用于從氣流中回收馬來(lái)酸酐的改進(jìn)的溶劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了由含有馬來(lái)酸酐的反應(yīng)器排出流制造粗制馬來(lái)酸酐的方法。使該反應(yīng)器排出流與具有大約250℃至大約350℃的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)、在60℃下至少大約0.06重量%的富馬酸溶解度、在60℃下至少大約10重量%的馬來(lái)酸酐溶解度、不高于大約100mg/L的水溶度、至少大約0.020g/mL的與水密度的密度差和分子量不高于戊醇分子量的水溶性水解產(chǎn)物的溶劑接觸。該溶劑可以是非環(huán)狀、非芳族、線性和/或支化的，并可具有通用結(jié)構(gòu)R1COOR2COOR3，其中R1和R3各自是直鏈或支鏈C3至C5基團(tuán)，且R2是直鏈或支鏈C3至C8基團(tuán)。
【專利說(shuō)明】用于從氣流中回收馬來(lái)酸酐的改進(jìn)的溶劑
[0001]發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本文所述的實(shí)施方案大體上涉及制造馬來(lái)酸酐的方法。具體而言，描述了用于從反應(yīng)器流出物中回收粗制馬來(lái)酸酐流的方法和溶劑。
[0003]相關(guān)技術(shù)描述
[0004]馬來(lái)酸酐(順式丁二酸酐)獨(dú)自或與其它酸結(jié)合用于制造醇酸和聚酯樹脂。其也是用于化學(xué)合成的通用中間體。2009年馬來(lái)酸酐的全球需求量為大約1.7MT (百萬(wàn)公噸)，一些人估計(jì)到2020年需求增長(zhǎng)為大約4%。
[0005]商業(yè)上通過(guò)使包含分子氧和合適的烴(例如正丁烷或丁烯)的進(jìn)料氣體與釩-磷-氧催化劑接觸以部分氧化該烴和產(chǎn)生馬來(lái)酸酐來(lái)制備馬來(lái)酸酐。通過(guò)使該進(jìn)料氣體經(jīng)過(guò)含有催化劑固定床或流化床的反應(yīng)器，將烴轉(zhuǎn)化成馬來(lái)酸酐。制成的反應(yīng)產(chǎn)物氣體含有馬來(lái)酸酐以及氧化副產(chǎn)物，如CO、CO2、水蒸汽、丙烯酸和乙酸和其它副產(chǎn)物，以及在使用空氣作為分子氧的來(lái)源時(shí)，空氣中存在的惰性氣體。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)公開了從反應(yīng)產(chǎn)物氣體中分離和回收馬來(lái)酸酐的許多方法。例如，可通過(guò)由反應(yīng)產(chǎn)物氣體直接冷凝或通過(guò)用水洗滌該氣體并與二甲苯共沸蒸餾以將所得含水混合物脫水來(lái)回收馬來(lái)酸酐。但是，由于提高的產(chǎn)物收率，優(yōu)選回收方法包括在合適的溶劑中選擇性吸收馬來(lái)酸酐和隨后從所得吸收液中汽提馬來(lái)酸酐以獲得粗產(chǎn)物。
[0007]美國(guó)專利4，118，403 (White)公開了在吸收塔中使反應(yīng)產(chǎn)物氣體與有機(jī)溶劑接觸以將馬來(lái)酸酐以及一些氧化副產(chǎn)物吸收在溶劑中。該溶劑包括在各烷基鏈中具有2至8個(gè)碳原子的鄰苯二甲酸二烷基酯(例如鄰苯二甲酸二丁酯)和大約0.5至大約10重量％鄰苯二甲酸酐。美國(guó)專利N0.3，891，680描述了在由鄰苯二甲酸與C4-C5醇形成的酯中進(jìn)行洗漆操作。根據(jù)Germ an 0.S.2，444，824,使用二芐基benzol作為洗漆液。British Pat.N0.1, 443，411描述了聚甲基二苯甲酮作為洗滌液。
[0008]歐洲公開專利申請(qǐng)O 459 543A1公開了從來(lái)自丁烷、丁烯、含四個(gè)碳原子的烴的混合物或苯的催化氧化的反應(yīng)混合物中回收馬來(lái)酸酐的方法，其中使含有馬來(lái)酸酐的氣態(tài)反應(yīng)混合物與有機(jī)溶劑如鄰苯二甲酸二丁酯接觸以吸收該反應(yīng)混合物中所含的馬來(lái)酸酐。使富馬來(lái)酸酐溶劑與具有低相對(duì)濕度的氣體在0.01至2.0巴的壓力和高于80°C的溫度下接觸以除去水，然后繼續(xù)分離步驟，其中從該溶劑中汽提馬來(lái)酸酐，此后所得貧溶劑在再循環(huán)至吸附區(qū)之前用水洗滌以除去污染物。
[0009]歐洲專利EPO 815 098B1提出，該溶劑優(yōu)選包含在各烷基鏈中具有2至8個(gè)碳原
子的鄰苯二甲酸二烷基酯化合物。合適的鄰苯二甲酸二烷基酯化合物包括:鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丙酯、鄰苯二甲酸二異丙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異丁酯、二氫鄰苯二甲酸二甲酯、二氫鄰苯二甲酸二乙酯、二氫鄰苯二甲酸二丙酯、二氫鄰苯二甲酸二異丙酯、二氫鄰苯二甲酸二丁酯、二氫鄰苯二甲酸二異丁酯、四氫鄰苯二甲酸二甲酯、四氫鄰苯二甲酸二乙酯、四氫鄰苯二甲酸二丙酯、四氫鄰苯二甲酸二異丙酯、四氫鄰苯二甲酸二丁酯和四氫鄰苯二甲酸二異丁酯，鄰苯二甲酸二丁酯是最優(yōu)選的馬來(lái)酸酐吸收溶劑。
[0010]盡管現(xiàn)今廣泛教導(dǎo)和實(shí)施了使用鄰苯二甲酸酯作為溶劑萃取馬來(lái)酸酐，但鄰苯二甲酸酯如鄰苯二甲酸二丁酯的成本日益提高。因此，需要較低成本的馬來(lái)酸酐萃取方法和溶劑。
[0011]發(fā)明概述
[0012]本文所述的實(shí)施方案包括通過(guò)使含有馬來(lái)酸酐的反應(yīng)器排出流與具有大約250°C至大約350°C的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)、在60°C下至少大約0.06重量％的富馬酸溶解度、在60°C下至少大約10重量％的馬來(lái)酸酐溶解度、不高于大約100mg/L的水溶度、至少大約0.020g/mL的與水密度的密度差和分子量不高于戊醇分子量的水溶性水解產(chǎn)物的溶劑接觸制造粗制馬來(lái)酸酐的方法。該溶劑可以是非環(huán)狀、非芳族、線性和/或支化的并可具有通用結(jié)構(gòu)R1CoOR2COOR3，其中R1和R3各自是直鏈或支鏈C3至C5基團(tuán)，且R2是直鏈或支鏈C3至C8基團(tuán)。
[0013]在另一實(shí)施方案中，制造粗制馬來(lái)酸酐的方法包括使包含馬來(lái)酸酐的反應(yīng)器排出流與具有通式R1CooR2CooR3的溶劑接觸，其中R1和R3各自是直鏈或支鏈C3至C5基團(tuán)，且R2是直鏈或支鏈C3至C8基團(tuán)。
[0014]附圖簡(jiǎn)述
[0015]為了詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征，可參考實(shí)施方案(其中一些顯示在附圖中)作出上文簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明的更具體描述。但是，要指出，附圖僅圖解本發(fā)明的典型實(shí)施方案，因此不應(yīng)被視為限制其范圍，因?yàn)楸景l(fā)明承認(rèn)其它同樣有效的實(shí)施方案。
[0016]圖1是概括回收馬來(lái)酸酐的方法的工藝流程圖。
[0017]詳述
[0018]本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可用于從反應(yīng)器流出物中萃取粗制馬來(lái)酸酐流的新溶劑。合適的溶劑具有大約250°C至大約350°C的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)，易與馬來(lái)酸酐分離，在60°C下溶解至少大約0.06重量％的富馬酸，在60°C下溶解至少大約10重量％的馬來(lái)酸酐，可以以100mg/L或更低溶解在水中，并具有至少大約0.020g/mL的與水的密度差，高于水或低于水。
[0019] 使用溶劑萃取法從反應(yīng)排出流中萃取馬來(lái)酸酐。圖1是概括回收馬來(lái)酸酐的方法的工藝流程圖。將包含馬來(lái)酸酐的反應(yīng)器排出氣流經(jīng)由進(jìn)料管路102引入吸收塔104底部。在塔頂附近經(jīng)溶劑進(jìn)料管路108將溶劑引入吸收塔104。反應(yīng)器排出流102在吸收塔104中與溶劑接觸，以將馬來(lái)酸酐從反應(yīng)器流出物轉(zhuǎn)移到溶劑中。經(jīng)由排出管路110從吸收塔104中排出萃過(guò)的氣流，并在吸收塔底附近經(jīng)由富溶劑管路112從吸收塔中取出含馬來(lái)酸酐的富溶劑。
[0020]該富溶劑在汽提塔114的中部附近引入其中。在其中部或上部附近經(jīng)由粗制馬來(lái)酸酐管路118從汽提塔114中取出粗制馬來(lái)酸酐。汽提塔114通常在低于大氣壓的壓力下運(yùn)行，并可作為氣體或液體萃出粗制馬來(lái)酸酐流。在作為氣體萃出粗制馬來(lái)酸酐的實(shí)施方案中，該粗制馬來(lái)酸酐可以在冷凝器(未顯示)中冷凝以產(chǎn)生液體粗制馬來(lái)酸酐流。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)冷凝塔頂流和將一部分冷凝物送回汽提塔114頂部，使汽提塔114回流。在一些實(shí)施方案中，汽提塔114可以完全回流。該溶劑在再沸器120中用經(jīng)由熱交換器119施加的熱再沸，從再沸器中取出溶劑，冷卻并再循環(huán)至吸收塔104。也可以將再循環(huán)的溶劑過(guò)濾和儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐132中。
[0021]一些溶劑在該方法內(nèi)分解，因此可經(jīng)由溶劑補(bǔ)充管路134向溶劑儲(chǔ)罐132中加入新鮮溶劑?？梢栽趦艋?22中通過(guò)蒸餾或水萃取凈化再循環(huán)溶劑的滑流。
[0022]萃取到吸收塔104中的溶劑中或作為萃取法的副產(chǎn)物產(chǎn)生的反應(yīng)器排出流的低沸組分經(jīng)由排出管路124從汽提塔114中排出。經(jīng)由排出管路124離開的馬來(lái)酸酐通過(guò)在洗滌器126中在與冷凝器中類似的條件下的溶劑萃取回收，含有馬來(lái)酸酐的洗滌溶劑流經(jīng)由洗滌溶劑管路128送回吸收塔104。該洗滌器未除去的低沸組分經(jīng)由洗滌器排出管路130離開該過(guò)程。從溶劑儲(chǔ)罐132經(jīng)由貧溶劑管路136將用于洗滌法的溶劑送入洗滌器126。
[0023]通常通過(guò)在反應(yīng)器中在釩-磷-氧催化劑的固定床或流化床上氧化氣相烴，如正丁烷或丁烯產(chǎn)生馬來(lái)酸酐。反應(yīng)副產(chǎn)物包括CO、CO2、水蒸汽、乙酸、馬來(lái)酸和丙烯酸。在提純過(guò)程中通過(guò)馬來(lái)酸酐或任何上述副產(chǎn)物與水的反應(yīng)進(jìn)一步產(chǎn)生這些污染物及其它如富馬酸。當(dāng)使用空氣作為氧源時(shí)，反應(yīng)器排出氣體還包括來(lái)自空氣的惰性氣體。(；原料中的少量C5也部分氧化成CO、CO2、水蒸汽和其它雜質(zhì)，它們經(jīng)由吸收塔排出流除去。
[0024]由于它們對(duì)馬來(lái)酸酐相對(duì)無(wú)活性和馬來(lái)酸酐在酯中的溶解度，用于萃取法的溶劑通常是酯。由于在循環(huán)溶劑中形成有機(jī)酸并在副產(chǎn)物流中萃出和排出這些酸，具有低水溶度的溶劑是優(yōu)選的以避免大的溶劑損失。小于大約100mg/L的該溶劑的水溶度通常可接受，但如果可以容許溶劑損失，溶解度更高的溶劑也可用。
[0025]該溶劑優(yōu)選容易與馬來(lái)酸酐本身分離。提純粗制馬來(lái)酸酐的常見方法是蒸餾法，因此標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)明顯不同于、通常高于馬來(lái)酸酐的溶劑是優(yōu)選的。馬來(lái)酸酐具有202°C的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)，因此通常使用標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為至少大約250°C的溶劑。該溶劑可具有大約250°C至大約350°C，如大約280°C至大約350°C，例如大約300°C至大約340°C的沸點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，該溶劑具有大約305 °C的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)。
[0026]在使用酯和二酯作 為溶劑萃取馬來(lái)酸酐時(shí)，一部分溶劑可能在溶劑萃取過(guò)程中水解。高溫和水的存在使酯分解成其相應(yīng)的羧酸和醇組分。該溶劑的這些組分優(yōu)選在溶劑萃取法中容易與馬來(lái)酸酐分離。在一個(gè)實(shí)例中，醇水解副產(chǎn)物不比戊醇重，其可以例如在排出管路130中或通過(guò)在凈化器122中的水萃取從該方法中除去。酸副產(chǎn)物優(yōu)選至少部分可溶于水和可溶于該溶劑本身，因此一部分酸副產(chǎn)物隨水離開該方法，而其余部分再循環(huán)。
[0027]上文提到了馬來(lái)酸酐反應(yīng)的副產(chǎn)物?？捎糜隈R來(lái)酸酐萃取的溶劑通常具有至少一定的溶解這些副產(chǎn)物的能力。特別地，優(yōu)選溶劑在60°C下會(huì)溶解富馬酸至至少0.06重量％。通常在汽提過(guò)程和溶劑凈化過(guò)程中除去副產(chǎn)物。
[0028]本文所述的適用于馬來(lái)酸酐的溶劑可以是非環(huán)狀酯和二酯。適用于馬來(lái)酸酐萃取的酯和二酯可以是非芳族、線性或支化的。具有一個(gè)或多個(gè)上述特征的一類合適的溶劑具有通用結(jié)構(gòu)R1CooR2CooR3，其中R1和R3各自是直鏈或支鏈C3至C5基團(tuán)，且R2是直鏈或支鏈C3至C8基團(tuán)。在一個(gè)實(shí)施方案中，己二酸二正丁酯可用作有效溶劑?？捎玫钠渌軇┌憾岫宥□?、己二酸二異丁酯和辛二酸二丙酯。在一些實(shí)施方案中，可以使用溶劑的混合物。
[0029]通常避免含鹵素的化合物，因?yàn)辂u素對(duì)不銹鋼具有不利作用，但如果將不銹鋼換成抗鹵素侵蝕的合金，如Monel、Inconel或Hastelloy的合適種類,可以考慮含鹵素的溶劑。[0030]己二酸二正丁酯，下文稱作己二酸二丁酯，是適用于馬來(lái)酸酐萃取的溶劑。在表1中給出己二酸二丁酯與馬來(lái)酸酐萃取法有關(guān)的性質(zhì)。
[0031]表1
[0032]
【權(quán)利要求】
1.制造粗制馬來(lái)酸酐的方法，包括: 使包含馬來(lái)酸酐的反應(yīng)器排出流與具有大約250°C至大約350°C的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)、在60°C下至少大約0.06重量％的富馬酸溶解度、在60°C下至少大約10重量％的馬來(lái)酸酐溶解度、不高于大約100mg/L的水溶度和分子量不高于戊醇分子量的水溶性水解產(chǎn)物的非環(huán)狀溶劑接觸。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑是酯。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑是二酯。
4.權(quán)利要求2的方法，其中所述溶劑是線性的。
5.權(quán)利要求3的方法，其中所述溶劑是線性的。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑具有通用結(jié)構(gòu)R1OOR2OOR3，其中R1和R3各自是直鏈或支鏈C3至C5基團(tuán)，且R2是直鏈或支鏈C3至C8基團(tuán)。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑的密度與水密度相差至少大約0.020g/mL。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑的密度與水密度相差至少大約0.025g/mL。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑具有醇形式的水溶性水解產(chǎn)物。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述水溶性水解產(chǎn)物是醇。
11.權(quán)利要求1的方法， 其中馬來(lái)酸酐的溶解度為至少大約15重量％。
12.權(quán)利要求1的方法，其中馬來(lái)酸酐的溶解度為至少大約18重量％。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑具有大約280°C至大約350°C的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為大約300°C-大約330°C。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑是己二酸二丁酯。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑水解的酸副產(chǎn)物可溶于所述溶劑。
17.制造粗制馬來(lái)酸酐的方法，包括: 使包含馬來(lái)酸酐的反應(yīng)器排出流與具有通式R1CooR2CooR3的溶劑接觸，其中R1和R3各自是直鏈或支鏈C3至C5基團(tuán)，且R2是直鏈或支鏈C3至C8基團(tuán)。
18.制造粗制馬來(lái)酸酐的方法，包括: 使包含馬來(lái)酸酐的反應(yīng)器排出流與具有大約280°C至大約350°C的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)、在60°C下至少大約0.06重量％的富馬酸溶解度、在60°C下至少大約18重量％的馬來(lái)酸酐溶解度、不高于大約100mg/L的水溶度和至少大約0.020g/mL的與水密度的密度差的非環(huán)狀溶劑接觸。
19.制造粗制馬來(lái)酸酐的方法，包括: 使包含馬來(lái)酸酐的反應(yīng)器排出流與具有大約280°C至大約350°C的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)、在60°C下至少大約0.06重量％的富馬酸溶解度、在60°C下至少大約18重量％的馬來(lái)酸酐溶解度、不高于大約100mg/L的水溶度和分子量不高于戊醇分子量的水溶性水解產(chǎn)物的非芳族溶劑接觸。
【文檔編號(hào)】C08F222/08GK103476812SQ201280018700
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月11日
【發(fā)明者】W·A·史密斯, Y·切爾尼克亞 申請(qǐng)人:亨斯邁石油化學(xué)有限責(zé)任公司