СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ (МЕТ)АКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ И СЛОЖНЫХ (МЕТ)АКРИЛОВЫХ ЭФИРОВ Российский патент 2009 года по МПК C07C51/215 C07C51/235 C07C51/25 C07C51/44 C07C57/05 C07C67/08 C07C69/52 C07C69/54 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу получения (мет)акриловой кислоты и сложных (мет)акриловых эфиров, более конкретно к способу получения (мет)акриловой кислоты и сложных (мет)акриловых эфиров, включающему стадии (A) получения сырой (мет)акриловой кислоты; (B) очистки полученной сырой (мет)акриловой кислоты, с получением продукта (мет)акриловой кислоты; и (C) взаимодействия сырой (мет)акриловой кислоты со спиртом, с получением сложных (мет)акриловых эфиров, в котором, когда установка, используемая на любой из стадий (B) и (C), осуществляемых параллельно друг другу, останавливается, получаемая избыточная сырая (мет)акриловая кислота со стадии (A) временно хранится в танке, и когда остановленная установка вновь начинает работать, сырая (мет)акриловая кислота, хранящаяся в танке, может обрабатываться без каких-либо изменений в рабочей загрузке установки, используемой на стадии (A).

Уровень техники

Общий способ получения (мет)акриловой кислоты включает стадию (A) взаимодействия пропана, пропилена или изобутилена и/или (мет)акролеина с молекулярным кислородом или с газом, содержащим молекулярный кислород, с помощью способа газофазного каталитического окисления, добавления реакционного газа, содержащего получаемую (мет)акриловую кислоту, в воду, для получения ее водного раствора, а затем удаления компонентов с низкими температурами кипения, таких как вода и уксусная кислота, из водного раствора, с получением сырой (мет)акриловой кислоты; и стадию (B) очистки полученной сырой (мет)акриловой кислоты с получением продукта (мет)акриловой кислоты. Кроме того (мет)акриловую кислоту, полученную указанным выше способом, вводят во взаимодействие со спиртом на стадии (C) с получением сложных (мет)акриловых эфиров.

Как правило, сырая (мет)акриловая кислота, полученная на указанной выше стадии (A), является достаточно пригодной для использования в качестве исходной (мет)акриловой кислоты, для получения сложных (мет)акриловых эфиров. По этой причине способ, в котором часть сырой (мет)акриловой кислоты, полученной на стадии (A), поступает на стадию (B) для получения из нее продукта (мет)акриловой кислоты, тогда как остаток сырой (мет)акриловой кислоты поступает на стадию (C) для получения из нее сложных (мет)акриловых эфиров, осуществляется предпочтительно для обеспечения хорошей эффективности производства соответствующих продуктов, а также, исходя из экономических соображений, таких как низкие затраты на монтаж установки.

Как описано выше, в случае, когда сырая (мет)акриловая кислота, полученная в установке, используемой на стадии (A), поступает в установки, используемые на стадиях (B) и (C), осуществляемых параллельно друг другу, когда любая из установок, используемых на стадиях (B) и (C), останавливается из-за ее отказа, сырая (мет)акриловая кислота, которая должна подаваться в остановленную установку, временно хранится в танке, тем самым делая возможной непрерывную работу других стадий.

В качестве обычного способа, осуществляемого с потреблением сырой (мет)акриловой кислоты, хранимой в танке, известен такой способ, в котором количество сырой (мет)акриловой кислоты, подающейся из установки, используемой на стадии (A), в установки, используемые на стадиях (B) и (C), уменьшается путем понижения рабочей загрузки установки, используемой на стадии (A), и сырая (мет)акриловая кислота, хранящаяся в танке, поступает в установки, используемые на стадиях (B) и (C), в количестве, соответствующем уменьшению количества сырой (мет)акриловой кислоты, подающейся из установки, используемой на стадии (A), тем самым контролируя количество сырой (мет)акриловой кислоты, хранящейся в танке. Это происходит потому, что производительность установки, используемой на стадии (A), обычно рассчитывается таким образом, чтобы быть идентичной или несколько большей, чем общая производительность установок, используемых на стадиях (B) и (C), принимая во внимание будущее увеличение количества производимых продуктов. Более конкретно, поскольку количество сырой (мет)акриловой кислоты, полученное на стадии (A), является идентичным или большим, чем количество сырой (мет)акриловой кислоты, потребляемой на стадиях (B) и (C), обычно является необходимым уменьшение рабочей загрузки установки, используемой на стадии (A), для обработки избыточной сырой (мет)акриловой кислоты, хранящейся в танке.

Однако если рабочая загрузка установки, используемой на стадии (A), изменяется, например, если изменяется рабочая загрузка дистилляционной колонны, используемой на стадии (A) для удаления компонентов с низкими температурами кипения, (мет)акриловая кислота имеет тенденцию к полимеризации в дистилляционной колонне, что приводит к возникновению проблем, таких как ее закупоривание, из-за образующихся полимеров. В частности, в случае, где водный раствор акриловой кислоты дистиллируется в колонне для азеотропной перегонки, в присутствии азеотропного растворителя, имеется тенденция к отрицательному влиянию на процедуру дистилляции при изменении рабочей загрузки колонны.

В качестве способа стабильной работы дистилляционной колонны в течение длительного периода времени, предотвращающего при этом возникновение закупоривания из-за полимеризации в ней, даже если рабочая загрузка дистилляционной колонны изменяется, известен такой способ, в котором при уменьшении производительности, когда производимое количество (мет)акриловой кислоты понижается на α% по сравнению со значением при обычных рабочих условиях, протекающее количество жидкости/газа в дистилляционной колонне уменьшается контролируемым образом на (100-α/2)% или более по сравнению с количеством, протекающим при обычных условиях (например, выложенная заявка на патент Японии № 2003-183219). Однако в указанном выше способе, поскольку рабочая загрузка также изменяется, проявление недостатков, связанных с изменением рабочей загрузки, является неизбежным.

