BRPI0416972B1 - método para coletar (met) acroleína ou ácido (met)acrílico, e, dispositivo de coleta - Google Patents
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Abstract
"método para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico, e, dispositivo de coleta". um gás de reação (1) contendo (met)acroleina ou ácido (met)acrílico e obtido através d oxidação catalítica em fase vapor é posto em contato com uma solução aquosa como um solvente de coleta em um corpo principal de torre de coleta (2) para coletar a (met)acroleína ou ácido (met)acrílico com a solução aquosa. o gás de reação (1) é suprido ao corpo principal de torre de coleta (2) a partir de dois bocais opostos (2c) para fazer com que os fluxos de gás colidam mutuamente no corpo principal de torre de coleta (2). assim, (met)acroleína ou ácido (met)acrílico pode ser eficientemente coletado de um gás contendo a (met)acroleína ou ácido (met)acrílico ao mesmo tempo em que evita a polimerização.
Description
“MÉTODO PARA COLETAR (MET)ACROLEÍNA OU ÁCIDO (MET)ACRÍLICO, E, DISPOSITIVO DE COLETA” CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um método para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico, e mais especificamente a um método para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico usando um solvente para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico de um gás contendo (met)acroleína ou ácido (met)acrílico obtido por oxidação catalítica em fase vapor de propileno, propano ou isobutileno usando-se oxigênio molecular. FUNDAMENTOS DA TÉCNICA (Met)acroleína ou ácido (met)acrílico é usualmente produzido usando-se um reator multitubular através uma reação de oxidação catalítica em fase vapor de propileno, propano ou isobutileno na presença de um catalisador de óxido misturado usando-se oxigênio molecular ou um gás contendo oxigênio molecular. (Met)acroleína ou ácido (met)acrílico podem ser obtidos a partir de um gás de reação resultante através de um método de coleta usando-se um solvente de coleta.
Exemplos de um método convencional para a coleta de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico de um gás contendo (met)acroleína ou ácido (met)acrílico usando um solvente inclui um método de coleta usando água ou uma solução aquosa como um solvente de coleta. Exemplo de tal método de coleta inclui uma técnica conhecida envolvendo o resfriamento de um grande volume de um gás pelo ajuste de uma composição de uma solução aquosa usada para coleta, para, desta forma, coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico (ver JP 09-157213 A, por exemplo). O método convencional para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico a partir d um gás contendo (met)acroleína ou ácido (met)acrílico usando uma solução aquosa tem problemas de que o (met)acroleína ou ácido (met)acrílico não foi ainda parcialmente coletado e foi descarregado juntamente com um gás de reação por causa de um volume muito grande do gás de reação suprido a um dispositivo de coleta.
Enquanto isso, um exemplo do método para coleta de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico usando um solvente inclui outra técnica conhecida envolvendo o resfriamento de um grande volume de um gás por ajuste da forma de ou um método de arranjo das partes internas de um dispositivo de coleta, para, desta forma, coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico (ver JP 2001-019655 A, por exemplo). O método que emprega recheio de alta performance para as partes internas do dispositivo de coleta não é suficiente porque quando uma torre de coleta for usada como o dispositivo de coleta, um aumento de ácido acrílico destilado para o topo da torre de coleta devido a flutuação operacional da torre facilmente causa entupimento através da polimerização de ácido acrílico.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A presente invenção foi feita em vista dos problemas mencionados acima, e um objeto da presente invenção é fornecer um método e um dispositivo para coletar eficientemente (met)acroleína ou ácido (met)acrílico de um gás contendo (met)acroleína ou ácido (met)acrílico usando um dispositivo de coleta ao mesmo tempo se evitando polimerização.
Os inventores da presente invenção têm conduzido vários estudos para resolver os problemas, e verificaram que, na coleta, um método de suprimento para um gás de reação fluindo para o dispositivo de coleta é proximamente relacionado a um eficiência do dispositivo de coleta e à prevenção de polimerização.
Isto é, a presente invenção fornece um método para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico, incluindo a etapa de colocar um gás de reação contendo (met)acroleína ou ácido (met)acrílico obtido através de uma reação de oxidação catalítica em fase vapor de um ou ambos dentre (A) propano, propileno ou isobutileno e (B) (met)acroleína, e oxigênio molecular ou um gás contendo oxigênio molecular em contato com um solvente em um dispositivo de coleta para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico no solvente, em que o gás de reação é suprido ao dispositivo de coleta a partir de uma pluralidade de posições, e é feito colidir no dispositivo de coleta. A presente invenção fornece um dispositivo de coleta para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico colocando-se um gás de reação contendo (met)acroleína ou ácido (met)acrílico em contato obtido através de uma reação de oxidação catalítica em fase vapor de um ou ambos dentre (A) propano, propileno ou isobutileno e (B) (met)acroleína, e oxigênio molecular ou um gás contendo oxigênio molecular em contato com um solvente, o dispositivo de coleta incluindo uma porção de contato onde o gás de reação é posto em contato com o solvente, uma pluralidade de dispositivos de suprimento de gás de reação para suprir o gás de reação à porção de contato, e um dispositivo de suprimento de solvente para suprir o solvente à porção de contato, em que a pluralidade de dispositivos de suprimento de gás de reação suprem o gás de reação para causar colisão do gás de reação na porção de contato.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Fig. 1 é um diagrama do sistema mostrando uma forma de realização de um dispositivo de coleta de acordo com a presente invenção. A Fig. 2 é uma vista seccional longitudinal de uma porção de fundo de um corpo principal de torre de coleta 2 mostrado na Fig. 1. A Fig. 3 é nma vista seccional transversal mostrando a porção de fondo do corpo principal de torre de coleta 2 tomada ao longo da linha A-A' da Fig. 2 e um modo de conexão de bocais 2c conectados a ele. A Fig. 4 é uma vista seccional transversal mostrando a porção de fondo do corpo principal de torre de coleta 2 tomada ao longo da linha A-A' da Fig. 2 e um outro modo de conexão de bocais 2c conectados a ele. A Fig, 5 é uma vista seccional transversal do corpo principal de torre de coleta 2 mostrando um modo de conexão de bocal 2d no Exemplo 2 tomada ao longo da linha A-A' do corpo principal de torre de coleta mostrada na Fig. 2.
MELHOR MODO DE REALIZAR A INVENÇÃO
Um método para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico da presente invenção inclui a etapa de colocar um gás de reação contendo (met)acroleína ou ácido (met)acrílico obtido através de uma reação de oxidação catalítica em fase vapor de um ou ambos de (A) propano, propíleno ou isobutileno e (B) (met)acroleína, e oxigênio molecular ou um gás contendo oxigênio molecular em contato com um solvente em um dispositivo de coleta para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico no solvente.
Na presente invenção, (met)acroleína refere-se a acroleína ou metacroleína, e ácido (met)acrílico refere-se a ácido acrílico ou ácido metacrílico. Industrialmente, um gás de reação contendo (met)acroleína ou ácido (met)acrílico na presente invenção é usualmente obtido por oxidação de propano, propileno, isobutileno e/ou (met)acroleína na presença de um catalisador sólido usando-se oxigênio molecular, isto é, através da então chamada oxidação catalítica em fase vapor.
Após, as descrições vão ser referidas como ácido acrílico como um exemplo típico.
Exemplos de um método de produção geral para ácido acrílico incluem: um método envolvendo a reação de propileno com um gás contendo oxigênio molecular tal como ar na presença de um catalisador de oxidação sólido à base de óxido de molibdênio para produzir ácido acrílico diretamente (método em um estágio: ver JP 07-053448 À, por exemplo); e um método envolvendo a reação de propileno com oxigênio molecular na presença de um catalisador de oxidação sólido à base de óxido de molibdênio em uma primeira zona de reação para obter acroleína, e reação de acroleína com oxigênio molecular na presença de um catalisador de oxidação sólido à base de óxido de molibdênio em uma segunda zona de reação para produzir ácido acrílico (método em dois estágios: ver JP 47-010614 A e JP 63-093747 A, por exemplo). O gás obtido através destes métodos pode ser preferivelmente usado como um gás de reação na presente invenção.
Na presente invenção, um gás de reação de ácido acrílico obtido como descrito cima é um gás contendo ácido acrílico. Assim, de forma a separar ácido acrílico do gás de reação, ácido acrílico é posto em contato com um solvente para coletar ácido acrílico, e ácido acrílico é obtido como uma solução contendo ácido acrílico. O gás de reação contém ácido acrílico produzido através de oxidação catalítica em fase vapor em temperaturas altas, usualmente de 250 a 300°C, mas é preferivelmente resfriado até 140 a 250°C, particularmente de 170 a 220°C antes de ser suprido a uma torre de coleta.
Um solvente usado no método de coleta da presente invenção (mais adiantem o solvente pode também ser particularmente referido como "solvente de coleta") não é particularmente limitado, mas é preferivelmente uma solução aquosa contendo 80% em peso ou mais de água, mis preferivelmente uma solução aquosa contendo 85% em peso ou mais de água. Componentes do solvente de coleta, exceto água, incluem formaldeído, ácido fórmico, ácido acético e ácido acrílico. Tais soluções aquosas podem ser usadas como os solventes de coleta para melhorar a eficiência de coleta de ácido acrílico.
Um dispositivo de coleta usado para o método de coleta da presente invenção não é particularmente limitado contanto que o dispositivo permita o contato gás-líquido e a recuperação do líquido, mas um dispositivo de coleta tipo torre tendo uma tone de coleta é preferido. A torre de coleta não está particularmente limitada, e exemplos destas incluem uma torre de coleta de bandeja e uma torre de coleta recheada.
Exemplos específicos de bandejas incluem bandejas com tampa de bolhas, cada uma tendo um duto descendente, bandejas de placa perfurada, bandejas de válvula, bandejas SUPERFRAC, bandejas MAX-FRAC, e bandejas de fluxo duplo sem dutos descendentes.
Como recheio, exemplos de recheio estruturado incluem: SULZER PACKING disponibilizado pela Sulzer Brothers Ltd.; SUMITOMO-SULZER PACKING disponibilizado pela Sumitomo Heavy Industries, Ltd.; MELLAPAK disponibilizado pela Sumitomo Heavy Industries, Ltd.; GEM-PAK disponibilizado pela Koch-Glitsch, LP; MONTZ-PAK disponibilizado pela Julius Montz GmbH; GOOD ROLL PACKING disponibilizado pela Tokyo Tokushu Kanaami K. K.; HONEYCOMB PACK disponibilizado pela NGK Insulators, Ltd.; IMPULSE PACKING disponibilizado pela Nagaoka International Corporation; e MC PACK disponibilizado pela Mitsubishi Chemical Engineering Corporation.
Exemplos de recheio randômico incluem: INTALOX SADDLES disponibilizado pela Norton; TELLERETT disponibilizado pela Nittetsu Chemical Engineering Ltd.; PALL RINGS disponibilizado pela BASF Aktiengesellschaft; CASCADE MINI-RING available Mass Transfer Ltd.; e FLEXI RINGS disponibilizado pela JGC Corporation.
Os tipos das bandejas e de recheio não estão limitados na presente invenção, e um ou mais tipos destes podem ser usados em combinação como geralmente usados.
Na presente invenção, o gás de reação é suprido ao dispositivo de coleta a partir de uma pluralidade de posições e é feito colidir no dispositivo de coleta. O número de posições de suprimento do gás de reação não é particularmente limitado se o número destas for 2 ou mais. O número destas é preferivelmente de 2 a 8, mais preferivelmente de 2 a 4, do ponto de vista de produtividade, facilidade operacional, custo do equipamento, e semelhante. 0 gas de reação e suprido ao dispositivo de coleta a partir da pluralidade de posições para colidir no dispositivo de coleta. Assim, o gás de reação é dispersado no dispositivo de coleta com contato aumentado entre o solvente de coleta e o gás de reação sem o uso de um elemento regulador tal como uma placa de colisão ou uma placa defletora para regular o fluxo de gás estando em contato com o gás. Além disso, o gás de reação é dispersado sem o elemento regulador, desta forma evitando a formação de um produto polimerizado no elemento regulador.
Na presente invenção, todo o gás de reação suprido da pluralidade de posições preferivelmente colide no dispositivo de coleta. Contudo, todo gás de reação suprido da pluralidade de posições precisa não colidir se o gás de reação for suficientemente dispersado no dispositivo de coleta. Além do mais, na presente invenção, todo gás de reação suprido da pluralidade de posições preferivelmente colide em um local. Contudo, todo gás de reação suprido da pluralidade de posições pode colidir em uma pluralidade de posições no dispositivo de coleta se o gás de reação for suficientemente dispersado no dispositivo de coleta. O gás de reação pode colidir no dispositivo de coleta suprindo-se o gás de reação da pluralidade de posições na direção de um local arbitrário no dispositivo de coleta. A colisão do gás de reação no dispositivo de coleta pode ser causada por: fixação de uma direção de suprimento do gás de reação e ajuste de uma quantidade de suprimento deste de acordo com a direção de suprimento; fixação de uma quantidade de suprimento do gás de reação e ajuste de uma direção de suprimento destes de acordo com a quantidade de suprimento; ou ajuste de uma quantidade de suprimento ou direção de suprimento do gás de reação de acordo com a direção de suprimento ou quantidade de suprimento do gás de reação.
Na presente invenção, quando uma quantidade (Q/N), em que a quantidade (Q) do gás de reação suprido ao dispositivo de coleta é dividida pelo número (N) das posições para suprimento do gás de reação no dispositivo de coleta, for definida como referência, um erro da vazão de gás de reação entre a pluralidade de posições é preferivelmente ± 10% ou menos para melhorar a dispersabilidade do gás de reação no dispositivo de coleta. A vazão pode ser coletada por, por exemplo: uso de dispositivo de distribuição tal como uma tubulação principal (distribuidor) ou dispositivo de ajuste de vazão tal como um ventilador ou uma válvula; e uma combinação de diâmetros de bocais individuais para suprimento do gás de reação ao dispositivo de coleta e uma vazão do gás de reação que flui através de cada um dos bocais. Tal controle da vazão é mais eficaz para um caso onde o gás de reação for feito colidir em um local arbitrário substancialmente eqüidistame da pluralidade de posições no dispositivo de coleta.
Na presente invenção, todo o gás de reação suprido ao dispositivo de coleta a partir da pluralidade de posições preferivelmente colide diretamente em um local para melhorar dispersabilidade do gás de reação no dispositivo de coleta e evitar a formação de um produto polimerizado devido ao contato entre um elemento do dispositivo de coleta tal como o elemento regulador e o gás de reação.
Na presente invenção, quando o dispositivo de coleta tiver uma forma de seção transversal circular como o dispositivo de coleta tipo torre mencionado acima, todo o gás de reação suprido ao dispositivo de coleta a partir da pluralidade de posições preferivelmente colide diretamente no centro do dispositivo de coleta para aumentar a dispersabilidade do gás de reação no dispositivo de coleta, melhorando o contato entre o gás de reação e o solvente de coleta, e evitando a formação mencionada acima de um produto polimerizado.
O dispositivo de coleta da presente invenção é usado para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico em um solvente de coleta pela colocação do gás de reação em contato com o solvente de coleta. O dispositivo de coleta inclui: uma porção de contato onde o gás de reação é posto em contato com o solvente de coleta; a pluralidade de dispositivos de suprimento de gás de reação para suprir o gás de reação à porção de contato; e um dispositivo de suprimento de solvente para suprir o solvente de coleta à porção de contato. A porção de contato não é particularmente limitada contanto que a porção permita o contato gás-líquido. Exemplo da porção de contato inclui um dispositivo de chuveiro. Contudo, na presente invenção, a porção de contato preferivelmente tem uma forma de seção transversal circular para aumentar a dispersabilidade do gás de reação, e, mais preferivelmente, emprega a torre de coleta em bandeja ou semelhante, descrita acima. A pluralidade de dispositivos de suprimento de gás de reação não é particularmente limitada contanto que o gás de reação suprido à porção de contato de cada um dos dispositivos de suprimento de gás de reação seja suprido para colidir na porção de contato. Cada um dos dispositivos de suprimento de gás de reação não está particularmente limitado contanto que um gás seja suprido em uma direção desejada. Cada dispositivo de suprimento de gás de reação pode ser: um dispositivo capaz de ajustar uma quantidade de suprimento do gás de reação suprido; ou um dispositivo capaz de alterar a direção de suprimento do gás de reação. Exemplos de cada um dos dispositivos de suprimento de gás de reação incluem: uma aspersão capaz de alterar a direção da porta de aspersão e reduzir o diâmetro da porta de aspersão; e um bocal fixado a uma porção de contato. O bocal usado na presente invenção é o mesmo bocal geralmente definido, Para ser específico, o bocal se refere a um tubo conectado a um corpo principal de equipamento e inclui do corpo principal de equipamento até um primeiro flange do tubo. O bocal é provido por soldagem ou aparafusamento. Na presente invenção, bocais selecionados têm um diâmetro apropriado para suprir um gás de reação a uma porção de contato em uma vazão suficiente, dependendo da quantidade de gás de reação suprida, para, desta forma, causar uma colisão do gás de reação na porção de contato. Os bocais são providos na direção de um local arbitrário na porção de contato. Os diâmetros dos bocais podem ser iguais ou diferentes um do outro. O local arbitrário pode ser um local ou uma pluralidade de locais.
Na presente invenção, os dispositivos de suprimento de gás de reação são preferivelmente providos em uma direção de forma que o gás de reação suprido a partir de cada um dos dispositivos de suprimento de gás de reação colida em um local na porção de contato para melhorar a dispersabilidade do gás de reação na porção de contato.
Os mesmos dispositivos de suprimento de gás de reação são usados na presente invenção. Os dispositivos de suprimento de gás de reação são preferivelmente providos no mesmo plano (na mesma altura) em uma porção de contato tendo uma forma de seção transversal circular como uma torre de coleta para suprir o gás de reação no centro da porção de contato para melhorar a dispersabilidade do gás de reação na porção de contato.
Na presente invenção, o dispositivo de coleta preferivelmente não tem elemento tal como uma placa defletora ou uma placa de colisão para evitar uma colisão direta do gás de reação suprido dos dispositivos de suprimento de gás de reação, para, desta forma, evitar a formação de um produto polimerizado e realizar uma operação estável do dispositivo de coleta durante um longo período de tempo. O dispositivo de suprimento de solvente não é particularmente limitado contanto que o solvente de coleta possa ser suprido à porção de contato. Exemplos do dispositivo de suprimento de solvente incluem dispositivos conhecidos usado para suprir um solvente de coleta em um dispositivo de contato gás-líquido tal como uma porção de topo de torre de uma torre de coleta ou um dispositivo de chuveiro.
Materiais para um dispositivo de coleta, bocais, e tubos conectados aos bocais são selecionados, dependendo da composição do gás de reação ou do solvente de coleta e das condições de temperatura, e não são particularmente limitados. Aços inoxidáveis são freqüentemente usados como tais materiais, mas os materiais não são limitados a aços inoxidáveis na presente invenção. Exemplos de tais materiais incluem SUS 304, SUS 304L, SUS 316, SUS 316L, SUS 317, SUS 317L, SUS 327, e "hastelloys". Os materiais podem ser selecionados correspondendo a propriedades físicas destes para líquido do ponto de vista de resistência à corrosão. O dispositivo de coleta da presente invenção é usado para a coleta de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico do gás de reação, mas uma substância coletada no dispositivo de coleta da presente invenção não é limitada a (met)acroleína ou ácido (met)acrílico. O dispositivo de coleta pode ser usado para a coleta de um componente arbitrário em um gás, que pode ser coletado através de contato gás-líquido, pela seleção de um solvente apropriado.
Após, uma forma de realização da presente invenção vai ser descrita com referência aos desenhos, mas a presente invenção não está limitado a ela. A Fig. 1 é um diagrama esquemático mostrando um exemplo de um dispositivo de coleta para ácido acrílico como uma forma de realização da presente invenção.
Como mostrado na Fig. 1, o dispositivo de coleta é provido com: um corpo principal de torre de coleta 2; uma linha de suprimento de gás de reação para suprir um gás de reação 1 ao corpo principal de torre de coleta 2; uma linha de suprimento de solvente para suprir uma solução aquosa 3 como um solvente de coleta a uma porção de topo do corpo principal de torre de coleta 2; uma linha de descarga de líquido de fundo para descarregar um líquido de fundo 4, que é a solução aquosa 3 contendo um componente solúvel em água tal como ácido acrílico coletado do gás de reação 1, do corpo principal de torre de coleta 2; uma linha de descarga de gás para descarregar um gás destilado de topo de coluna 5 tal como vapor gerado no corpo principal de torre de coleta 2 da porção de topo do corpo principal de torre de coleta; e um trocador de calor 6 para resfriar parte do líquido de fundo 4 retomado para o corpo principal de torre de coleta 2 através da linha de descarga de líquido de fundo. Uma porção de suprimento da solução aquosa 3 no corpo principal de torre de coleta 2 da linha de suprimento de solvente não é limitada à porção de topo de torre, e pode ser outra posição tal como uma porção de centro de torre, ou uma pluralidade de posições tais como a porção de topo de torre e a porção de centro de torre, Como mostrado na Fig. 2, o corpo principal de torre de coleta 2 é uma torre de coleta de bandeja provida com uma pluralidade de bandejas de fluxo duplo tipo segmento duplo 2a. Os bocais 2b como os dispositivos de suprimento de gás de reação abertos para uma porção de fundo de torre são conectados à porção de fundo do corpo principal de torre de coleta 2, e cada um dos bocais 2b é conectado à linha de suprimento de gás de reação através de um flange 2c. Os bocais 2b são providos simetricamente com relação ao centro de uma seção transversal do corpo principal de torre de coleta 2. Como mostrado na Fig. 3, os bocais 2b são providos para estarem confrontantes mutuamente ao longo da direção longitudinal da bandeja 2a provida no corpo principal de torre de coleta 2 através de seu centro. Altemativamente, como mostrado na Fig. 4, os bocais 2b são providos para estarem confrontantes mutuamente ao longo da direção perpendicular da direção longitudinal da bandeja 2a.
No dispositivo de coleta, o gás de reação 1 contendo ácido acrílico obtido por oxidação catalítica em fase vapor é suprido à porção de fundo do corpo principal de torre de coleta 2 a partir de uma saída do reator de oxidação (não mostrado). O gás de reação 1 é resfriado para preferivelmente 140 a 250°C, particularmente preferivelmente 170 a 220°C por um trocador de calor (não mostrado) provido pela saída do reator de oxidação ou na linha de suprimento de gás de reação antes de ser suprido à torre de coleta. Se o gás de reação 1 for resfriado até uma temperatura menor que 140°C, ácido acrílico indesejavelmente se condensa na linha e polimeriza, para possivelmente tampar os tubos ou algo semelhante. Uma temperatura muito alta aumenta o volume de gás e a quantidade requerida de remoção de calor na torre de coleta para aumentar o diâmetro da torre de coleta. Assim, os custos do equipamento tendem a aumentar, enquanto que a eficiência de coleta tende a diminuir.
Quando ácido acrílico é produzido através de oxidação catalítica em fase vapor de propileno, o gás de reação 1 a ser obtido geralmente contém ácido acrílico, nitrogênio, dióxido de carbono, oxigênio, monóxido de carbono, hidrocarboneto não-condensável, substâncias orgânicas condensáveis, água e semelhante. Na presente invenção, o termo "condensável" se refere a uma substância quando uma substância pura deste tem um ponto de ebulição de 20°C ou mais. A solução aquosa 3 como um solvente de coleta é suprido à porção de topo do corpo principal de torre de coleta 2. A temperatura de suprimento da solução aquosa 3 é preferivelmente de 20 a 50°C. A solução aquosa 3 a ser suprida contém 0,5 a 2 vezes o volume de água com relação ao volume de água no gás de reação. A temperatura de suprimento da solução aquosa é preferivelmente baixa, mas é usualmente de 20 a 50°C, Uma temperatura de suprimento menor que 20°C não é muito econômica porque o resfriamento por equipamento de congelamento ou semelhante pode ser custoso. Uma temperatura de suprimento maior que 50°C tende a diminuir a eficiência de coleta. A remoção de calor é preferivelmente controlada pelo trocador de calor 6 provido na periferia da porção de fondo da tome para manter temperatura de topo da torre de coleta do dispositivo de coleta tipo torre dentro de uma certa faixa, especificamente, dentro de ± 1°C de condições de uma operação em estado estacionário. Mantendo-se a temperatura de topo de torre dentro de uma certa faixa, um volume constante de água destilada (vapor) da porção de topo de coluna como o gás destilado de topo de coluna 5 pode ser mantido. Além disso, um teor de água em uma solução aquosa de ácido acrílico na porção de fundo de torre, isto é, uma concentração de ácido acrílico no líquido de fundo 4 pode ser mantida constante. A temperatura do fundo da torre é preferivelmente 86°C ou menor e uma temperatura de topo de torre é preferivelmente 72°C ou menor para evitar o entupimento devido à polimerização de ácido acrílico. A temperatura de topo de torre pode ser controlada pelo trocador de calor 6 sozinho provido na periferia da porção de fundo da torre, por um trocador de calor provido na periferia da porção de topo de torre, ou por ambos os trocadores de calor.
Na presente invenção, as posições dos bocais 2c não são particularmente limitadas contanto que os bocais sejam dispostos para causar uma colisão do gás de reação 1 no corpo principal de torre de coleta 2. Quando a porção de contato for uma torre de bandejas, como mostrado na Fig. 1, os bocais são preferivelmente providos com simetria, como mostrado nas Fig. 3 e 4.
Na presente invenção, o diâmetro de cada um dos bocais 2c não é particularmente limitado. O diâmetro de cada um do bocais 2 é usualmente determinado por uma vazão de gás em cada um dos bocais 2c. A vazão de gás varia dependendo das condições, tais como o diâmetro ou a forma do corpo principal de torre de coleta 2 e do número de bocais 2c providos, mas é de 3 a 80 m;s, preferivelmente de 5 a 50 m/s, mais preferivelmente de 10 a 40 m/s.
No dispositivo de coleta, o gás de reação 1 é suprido substancialmente na mesma vazão dos dois bocais confrontantes 2c. O gás de reação 1 suprido ao corpo principal de torre de coleta 2 por cada um dos bocais 2c colide em uma porção central de uma seção transversal do corpo principal de torre de coleta 2 e se dispersa. Em tal corpo principal de torre de coleta 2, a propriedade direcional específica do gás de reação 1 é perdida devido a uma colisão de uma corrente do gás de reação 1. Portanto, o contato entre o gás de reação 1 e a solução aquosa 3 aumenta significativamente quando comparada a um caso sem tal colisão. Assim, o gás de reação 1 é eficientemente absorvido na solução aquosa 3.
Na presente invenção, o gás de reação 1 soprado no dispositivo de coleta através de dois ou mis bocais 2c colide com ele mesmo e se dispersa, e, assim, um aplaca defletora geralmcnte provida é desnecessária.
Um dispositivo de coleta tendo um bocal, ao qual a presente invenção não é aplicada, é preferivelmente provido com um aplaca defletora para melhorar a dispersabilidade do gás no dispositivo de coleta, mas um produto polimerizado se forma na placa defletora. A omissão da placa defletora faz com que o gás colida com uma superfície de parede voltada para o bocal seja dispersado, mas a omissão não é preferível porque o efeito de dispersão é pequeno.
Assim, a provisão de dois ou mis bocais de acordo com a presente invenção evita a formação de um produto polimerizado em uma placa defletora. Uma operação anormal causada por tal produto polimerizado é evitada, para desta forma permitir uma operação estável do dispositivo de coleta durante um longo período de tempo. O número dos bocais 2c é 2 ou mais, preferivelmente de 2 a 8, mais preferivelmente de 2 a 4. O número é particularmente grande para exibir o efeito da presente invenção, mas o número máximo pode ser limitado por razões econômicas e industriais. Ácido acrílico coletado na solução aquosa como o líquido de fundo 4 como descrito acima é submetido a etapas usuais envolvidas em um método de produção para ácido acrílico. Isto é, ácido acrílico é submetido a uma etapa de extração para extrair uma solução aquosa contendo ácido acrílico com um solvente de extração apropriado, uma etapa de separação de solvente, uma etapa de purificação, ou semelhante, para, desta forma, obter ácido acrílico purificado.
EXEMPLOS
Posteriormente, a presente invenção vai ser descrita em mais detalhes com referência aos exemplos e exemplos comparativos, mas a presente invenção não está limitada pelos exemplos sem se afastar do objeto da presente invenção. EXEMPLO 1 Propileno é misturado com ar e um gás inerte composto de água, nitrogênio, e dióxido de carbono. Propileno é reagido com oxigênio molecular na presença de um catalisador sólido à base de oxido de molibdênio em uma primeira zona de reação, para, desta forma, obter acroleína. Então, acroleína é reagida com oxigênio molecular na presença de catalisador sólido à base de óxido de molibdênio em uma segunda zona de reação, para, desta forma, obter um gás de reação contendo 3.200 kg/h de ácido acrílico. 1. Composição do gás de reação ffração molar) <Fração molar> • nitrogênio + dióxido de carbono 71,6% • componentes não-condensados, exceto o acima (especificamente incluindo material bruto não reagido de propileno, oxigênio e monóxido de carbono) 5,3% • ácido acrílico 6,3% • água 16,4% • componentes condensados, exceto os acima (especificamente incluindo ácido acético e ácido maleíco) 0,4% <Fração de Peso> • nitrogênio + dióxido de carbono 68,2% • componentes não-condensados, exceto o acima 5,8% • ácido acrílico 15,2% • água 10,0% • componentes condensados, exceto os acima 0,8% Uma fração em peso de ácido acrílico nos componentes condensados no gás de reação foi 58,5% em peso. 2. Dispositivo de coleta Um torre de coleta com bandeja mostrada na Fig. 2 foi usada como o dispositivo de coleta. Como mostrado na Fig. 1, o corpo principal de torre de coleta 2 da torre de coleta foi provido com uma linha de circulação para retirar o líquido do fundo (solução aquosa contendo ácido acrílico como o líquido de fundo 4 formado na porção de fundo da torre) e para circular o líquido para sexta bandeja a partir do fundo. A linha de circulação foi provida com o trocador de calor 6 para resfriar o líquido circulante. O corpo principal de torre de coleta 2 usado no Exemplo 1 tinha 36 bandejas de fluxo duplo tipo segmento duplo, uma altura de 30.000 mm, um diâmetro de 2.100 mm, e dois bocais de suprimento de gás 2c providos na porção de fundo da torre, cada um tendo um diâmetro de 40,64 cm. Como mostrado na Fig. 4, os bocais 2c foram providos simetricamente com relação ao centro da seção transversal do corpo principal de torre de coleta 2. O gás de reação 1 obtido como descrito acima foi resfriado até 190°C por um trocador de calor (não mostrado) provido na linha de um saída de um reator de oxidação, e foi suprido à porção de fundo da torre do corpo principal de torre de coleta 2 pelos bocais 2c. Uma vazão de gás nos bocais 2c foi cerca de 33 m/s. A solução aquosa 3 a 40°C contendo 93% em peso de água e 6% em peso de ácido acético (o 1% remanescente inclui formaldeído, ácido fórmico, e ácido acrílico) como um solvente de coleta foi suprida ao corpo principal de torre de coleta 2 da porção de topo da torre, e o suprimento do solvente de coleta foi ajustado de tal forma que uma pressão de topo de torre alcançasse 105 kPa. O solvente de coleta foi suprido de tal forma que o volume de água no solvente de coleta alcançasse o volume de água no gás de reação. O corpo principal de torre de coleta 2 foi operado em uma temperatura de topo de torre de 60°C ajustando-se uma carga do trocador de calor 6 provido na linha de circulação.
Após uma operação de 3 meses, uma perda de ácido acrílico do gás destilado no topo da torre foi de 0,3% e nenhum produto polimerizado foi observado no corpo principal de torre de coleta 2. EXEMPLO 2 A operação no Exemplo 1 foi repetida com a exceção de que: 4 bocais, cada um tendo um diâmetro de 30,48 cm foram providos em 4 posições simétricas no mesmo plano horizontal de forma que uma distância entre os bocais 2d em uma seção transversal do corpo principal de torre de coleta 2 fosse igual, como mostrado na Fig. 5; e um vazão de gás nos bocais 2d fosse cerca de 30 m/s.
Após uma operação por 3 meses, uma perda de ácido acrílico do gás destilado pelo topo da torre foi de 0,3%, que foi o mesmo resultado obtido no Exemplo 1. Nenhum produto polimerizado foi observado no corpo principal de torre de coleta 2. EXEMPLO COMPARATIVO 1 Uma operação no Exemplo 1 foi repetida com a exceção de que: um bocal tendo um diâmetro de 55,88 cm foi provido em uma posição; e uma vazão de gás no bocal foi cerca de 35 m/s Após uma operação por 3 meses, uma perda de ácido acrílico do gás destilado pelo topo da torre foi de 1,5%, e nenhum produto polimerizado foi observado no corpo principal de torre de coleta 2. EXEMPLO COMPARATIVO 2 Uma operação no Exemplo 1 foi repetida com a exceção de que: uma placa defletora vertical tipo L invertida foi provida em uma ponta do bocal no corpo principal de torre de coleta 2 para melhorar a dispersão de gás.
Uma perda de ácido acrílico do gás destilado pelo topo da torre foi inicialmente de 0,4%, que foi comparável a do Exemplo 1. Contudo, um produto polimerizado foi observado no líquido de fundo do corpo principal de torre de coleta 2. Após 2 meses, a operação foi parada, e o interior do corpo principal de torre de coleta 2 foi inspecionado, resultando em uma grande quantidade do produto polimerizado observado na placa defletora. APLICABILIDADE INDUSTRIAL
De acordo com a presente invenção, o gás de reação pode ser também dispersado no dispositivo de coleta com contato aumentado entre o gás de reação e o solvente sem o uso de um dispositivo regulador de corrente tal como uma placa defletora. Assim, (met)acroleína ou ácido (met)acrílico pode ser eficientemente coletado usando-se o solvente, ao mesmo tempo m que se evita a polimerização.
Claims (10)
1. Método para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa de colocar um gás de reação (1) contendo (met)acroleína ou ácido (met)acrííico obtido através de uma reação de oxidação catalítica em fase vapor de um ou ambos dentre (A) propano, propileno ou isobutileno e (B) (met)acroleína, e oxigênio molecular ou um gás contendo oxigênio molecular em contato com um solvente em um dispositivo de coleta (2) para. coletar (met)acroleína ou ácido (met)aerílico no solvente, em que o gãs de reação (1) é suprido ao dispositivo de coleta (2) a partir de uma pluralidade de posições (2c), e é feito colidir no dispositivo de coleta.
2. Método para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrilico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o erro da vazão de gás de reação (!) entre a pluralidade de posições (2c) é preferivelmente ± 10% ou menos,
3. Método para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico de acordo com a reivindicação l ou 2, caracterizado pelo fato de que todo o gás de reação (1) suprido ao dispositivo de coleta (2) a partir da pluralidade de posições (2c) colide diretamente em uma ou mais posições.
4. Método para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrüico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de coleta (2) tem uma forma de seção transversal circular, e todo o gás de reação (1) suprido ao dispositivo de coleta (2) da pluralidade de posições (2c) colide díretamente em. um centro do dispositivo de coleta.
5. Método para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico de acordo com qualquer uma das reivindicações I a 4, caracterizado pelo fato de que o solvente compreende um solvente aquoso contendo 80% em peso ou mais de água.
6. Método para coletar (met)acrolefna. ou ácido (met)acrílico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5» caracterizado pelo fato de que o dispositivo de coleta compreende um dispositivo de coleta (2) tipo torre tendo uma torre de coleta.
7. Dispositivo de coleta para coletar (met)acroleína ou ácido (met)acrílico, conforme método definido na reivindicação 1, colocando-se um. gás de reação (1) contendo (met)acroleína ou ácido (met)acrílico obtido através de uma reação de oxidação catalítica em fase vapor de um ou ambos de (A) propano, propileno ou ísobutíletio e (B) (met)acroleína, e oxigênio molecular ou um gás contendo oxigênio molecular em contato com um. solvente, caracterizado pelo tato de o dispositivo de coleta (2) compreender uma porção de contato onde o gás de reação é posto em contato com o solvente, uma pluralidade de dispositivos de suprimento (2c) de gás de reação para suprimento do gás de reação (1) à porção de contato, e um dispositivo de suprimento de solvente para suprir o solvente à porção de contato, em que a pluralidade de dispositivos de suprimento (2c) de gás de reação supre o gás de reação (1) para causar uma colisão do gás de reação (1) na porção de contato, e; nenhum elemento, que evite uma colisão direta do gás de reação (1) suprido a partir da pluralidade de dispositivos de suprimento (2c) de gás de reação, é provido.
8. Dispositivo de coleta de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de dispositivos (2c) de suprimento de gás de reação é provida em direções para causar uma colisão do gás de reação (1) suprido pelos meios de suprimento de gás de reação respectivos em uma ou mais posições na porção de contato.
9. Dispositivo de coleta de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a porção de contato tem uma forma de seção transversal circular e a pluralidade de dispositivos (2c) de suprimento de gás de reação é provida no mesmo plano para suprir o gás de reação (1) na direção do centro da porção de contato.
10. Dispositivo de coleta de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a porção de contato compreende uma torre de coleta (2).
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