DE10115182C1 - Verfahren zur Aufkonzentrierung von (Meth)Acrylsäure, Vorrichtung zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure und Verwendung der nach dem Verfahren hergestellten (Meth)Acrylsäure - Google Patents
Verfahren zur Aufkonzentrierung von (Meth)Acrylsäure, Vorrichtung zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure und Verwendung der nach dem Verfahren hergestellten (Meth)AcrylsäureInfo
- Publication number
- DE10115182C1 DE10115182C1 DE2001115182 DE10115182A DE10115182C1 DE 10115182 C1 DE10115182 C1 DE 10115182C1 DE 2001115182 DE2001115182 DE 2001115182 DE 10115182 A DE10115182 A DE 10115182A DE 10115182 C1 DE10115182 C1 DE 10115182C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- meth
- acrylic acid
- reaction gases
- membrane
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 45
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 9
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 claims description 2
- 239000003599 detergent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 2
- 239000010985 leather Substances 0.000 claims description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 19
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 17
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 12
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 6
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 6
- 239000012465 retentate Substances 0.000 description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 5
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 5
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N Acrolein Chemical compound C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical compound CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010533 azeotropic distillation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 238000012776 robust process Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000010626 work up procedure Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
- C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
- C07C51/25—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring
- C07C51/252—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring of propene, butenes, acrolein or methacrolein
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Das vorliegende Verfahren bezieht sich auf einen Prozess zur Aufkonzentrierung von (Meth)Acrylsäure in Roh-(Meth)Acrylsäureströmen aus der Gasphasenoxidation durch Gaspermeation mittels einer dazu befähigten Membran oberhalb der Kodensationstemperatur des Roh-(Meth)Acrylsäurestroms sowie eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure.
Description
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zur
Aufkonzentrierung von (Meth)Acrylsäure gerichtet.
Insbesondere wird die (Meth)Acrylsäure bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufkonzentrierung einer
Dampfpermeation unterworfen.
Die Aufarbeitung von (Meth)Acrylsäure zu Reinheiten von
< 99,9 Gew.-% ist für deren Einsatz in Polymeren häufig
unverzichtbar. So wird beispielsweise im Hygienebereich im
Falle von Superabsorbern auf Basis von Polyacrylaten
gefordert, daß bestimmte Nebenprodukte nur unterhalb der
Nachweisgrenze vorhanden sein dürfen.
Zur möglichst effizienten und trotzdem vollständigen
Abtrennung von Nebenprodukten aus der (Meth)Acrylsäure kann
es von Vorteil sein, das verunreinigte
(Meth)Acrylsäuregemisch vor der eigentlichen
Reinigungsprozedur in Vorreinigungsschritten an
(Meth)Acrylsäure anzureichern.
Das gegenwärtig großtechnisch zur Herstellung von
(Meth)Acrylsäure überwiegend angewandte Verfahren ist die
katalytische Gasphasenoxidation (EP 575897). Hierbei
entstehen wasserhaltige Roh-(Meth)Acrylsäure-Gasgemische,
welche eine Reihe von Nebenprodukten aufweisen.
In der WO 99/14181 wird u. a. ein Verfahren offenbart,
welches vor der finalen Kristallisation der
(Meth)Acrylsäure als eigentlicher Reinigungsprozedur eine
fraktionierte Kondensation des gasförmigen
Reaktionsgemisches aus der katalytischen Gasphasenoxidation
zur Herstellung von angereicherter (Meth)Acrylsäure
beinhaltet. Dabei werden relativ zum Produkt die
Leichtsieder und Schwersieder aus dem Produktstrom
abgereichert.
Eine weitere großtechnisch angewandte
Aufreinigungsstrategie beinhaltet die Verflüssigung der in
der Gasphasenoxidation entstehenden wasserhaltigen Roh
(Meth)Acrylsäure-Gasgemische und deren anschließende mehr
oder minder vollständige Entwässerung vor der weiteren
Aufarbeitung (EP 695736).
Zur Entwässerung von (Meth)Acrylsäuregemischen werden
verschiedenste Verfahren offenbart. So schlägt
beispielsweise die EP 974574 die gleichzeitige Entwässerung
und Kristallisation dieser Reaktionsgemische mittels
Vakuumverdampfung des Wassers vor. Die EP 706986 beschäftigt
sich mit der Anreicherung von Acrylsäure durch
Gegenstromabsorption mit hochsiedenden organischen
Lösungsmitteln.
Die DE 198 53 064 offenbart die Aufkonzentrierung der
kondensierten Roh-(Meth)Acrylsäure-Gasgemische einer
Gasphasenoxidation zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure
mittels Azeotropdestillation. In dieser Schrift wird
insbesondere auf die Problematik der Aufkonzentrierung bei
der (Meth)Acrylsäureherstellung eingegangen. So hat man bei
Prozessen, bei denen (Meth)Acrylsäure zum einen erwärmt und
zum anderen konzentriert wird, immer mit dem Problem zu
kämpfen, daß Teile der genannten Verbindung polymerisieren,
was neben dem Ausbeuteverlust auch andere apparative
Nachteile mit sich bringt. Es wird diesbezüglich neben der
Zugabe von Polymerisationsinhibitoren vorgeschlagen, die
Polymerisation dadurch abzumindern, daß die verflüssigte
wäßrige Roh-(Meth)Acrylsäure vor der azeotropen
Destillation verdampft und dampfförmig in die Destillation
eingeleitet wird. Hierbei ist also, bevor die Reinigung
beginnt, ein doppelter Phasenwechsel (Gasphase → flüssige
Phase und flüssige Phase → Gasphase) von Nöten, der nicht
nur energetisch nachteilig erscheint.
In der DE 44 01 405 wiederum wird ein Verfahren zur
Entwässerung der wässrigen Roh-(Meth)Acrylsäure mittels
einer Membran beschrieben. Bei diesem Verfahren können bis
zu 90% des vorhandenen Wassers aus dem wässrigen
Reaktionsgemisch abgetrennt werden.
Die Abtrennung von Wasser aus Gemischen mit organischen
Verbindungen mit Membranverfahren wird schon seit längerem
z. B. bei der Herstellung von Estern (EP 476370) oder
Entwässerung von Alkoholen, welche normalerweise azeotrope
Gemische mit Wasser bilden und deshalb nicht vollständig
durch Destillation zu entwässern sind, großtechnisch
angewandt (Separation and Purification Methods, 1998, 27,
51-168; Chem. Eng. Comm. 1997, 157, 145-184; Sulzer
Technical Review 03/2000, 10-12).
Trotz des oben angesprochenen und diskutierten Standes der
Technik besteht immer noch ein Bedarf an vorteilhaften
Prozeduren für die Aufkonzentrierung von Roh
(Meth)Acrylsäuregemischen aus einem Verfahren zur
Herstellung von Roh-(Meth)Acrylsäure vor dessen
eigentlicher Reinigung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war deshalb die Angabe
eines weiteren Verfahrens zur Aufkonzentrierung von
(Meth)Acrylsäure in Roh-(Meth)Acrylsäuregemischen.
Insbesondere sollte dieses Verfahren die Problematik der
Polymerisation bei der Aufkonzentrierung möglichst
vollständig umgehen helfen. Weiterhin sollte dieses
Verfahren vorteilhaft in einem großtechnischen Prozeß
einsetzbar d. h. im Hinblick auf ökologische wie ökonomische
Gesichtspunkte besonders vorteilhaft sein.
Diese und weitere nicht näher genannte sich jedoch aus dem
Stand der Technik in naheliegender Weise ergebende Aufgaben
werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
vorliegenden Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen sind in den von Anspruch 1 abhängigen
Unteransprüchen geschützt. Anspruch 4 schützt ein
erfindungsgemäßes Herstellverfahren für (Meth)Acrylsäure.
Anspruch 5 ist auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung
gerichtet, während Anspruch 6 eine Verwendung der
erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen betrifft.
Es wird vorgeschlagen, bei einem Verfahren zur
Aufkonzentrierung von (Meth)Acrylsäure aus einem
verunreinigten Roh-(Meth)Acrylsäurestrom aus einem
Verfahren zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure, den Strom
oberhalb dessen Kondensationstemperatur mittels einer zur
Dampfpermeation befähigten Membran zu behandeln. Dadurch
ist es möglich in einem sehr einfachen kontinuierlich
arbeitenden, dafür aber nicht minder vorteilhaften,
robusten Verfahren eine exzellente Aufkonzentrierung an
(Meth)Acrylsäure in derartigen Reaktionsgemischen zu
erhalten, ohne die Nachteile der Polymerisation der
betrachteten Verbindung in Kauf nehmen zu müssen, da
oberhalb der Kondensationstemperatur eine Polymerisation
der (Meht)Acrylsäure nicht erfolgen kann. Ein derart
aufkonzentriertes Roh-(Meth)Acrylsäuregemisch kann dann wie
gewünscht weiteren Reinigungsschritten unterworfen werden.
Die Roh-(Meth)Acrylsäure aus einem Verfahren zur
Herstellung von (Meth)Acrylsäure wird also erfindungsgemäß
oberhalb der Kondensationstemperatur dieses Gemisches mit
einer Membran behandelt, die es gestattet, das Roh
(Meth)Acrylsäuregemisch an (Meth)Acrylsäure anzureichern.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellt.
Besonders bevorzugt ist dabei die Ausführung der Erfindung,
bei der die heißen Reaktionsgase aus der Gasphasenoxidation
direkt mittels der Membran behandelt werden. Das Retentat,
welches angereichert an (Meth)Acrylsäure ist, kann
anschließend den weiteren Aufarbeitungsschritten, z. B. der
Kondensation, Kristallisation, Extraktion oder Destillation
zugeleitet werden, während das abgetrennte Permeat, in dem
(Meth)Acrylsäure nur untergeordnet vorhanden sein sollte
ggf. in den Prozess recycliert, einer weiteren Aufarbeitung
unterworfen oder verworfen werden kann.
Da Wasser - neben den Inerten wie Stickstoff - den größten
Anteil an der Zusammensetzung der
Gasenphasenoxidationsprodukte besitzt, ist es besonders
bevorzugt, den heißen Reaktionsgasen mittels der Membran
Wasser zu entziehen, da naturgemäß mit dem Wasserentzug
eine maximale Aufkonzentrierung bereits in der Gasphase
erreicht werden kann. Der Wasserabtrenngrad kann größer als
90%, bevorzugt größer als 95%, ganz bevorzugt nahezu
vollständig sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist wie schon angedeutet
oberhalb der Kondensationstemperatur der
aufzukonzentrierenden Reaktionsgase anzuwenden. Die
Kondensationstemperatur des Reaktionsgemisches kann je nach
Zusammensetzung variieren. Vorzugsweise wird die
Aufkonzentrierung jedoch bei Temperaturen von ≧ 150°C,
insbesondere bei ≧ 200°C, durchgeführt. Eine Obergrenze für
den anzuwendenden Temperaturbereich ist vom Fachmann
beliebig zu wählen. Diese sollte sich an ökonomischen
Faktoren wie Trennleistung, Energiezufuhr etc. und der
Tatsache orientieren, daß ab bestimmten Temperaturen
Nebenreaktionen, wie z. B. Zersetzungsreaktionen der
Gasphasenoxidationprodukte, stattfinden, welche unbedingt
vermieden werden sollten. Im allgemeinen hat sich ein
Temperaturbereich von 200-250°C hier als ganz besonders
vorteilhaft herauskristallisiert.
Als Membran können im Prinzip alle dem Fachmann für diesen
Zweck in Frage kommenden Materialien bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Die Membranen
müssen jedoch folgenden Gesichtspunkten Rechnung tragen.
Sie müssen in dem anvisierten Temperaturbereich mechanisch
und thermisch stabil sein. Des weiteren sollte das
Membranmaterial so beschaffen sein, daß das saure Milieu
der Reaktionsgase die Membranen nicht schädigt, um deren
Standzeiten nicht über Gebühr einzuschränken. Darüberhinaus
sind solche Membranen bevorzugt, welche im betrachteten
Temperaturintervall eine sehr gute Selektivität bei der
Gaspermeation aufweisen. Es sollten vorzugsweise Membranen
mit einer schlechten Permeabilität bezüglich
(Meth)Acrylsäure und einer guten für den abzutrennenden
Stoff, insbesondere Wasser, beim gegenständliche Verfahren
verwendet werden. Neben einigen hitzebeständigen
Polymermembranen sind aus den angeführten Gründen
vorzugsweise Membranen auf keramischer Basis im
erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzen.
Eine Übersicht über derart einsetzbare Membrantypen wird in
abCT, 4e jaargang nr. 1, maart 2001, Universität Twente,
NL; Chemtech 1998, 33-44; Chemie in unserer Zeit 1998, 4,
197-205 sowie in "Hochschulkurs Membranprozesse, von den
Grundlagen zu aktuellen Anwendungen" 3.-5. Juni 1998,
Aachen, Teil 2 von Prof. Dr.-Ing. T. Melin et al. oder in
Separation and Purification Methods, 1998, 27, 51-168 und
Chem. Eng. Comm. 1997, 157, 145-184 gegeben.
Ganz besonders bevorzugt wird eine Membran der Firma Sulzer
Chemtec GmbH mit dem Namen Pervap®SMS (SULZER SMS-Modul Typ
100) verwendet. Weiter vorteilhaft einsetzbare Membrantypen
sind die der Firma Pervatech B. V. (PVM-Module; s. Prospekt
der Firma vom 15. Nov. 1999).
Bevorzugte neue keramische Membranen besitzen eine
selektive, defektfreie Zeolitrischicht, die aufgrund ihrer
gleichmäßigen Kristallstruktur Gastrenneigenschaften
aufweist. Die Gitterstrukturen der Zeolithe bilden Poren
aus, durch die kleinere Moleküle diffundieren können,
während größere Moleküle zurückgehalten werden. Zudem
spielen Oberflächeneffekte eine entscheidende Rolle, d. h.
bei hydrophilen Zeolithen, z. B. NaA-Typen, werden durch
entsprechende Wechselwirkungen organische Moleküle
ebenfalls an der Aufnahme in den Zeolithen und am Transport
gehindert. Dadurch kommt es insgesamt zu einem
unterschiedlich schnellen Transport der jeweiligen
Komponenten durch die Membran. Der NaA-Typ ist stark
hydrophil und lässt vor allem Wasser permeieren. Er kann
hervorragend zur Entwässerung organischer Lösungsmittel
eingesetzt werden.
Eine weitere Klasse von anorganischen Membranen sind
amorphe Silica-Strukturen, die ebenfalls zur Entwässerung
verwendet werden. Auch diese Membranen trennen streng nach
der Größe, so dass auch hier Wasser aus organischen
Lösungsmitteln entfernt werden kann. Die Selektivität
steigt mit der Größe der Moleküle, die entwässert werden
sollen. Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer
Zeolithmembran. Auf einen keramischen Grundkörper (1) wird
eine Mikrofiltrations- (2) sowie eine
Ultrafiltrationsschicht (3) aus immer kleineren keramischen
Partikeln, aufgebracht, um eine möglichst ebene Oberfläche
zu erzielen. Erst darauf kann dann, in einem weiteren
Beschichtungsprozess, die eigentliche zeolithische
Trennschicht (4) defektfrei abgeschieden werden.
In einem weiteren Aspekt beschäftigt sich die Erfindung mit
einem Verfahren zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure durch
katalytische Gasphasenoxidation, welches sich dadurch
auszeichnet, daß der bei der Herstellung anfallende
Produktstrom also die Reaktionsgase vor der weitern
Aufreinigung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt
werden. Eine hierfür vorteilhaft einzusetzende Apparatur
ist in der Fig. 1 schematisiert dargestellt.
Eine andere Ausgestaltung der gegenständlichen Erfindung
ist in einer Vorrichtung zur Herstellung von
(Meth)Acrylsäure aufweisend eine erste Einheit zur
katalytischen Gasphasenoxidation, eine zweite Einheit zur
Behandlung von Reaktionsgasen aus der ersten Einheit gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren und eine dritte Einheit zur
Aufreinigung besagter Reaktionsgase zu sehen (Fig. 1).
Als weitere Aufreinigung kann im einzelnen ein oder
mehrere Aufreinigungsschritt(e) verstanden werden, bei denen
es sich z. B. um eine Kristallisation, Extraktion oder
Destillation der (Meth)Acrylsäure handeln kann.
In einem nächsten Aspekt wiederum richtet sich die
Erfindung auf die Verwendung der erfindungsgemäß
hergestellten (Meth)Acrylsäure zur Herstellung von
Polymeren, vorzugsweise Superabsorbern, Detergentien oder
Spezialpolymeren für die Bereiche wie Abwasserbehandlung,
Dispersionsfarben, Kosmetika, Textilien, Lederveredlung,
Papierherstellung.
Wenn Propylen/Isobuten und/oder (Meth)Acrolein mittels
katalytischer Dampfphasenoxidation durch molekularen
Sauerstoff in Gegenwart von Wasserdampf und einem
Festbettkatalysator umgesetzt werden, erhält man zusätzlich
zur (Meth)Acrylsäure und Wasser verschiedene andere
Nebenprodukte, wie Aldehyde und organische Säuren. Die Art
der Zusammensetzung der (meth)acrylsäurehaltigen
Reaktionsgase hängt von der Art des verwendeten
Katalysators, den Reaktionsbedingungen und vom Reaktortyp
ab, jedoch enthalten diese für gewöhnlich etwa 10 bis 70 Gew.-%
(Meth)Acrylsäure, 2 bis 56 Gew.-% Wasser und 1 bis
10 Gew.-% Essigsäure.
Ein derartig verunreinigter Roh-(Meth)Acrylsäurestrom wird
vorteilhafterweise gasförmig direkt nach der Reaktion der
Gaspermeation unterworfen. Die Gaspermeation kann
kontinuierlich in einer oder mehreren Stufen erfolgen, was
von ökonomischen Gesichtspunkten abhängig zu machen ist.
Bei der Gaspermeation tritt, bedingt durch das
transmembrane Triebkraft-Gefälle selektiv ein Stoff des
Gasstromes, vorzugsweise Wasser und Inerte (Gase etc.),
durch die Membrane in die Permeatzone, während
(Meth)Acrylsäure von der Membran zurückgehalten wird. Der
Trennmechanismus der Membran basiert auf einer sterischen
Trennung, ähnlich der Filtration. Die größeren organischen
Moleküle (= (Meth)Acrylsäure und organische
Nebenkomponenten) werden als Retentat zurückgehalten, das
Wasser und die Inertgasanteile können die Poren der Membran
(als Permeat) passieren. Als treibende Kraft wird ein
Partialdruckunterschied zwischen der Feedseite und dem
Permeat eingestellt, indem der Druck im Permeatraum auf 100
bis 1, vorzugsweise 50 bis 10, besonders bevorzugt ca. 20 mbar
abgesenkt wird. Das Wasser wird zuerst von der
Feedseite der Membran adsorbiert, diffundiert dann durch
die Membran und desorbiert auf der Permeatseite in den
Permeatraum. In einer oder mehreren nachgeschalteten
Kühlfallen kann es auskondensiert und flüssig gewonnen
werden. Die Inertgasanteile werden über die Vakuumpumpe auf
Umgebungsdruck verdichtet und in den Abgasstrom abgegeben.
Ziel dabei ist es, ein möglichst wasserfreies Retentat und
ein möglichst acrylsäurefreies Permeat (= reiner
Wasserstrom) zu gewinnen. Ebenso kann das Permeat auch mit
trockenlaufenden Vakuumpumpen verdichtet und bei
Umgebungstemperatur kondensiert werden.
Das Permeat kann je nach (Meth)Acrylsäuregehalt in den
Prozeß recycliert, einer weiteren Aufarbeitung unterworfen
oder verworfen werden. Es ist auch möglich die
Gaspermeationen gemäß der DE 44 01 405 als Kaskade zu
schalten. Das erhaltene Endpermeat sollte vorzugsweise
weniger als 10%, vorzugsweise < 5%, an (Meth)Acrylsäure
aufweisen. Aus wirtschaftlichen Gründen kann das Endpermeat
falls notwendig, um weitere (Meth)Acrylsäure abtrennen zu
können, einer Umkehrosmose oder einer anderen
Trennoperation (z. B. Extraktion) zugeführt werden
(DE 44 01 405).
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert bei geringem
energetischen Aufwand unter schonenden Bedingungen, die
nicht zur Polymerisation der (Meth)Acrylsäure führen, ein
Gemisch, welches hoch an (Meth)Acrylsäure angereichert
werden kann. Dadurch werden die folgenden
Aufreinigungsschritte wie z. B. die Destillation,
Kristallisation deutlich entlastet und können so
hinsichtlich ökologischer und ökonomischer Gesichtspunkte
optimaler gestaltet werden.
Der Ausdruck Gaspermeation ist dem Ausdruck Dampfpermeation
gleichzusetzen.
Der Begriff (Meth)Acrylsäure umfaßt sowohl Methacrylsäure
als auch Arylsäure.
Erläuterung der
Fig.
1
:
1
Gasphasenoxidationvorrichtung
2
Zuleitung zur Gaspermeation
3
Gaspermeationszelle(modul/einheit)
4
Membran
5
Permeatleitung
6
Retentatleitung
7
Weitere Aufarbeitungsvorrichtung z. B. Kondensation,
Destillation oder Extraktion
Der in der Vorrichtung 1 erzeugte Roh-(Meth)Acrylsäurestrom
wird über die Zuleitung 2 in die Gaspermeationsvorrichtung
3 geführt, wobei durch die Membran 4 eine Auftrennung des
Stromes in ein Retentat und ein Permeat erfolgt. Das
Permeat kann über Leitung 5 abgezogen werden. Anschließend
wird das (meth)acrylsäurereiche Retentat über die Leitung 6
den weiteren Aufarbeitungsvorrichtungen (z. B. Extraktion,
Destillation, Kristallisation) 7 zugeführt.
Die folgende Beispiel veranschaulicht die Erfindung:
Gemäß Fig. 1 wird ein Acrylsäure-Reaktionsgas-/dampfstrom von 6 m3/h bei einer Temperatur von 240°C und einem Druck von 1,3-1,6 bar und einem permeatseitigen Druck von 20 mbar über ein Pervaporations-Modul der Fa. Sulzer, Typ SMS 100® (Fläche der Membran: 40 cm2) geleitet. Anschließend wird das Permeatgemisch kondensiert und analysiert.
Gemäß Fig. 1 wird ein Acrylsäure-Reaktionsgas-/dampfstrom von 6 m3/h bei einer Temperatur von 240°C und einem Druck von 1,3-1,6 bar und einem permeatseitigen Druck von 20 mbar über ein Pervaporations-Modul der Fa. Sulzer, Typ SMS 100® (Fläche der Membran: 40 cm2) geleitet. Anschließend wird das Permeatgemisch kondensiert und analysiert.
Bezogen auf die acrylsäurespezifische Zusammensetzung des
dampfförmigen Einsatzgemisches lieferte die verwendete
Membran einen Wasser-Abtrenngrad von ca. 86%.
Claims (6)
1. Verfahren zur Aufkonzentrierung von (Meth)Acrylsäure
aus einem verunreinigten Roh-(Meth)Acrylsäurestrom aus
einem Verfahren zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure,
dadurch gekennzeichnet, daß
man den Strom oberhalb dessen Kondensationstemperatur
mittels einer zur Gaspermeation befähigten Membran
behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
man die Reaktionsgase bei ≧ 150°C, insbesondere bei ≧
200°C, behandelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
man Wasser aus den Reaktionsgasen abtrennt.
4. Verfahren zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure durch
katalytische Gasphasenoxidation,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Reaktionsgase vor der weiteren Aufreinigung mit
einem Verfahren gemäß Anspruch 1 behandelt werden.
5. Vorrichtung zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure
aufweisend eine erste Einheit zur katalytischen
Gasphasenoxidation, eine zweite Einheit zur Behandlung
von Reaktionsgasen aus der ersten Einheit gemäß einem
Verfahren nach Anspruch 1 und eine dritte Einheit zur
Aufreinigung besagter Reaktionsgase.
6. Verwendung der nach Anspruch 1 hergestellten
(Meth)Acrylsäure zur Herstellung von Polymeren,
vorzugsweise Superabsorbern, Detergentien oder
Spezialpolymeren für die Bereiche
Abwasserbehandlung, Dispersionsfarben, Kosmetika,
Textilien, Lederveredlung und Papierherstellung.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001115182 DE10115182C1 (de) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | Verfahren zur Aufkonzentrierung von (Meth)Acrylsäure, Vorrichtung zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure und Verwendung der nach dem Verfahren hergestellten (Meth)Acrylsäure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001115182 DE10115182C1 (de) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | Verfahren zur Aufkonzentrierung von (Meth)Acrylsäure, Vorrichtung zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure und Verwendung der nach dem Verfahren hergestellten (Meth)Acrylsäure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10115182C1 true DE10115182C1 (de) | 2002-08-14 |
Family
ID=7679316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2001115182 Expired - Fee Related DE10115182C1 (de) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | Verfahren zur Aufkonzentrierung von (Meth)Acrylsäure, Vorrichtung zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure und Verwendung der nach dem Verfahren hergestellten (Meth)Acrylsäure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10115182C1 (de) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0476370A2 (de) * | 1990-09-15 | 1992-03-25 | BASF Aktiengesellschaft | Verfahren zur Abtrennung von Wasser aus einem Wasser und Alkohole und/oder Carbonsäuren und/oder Carbonsäureester enthaltenden Gemisch |
| DE4401405A1 (de) * | 1994-01-19 | 1995-07-20 | Huels Chemische Werke Ag | Verfahren zur Entwässerung von Acrylsäure |
-
2001
- 2001-03-27 DE DE2001115182 patent/DE10115182C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0476370A2 (de) * | 1990-09-15 | 1992-03-25 | BASF Aktiengesellschaft | Verfahren zur Abtrennung von Wasser aus einem Wasser und Alkohole und/oder Carbonsäuren und/oder Carbonsäureester enthaltenden Gemisch |
| DE4401405A1 (de) * | 1994-01-19 | 1995-07-20 | Huels Chemische Werke Ag | Verfahren zur Entwässerung von Acrylsäure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0868398B1 (de) | Verfahren zur abtrennung von mittelsiedern aus einem gemisch aus leicht-, mittel- und hochsiedern | |
| DE69629214T2 (de) | Veresterung von aus fermentation erhaltenen säuren mittel pervaporation | |
| DE3610011C2 (de) | ||
| DE60123615T2 (de) | Verfahren zur herstellung von ultrahochreinem isopropanol | |
| DE69401419T2 (de) | Verfahren zur Trennung von Sauerstoffverbindungen von Kohlenwasserstoffen das Distillierung und Permeation sowie ihre Verwendung bei der Verätherung | |
| DE69404958T2 (de) | Pervaporation mit einer kondensierbaren Gegenstromspülung | |
| DE60211088T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von (Meth)acrylsäure | |
| DE69414523T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung der Carbonsäuren aus verdünnten Lösungen | |
| DE2250088C2 (de) | Kontinuierliches Verfahren zur Abtrennung von Cyclohexanon aus dem bei der Dehydrierung von Cyclohexanol anfallenden wasserhaltigen Umsetzungsprodukt | |
| WO2007095875A1 (de) | Trennverfahren | |
| WO2010066513A1 (de) | Verfahren zur herstellung von acrolein umfassend die aufarbeitung einer rohglycerin-phase | |
| EP0730485B1 (de) | Verfahren zur vereinfachten trennung von mehrstoffgemischen wenigstens anteilig organischen ursprungs | |
| DE102013000027A1 (de) | Verfahren zur Aufreinigung von Carbonsäuren aus Fermentationsbrühen | |
| EP1462431B1 (de) | Verfahren zur Abtrennung von 2-Butanol aus tert.-Butanol/Wasser-Gemischen | |
| WO2013083229A1 (de) | Verfahren zur aufreinigung von carbonsäuren aus fermentationsbrühen | |
| EP1602640B1 (de) | Verfahren zur destillativen Trennung von wässrigen Aminlösungen | |
| DE3852575T2 (de) | Trennung von Flüssigkeitsgemischen. | |
| EP0664280A1 (de) | Verfahren zur Entwässerung von Acrylsäure | |
| DE10115182C1 (de) | Verfahren zur Aufkonzentrierung von (Meth)Acrylsäure, Vorrichtung zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure und Verwendung der nach dem Verfahren hergestellten (Meth)Acrylsäure | |
| WO2005079960A1 (de) | Verbessertes verfahren zur stofftrennung mittels membranen | |
| WO2010063529A1 (de) | Aufarbeitungsverfahren bei der herstellung von (meth)acrylsäurealkylestern | |
| EP2586519A1 (de) | Aufarbeitung von belastetem Abwasser aus der Produktion von Pflanzenschutzmitteln | |
| EP1296750B1 (de) | Verfahren zur hochdruck-gastrennung | |
| DE10149353A1 (de) | Kontinuierliches Verfahren zur Aufreinigung von (Meth) Acrylsäure | |
| DE102021203708B3 (de) | Verfahren und Vorrichtung für das Recycling von Low Density Polyethylene (LDPE) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |