полученные посредством реакции в первой петлевом реакторе, подвергают взаимодействию с оставшимся частичным потоком ацетонциангидрина. Причем избыток серной кислоты из первого петлевого реактора или, по меньшей мере, часть избыточной серной кислоты реагирует с ацетонциангидрином с дальнейшим образовании амида метакриловой кислоты. Преимуществом проведения реакции в двух или более петлевых реакторах является то, что на основе избытка серной кислоты в первом петлевом реакторе улучшается пригодность для перекачки реакционной смеси и таким образом переход тепла и в конечном счете выход. Во втором петлевом реакторе снова компонуют, по меньшей мере, один смесительный элемент, по меньшей мере, один теплообменник и, по меньшей мере, один газоотделитель. Реакционная температура во втором петлевом реакторе составляет также примерно от 90 до примерно 120°C.

Проблема пригодности для перекачки реакционной смеси, перехода тепла и по возможности низкой реакционной температуры встает в каждом последующем петлевом реакторе точно так же, как и в первом. Поэтому в предпочтительном способе два петлевых реактора также снабжают теплообменниками, мощность охлаждения которых можно регулировать соответствующими датчиками.

Подачу ацетонциангидрина снова проводят в подходящем смесительном элементе, предпочтительно в статичном смесителе или в хорошо перемешиваемом месте.

Из газоотделителя второго петлевого реактора продукт извлекают и для улучшения взаимодействия и для образования амида метакриловой кислоты нагревают до температуры от примерно 130 до примерно 180°C.

Нагревание предпочтительно проводят таким образом, что максимальной температуры достигают только за возможно короткий интервал, например за время от примерно одной минуты до примерно 30 минут, в частности за время от примерно двух до примерно восьми или от примерно трех до примерно пяти минут. Это можно проводить в принципе в любой аппаратуре для достижения таких температур за такое короткое время. Подачу энергии можно осуществлять, например, обычным путем посредством электрической энергии или с помощью пара. Тем не менее, также возможно подавать энергию с помощью электромагнитного излучения, например с помощью микроволн.

В различных случаях оказывается предпочтительно, если стадия нагревания проводится в одном теплообменнике с двух- или многоступенчатым расположением витого трубопровода, который может находиться предпочтительно в, по меньшей мере, двойном противоточном расположении. Причем реакционную смесь быстро нагревают до температуры от примерно 130 до 180°C.

Теплообменник можно комбинировать, например, с одним или несколькими газоотделителями. Таким образом, например, возможно, что реакционную смесь после отвода из первого витого трубопровода направляют в теплообменник с помощью газоотделителя. При этом, например, газообразные компоненты, образующиеся во время реакции, отделяют из газовой смеси. Также возможно, что реакционную смесь обрабатывают после отвода из второго витка с помощью газоотделителя. Более того, может оказаться предпочтительно, на обоих местах как после отвода из первого, так и после отвода из второго витого трубопровода реакционную смесь обрабатывают с помощью газоотделителя.

Полученный таким образом амидный раствор имеет, как правило, температуру от больше чем 100°C, обычно температуру от примерно 130 до 180°C.

Газообразные соединения, полученные в рамках амидирования, можно устранять любым способом или добавлять в последующую переработку. Тем не менее, в отдельных случаях может быть предпочтительно, если соответствующие газы направляют в транспортирующую линию таким образом, что могут подаваться они или непрерывно или по требованию, при необходимости, под давлением, например давлением пара, и таким образом транспортироваться дальше.

Этерификация

Стадией, представляющей далее элемент способа, которую можно применять в рамках предложенного изобретения в связи с предложенным согласно изобретению способом, является гидролиз амида метакриловой кислоты до получения метакриловой кислоты и ее одновременная этерификация до получения эфиров метакриловой кислоты. Эту реакцию можно проводить в одном или нескольких отапливаемых, например паром, котлах. Во многих случаях также оказывается предпочтительно, если этерификацию проводят в, по меньшей мере, двух последовательно подключенных котлах, к примеру также в трех или четырех или более последовательных котлах. Причем раствор амида метакриловой кислоты вводят в резервуар или в первый резервуар каскада резервуаров, включающего два или несколько резервуаров.

Согласно изобретению часто предпочтительно проводить соответствующую реакцию этерификации с помощью каскада из двух или больше котлов. Поэтому далее ссылаются исключительно на данный вариант.

В рамках описанного здесь способа можно вводить в первый резервуар, например, амидный раствор, который получают из описанной в предложенном изобретении реакции амидирования, резервуар нагревают, например, паром. Подводимый амидный раствор имеет, как правило, повышенную температуру, например температуру от примерно 100 до примерно 180°C, в основном соответствующую температуре отвода амидного раствора из выше указанной реакции амидирования. Кроме того, к котлам подводят алканол, который можно применять для этерификации.

В принципе здесь пригодны любые алканолы, имеющие от 1 до примерно 22 атомов углерода, которые могут быть линейными или разветвленными, насыщенными или ненасыщенными, причем особенно предпочтительным является метанол. Также можно применять эти алканолы вместе со эфирами метакриловой кислоты, что, в частности, имеет место при переэтерификациях.

Кроме того, резервуар загружают водой, так что в целом концентрация воды в резервуаре составляет от примерно 13 до примерно 26% масс., в частности примерно от 18 до примерно 20% масс.

Количество амидного раствора и алканола устанавливают таким образом, что общее молярное отношение амида к алканолу составляет от примерно 1:1,4 до примерно 1:1,6. Алканол можно распределять в каскаде котлов таким образом, что в первом реакторе молярное соотношение составляет от примерно 1:1,1 до примерно 1:1,4, и на следующих стадиях реакции в расчете на общий амидный поток молярное соотношение устанавливают от примерно 1:0,05 до примерно 1:0,3. Алканол, добавляемый при этерификации, может состоять из «свежего алканола», а также алканола из рециркуляционных потоков стадий переработки и, при необходимости, также из рециркуляционных потоков процесса переработки двух и более продуктов.

Загрузку первого котла водой можно осуществлять в принципе таким образом, что воду добавляют в первый резервуар из любых источников, поскольку эта вода не имеет никаких компонентов, которые могут отрицательно воздействовать на реакцию этерификации или последующие стадии процесса. Например, в резервуар можно добавлять воду без минеральных солей или артезианскую воду. Тем не менее, в рамках предложенного изобретения предусматривают, что в резервуар вводят смесь из воды и органических соединений, таких как, например, получают при очистке метакриловой кислоты или эфиров метакриловой кислоты. В рамках следующего варианта осуществления представленного здесь способа резервуар загружают, по меньшей мере, частью, по меньшей мере, примерно 50% масс., например, по меньшей мере примерно 60, или, по меньшей мере, примерно 70, или, по меньшей мере, примерно 80, или, по меньшей мере, примерно 90% масс. смесью из воды и таких органических соединений.

Если в случае реакции этерификации применяют каскад из двух или больше таких котлов, то можно полученные газообразные вещества, в частности эфир метакриловой кислоты, в принципе извлекать отдельно из каждого котла и подавать на очистку. Тем не менее, в отдельных случаях оказывается предпочтительно, если в каскаде из двух или больше резервуаров газообразные продукты из первого резервуара вводят вначале во второй резервуар, без прямой подачи газообразных соединений из первого резервуара в очистку. Этот способ действия имеет преимущество, что сильное вспенивание в первом резервуаре не должно сталкиваться с дорогостоящим аппаратным пеногашением. В случае каскадирования газообразных веществ из первого резервуара во второй резервуар образованная в первом резервуаре и, при необходимости унесенная с собой пена просто входит в реакционное пространство второго резервуара. Так как там, как правило, образование пены очевидно ниже, таким образом, нет необходимости применять аппаратное противовспенивание.

К расположенному после первого резервуара второму резервуару присоединяют теперь с одной стороны слив первого резервуара, с другой стороны подают газообразные вещества, образованные в первом резервуаре или присутствующие в первом резервуаре. Второй резервуар и, возможно, последующие также загружают метанолом. Здесь предпочтительно, чтобы количество метанола от резервуара к резервуару падало на, по меньшей мере, 10%, соответственно в расчете на предыдущий резервуар. Концентрация воды во втором резервуаре, а также последующих резервуарах может отличаться от первого резервуара, часто отличие концентрации является незначительным.

Выпары, образовавшиеся во втором резервуаре, отводят из резервуара и вводят в кубовую часть дистилляционной колонны.

Если этерификацию проводят с каскадом из трех или более резервуаров, то соответственно слив из второго резервуара переводят в третий резервуар, а также слив из третьего резервуара переводят, при необходимости, в четвертый резервуар. Последующие резервуары также нагревают паром. Предпочтительно температуру в резервуарах 3 и, при необходимости, 4 устанавливают от примерно 120°C до примерно 140°C.

Выпары, извлеченные из резервуаров, вводят в дистилляционную колонну, причем это предпочтительно происходит в нижней области колонны. Выпары включают азеотропную смесь из пара-носителя, эфира метакриловой кислоты и алканола и в зависимости от применяемого алканола имеют температуру от примерно 60 до примерно 120°C, например от примерно 70 до примерно 90°C при использовании метанола. В дистилляционной колонне эфир метакриловой кислоты в газообразной форме отделяют от компонентов выпара, кипящих при высоких температурах. Высококипящие части (важный метакриловой кислоты, эфир гидроксиизомасляной кислоты и воды) возвращают в первый реакционный резервуар. Образованный эфир метакриловой кислоты удерживают в головной части колонны и охлаждают через теплообменник или каскад из двух или более теплообменников. В отдельных случаях оказывается предпочтительно, если охлаждение эфира метакриловой кислоты проводят с помощью, по меньшей мере, двух теплообменников, причем в первом теплообменнике с водой проводят конденсацию и охлаждение до температуры от примерно 60 до примерно 30°C, в то время как во втором, охлаждаемом рассолом теплообменнике проводят охлаждение до температуры от примерно 5 до примерно 15°C. Из охлаждаемого водой конденсата можно отделить частичный поток в виде возвратного продукта, направляемый в колонну для концентрирования. Тем не менее, также возможно охлаждение образованного эфира метакриловой кислоты с помощью каскада из более чем двух теплообменников. Причем, например, возможно вначале охлаждение проводить с помощью двух последовательно соединенных, охлаждаемых водой теплообменников и затем через соответственно охлаждаемый рассолом теплообменник достигать последующего охлаждения.

Таким образом, в рамках настоящего способа можно охладить, например, образованный эфир метакриловой кислоты в газообразном состоянии с помощью первого теплообменника с водяным охлаждением. Как конденсированные, так и неконденсированные вещества можно вводить далее во второй теплообменник, где происходит последующая конденсация с помощью водяного охлаждения. После этого можно направлять, например, газообразные вещества в отдельный, охлаждаемый рассолом теплообменник. Конденсат в этом охлаждаемом рассолом теплообменнике затем подают на дистилляцию, в то время как оставшиеся газообразные вещества можно исмпользовать далее или направлять для удаления отходящих газов. Конденсат эфира метакриловой кислоты из двух охлаждаемых водой теплообменников теперь охлаждают в охлаждаемом водой или рассолом теплообменнике до температуры от меньше чем 15°C, предпочтительно от примерно 8 до примерно 12°C. Эта стадия охлаждения может приводить к тому, что образованный эфир метакриловой кислоты имеет очевидно пониженное содержание муравьиной кислоты, по сравнению со случаем без стадии охлаждения. Охлаждаемый конденсат затем направляют в разделитель фаз. Там органическую фазу (эфир метакриловой кислоты) отделяют от водной фазы. Водную фазу, которая наряду с водой может иметь органические соединения, в частности алканол со стадии дистилляции, можно в принципе любым образом перерабатывать далее. Тем не менее, как уже описано выше, может быть предпочтительно эту смесь из воды и органических соединений снова возвращать в процесс этерификации, направляя в первый реакционный резервуар.

Отделенную органическую фазу вводят в теплообменник. Там эфир метакриловой кислоты промывают деминерализованной водой. Отделенную водную фазу, которая содержит смесь из воды и органических соединений, в частности алканол, можно снова в принципе любым образом использовать далее. Тем не менее, с экономической точки зрения предпочтительно возвращать эту водную фазу снова на стадию этерификации, направляя ее в первый резервуар.

Так как эфир метакриловой кислоты имеет сильную склонность к полимеризации, во многих случаях предпочтительно, если в рамках этерификации метакриловой кислоты предусматривают меры, чтобы предотвратить такую полимеризацию.

В установках для получения метакриловых кислоты или эфиров метакриловой кислоты часто полимеризация имеет место в том случае, если метакриловая кислота или эфир метакриловой кислоты имеет с одной стороны низкую скорость течения, так что могут образоваться локальные зоны покоя, в которых путем удлиненного времени может установиться продолжительный контакт между акриловой кислотой или эфиров метакриловой кислоты и ингибитором полимеризации, который впоследствие может привести к полимеризации.

Чтобы избежать соответствующего режима полимеризации, может быть предпочтительно проводить оптимизацию таким образом, что с одной стороны скорость течения эфира метакриловой кислоты или акриловой кислоты по возможности во всех местах системы настолько выше, что число зон покоя минимизируется. Более того, может быть предпочтительно смешивание потока метакриловой кислоты или эфира метакриловой кислоты с пригодными стабилизаторами таким образом, что полимеризация в дальнейшем подавляется.

В рамках представленного здесь способа для этой цели в принципе потоки веществ можно перемешивать со стабилизаторами таким образом, что происходит по возможности незначительная полимеризация в системе. Для этого, в частности, часть установки снабжают соответствующими стабилизаторами, в которых метакриловая кислота или эфир метакриловой кислоты во время или после дистилляции представлены в высокой концентрации.

Таким образом, может оказаться целесообразно, например, в головной части дистилляционной колонны к удерживаемому там потоку эфира метакриловой кислоты подводить стабилизатор. Кроме того, оказывается предпочтительно промывать те части установки раствором стабилизатора в эфире метакриловой кислоты, в которых метакриловая кислота или эфир метакриловой кислоты циркулирует при температуре от больше чем примерно 20°C, предпочтительно при температуре в области от примерно 20 до примерно 120°C. Таким образом, например, часть конденсата, получаемого в теплообменнике, вместе с пригодным стабилизатором возвращают в головную часть дистилляционной колонны таким образом, что там внутренняя сторона головной части постоянно обрызгивается стабилизированным эфиром метакриловой кислоты или стабилизированной метакриловой кислотой. Это происходит таким образом, что в головной части колонны не могут образоваться никакие зоны покоя, в которых нужно опасаться полимеризации метакриловой кислоты или эфира метакриловой кислоты. Теплообменник также соответственно можно загружать стабилизированным раствором метакриловой кислоты или эфира метакриловой кислоты таким образом, что здесь также не может образовываться никаких зон покоя.

Кроме того, предпочтительно в рамках представленного здесь способа оказывается, если, например, отработанный газ, содержащий монооксид углерода, из предыдущих процессов, в частности со стадии амидирования, вместе с паром проводят через установку для этерификации. Таким образом, происходит повторная очистка газовой смеси соединений, которые можно отделять в виде твердого вещества или в виде жидкости. С другой стороны их собирают вместе в центральном месте и их можно подавать для последующего применения или удаления.

ММА, или эфир метакриловой кислоты, или метакриловую кислоту, полученные в рамках этерификации, затем можно подавать для последующей обработки. Разбавленную серную кислоту, полученную в виде оставшегося остаточного вещества из этерификации, можно также направлять на последующее использование.

Предварительная очистка эфира или кислоты

В рамках представленного здесь способа объект предложенного изобретения также можно применять в связи со способом предварительной очистки метакриловой кислоты или эфира метакриловой кислоты, которые описывают в следующем элементе способа. Таким образом, в принципе неочищенную метакриловую кислоту или неочищенный эфир метакриловой кислоты подвергают последующей очистке, чтобы получить по возможности чистый продукт. Такая очистка, представляющая следующий элемент способа, согласно изобретению может быть предпочтительно одностадийной. Тем не менее, во многих случаях оказывается предпочтительно, если такая очистка включает, по меньшей мере, две стадии, причем на первой предварительной очистке, такой как описывают здесь, удаляют низкокипящие компоненты продукта. Для этого неочищенный эфир метакриловой кислоты или неочищенную метакриловую кислоту вначале направляют в дистилляционную колонну, в которой можно разделить низкокипящие компоненты и воду. Для этого неочищенный эфир метакриловой кислоты направляют в дистилляционную колонну, причем подачу проводят примерно в верхнюю половину колонны. Кубовую часть колонны нагревают паром, например, таким образом, что температура стенок достигает от примерно 50 до примерно 120°C. Очистку проводят под вакуумом. Давление в пределах колонны в случае эфира составляет предпочтительно от примерно 100 до примерно 600 мбар. Давление в пределах колонны в случае кислоты составляет предпочтительно от примерно 40 до примерно 300 мбар.

В головной части колонны низкокипящие компоненты удаляют. В частности, ими могут быть простые эфиры, ацетон и метилформиат. Выпары конденсируют затем с помощью одного или нескольких теплообменников. Причем в отдельных случаях оказывается пригодным вначале проводить конденсацию с помощью двух, подключенных последовательно, охлаждаемых водой теплообменников. Тем не менее, также возможно в этом случае также применять только один теплообменник. Теплообменник эксплуатируют в вертикальном состоянии предпочтительно для повышения скорости течения и предотвращения образования постоянных фаз, причем является предпочтительным получить по возможности полное смачивание. Охлаждаемый водой теплообменник или охлаждаемые водой теплообменники подключают последовательно, может быть охлаждаемый рассолом теплообменник, тем не менее, также возможно последовательно подключать каскад из двух или больше охлаждаемых рассолом теплообменников. В каскаде теплообменников выпары конденсируют, добавляют стабилизатор и направляют, например, в разделитель фаз. Так как выпары также могут содержать воду, удаляют, возможно, полученную водную фазу или направляют для последующего применения. В качестве последующего применения предлагают, например, возвращение в реакцию этерификации, например в реакцию этерификации, как описывают выше. В этом случае водную фазу предпочтительно возвращают в первый резервуар этерификации.

Отделенную органическую фазу вводят в виде обратного потока в головную часть колонны. Часть органической фазы можно применять снова для увлажнения верхней части теплообменника и головной части колонны. Так как в случае отделенной органической фазы речь идет о фазе, в которую добавлен стабилизатор, можно эффективно предотвратить, с одной стороны, образование зон покоя. С другой стороны, присутствие стабилизатора вызывает последующее предотвращение способности к полимеризации отделенных выпаров.

Поток конденсата, полученный из теплообменников, более того, предпочтительно смешивают с деминерализованной водой таким образом, что в разделителе фаз достигают достаточной эффективности разделения.

Газообразные соединения, оставшиеся после конденсации в каскаде теплообменников, предпочтительно с помощью пароструйного насоса в качестве вакуумного генератора, еще раз подвергают конденсации с помощью одного или нескольких других теплообменников. Причем с экономической точки зрения оказывается предпочтительно, если в рамках такой дополнительной конденсации конденсируют не только газообразные вещества из предварительной очистки. Таким образом, например, возможно направлять к такой дополнительной конденсации другие газообразные вещества, которые получают из основной очистки эфиров метакриловой кислоты. Преимущество таких способов действия состоит, например, в том, что таким образом часть эфира метакриловой кислоты, которая не конденсируется на стадии основной очистки, на стадии предварительной очистки еще раз можно направлять с помощью разделителя фаз в колонну очистки. Таким образом, например, установлено, что может иметь место максимизация выхода и по возможности будут иметь место незначительные потери эфира метакриловой кислоты. Кроме того, путем подходящего выбора конструктивного исполнения и эксплуатации этого другого теплообменника можно регулировать состав отработанных газов (абгазов), отводимых из этого теплообменника, в частности содержание низкокипящих компонентов.

За счет подвода воды на стадию предварительной очистки эфира метакриловой кислоты можно в целом непрерывно повышать содержание воды в этерификации и концентрацию низкокипящих компонентов в сыром метилметакрилате. Чтобы избежать этого, может быть предпочтительно отводить из системы часть воды, вводимой в систему, предпочтительно непрерывно. Этот отвод можно проводить в принципе, например, в том случае, если воду добавляют в предварительную очистку системы. Водная фаза, отделенная в разделителе фаз, имеет, как правило, органические компоненты. Поэтому может быть предпочтительно подводить эту воду в целью удаления отходов, которая использует это содержание органических веществ.

Таким образом, может быть предпочтительно, например, если таким образом воду, загруженную такими органическими веществами, в рамках способа отделения серной кислоты, подмешивают к камере сгорания. За счет окисляемых компонентов, таким образом, еще можно применять их калорийность, по меньшей мере, частично. Более того, таким образом, часто избегают, возможно, дорогостоящего удаления отходов воды, загруженной органическими веществами.

Тонкая очистка эфира метакриловой кислоты

Для тонкой очистки эфира метакриловой кислоты сырой предварительно очищенный эфир метакриловой кислоты подвергают новой дистилляции. Причем неочищенный эфир метакриловой кислоты с помощью дистилляционной колонны освобождают от его высококипящих компонентов и таким образом получают чистый эфир метакриловой кислоты. Для этого сырой эфир метакриловой кислоты известным специалисту способом вводят в нижнюю половину дистилляционной колонны.

Дистилляционная колонна может в принципе соответствовать любому показавшемуся специалисту в данной области пригодному осуществлению. Тем не менее, для чистоты полученного продукта во многих случаях предпочтительно оказывается, если функционирует дистилляционная колонна с одной или несколькими насадками, которая примерно соответствуют следующим данным:

с одной стороны в колонне, точно как в других линиях, проводимый эфир метакриловой кислоты по возможности незначительно образуют так называемое «дегазированное пространство». Дегазированное пространство приводит к сравнительно продолжительному времени обработки эфира метакриловой кислоты, которое способствует его полимеризации. Это снова приводит к дорогостоящим временным прекращениям производственного процесса и очисткам соответствующих частей от образующихся полимеров. Образование дегазированного пространства в том числе может относиться к тому, что как вследствие конструктивного исполнения, так и вследствие способа эксплуатации колонн они всегда загружаются достаточным количеством жидкости, так что достигается постоянное смывание колонн и, в частности, элементов колонн, таких как насадки. Таким образом, колонны могут иметь распылители, которые выкладывают для увлажнения элементов колонны. Кроме того, элементы колонн соединены друг с другом или с колонной через периодический связующий шов. Такие связующие швы имеют, по меньшей мере, примерно 2, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 5 и особенно предпочтительно, по меньшей мере, примерно 10 обрывов на 1 м длины связующего шва. Длину этих обрывов можно выбирать таким образом, что они составляют, по меньшей мере, примерно 10, предпочтительно, по меньшей мере, примерно 20 и особенно предпочтительно, по меньшей мере, примерно 50%, в общем, однако, не больше чем 95% длины связующих швов. Другие конструктивные приемы могут состоять в том, что во внутренних областях колонн, в частности взаимодействующих с эфиром метакриловой кислоты, меньше чем примерно 50%, предпочтительно меньше чем примерно 25% и особенно предпочтительно меньше чем примерно 10% всех поверхностей, в частности элементов колонн, являются горизонтальными. Таким образом, например, штуцеры, выходящие во внутреннюю часть колонны, могут быть коническими или оформлены наклонными плоскостями. Кроме того, приемы могут состоять в том, что во время эксплуатации колонны в кубовой части колонны находящееся количество жидкого эфира метакриловой кислоты сохраняют по возможности незначительным и, с другой стороны, предотвращают перегревание этого количества, несмотря на умеренные температуры и большие нагревательные поверхности выпарного аппарата во время выпаривания. Здесь может быть предпочтительно, что количество жидкости в кубовой части колонны находится в области от примерно 0,1 до 15% и предпочтительно от примерно 1 до 10% общего количества эфира метакриловой кислоты в колонне. Приемы, проводимые в данном разделе, также можно применять при дистилляции метакриловой кислоты.

В рамках очистки эфира метакриловой кислоты эти высококипящие компоненты путем дистилляции отделяют от продукта. Для этого кубовую часть колонны нагревают с помощью пара. Причем температура кубовой части колонны составляет предпочтительно от примерно 50 до примерно 80°C, в частности от примерно 60 до примерно 75°C при температуре стенок меньше чем примерно 120°C.

Материал, полученный в кубовой части колонны, отводят предпочтительно непрерывно и охлаждают через теплообменник или каскад из нескольких теплообменников до температуры в области от примерно 40 до примерно 80°C, предпочтительно от примерно 40 до примерно 60°C и особенно предпочтительно в области от примерно 50 до 60°C.

Этот материал, который преимущественно содержит эфир метакриловой кислоты, эфир гидроксиизомасляной кислоты, метакриловой кислоты и стабилизирующих компонентов, затем через резервуар для хранения, например, удаляют или отводят для другого применения. Во многих случаях оказывается предпочтительно, если материал, полученный в кубовой части колонны, возвращают на стадию реакции этерификации. Причем материал из кубовой части колонны, например, возвращают в первый резервуар этерификации. Преимущество этих мероприятий состоит в том, что со ссылкой на по возможности экономичный способ действия и по возможности высокий выход высококипящие соединения, содержащиеся в кубовой части колонны, возвращают на стадию реакции этерификации.

В головной части колонны извлекают дистилляционно очищенный эфир метакриловой кислоты и охлаждают через теплообменник или каскад из двух или нескольких теплообменников. Причем тепло выпаров можно отводить через охлаждаемый водой теплообменник, или через охлаждаемый рассолом теплообменник, или через комбинацию из обоих. В отдельных случаях оказывается пригодным, если выпары из дистилляционной колонны направляют в два или более параллельно присоединенных теплообменника, которые функционируют с помощью охлаждения водой. Неконденсированные части из охлаждаемых водой теплообменников можно вводить, например, в охлаждаемый рассолом теплообменник или каскад из двух или больше охлаждаемых рассолом теплообменников, которые могут быть расположены последовательно или параллельно. Конденсаты, полученные из теплообменников, вводят в сборный резервуар и с помощью насоса через другой теплообменник или каскад из двух или больше других теплообменников подводят к буферному резервуару. Причем поток конденсата охлаждают, например, через каскад из одного или двух охлаждаемых водой теплообменников и одного или нескольких охлаждаемых рассолом теплообменников до температуры в области от примерно 0 до примерно 20°C, предпочтительно от примерно 0 до примерно 15°C и особенно предпочтительно в области от примерно 2 до 10°C.

Из потока конденсата извлекают частичный поток, который возвращают через головную часть колонны в дистилляционную колонну. Причем подача потока конденсата в головную часть колонны может в принципе происходить любым образом, например через распределитель. Тем не менее, может быть предпочтительно, если часть потока конденсата вводят выше головной части колонны в отвод для выпаров, например распыляют. Кроме того, предпочтительно, что с помощью этой подачи стабилизатор вводят в головную часть колонны.

Другой частичный поток конденсата, предусмотренный для возвращения в колонну, можно отводить перед введением в отвод для выпаров и вводят непосредственно в головную часть колонны. Также здесь предпочтительно, что стабилизатор вводят в головную часть колонны с помощью этой подачи. Причем введение в головную часть колонны может происходить, например, таким образом, что внутреннюю часть головной части колонны, таким образом, увлажняют конденсатом, что в головной части колонны не образуется никаких зон покоя, в которых может иметь место полимеризация эфиров метакриловой кислоты. Более того, может быть предпочтительно, если к частичному потоку конденсата, который возвращают в колонну, добавляют стабилизатор для предотвращения полимеризации. Это может происходить посредством того, что к частичному потоку конденсата, предусмотренному для увлажнения головной части колонны, добавляют соответствующее количество ингибитора полимеризации в качестве стабилизатора. Причем в отдельных случаях оказывается предпочтительно, если частичный поток конденсата после добавления стабилизатора, но и перед входом в головную часть колонны проходит через смесительное устройство, предпочтительно статический смеситель, чтобы достигнуть по возможности однородного распределения стабилизатора в частичном потоке конденсата.

Неконденсируемые газообразные вещества, полученные в рамках способа очистки, направляют, например, на удаление.

Сырой продукт, находящийся в буферном резервуаре, с помощью рассольного охладителя хранят при температуре от примерно 0 до примерно 20°C, предпочтительно от примерно 0 до примерно 15°C и особенно предпочтительно в области от примерно 2 до 10°C.

Чтобы, при необходимости, удалить из продукта другие примеси, и для получения чистых эфиров метакриловой кислоты, продукт можно подвергать еще стадии адсорбционной очистки. Причем оказывается пригодным, например, если чистый продукт полностью или, по меньшей мере, часть чистого продукта очищают дальше с помощью молекулярного сита. Таким образом, простым способом из потока продукта можно удалить особенно кислотные примеси, в частности, в рамках способа получения образованную муравьиную кислоту. Причем, более того, в отдельных случаях оказывается пригодным, если поток продукта после прохождения стадии адсорбционной очистки проходит еще один или несколько фильтров, чтобы при необходимости удалить твердые вещества, содержащиеся в продукте.

Потоки веществ, полученные в рамках переработки, включают преимущественно полимеризуемые соединения. Чтобы, как уже многократно описывалось в рамках этого описания, блокировать образования зон покоя, также в случае здесь описанного способа оказывается предпочтительно, если части установки, которые соприкасаются с эфиром метакриловой кислоты, постоянно заливаются эфиром метакриловой кислоты. Поэтому в рамках следующего варианта осуществления представленного здесь способа частичный поток эфира метакриловой кислоты после буферного резервуара, но перед стадией абсорбционной очистки, извлекают, чтобы омыть верхнюю область теплообменника, который поглощает выпары, выходящие из дистилляционной колонны.

В рамках стадии очистки в целом полученный продукт затем извлекают в области от примерно -5 до примерно 20°C, предпочтительно от примерно 0 до примерно 15°C и особенно предпочтительно в области от примерно 2 до 10°C стадии очистки.

Отпаривание применяемой кислоты

В рамках представленного здесь способа может быть, например, целесообразно в следующем элементе способа применяемую серную кислоту, полученную при проведении способа, подвергнуть очистке, чтобы вернуть затем снова в способ. Причем, например, поток с применяемой серной кислотой, которую получают при этерификации, подают с паром в резервуаре для флотации. Причем, по меньшей мере, одну часть содержащихся твердых веществ осаждают на поверхности жидкости, причем эти осажденные твердые вещества могут циркулировать. Затем выпары конденсируют в теплообменнике, предпочтительно при охлаждении водой, охлаждают и возвращают в реакцию этерификации.

Причем в отдельных случаях оказывается предпочтительно, если для уменьшения коррозии в теплообменниках и для последующего улучшения эффективности охлаждения смесь из воды и органических соединений, таких как получают в рамках этерификации при очистке полученного эфира метакриловой кислоты посредством промывания, вводят в теплообменник таким образом, что верхние части теплообменника увлажняют этой смесью. Наряду с уменьшающим коррозию действием и охлаждением кислоты в теплообменнике этот способ действия имеет следующее преимущество. Материал, который получают из этерификации (смесь из воды и преимущественно метанола), вместе с метакриловой кислотой и эфиром метакриловой кислоты, образующимися из этого процесса, возвращают в процесс этерификации. В отпарной колонне путем вышеописанной флотации получают смеси кислоты и твердых веществ. Их после отделения подводят к любому последующему применению или удалению. Возможно, например, полученную смесь сжигать в крекинг-установке и таким образом снова получать серную кислоту. Часть энергии, используемой в процессе, регенерируют.

Полученные при отпаривании неконденсируемые газообразные соединения подводят к любому последующему применению или удаляют.

Описанную здесь установку для удаления твердых веществ из применяемой кислоты, а также для возвращения материала из процесса этерификации в этот процесс можно объединить по соображениям технической безопасности. Таким образом, можно применять два или больше резервуара для флотации, переводимые по времени. Так, в этих резервуарах могут осаждаться твердые вещества, предпочтительно их удалять, если не используется соответствующий резервуар для флотации.

Теперь вышесказанное поясняют, например, с помощью неограничивающих фигур и примеров. На Фиг. показывают:

Фиг.1: комплекс устройств для получения и переработки метакриловой кислоты или метилметакрилата,

Фиг.2: схематически установка для получения ацетонциангидрина,

Фиг.3: схематически установка для переработки ацетонциангидрина,

Фиг.4: схематически установка для амидирования

Фиг.5: схематически установка для этерификации,

Фиг.6: схематически установка для предварительной очистки эфира,

Фиг.7: установка для тонкой очистки эфира.

На Фиг.1 показывают предпочтительные элементы комплекса установки 1 для получения метакриловой кислоты или эфиров метакриловой кислоты и их продуктов последующей переработки. Комплекс установки 1 имеет различные соединенные друг с другом в большинстве случаев проводящие жидкость установки в виде элементов этого комплекса. К этому комплексу установки принадлежит получение ацетонциангидрина 20, далее к переработке ацетонциангидрина 30, далее к амидированию 40, далее к этерификации/гидролизу 50/50а), далее к переработке эфира или метакриловой кислоты 60, снова далее к тонкой очистке 70, после которой присутствует эфир, в большинстве случаев метилметакрилат, или метакриловая кислота. Полученный таким образом чистый эфир/чистую кислоту можно добавлять в установку для последующей переработке 80. В качестве установки для последующей переработки 80 прежде всего применяют устройства для полимеризации и реакторы для других органических реакций. В реакторах для полимеризации можно получать полиметакрилаты и в реакторах для органических реакций можно применять полученные здесь чистые мономеры для получения других органических соединений. На устройстве для другой переработки или устройствах для другой переработки 80 проводят расфасовку 90. Поскольку в случае продуктов другой переработки речь идет о полимерах из метакриловой кислоте или эфире метакриловой кислоты, в частности, метилметакрилате, их перерабатывают дальше до получения волокон, формовочных масс, в частности, гранулятов, пленок, пластин, деталей автомобилей и других формованных изделий с помощью подходящих устройств, таких как экструдеры, воздуходувные экструдеры, приборы для литья под давлением, фильеры и т.п. Кроме того, комплекс установки 1 во многих случаях включает установку для получения серной кислоты 100. Причем применяют в принципе все известные специалисту в данной области установки, оказывающиеся пригодными для получения серной кислоты. Например, в этой связи ссылка на главу 4, страница 89 и сл. в «Integrated Pollution Prevebtion and Control-Draft Reference Document on Best Avalible Techniques for the Manufacture of Large Volume Inorganic Chemicals - Amonia Acids and Ferteilizers», полученный от Европейской комиссии. Установка для получения серной кислоты 100 соединена с рядом других установок. Таким образом, получение ацетонциангидрина 20 через линию для серной кислоты 20 снабжают концентрированной серной кислотой. Кроме того, существует следующая линия для подачи серной кислоты 3 между установкой для получения серной кислоты 100 и амидированием 40. Разбавленную серную кислоту, называемую также как «обедненная кислота», переводят из этерификации 50 (гидролиз 50а) в установку для серной кислоты 100 через линии для применяемой серной кислоты 4 или 5. В установке для серной кислоты 100 можно перерабатывать разбавленную серную кислоту. Переработка разбавленной серной кислоты может происходить, как описывают, например, в международной заявке WO 02/23088 или WO 02/23089. В общем, установки осуществляют из материалов, доступных специалисту в данной области и оказывающихся пригодных для соответствующих нагрузок. В большинстве случаев при этом речь идет о высококачественной стали, которая, в частности, должна обладать особенной стойкостью к кислотам. Области установок, которые работают с серной кислотой, и в частности с концентрированной серной кислотой, более того, облицованы и защищены керамическими материалами или пластмассами. К тому же метакриловую кислоту, полученную в установке для метакриловой кислоты 50а, подводят через линию для метакриловой кислоты 6 в предварительную очистку 60. Кроме того, оказывается предпочтительно, что в получении ацетонциангидрина 20, амидировании 40, этерификации 50, гидролизе 50а, предварительной очистке 60 и также конечной очистке 70 добавляют стабилизатор, обозначенный «S».

Получение ацетонциангидрина 20, представленное на Фиг.2, предоставляет ацетон в резервуаре для ацетона 21 и синильную кислоту в резервуаре для синильной кислоты 22. Резервуар для ацетона 21 имеет промывную башню 23, которая в своей верхней области имеет один или несколько охладительных элементов 24. В промывную башню 23 выходит ряд газоотводов 25, которые собирают из различных установок комплекса установок 1. В петлевом реакторе 26 ацетон через подающую линию для ацетона 27 и синильную кислоту через подающую линию для синильной кислоты 28 подают в направлении движения подающей линии для синильной кислоты 28 находится насос 29, снова далее к подводу катализатора 210, на котором находится статический смеситель 211. После этого присоединяется теплообменник 212, который имеет ряд сопротивления течению 213 и, по меньшей мере, одну охлаждающую линию 214. В петлевом реакторе 26 реакционная смесь, состоящую из ацетона, синильной кислоты и катализатора в существенной части функционирует в циркуляции, которая обозначена жирными линиями. Из теплообменника 212 реакционную смесь через сопротивление течению ведут вдоль охлаждающих линий 214 и часть циркулирующего потока ведут в следующий теплообменник 215, к которому присоединяется сборный резервуар 216, в котором находятся насадка 217 в виде части охлаждающей циркуляции 218 с теплообменников 218, вследствие этого реакционный продукт сохраняют с одной стороны в колебании и в том числе холодным. Через отвод 220, присоединенный к сборному резервуару 216, закрывают резервуар для стабилизации 221, в который выходит подающая линия серной кислоты 222 и из которого проводят неочищенный ацетонциангидрин через отвод 223 в переработку ацетонциангидрина 30.

На Фиг.3 со стадии получения цианангидрина 20 выходит отвод 223 в теплообменник 31, в котором поток, пришедший из получения циана 20, нагревают. На теплообменнике 21 присоединена подающая линия выпаров 32, которая выходит в верхнюю часть, предпочтительно в верхнюю область колонны 33. Колонна 33 имеет большое число насадок 34, которые в большинстве случаев осуществлены в виде тарелок. В нижней области колонны 33 находится нижняя часть колонны 35, из которой отвод кубовой части 36 ведет в теплообменник 31, и поток, приведенный через отвод нижней части 233 в теплообменник 31, нагревают. На теплообменнике 31 присоединена транспортировка чистого продукта 37, на которой амидирование 40 происходит в направлении потока. В головной части колонны 33 находится отвод головной части 38, который выходит в теплообменник 39, к которому затем присоединен вакуумный насос 310, который снова выходит в теплообменник 311. Как теплообменник 39, так и теплообменник 311 соединены через линии с резервуаром для охлаждения 312, к которому затем присоединена рециркуляция 313, которая соединена с петлевым реактором 26 на стадию получения ацетонциангидрина 20.

Амидирование 40, изображенное на Фиг.4, имеет вначале подвод ацетонциангидрина 41 и подвод серной кислоты 42, которые выходят в петлевой реактор 43. Подвод ацетонциангидрина 41, соединенный с переработкой ацетонциангидрина 30, выходит в циркуляцию петлевого реактора 43 после насоса 44 перед смесителем 45. Перед этим насосом 44 выходит подвод серной кислоты 42. В направлении течения смесителя 45 следует теплообменник 46, который снова выходит в газоотделитель 47, из которого с одной стороны отвод газа 48 и подающая линия 49 направляются к следующему петлевому реактору 410. Следующий петлевой реактор 40 или третий является построенным как сравнительно первый петлевой реактор 43. От следующего петлевого реактора 410 идет подающая линия 411 в теплообменник 412, на который следует газоотделитель 413, из которого выходят с одной стороны отвод газа 414 и линия амида 415, которые ведут к установке этерификации/омыления 50/МАС 50а.

