用于純化粗甲基丙烯酸甲酯的單元和方法
【專利說明】用于純化粗甲基丙烯酸甲酯的單元和方法
[0001][發(fā)明領(lǐng)域]
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯(MMA)的連續(xù)的工業(yè)方法。其更特別地涉及這樣的工業(yè)方法的步驟，其涉及甲基丙烯酸甲酯的純化。本發(fā)明更確切地涉及能夠?qū)⒋諱MA與輕質(zhì)雜質(zhì)和重質(zhì)雜質(zhì)分離，以獲得適于生產(chǎn)最佳等級的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的高品質(zhì)的MMA的純化單元。
[0002][現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)]
許多商業(yè)方法用于制備選自甲基丙烯酸(在以下描述中也稱為“MAA”)和/或甲基丙烯酸甲酯(在以下描述中也稱為“MMA”)的單體。這些方法之一包括由丙酮合氰化氫(ACH)制備這樣的單體。這樣的方法例如被描述在美國專利申請US2010/0069662中。在此方法中，丙酮合氰化氫ACH被硫酸水解以產(chǎn)生水解混合物，然后將其熱轉(zhuǎn)化成包含2-甲基丙烯酰胺(MAM)的混合物。然后MAM可以用于通過與甲醇的酯化反應(yīng)產(chǎn)生MMA或通過與水的水解反應(yīng)產(chǎn)生MAA0
[0003]其它方法包括通過“C4路線”，例如即由異丁烯或叔丁醇或通過“C2路線”由乙烯，或通過新的路線，例如“α方法”由乙烯與一氧化碳和甲醇制備MMA。
[0004]甲基丙烯酸甲酯MMA主要用于生產(chǎn)聚合物，例如具有多種應(yīng)用(例如汽車、運輸、航空航天、光伏、信息、電信、風能或建筑物構(gòu)建)的聚甲基丙烯酸甲酯(也稱為“PMMA” KMMA也可用于通過酯交換生產(chǎn)其它甲基丙烯酸酯。
[0005]MMA市場對成本是極為敏感的。工藝收率的略微改進可以產(chǎn)生顯著的市場優(yōu)勢。
[0006]特別地，MMA必須具有尚純度(通常尚于99.8%)，以能夠生廣尚品質(zhì)的甲基丙稀酸酯或高品質(zhì)的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA或光學級ΡΜΜΑ。
[0007]用于純化MMA的已知方法是復(fù)雜的且需要大量的步驟。它們使用至少三個塔，前兩個為用于將MMA與輕質(zhì)雜質(zhì)和重質(zhì)雜質(zhì)分離的蒸餾塔，并且第三個為用于去除任何其它殘留雜質(zhì)的另一個蒸餾塔或例如分子篩塔的吸收塔。MMA的這樣的純化例如被描述在專利申請 US2010/0029881 中。
[0008]文獻US2008/194875公開了一種用于生產(chǎn)(甲基)丙烯酸烷基酯的方法。其目的是為了提供具有高選擇性和少量副產(chǎn)物的方法。通過蒸餾純化產(chǎn)物并在塔的頂部回收產(chǎn)物。
[0009]文獻FR2656305公開了一種(甲基)丙烯酸縮水甘油酯的純化方法。所述方法包括若干個塔，其中所有塔僅在每個各自塔的頂部或底部具有出料管線。
[0010]文獻W02013/256609公開了一種用于純化乙腈的方法。該方法包括兩個分離塔。所述兩個塔僅在每個塔的頂部和底部具有管線。
[0011]文獻JP2009-62289公開了一種用于生產(chǎn)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯的方法。在純化期間，所述方法使用在線分析來調(diào)節(jié)工藝參數(shù)。
[0012]文獻US2005/0059838公開了一種用于生產(chǎn)(甲基)丙烯酸化合物的方法。該方法使用若干個分離塔或純化塔。所有的排出管線在各自塔的頂部或底部。
[0013]文獻JP2007-45803公開了一種用于獲得經(jīng)純化的甲基丙烯酸甲酯的方法。該純化特別是從減少影響顏色的副產(chǎn)物/雜質(zhì)的含量的角度。所有的產(chǎn)品排出管線在各自塔的頂部或底部。
[0014]文獻JP2001-322968公開了一種用于純化甲基丙烯酸酯的方法。該純化方法包括若干個塔。所有的產(chǎn)品排出管線在各自塔的頂部或底部。
[0015]然而，本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過減少步驟的數(shù)目來進一步改進已知方法以簡化純化方法，同時進一步提高純度。此外，本申請人還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，純化的收率也可以被改進。實際上，采用已知的純化方法，存在與被丟棄的雜質(zhì)一起離開(drive)的MMA的損失。此外，控制純化方法以避免MMA聚合也是重要的。
[0016]因此，需要通過簡化所涉及的步驟來改進MMA的純化方法，同時允許獲得超高純度的MMA，和通過減少MMA的損失來提高收率和避免MMA聚合。
[0017][技術(shù)問題]
本發(fā)明的目的是避免現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的至少一個不便之處。更具體地說，本發(fā)明的目的是提出一種更簡單的純化單元，其能夠提高獲得的MMA的純度，提高純化的收率并控制MMA聚合現(xiàn)象。本發(fā)明的目的還有減少純化方法的步驟的數(shù)目。本發(fā)明的目的還有具有數(shù)目減少的蒸餾塔的純化方法。
[0018][簡要描述]
為了這個目的，本發(fā)明涉及能夠?qū)⒓谆┧峒柞?MMA)與輕質(zhì)雜質(zhì)和重質(zhì)雜質(zhì)分離的甲基丙烯酸甲酯純化單元，所述單元的特征在于:其包括串聯(lián)的兩個蒸餾塔，在所述蒸餾塔的中間部分進料待蒸餾的混合物，以將每個塔分隔成上部和下部兩個部分，第一蒸餾塔進料有預(yù)洗滌的粗甲基丙烯酸甲酯(MMA)，并且第二蒸餾塔進料有含有與輕質(zhì)雜質(zhì)分離的甲基丙烯酸甲酯(MMA)，從所述第一蒸餾塔的底部排出的經(jīng)蒸餾的液體物流，并且將所述第一蒸饋塔的上部連接至能夠使沿所述第一塔向上流動的輕質(zhì)雜質(zhì)的氣相中的甲基丙稀酸甲酯(MMA)含量最小化的側(cè)面提取系統(tǒng)。最小化意味著，相比于沒有在所述第一蒸餾塔的上部連接的所述側(cè)面提取系統(tǒng)的純化單元，在沿所述第一塔向上流動的輕質(zhì)雜質(zhì)的氣相中的甲基丙烯酸甲酯少了至少5%。
[0019]本發(fā)明還涉及能夠?qū)⒓谆┧峒柞?MMA)與輕質(zhì)雜質(zhì)和重質(zhì)雜質(zhì)分離的甲基丙烯酸甲酯純化單元，所述單元的特征在于:其包括串聯(lián)的兩個蒸餾塔，在所述蒸餾塔的中間部分進料待蒸餾的混合物，以將每個塔分隔成上部和下部兩個部分，第一蒸餾塔進料有預(yù)洗滌的粗甲基丙烯酸甲酯(MMA)，并且第二蒸餾塔進料有含有與輕質(zhì)雜質(zhì)分離的甲基丙烯酸甲酯(MMA)，從所述第一蒸餾塔的底部排出的經(jīng)蒸餾的液體物流，并且將所述第一蒸餾塔的上部連接至側(cè)面提取系統(tǒng)。
[0020]因此，將每個蒸餾塔劃分成兩個部分改進了MMA和雜質(zhì)之間的分離，從而使得它有助于獲得高程度的純度的獲得的經(jīng)蒸餾的MMA。獲得的MMA的純度高于99.90wt%，且更優(yōu)選高于99.96wt%。所述側(cè)面提取系統(tǒng)能夠通過防止MMA和水的共沸混合物與輕質(zhì)雜質(zhì)一起排出而避免MMA的損失，從而使得MMA的純化的收率提高。在此方法期間，MMA損失小于0.5%，且更優(yōu)選小于0.25%。
[0021]根據(jù)另一特征，所述側(cè)面提取系統(tǒng)包括進料管、冷卻裝置和澄清器(settler)，所述進料管用于將水加入至從位于所述第一蒸餾塔的上部的提取液體出口提取的含有MMA-水共沸混合物的所述輕質(zhì)雜質(zhì)，所述冷卻裝置用于在20°C_34°C的溫度下冷卻獲得的混合物，所述澄清器用于回收液相并用于獲得含有水和甲醇的含水相與含有甲基丙烯酸甲酯(MMA)的有機相之間的相分離，所述澄清器被連接至位于所述提取液體出口下方的第一蒸餾塔的入口，以將含有甲基丙烯酸甲酯(MMA)的有機相重新注入所述第一蒸餾塔的上部內(nèi)。
[0022]所述澄清器還包括在其底部的出口，所述含水相通過所述出口再循環(huán)地流向粗甲基丙烯酸甲酯MMA的洗滌單元。
[0023]根據(jù)另一特征，將每個蒸餾塔的底部連接至能夠?qū)⒔?jīng)蒸餾的液體物流的汽化部分重新注入每個塔的各自的下部，而所述物流的液體部分流向栗的再沸器系統(tǒng)。
[0024]根據(jù)另一特征，將每個塔的頂部分別連接至用于液化氣相的冷凝器系統(tǒng)和回收獲得的液相的回流罐和將所述獲得的液相的一部分再循環(huán)至所述塔的各自的上部中的栗。
[0025]根據(jù)另一特征，每個蒸餾塔的每個上部和下部包括4-30個塔盤或塔板。
[0026]根據(jù)另一個方面，本發(fā)明涉及一種用于純化粗甲基丙烯酸甲酯(MMA)的方法，在純化之前用水預(yù)洗滌所述粗MMA，所述方法的特征在于它包括以下步驟:
-將預(yù)洗滌的粗甲基丙烯酸甲酯(MMA)引入第一蒸餾塔的中間部分，以將所述第一塔分隔成下部和上部，引入的MMA和重質(zhì)雜質(zhì)的至少90%與液相一起沿所述第一塔向下流動，并且引入的輕質(zhì)雜質(zhì)的至少98%與氣相一起向上流動，液相在位于所述第一蒸餾塔的上部的提取液體出口處被進一步側(cè)面地提取，以用水進行冷卻和洗滌，并且以獲得含有水和甲醇的含水相與含有MMA的有機相之間的相分離，將所述有機相在所述提取液體出口下方再循環(huán)至所述第一蒸餾塔的所述上部中，
-將從第一蒸餾塔的底部排出的液相引入第二蒸餾塔的中間部分，以將所述第二塔分隔成下部和上部，引入的重質(zhì)雜質(zhì)的至少98%與液相一起沿所述第二蒸餾塔向下流動，而引入的經(jīng)純化的MMA的至少90%與氣相一起向上流動。
[0027][附圖介紹]
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在參考附圖閱讀以下通過說明性和非限制性實施例的方式給出的描述時變得明顯，其中:
?圖1表示用于制備甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸甲酯的工廠的簡化示意性方框圖，
?圖2表示根據(jù)本發(fā)明的純化單元的簡化示意圖。
[0028][說明]
在本說明書中所描述的純化單元中所用的蒸餾塔具有大致圓柱形的形狀，圓柱體的高度限定垂直于地面的所述塔的垂直軸線。
[0029]術(shù)語“頂部”、“上部”或“上方”和“下方”、“底部”或“下部”用于定義相對于所述塔的垂直軸線的塔的一部分。成對的“頂部”和“上部”以及“底部”和“下部”定義所述塔的不同部分。在本發(fā)明中，“頂部”不被認為是所述塔的“上部”的一部分并且“底部”不被認為是所述塔的“下部”的一部分。塔包括上部并且所述上部的上方是頂部。同樣地，塔包括下部，并且所述下部的更下方是所述塔的底部。
[0030]術(shù)語“上游”和“下游”是相對于流經(jīng)用于生產(chǎn)最終產(chǎn)品(例如甲基丙烯酸甲酯(M