Соответственно до настоящего времени существует необходимость в создании способа, способного к обработке сырой (мет)акриловой кислоты, временно хранящейся в танке, когда стадия (B) или (C) останавливается, без какого-либо существенного изменения рабочей загрузки стадии (A).

Проблема, которая должна решаться с помощью изобретения

Настоящее изобретение предназначено для решения указанных выше обычных проблем. Целью настоящего изобретения является создание способа получения (мет)акриловой кислоты и сложных (мет)акриловых эфиров, включающего стадии:

(A) осуществления взаимодействия пропана, пропилена или изобутилена и/или (мет)акролеина с молекулярным кислородом или с газом, содержащим молекулярный кислород, с помощью газофазного способа каталитического окисления, с получением сырой (мет)акриловой кислоты;

(B) очистки полученной сырой (мет)акриловой кислоты, с получением продукта (мет)акриловой кислоты; и

(C) осуществления взаимодействия сырой (мет)акриловой кислоты со спиртом, с получением сложных (мет)акриловых эфиров,

в котором, когда установка, используемая на любой из стадий (B) и (C), осуществляемых параллельно друг другу, останавливается, полученная избыточная сырая (мет)акриловая кислота временно хранится в танке, и когда работа остановленной установки возобновляется, сырая (мет)акриловая кислота, хранящаяся в танке, может обрабатываться без каких-либо изменений рабочей загрузки установки, используемой на стадии (A).

Средства для решения проблемы

Как результат более ранних исследований авторов настоящего изобретения для решения указанных выше проблем обнаружено, что если производительность установки, используемой на стадии (A), рассчитывается таким образом, чтобы она была ниже, чем общее потребление установок, используемых на стадиях (B) и (C), сырая (мет)акриловая кислота, хранящаяся в танке, может соответствующим образом обрабатываться в установках, используемых на стадиях (B) и (C), без каких-либо существенных изменений рабочей загрузки установки, используемой на стадии (A).

Настоящее изобретение осуществляется на основе указанных выше данных. Для осуществления этой цели в одном из аспектов настоящего изобретения предусматривается способ получения (мет)акриловой кислоты и сложных (мет)акриловых эфиров, включающий стадии:

(A) осуществления взаимодействия пропана, пропилена или изобутилена и/или (мет)акролеина с молекулярным кислородом или с газом, содержащим молекулярный кислород, с помощью газофазного способа каталитического окисления, с получением сырой (мет)акриловой кислоты;

(B) очистки полученной сырой (мет)акриловой кислоты с получением продукта (мет)акриловой кислоты; и

(C) осуществления взаимодействия сырой (мет)акриловой кислоты со спиртом с получением сложных (мет)акриловых эфиров,

причем в случае остановки установки, используемой на любой из стадий (B) и (C), осуществляемых параллельно друг другу, получаемая избыточная сырая (мет)акриловая кислота временно хранится в танке, а после возобновления работы остановленной установки сырая (мет)акриловая кислота, хранившаяся в танке, поступает в установку, используемую на стадии (B), и/или в установку, используемую на стадии (C), где производительность установки, используемой на стадии (A), рассчитывается таким образом, чтобы она была ниже, чем общее потребление установок, используемых на стадиях (B) и (C).

Действие изобретения

В способе получения (мет)акриловой кислоты и сложных (мет)акриловых эфиров в соответствии с настоящим изобретением, который включает стадии (A) получения сырой (мет)акриловой кислоты; (B) очистки полученной сырой (мет)акриловой кислоты с получением продукта (мет)акриловой кислоты; и (C) осуществления взаимодействия сырой (мет)акриловой кислоты со спиртом, с получением сложных (мет)акриловых эфиров,

в котором, когда установка, используемая на любой из стадий (B) и (C), осуществляемых параллельно друг другу, останавливается, полученная избыточная сырая (мет)акриловая кислота временно хранится в танке, и

сырая (мет)акриловая кислота, хранящаяся в танке, может обрабатываться без каких-либо изменений рабочей загрузки в установке, используемой на стадии (A), при возобновлении работы остановленной установки.

Предпочтительный вариант воплощения для осуществления изобретения

Настоящее изобретение описывается подробно ниже. Способ получения (мет)акриловой кислоты и сложных (мет)акриловых эфиров в соответствии с настоящим изобретением включает стадии (A) осуществления взаимодействия пропана, пропилена или изобутилена и/или (мет)акролеина с молекулярным кислородом или с газом, содержащим молекулярный кислород, с помощью газофазного способа каталитического окисления, с получением сырой (мет)акриловой кислоты; (B) очистки полученной сырой (мет)акриловой кислоты, с получением продукта (мет)акриловой кислоты; и (C) осуществления взаимодействия сырой (мет)акриловой кислоты со спиртом, с получением сложных (мет)акриловых эфиров. Стадии (B) и (C) предусматриваются после стадии (A) и осуществляются параллельно друг другу. Часть сырой (мет)акриловой кислоты, полученной на стадии (A), поступает на указанную выше стадию (B) для получения из нее продукта (мет)акриловой кислоты, в то время как оставшаяся сырая (мет)акриловая кислота поступает на стадию (C) для получения из нее сложных (мет)акриловых эфиров.

В способе получения по настоящему изобретению, в случае, когда установка, используемая на любой из стадий (B) и (C), останавливается, необходимо временно сохранить сырую (мет)акриловую кислоту, которая должна вводиться в остановленную установку в танке. Танк соединяется с соответствующими установками, используемыми на стадиях (A), (B) и (C), посредством трубопроводов. Когда любая из установок, используемых на стадиях (B) и (C), останавливается, сырая (мет)акриловая кислота поступает в танк из установки, используемой на стадии (A). После возобновления работы остановленной установки сырая (мет)акриловая кислота, хранящаяся в танке, может подаваться в установку, используемую на стадии (B), и/или в установку, используемую на стадии (C).

Сначала приводятся пояснения к стадии (A). На стадии (A) осуществляют взаимодействие пропана, пропилена или изобутилена и/или (мет)акролеина с молекулярным кислородом или с газом, содержащим молекулярный кислород, с помощью газофазного способа каталитического окисления, с получением сырой (мет)акриловой кислоты. Более конкретно сырая (мет)акриловая кислота может быть получена с помощью способа производства (мет)акролеина из пропилена (изобутилена или трет-бутанола, в случае метакролеина) в качестве исходного материала, в присутствии катализатора на основе композита оксидов Mo-Bi, состоящего из Mo-Bi-Fe-Co-Ni-B-Na-Si-O и тому подобного, и последующего воздействия на полученный (мет)акролеин реакции газофазного каталитического окисления в присутствии катализатора на основе композита оксидов Mo-V, состоящего из Mo-V-Sb-Ni-Cu-Si-O и тому подобного, или способа воздействия на пропан, в качестве исходного материала газофазного каталитического окисления, в присутствии катализатора на основе композита оксидов Mo-Bi-Te, катализатора на основе композита оксидов Mo-Bi-Se или чего-либо подобного. В следующих далее описаниях способ получения по настоящему изобретению поясняется в связи с получением акриловой кислоты в качестве типичного примера. Однако способ получения по настоящему изобретению является также применимым для получения метакриловой кислоты.

Реакция окисления может осуществляться с помощью однопроходного способа, способа с рециклированием непрореагировавшего пропилена и способа с рециклированием выходящего газа продуктов сгорания. Способ получения по настоящему изобретению может осуществляться с помощью любого из этих способов.

(1) Однопроходный способ:

Однопроходный способ представляет собой такой способ, при котором на начальной стадии реакции смешанный газ, состоящий из пропилена, воздуха и пара, поступает для преобразования этого смешанного газа, в основном в акролеин и акриловую кислоту, а затем полученный выходящий газ из начальной стадии реакции поступает на конечную стадию реакции без отделения от нее указанных выше продуктов реакции. При подаче выходящего газа на конечную стадию реакции дополнительные количества воздуха и пара, необходимые на конечной стадии реакции, как правило, могут вводиться вместе с выходящим газом из первой стадии реакции на конечную стадию реакции.

(2) Способ с рециклированием непрореагировавшего пропилена:

В способе с рециклированием непрореагировавшего пропилена реакционный газ, содержащий акриловую кислоту, получаемую на конечной стадии реакции, поступает в устройство для сбора акриловой кислоты в форме ее водного раствора, а часть выходящего газа, содержащего непрореагировавший пропилен, который получают в устройстве для сбора, поступает на начальную стадию реакции для рециклирования и повторного использования в ней части непрореагировавшего пропилена.

(3) Способ с рециклированием выходящего газа продуктов сгорания:

Способ с рециклированием выходящего газа продуктов сгорания представляет собой такой способ, в котором реакционный газ, содержащий акриловую кислоту, получаемую на конечной стадии реакции, поступает в устройство для сбора акриловой кислоты в форме ее водного раствора, а затем все количество уходящего газа, выпускаемого из устройства для сбора, окисляется с помощью горения для преобразования непрореагировавшего пропилена или чего-либо подобного, содержащегося в выходящем газе, в основном в диоксид углерода и воду, и часть полученного таким образом выходящего газа продуктов сгорания добавляется и рециклируется в начальную стадию реакции.

Примеры реактора, используемого при реакции окисления, могут включать многотрубные реакторы с фиксированным слоем, тарельчатые реакторы с фиксированным слоем и реакторы с псевдоожиженным слоем, хотя они не ограничиваются только этими реакторами. Среди этих реакторов многотрубные реакторы с фиксированным слоем широко используются для производства акролеина или акриловой кислоты с помощью реакции газофазного каталитического окисления, в которой пропилен или изобутилен взаимодействуют с молекулярным кислородом или с газом, содержащим молекулярный кислород, в присутствии катализатора на основе композитов оксидов. Многотрубные реакторы с фиксированным слоем не являются как-либо ограниченными, поскольку эти реакторы являются пригодными для использования в обычных промышленных применениях.

Акриловая кислота обычно может быть получена из газа, содержащего акриловую кислоту, получаемую в реакции окисления с помощью любого из следующих трех способов:

(1) Способ приведения в контакт газа, содержащего акриловую кислоту, с водой, для сбора акриловой кислоты в форме ее водного раствора; экстрагирования акриловой кислоты из полученного таким образом водного раствора акриловой кислоты, с использованием соответствующего экстракционного растворителя; и последующего разделения полученного экстракта на акриловую кислоту и растворитель.

(2) Способ приведения в контакт газа, содержащего акриловую кислоту, с водой, для сбора акриловой кислоты в форме ее водного раствора; дистиллирования полученного таким образом водного раствора акриловой кислоты в присутствии азеотропного растворителя, в колонне для азеотропной перегонки, для азеотропного выделения сырой акриловой кислоты из нижней части колонны; и последующего удаления уксусной кислоты из полученной сырой акриловой кислоты.

(3) Способ приведения в контакт газа, содержащего акриловую кислоту, с органическим растворителем, для сбора акриловой кислоты в форме раствора акриловой кислоты в органическом растворителе, одновременного отделения и удаления из нее таким образом, воды, уксусной кислоты и тому подобного; и последующего отделения акриловой кислоты от полученного таким образом раствора акриловой кислоты в органическом растворителе.

Вода, уксусная кислота, органический растворитель, растворитель, азеотропный растворитель (примеры этих растворителей могут включать метилизобутилкетон, метилэтилкетон, толуол, пропилацетат, этилацетат и смешанные растворители из двух или более из них) и тому подобное могут разделяться с использованием обычной дистилляционной колонны. В качестве дистилляционной колонны могут использоваться дистилляционные колонны, обычно используемые в химических установках, которые состоят из одной башни или из двух или более башен. Внутри дистилляционной колонны могут быть предусмотрены тарелки или материалы насадки. Тарелка или материалы насадки, используемые в дистилляционной колонне, не являются специфически ограниченными, и любые обычные тарелки и материалы насадки могут быть использованы в ней соответствующим образом. Эти тарелки и материалы насадки могут использоваться в сочетании любых двух или более их видов.

Примеры тарелок могут включать тарелки, имеющие сливной стакан, такие как тарелка с барботажным колпачком, перфорированной тарелки, клапанная тарелка, тарелка SUPERFRAC и тарелка MAX-FRAC, и тарелки, не имеющие сливных стаканов, такие как тарелка со сдвоенным потоком. Примеры материала насадки могут включать регулярные материалы насадки и нерегулярные материалы насадки. Конкретные примеры регулярных материалов насадок могут включать "SULZER PACKING", производимый Sulzer Brothers Limited, "SUMITOMO SULZER PACKING", производимый Sumitomo Jukikai Kogyo Co., Ltd., "MELLAPAK", производимый Sumitomo Jukikai Kogyo Co., Ltd., "GEM-PAK", производимый Grich Inc., "MONTZ-PAK", производимый Montz Inc., "GOODROLL PACKING ", производимый Tokyo Special Wire Netting Co. Ltd., "HONEYCOMB PACK", производимый Nihon Gaishi Co., Ltd., "IMPULSE PACKING", производимый Nagaoka Co., Ltd., и "MC PACK", производимый Mitsubishi Chemical Engineering Co., Ltd. Конкретные примеры нерегулярных материалов насадок могут включать "INTERLOX SADDLES", производимый Norton Inc., "TELLERETT", производимый Nittetsu Kakoki Co., Ltd., "POLE RINGS", производимый BASF AG, "CASCADE MINI-RING", производимый Mass-Transfer Inc., и "FLEXI-RINGS", производимый Nikki Co., Ltd.

В качестве охлаждающего устройства, соединенного с дистилляционной колонной, может быть использован верхний газоохлаждающий теплообменник (конденсатор) и вентиляционный газоохлаждающий теплообменник (вентиляционный газовый конденсатор), который может быть присоединен к дистилляционной колонне. Эти конденсаторы, как правило, классифицируются как конденсаторы, устанавливаемые внутри колонны, и конденсаторы, устанавливаемые вне колонны. Тип конденсатора и вентиляционного газового конденсатора специфически не ограничивается. Конкретные примеры этих конденсаторов могут включать вертикальные фиксированные трубчато-тарельчатые конденсаторы, горизонтальные фиксированные трубчато-тарельчатые конденсаторы, U-образные трубчатые конденсаторы, конденсаторы со сдвоенными трубками, спиральные конденсаторы, конденсаторы с пирамидальными блоками и тарельчатые конденсаторы.

Теплообменники (ребойлеры), присоединенные к дистилляционной колонне для нагрева жидкости в ее нижней части, в целом, классифицируются как ребойлеры, установленные внутри колонны, и ребойлеры, установленные вне колонны. Тип ребойлера, присоединенного к дистилляционной колонне, специфически не ограничивается. Конкретные примеры ребойлеров могут включать вертикальные фиксированные трубчато-тарельчатые ребойлеры, горизонтальные фиксированные трубчато-тарельчатые ребойлеры, U-образные трубчатые ребойлеры, ребойлеры с двойными трубками, спиральные ребойлеры, ребойлеры с пирамидальными блоками, тарельчатые ребойлеры и тонкопленочные испарительные ребойлеры.

Материалы различных сопел, корпуса колонны, ребойлеров, конденсаторов, вентиляционных газовых конденсаторов, трубопроводов, опор, отклоняющих тарелок (включая верхние тарелки), и тому подобное, дистилляционной колонны специфически не ограничиваются и могут быть выбраны соответствующим образом, в соответствии со свойствами соответствующих жидкостей для обеспечения легкополимеризующихся соединений, которые должны обрабатываться, температурных условий и антикоррозийных свойств. При получении (мет)акриловой кислоты или сложных (мет)акриловых эфиров примеры материалов могут включать нержавеющие стали, такие как SUS304, SUS304L, SUS316, SUS316L, SUS317, SUS317L и SUS327, сплавы хастеллой или тому подобные.

Поскольку акриловая кислота представляет собой легкополимеризуемое соединение, предпочтительно, чтобы компоненты с низкими температурами кипения удалялись из реакционного раствора путем добавления к нему ингибитора полимеризации. Примеры ингибитора полимеризации могут включать акрилат меди, дитиокарбаматы меди, фенольные соединения и фенотиазиновые соединения. Конкретные примеры дитиокарбаматов меди могут включать диалкилдитиокарбаматы меди, такие как диметилдитиокарбамат меди, диэтилдитиокарбамат меди, дипропилдитиокарбамат меди и дибутилдитиокарбамат меди; циклические алкилендитиокарбаматы меди, такие как этилендитиокарбамат меди, тетраметилендитиокарбамат меди, пентаметилендитиокарбамат меди и гексаметилендитиокарбамат меди; и циклические оксидиалкилендитиокарбаматы меди, такие как оксидиэтилендитиокарбамат меди. Конкретные примеры фенольных соединений могут включать гидрохинон, метохинон, пирогаллол, катехол, резорцин, фенол и крезол. Конкретные примеры фенотиазиновых соединений могут включать фенотиазин, бис-(α-метилбензил)фенотиазин, 3,7-диоктил фенотиазин и бис-(α,α'-диметилбензил)фенотиазин. Эти соединения могут использоваться по отдельности или в сочетании любых двух или более из них.

Далее приводятся пояснения к стадии (B). На стадии (B) сырая (мет)акриловая кислота очищается с получением (мет)акриловой кислоты высокой чистоты (здесь и далее упоминается как продукт (мет)акриловой кислоты). Стадия (B) обычно включает стадию очистки сырой (мет)акриловой кислоты (далее только сырая акриловая кислота описывается как типичный пример).

Стадия очистки сырой акриловой кислоты:

На стадии очистки сырой акриловой кислоты компоненты с высокими температурами кипения удаляются из сырой акриловой кислоты с получением акриловой кислоты высокой чистоты. Примеры компонентов с высокими температурами кипения могут включать альдегиды, такие, например, как бензальдегид и фурфураль, малеиновые кислоты, такие, например, как малеиновый ангидрид, аддукты акриловой кислоты Михаэля или им подобные. Примеры аддуктов Михаэля могут включать акриловые димеры, акриловые тримеры, акриловые тетрамеры или им подобные.

В случае, когда сырая акриловая кислота содержит альдегиды и/или малеиновые кислоты, сырая акриловая кислота предпочтительно предварительно обрабатывается каким-либо агентом для удаления из нее альдегидов и/или малеиновых кислот (сошлемся на выложенные заявки на патенты Японии №№ 2001-58970 и 2001-213839). Более конкретно после добавления гидразинового соединения к сырой акриловой кислоте, для предварительного взаимодействия с ней альдегидов и/или малеиновых кислот, содержащихся в сырой акриловой кислоте, сырая акриловая кислота предпочтительно подвергается дистилляционной очистке. Реакционное устройство, используемое для осуществления взаимодействия между альдегидами и/или малеиновыми кислотами, содержащимися в сырой акриловой кислоте, и гидразиновым соединением, специфически не ограничивается, при условии, что оно может обеспечить температуру и время пребывания, необходимые для взаимодействия. Примеры реакционного устройства могут включать реакционное устройство, оборудованное мешалкой, и реакционную емкость трубчатого типа. Температура реакции предпочтительно является настолько низкой, насколько это возможно, более конкретно она находится в пределах от температуры плавления акриловой кислоты до 50°C. Время реакции (время пребывания) обычно является не меньшим, чем 10 мин, предпочтительно от 30 мин до 3 час.

Примеры гидразинового соединения могут включать гидразин, гидразин гидрат, фенил гидразин, гидразин сульфат и гидразин хлорид. Эти гидразиновые соединения могут использоваться в форме смеси любых двух или более из них. Количество добавленного гидразинового соединения может выбираться соответствующим образом, в соответствии с количествами альдегидов и/или малеиновых кислот, а также с допустимыми концентрациями альдегидов и/или малеиновых кислот, содержащимися в акриловой кислоте высокой чистоты, полученной после ее дистилляции.

Предпочтительно гидразиновое соединение непосредственно добавляют к сырой акриловой кислоте. Молярное отношение добавленного гидразинового соединения обычно составляет от 0,1 до 2, предпочтительно от 0,5 до 2, более предпочтительно от 0,5 до 1, по отношению к общему количеству альдегидов и малеиновых кислот, содержащихся в сырой акриловой кислоте.

Способ добавления гидразинового соединения специфически не ограничивается. Поскольку гидразиновое соединение требуется для взаимодействия с примесями, которые должны удаляться, время пребывания от добавления гидразинового соединения к сырой акриловой кислоте до производства очищенной (мет)акриловой кислоты в виде дистиллята в верхней части дистилляционной колонны предпочтительно составляет от 10 мин до 5 час, более предпочтительно от 20 мин до 3 час. Когда время реакции (время пребывания) является слишком коротким, гидразиновое соединение может не прореагировать с примесями в достаточной степени. С другой стороны, когда время реакции (время пребывания) является слишком большим, имеется риск того, что количество примесей увеличится из-за разложения продукта реакции. По этой причине время реакции (время пребывания) предпочтительно выбирается из указанного выше диапазона.

Кроме того, при добавлении гидразинового соединения альдегиды могут удаляться из сырой акриловой кислоты с использованием меркаптанового соединения, такого как н-бутил меркаптан, н-октил меркаптан и н-додецил меркаптан. Более конкретно жидкость, получаемая путем добавления меркаптанового соединения к сырой акриловой кислоте, может проходить через колонну со смолой, заполненную сульфоновой кислотной катионообменной смолой, при температуре от 20 до 90°C, с объемной часовой скоростью (SV) от 0,1 до 10/час, для удаления из нее альдегидов. Прохождение жидкости через колонну со смолой может осуществляться с помощью либо способа с нисходящим потоком либо способа с восходящим потоком. Обычно указанный выше агент для удаления альдегида может использоваться в количестве от 1 до 8 молей на один моль альдегидов, которые должны удаляться.

Сырая акриловая кислота, обработанная гидразиновым соединением и/или меркаптановым соединением, обычно может быть очищена в дистилляционной колонне путем добавления ингибитора полимеризации, такого, например, как акрилат меди и дитиокарбамат меди. В качестве ингибитора полимеризации при этом могут использоваться те же ингибиторы полимеризации, которые используются на стадии (A). Акриловая кислота высокой чистоты отгоняется из верхней части дистилляционной колонны, тогда как компоненты с высокими температурами кипения остаются в жидкости в нижней части колонны. Способ дистилляции специфически не ограничивается и могут использоваться различные способы дистилляции, такие как однократная дистилляция и прецизионная дистилляция. В дополнение к этому процедура дистилляции может осуществляться с помощью либо непрерывного способа либо загрузочного способа.

В то же время, хотя способ очистки сырой акриловой кислоты с помощью дистилляции объясняется выше, в настоящем изобретении также может быть применен способ очистки сырой акриловой кислоты с помощью кристаллизации.

Далее представляются пояснения к стадии (C). На стадии (C) сырая (мет)акриловая кислота взаимодействует со спиртами с получением сложных (мет)акриловых эфиров. Конкретно стадия (C) включает стадию реакции эстерификации, обеспечивающую взаимодействие сырой (мет)акриловой кислоты со спиртом, в присутствии кислотного катализатора, и стадию очистки сложного (мет)акрилового эфира путем осуществления процедур в отдельной установке для концентрирования полученного реакционного раствора, содержащего сырые сложные (мет)акриловые эфиры, таких как экстракция, выпаривание и дистилляция. Примеры сложных (мет)акриловых эфиров, получаемых в соответствии со способом по настоящему изобретению, могут включать метил (мет)акрилат, этил (мет)акрилат, бутил (мет)акрилат, изобутил (мет)акрилат, трет-бутил (мет)акрилат, 2-этилгексил (мет)акрилат, 2-гидроксиэтил (мет)акрилат, 2-гидроксипропил (мет)акрилат и метоксиэтил (мет)акрилат.

Стадия реакции эстерификации:

Спирты, используемые на стадии реакции эстерификации, могут быть выбраны из спиртов, соответствующих целевым сложным эфирам. Примеры спиртов могут включать метанол, этанол, пропанол, изопропанол, н-бутанол, изо-бутанол, втор-бутанол, трет-бутанол, 2-этилгексиловый спирт, 2-гидроксиэтиловый спирт, 2-гидроксипропиловый спирт и метоксиэтиловый спирт.

Примеры кислотного катализатора могут включать гомогенные кислотные катализаторы и гетерогенные твердые кислотные катализаторы. Конкретные примеры гомогенных кислотных катализаторов могут включать серную кислоту, п-толуолсульфоновую кислоту и метансульфоновую кислоту. Конкретные примеры гетерогенных твердых кислотных катализаторов могут включать сильнокислотные катионообменные смолы, активированную глину и кислотный цеолит. Сильнокислотные катионообменные смолы могут представлять собой либо пористый тип либо тип геля, и их степень поперечной сшивки обычно равна от 2 до 16%. Примеры пригодных для использования промышленных продуктов сильнокислотных катионообменных смол могут включать пористые сильно кислотные катионообменные смолы "PK-208", "PK-216" и "PK-228", производимые Mitsubishi Kagaku Co., Ltd., и тому подобные.

Реакция эстерификации может осуществляться с помощью широко известных способов, без каких-либо специфических ограничений. Способ промышленного производства может представлять собой либо загрузочный способ либо непрерывный способ. Молярные отношения исходных материалов, используемых в реакции эстерификации, вид и количество катализатора, используемого при этом, способ взаимодействия, условия реакции и тому подобное могут выбираться соответствующим образом в соответствии с видами спиртов, используемых при этом. В дополнение к этому при упомянутых выше реакции и дистилляции газ, содержащий кислород, в качестве ингибитора полимеризации может добавляться в реактор, дистилляционную колонну и тому подобное для предотвращения полимеризации (мет)акриловой кислоты и сложных (мет)акриловых эфиров, как продуктов реакции.

Стадия очистки сложного (мет)акрилового эфира:

Сырые сложные (мет)акриловые эфиры, полученные в указанной выше реакции эстерификации, очищаются с помощью процедур, проводимых в отдельной установке, таких как экстракция, выпаривание и дистилляция. Дистилляционная колонна (колонна для очистки), пригодная для использования при соответствующих процедурах, проводимых в отдельной установке, может быть такой же, как описана на стадии (A). Условия соответствующих процедур, проводимых в отдельной установке, могут выбираться соответствующим образом, в соответствии с молярными отношениями между (мет)акриловой кислотой и спиртом, в качестве исходных материалов, используемых в реакции эстерификации, с видом катализатора, используемого в реакции эстерификации, а также, с соответствующими свойствами исходных материалов, побочных продуктов реакции и сложных (мет)акриловых эфиров. Во время указанных выше соответствующих процедур, проводимых в отдельной установке, сложные (мет)акриловые эфиры, как целевые продукты, получают из верхней части колонны для очистки сложного (мет)акрилового эфира.

Донная жидкость, получаемая из колонны для очистки, содержит в основном ингибитор полимеризации и аддукты Михаэля. Примеры аддуктов Михаэля могут включать такие аддукты Михаэля, полученные путем добавления акриловой кислоты к указанным выше сложным акриловым эфирам, такие как сложные алкиловые (имеющие 2-8 атомов углерода) эфиры или сложные циклоалкиловые эфиры акриловой кислоты, в частности сложные β-акрилоксипропионовые эфиры; аддукты спиртов Михаэля, в частности сложные β-алкоксипропионовые эфиры; сложные эфиры акриловых димеров, тримеров или тетрамеров; β-гидроксипропионовую кислоту и сложные β-гидроксипропионовые эфиры. По этой причине жидкость из нижней части колонны предпочтительно поступает в качестве жидкости с высокой температурой кипения в колонну для разделения компонентов с высокими температурами кипения для извлечения и повторного использования этих ценных веществ.

Далее приводится описание конструкции танка для временного хранения сырой (мет)акриловой кислоты. Является предпочтительным, чтобы танк имел емкость, способную сохранять такое количество сырой (мет)акриловой кислоты, которое производится в течение от 5 до 10 дней на стадии (A). Сырая (мет)акриловая кислота, полученная на стадии (A), поступает непосредственно через трубопровод и/или через танк на соответствующие стадии (B) и (C). При обычных рабочих условиях количество сырой (мет)акриловой кислоты, хранящейся в танке, может контролируемым образом уменьшаться до 40-60%. Для этой цели рабочая загрузка каждой из стадий (B) и (C) может устанавливаться таким образом, что количество сырой (мет)акриловой кислоты, производимой на стадии (A), является сбалансированным с количеством сырой (мет)акриловой кислоты, потребляемым на стадиях (B) и (C).

В случае, где работа установки, используемой на стадии (B) или (C), останавливается из-за возникновения проблем, связанных с ней, сырая (мет)акриловая кислота, которая должна подаваться в остановленную установку, временно хранится в танке. Время, требуемое для ремонта остановленной установки, используемой на стадии (B) или (C), находится в пределах от одного дня, самое меньшее, и примерно до 7 дней, самое большее.

Настоящее изобретение отличается тем, что в способе получения (мет)акриловой кислоты и сложных (мет)акриловых эфиров, который осуществляется с использованием установок для стадий (A), (B) и (C), а также танка, это оборудование конструируется таким образом, что производительность установки, используемой на стадии (A) (то есть максимальное поступающее количество сырой (мет)акриловой кислоты) является меньшим, чем общее потребление установок, используемых на стадиях (B) и (C) (то есть максимальное потребляемое количество сырой (мет)акриловой кислоты).

Благодаря указанному выше признаку настоящего изобретения установки, используемые на стадиях (B) и/или (C), могут потребовать потребления избытка акриловой кислоты, на такое количество, которое соответствует производительности более высокой, чем на стадии (A). По этой причине избыточная сырая (мет)акриловая кислота, хранящаяся в танке, может обрабатываться соответствующим образом, а именно может потребляться и уменьшаться в количестве без какого-либо существенного изменения рабочей загрузки установки, используемой на стадии (A). В результате даже когда установка, используемая на стадии (B) или (C), останавливается из-за возникновения проблем, связанных с ней, установка, используемая на стадии (A), может работать непрерывно без каких-либо изменений ее рабочей загрузки, так что может предотвращаться возникновение любых проблем с полимеризацией, вызываемых изменением рабочей загрузки на стадии (A).

В случае, когда производительность установки, используемой на стадии (A), является идентичной или большей, чем общее потребление установок, используемых на стадиях (B) и (C), может стать сложной соответствующая обработка избыточной сырой (мет)акриловой кислоты, хранящейся в танке. В результате для уменьшения количества избыточной сырой (мет)акриловой кислоты требуется уменьшение рабочей загрузки установки, используемой на стадии (A). Предпочтительно производительность установки, используемой на стадии (A), составляет не более чем 97%, более предпочтительно от 70 до 90% по отношению к общему потреблению установок, используемых на стадиях (B) и (C). Когда производительность установки, используемой на стадии (A), является меньшей, чем 70%, иногда может быть более предпочтительным размещение дополнительного ряда установок для стадии (A). Производительности установок, используемых на соответствующих стадиях (A), (B) и (C), специфически не ограничиваются и производительность установки, используемой на стадии (A), для производства сырой (мет)акриловой кислоты обычно составляет не менее чем 30000 тонн в год.

Примеры

Настоящее изобретение описывается более подробно с помощью примеров, но эти примеры являются только иллюстративными и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.

Пример 1:

Установка для получения акриловой кислоты и метилакрилата, содержащая установку для получения сырой акриловой кислоты (соответствующую стадии (A); в дальнейшем упоминается просто как "установка A"), установку для получения акриловой кислоты высокой чистоты (соответствующую стадии (B); в дальнейшем упоминается просто как "установка B"), установку для получения сложного акрилового эфира (соответствующую стадии (C); в дальнейшем упоминается просто как "установка C") и танк для хранения акриловой кислоты, рассчитывается таким образом, что соответствующие установки имеют указанные ниже производительности. При этом установка (A) состоит из многотрубного реактора, адсорбционной колонны, колонны для азеотропной перегонки, колонны отделения уксусной кислоты и колонны для производства сырой акриловой кислоты; установка (B) состоит из реактора и колонны для очистки акриловой кислоты высокой чистоты; и установка (C) состоит из реактора, колонны для отделения акриловой кислоты, экстракционной колонны, колонны для извлечения спиртов, колонны для разделения компонентов с низкими температурами кипения и колонны для очистки сложного эфира.

Установка (A) имеет производительность производства сырой акриловой кислоты 14 тонн/час, установка (B) имеет потребление сырой акриловой кислоты 6 тонн/час, и установка (C) имеет потребление сырой акриловой кислоты 10 тонн/час. Сырая акриловая кислота, получаемая в установке (A), временно поступает в танк для хранения акриловой кислоты, и затем поступает из танка для хранения акриловой кислоты в установки (B) и (C) через соответствующие трубопроводы.

В установке (A) водный раствор акриловой кислоты (содержащий 55 масс.% акриловой кислоты и 1,5 масс.% уксусной кислоты), полученный из адсорбционной колонны, поступает в колонну для азеотропной перегонки. Колонна для азеотропной перегонки работает при температуре нижней части 83°C и температуре верхней части 44°C, при этом давление в ее верхней части контролируемо поддерживается на уровне 14 кПа. Поскольку работа установки (B) должна быть остановлена из-за возникновения проблем, связанных с ней, подача сырой акриловой кислоты из танка в установку (B) прекращается, но установки (A) и (C) работают непрерывно. Установка (A) работает при рабочей загрузке 100%, и часть сырой акриловой кислоты, произведенной в установке (A), потребляется в установке (C), тогда как избыток сырой акриловой кислоты, который должен потребляться в установке (B), хранится в танке. Когда установка (B) возобновляет работу через 7 дней, количество сырой акриловой кислоты, хранящейся в танке, увеличивается от начальных 50% до 85%.

Во время непрерывной работы установки (A) при рабочей загрузке 100% (производительность получения сырой акриловой кислоты 14 тонн/час) установка (B) работает при рабочей загрузке 100% (потребление сырой акриловой кислоты 6 тонн/час), и установка (C) работает при рабочей загрузке 100% (потребление сырой акриловой кислоты 10 тонн/час), так что количество сырой акриловой кислоты, хранящейся в танке, уменьшается до 50%. После этого рабочая загрузка установки (C) изменяется до 80%, и при ней же работа установки (C) продолжается. В результате подтверждается, что проблемы с работой установки (B) преодолены, и количество сырой акриловой кислоты, хранящейся в танке, восстанавливается (сокращается) до обычного уровня без изменения рабочей загрузки установки (A). Через 3 месяца после остановки работы установки (B) установку останавливают для периодической инспекции с целью капитального ремонта и осмотра внутреннего пространства колонны для азеотропной перегонки (колонны дегидратации). В результате подтверждается, что полимеры акриловой кислоты в ней не обнаруживаются.

Сравнительный пример 1:

Осуществляется такая же процедура, как определено в примере 1, за исключением того, что потребление сырой акриловой кислоты установки (C) изменяется до 8 тонн/час, а другие установки имеют такое же потребление, как использовалось в примере 1. Поскольку работа установки (B) должна быть остановлена из-за возникновения проблем, связанных с ней, подача сырой акриловой кислоты из танка в установку (B) прекращается, но установки (A) и (C) работают непрерывно. Установка (A) работает при рабочей загрузке 100%, и часть сырой акриловой кислоты, произведенной в установке (A), потребляется в установке (C), тогда как избыток сырой акриловой кислоты, который должен потребляться в установке (B), хранится в танке. Когда работа установки (B) возобновляется через 7 дней, количество сырой акриловой кислоты, хранящейся в танке, увеличивается от начальных 50% до 85%.

После возобновления работы установки (B) установки (A), (B) и (C) работают соответственно при рабочей загрузке 100%. Однако поскольку такая работа этих установок не может восстановить (уменьшить) количество сырой акриловой кислоты, хранящейся в танке до обычного уровня, рабочая загрузка установки (A) уменьшается до 70%. После того, как количество сырой акриловой кислоты, хранящейся в танке, уменьшается до обычного уровня, рабочая загрузка установки (A) возрастает опять до 100% и она работает непрерывно. С момента времени, в который рабочая загрузка установки (A) уменьшается до 70%, разность давления между верхней и нижней частью колонны для азеотропной перегонки (дегидратационной колонны) постепенно увеличивается, и через 2 месяца непрерывная работа установки (A) становится невозможной. В результате капитального ремонта колонны для азеотропной перегонки (дегидратационной колонны) с целью инспекции ее внутреннего пространства подтверждается, что большое количество полимеров обнаруживается на тарелках 1-4 ступеней.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения (мет)акриловой кислоты и сложных (мет)акриловых эфиров, включающему стадии: (А) осуществления взаимодействия пропана, пропилена или изобутилена и/или (мет)акролеина с молекулярным кислородом или с газом, содержащим молекулярный кислород, посредством газофазного способа каталитического окисления с получением сырой (мет)акриловой кислоты; (В) очистки полученной сырой (мет)акриловой кислоты с получением продукта (мет)акриловой кислоты; и (С) осуществления взаимодействия сырой (мет)акриловой кислоты со спиртом с получением сложных (мет)акриловых эфиров, в случае остановки установки, используемой на любой из стадий (В) и (С), осуществляемых параллельно друг другу, получаемая избыточная сырая (мет)акриловая кислота временно хранится в танке, а после восстановления работы остановленной установки сырая (мет)акриловая кислота, хранившаяся в танке, поступает в установку, используемую на стадии (В), и/или в установку, используемую на стадии (С), при этом производительность по (мет)акриловой кислоте установки, используемой на стадии (А), рассчитывается таким образом, чтобы она была ниже, чем общее потребление (мет)акриловой кислоты установками, используемыми на стадиях (В) и (С). Способ позволяет обработать (мет)акриловую кислоту, временно хранящуюся в танке, когда стадия (В) или (С) останавливается, без какого-либо существенного изменения рабочей загрузки стадии (А).

Способ получения (мет)акриловой кислоты и сложных (мет)акриловых эфиров, включающий стадии:

(A) осуществления взаимодействия пропана, пропилена или изобутилена и/или (мет)акролеина с молекулярным кислородом или с газом, содержащим молекулярный кислород посредством газофазного способа каталитического окисления с получением сырой (мет)акриловой кислоты;

(B) очистки полученной сырой (мет)акриловой кислоты, с получением продукта (мет)акриловой кислоты; и

(C) осуществления взаимодействия сырой (мет)акриловой кислоты со спиртом с получением сложных (мет)акриловых эфиров,

в случае остановки установки, используемой на любой из стадий (В) и (С), осуществляемых параллельно друг другу, получаемая избыточная сырая (мет)акриловая кислота временно хранится в танке, а после восстановления работы остановленной установки, сырая (мет)акриловая кислота, хранившаяся в танке, поступает в установку, используемую на стадии (В), и/или в установку, используемую на стадии (С),

при этом производительность по (мет)акриловой кислоте установки, используемой на стадии (А), рассчитывается таким образом, чтобы она была ниже, чем общее потребление (мет)акриловой кислоты установками, используемыми на стадиях (В) и (С).