На Фиг.5 показывают этерификацию 50, в которой линия растворителя 51, ведущая воду и органический раствор, и линия амида 52, связанная с амидированием 40, выходят в резервуар 53, который нагревается благодаря нагреванию резервуара 54. Кроме того, в резезервуар выходит обозначенная штрихами линия спирта 55. Линия спирта 55 выходит как в верхнюю, так и в нижнюю область резервуара 53. Через обозначенную штрихами линию эфирных выпаров 56 первый резервуар соединен со следующим резервуаром 53', который имеет следующее нагревание резезервуара 54'. Также этот следующий резурвуар 53' соединен как снизу, так и сверху с линией спирта 55. В верхней области резервуара 53' присоединяют линию эфирных выпаров 56, которая выходит в кубовую часть 57 колонны 58. Кроме того, в верхней области резервуара 53' находится линия для разбавленной серной кислоты 59. Элемент резервуара 510, обрамленный в обозначенной точкой эллипсе, образуют из нагреваемого котла 53 и 54 с линией 55 и линией эфирных выпаров 56. Возможно каскадное соединение друг с другом одного, двух или больше таких элементов резервуаров, причем каждый данный элемент резервуара 510 соединен через линию эфирных выпаров 56 с нижней частью 57 колонны 58. Из нижней части 57 колонны 58, кроме того, проходит линия серной кислоты 511 к резервуару 53, чтобы снова ввести в этерификацию воду и органический растворитель. В верхнюю область, предпочтительно головную часть, колонны 58 через подходящую линию подсоединяют первый теплообменник 512, далее к следующему разделителю фаз 513. Как в верхней части колонны 58, так и в первом теплообменнике 512 могут быть предусмотрены первый подвод стабилизатора 414 (стабилизатор обозначают «S»), а также следующий подвод стабилизаторов, чтобы подвести ингибитор или стабилизатор, предотвращающий нежелательную полимеризацию. К следующему разделителю фаз 513 присоединяют скруббер 516, в чью нижнюю область выходит линия растворителя 517, которая выходит через теплообменник 521 в линию растворителя 51. Из верхней области скруббера 516 идет линия сырого эфира, которая выходит в переработку эфира 60. Линия обедненной кислоты 59, выходящая из верхней области резервуара 53' или резервуара последнего элемента резервуара 510, выходит в резервуар для флотации 519 для отделения твердых веществ или компонентов, не растворимых в обедненной кислоте. Из резервуара для флотации 519 идет линия истощенной кислоты 520 в установку серной кислоты 100, а также линия низкокипящих выпаров 522, отводящая низкокипящие компоненты, для следующей переработки и возвращения в этерификацию.

На Фиг.6 показывают переработку эфира, присоединенную через линию сырого эфира 61 в этерификации 60, причем линия сырого эфира 61 выходит в среднюю область колонны для вакуумной дистилляции 62. Эта колонна 62 имеет элементы колонны 63 и нагревание кубовой части 64, расположенное в нижней области колонны 62. Из нижней области колонны 62, которая представляет кубовую часть этой колонны, идет линия эфира 65, которая выходит в тонкую очистку эфира 70 и сырой эфир, освобожденный от легкокипящих компонентов таким образом направляют в тонкую очистку. В верхней области колонны 62, в большинстве случаев в головной части, через отвод подсоединен первый теплообменник 66 и один следующий или несколько теплообменников 67, за которым следует разделитель фаз 69. В разделителе фаз 69 распределены смеси органических и водных компонентов, отводимые из теплообменника 67, причем к разделителю фаз подсоединена циркуляция 611 в верхней области, которая выходит в верхнюю область колонны 62. В нижней области разделителя находится отвод тепла 610, который выходит в этерификацию 50, чтобы снова ввести отделенную воду в этерификацию. К теплообменнику 66 и 67 присоединяют вакуумный генератор 613 через вакуум-линию 612.

На Фиг.7 линия эфира 65, полученная из переработки эфира 60, выходит в дистилляционную колонну 71. Она включает несколько элементов колонны 71, а также нагревание кубовой части колонны 73 в кубовой области дистилляционной колонны 71. Из головной части колонны дистилляционной колонны 71 идет линия выпаров чистого эфира 74 в первый теплообменник 75, за которым следует один (или несколько) следующих теплообменников 76, которые соединены с вакуумным генератором 717. Выход соответствующего теплообменника 76 имеет линию, от которой с одной стороны выходит циркуляция эфира 77 в верхнюю область или верхнюю часть дистилляционной колонны 71.

Циркуляция эфира 77 имеет добавление стабилизатора 79, которое расположено в циркуляции эфира 77 перед смесителем 78. С другой стороны от линии следующего теплообменника 76 идет отвод чистого эфира 710. К нему присоединен в последовательной схеме дополнительный теплообменник 711 и другой теплообменник 712. За ним следует резервуар с молекулярным ситом 713, который имеет насадки для молекулярного сита 714. Благодаря молекулярному ситу очищают дальше, если сверхчистый эфир через отвод сверхчистого эфира 715, присоединенного к резервуару с молекулярным ситом, переводят в установку для следующей переработки 80.

Список ссылочных обозначений

Реферат

Изобретение относится к способу получения ацетонциангидрина. Предлагаемый способ включает в качестве стадий: A) взаимодействие ацетона и синильной кислоты в реакторе для получения реакционной смеси, причем реакционную смесь подвергают циркуляции и получают ацетонциангидрин; B) охлаждение, по меньшей мере, части реакционной смеси; C) отвод, по меньшей мере, части полученного ацетонциангидрина из реактора; D) непрерывную дистилляцию отведенного полученного ацетонциангидрина с получением кубового продукта ацетонциангидрина и головного продукта ацетона в дистилляционной колонне; E) возвращение, по меньшей мере, части головного продукта ацетона на стадию А. При этом головной продукт ацетон во время возвращения сохраняют при температуре меньше чем 60°C, а реакцию получения ацетонциангидрина проводят в присутствии основного катализатора. Предлагаемый способ позволяет предотвратить расщепление головного продукта ацетона и, как следствие, уменьшить образование отложений в системе при получении ацетонциангидрина. Изобретение относится также к способам получения алкилового эфира метакриловой кислоты и метакриловой кислоты, которые в качестве одной из стадий включают получение ацетонциангидрина предлагаемым способом, способу получения полимеров, основанных, по меньшей мере, частично на алкиловых эфирах метакриловой кислоты, к устройству для получения алкиловых эфиров метакриловой кислоты и его применению. 6 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула