DE1618324C3 - Verfahren zur Trennung von Acrylnitril und Acetonitril - Google Patents
Verfahren zur Trennung von Acrylnitril und AcetonitrilInfo
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Description
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von Acrylnitril durch katalytische Oxydation von Propylen
in Gegenwart von Ammoniak entstehen als Nebenprodukte stets beträchtliche Mengen an Acetonitril
und Blausäure. Die destillative Abtrennung der Blausäure von Acrylnitril bietet keine technische
Schwierigkeiten, dagegen ist die Trennung von Acrylnitril und Acetonitril durch Destillation mit erheblichem
Aufwand verbunden; sie wird bei den bekannten Verfahren mit Hilfe von Extraktionen oder
extraktiven Destillationen durchgeführt. Die größte praktische Bedeutung haben bisher Verfahren, die
sich der extraktiven Destillation bedienen.
Beispielsweise wird entsprechend der britischen Patentschrift Nr. 981 662 das den Reaktionsteil verlassende
und von überschüssigem Ammoniak befreite Reaktionsgas in einer Absorptionskolonne mit Wasser
gewaschen. Dabei werden aus dem Gas das gesamte Acetonitril sowie teilweise Acrylnitril und
Blausäure oder aber sämtliche Produkte vollständig ausgewaschen. Die nitrilfreien Reaktionsgase enthalten
noch restliches Propylen sowie Propan und Kohlenoxide. Zur Beseitigung dieser Stoffe werden die
Gase im Gemisch mit Luft in Fackeln oder öfen verbrannt.
Die wäßrigen Lösungen der Nitrile gelangen in eineExtraktionsdestillationskoJonne, die am Sumpf
beheizt und am Kopf Zulauf von acetonitrilfreiem Wasser hat. Durch extraktive Destillation trennt man
Acrylnitril und Blausäure, die gasförmig über Kopf abgehen, von Acetonitril, das als wäßrige Lösung am
Sumpf abgezogen und in einer dritten Kolonne (Acetonitrilabtreiber) aus der wäßrigen Lösung abdestilliert
wird. Der Sumpfablauf des Acetonitrilabtreibers besteht aus Wasser, das abgekühlt und der Absorptionskolonne
und der Extraktionskolonne wieder zugeführt wird.
Ein Nachteil dieser Verfahren ist, daß dem Acetonitrilabtreiber
eine sehr große Menge an Wasser mit relativ wenig Acetonitril zuläuft (weniger als 1 Gewichtsprozent)
Und daß der Dampfverbrauch in dieser Kolonne zum Austreiben von Acetonitril entsprechend
hoch ist; denn dazu muß das Wasser bis zum Siedepunkt erhitzt werden. Dieser Aufwand ist sehr
unwirtschaftlich, zumal das ausgetriebene Acetonitril anschließend durch Verbrennung, teilweise oder
vollständig, vernichtet werden muß. Eine ausreichende Verwendung für das als Nebenprodukt bei
der Herstellung von Acrylnitril in großen Mengen anfallende Acetonitril besteht nämlich bisher nicht.
Es wurde nun ein Verfahren zur Trennung von Acrylnitril und Acetonitril durch Auswaschen der
beiden Nitrile aus einem Gasgemisch in einer Waschkolonne A und Extraktionsdestillation des
wäßrigen Ablaufs aus der Waschkolonne A in einer Extraktionsdestillationskolonneß, wobei das Acrylnitril
gasförmig über Kopf abgetrieben und der wäßrige Ablauf .aus der Extraktionsdestillationskolonne B
einer Abtreiberkolonne C zur Abtrennung des darin enthaltenen Acetonitrils zugeführt wird, gefunden,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den wäßrigen Ablauf aus der Extraktionsdestillationskolonne
B nur teilweise zu der Abtreiberkolonne C, teilweise aber als Waschflüssigkeit auf den Kopf der
Waschkolonne A führt und dort mit dem bereits gewaschenen Gas das im zugeführten Ablauf enthaltene Acetonitril austreibt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren führt man also den Ablauf aus der Kolonne B, bestehend aus
Wasser und Acetonitril, nicht vollständig, sondern
nur teilweise zu dem Äcetonitrilabtreiber C und
. treibt dort mit einer entsprechend geringen Menge Dampf das Acetonitril aus. Die Restmenge des acetonitrilhaltigen
Wassers führt man direkt auf den Kopf der Kolonne A. Im oberen Teil dieser Kolonne
wird aus dem Waschwasser das Acetonitril zum überwiegenden Teil von den die'Kolonne durchströmenden
Reaktiönsgaseh ausgetrieben und zusammen mit diesen einem Verbrennungsofen oder einer
Fackel zugeführt.
Die Waschkolonne A. erfüllt also eine doppelte Funktion: Im Unterteil (80 bis 90% der gesamten
Kolonnenlänge), einer Waschzone, wird mit dem oben zulaufenden Waschwasser das von unten einströmende
Reaktionsgas gewaschen, so daß sämtliche Nitrile daraus entfernt werden. Das Acetonitril kann
dabei aus Gleichgewichtsgründen nicht vollständig entfernt werdert, weil das Waschwasser schon Acetonitril
enthält. Im Oberteil (10 bis 20% der gesamten Kölonnenlänge), einer Desorptionszone, wird von
dem praktisch acrylnitril- und blausäurefreien Gas das mit dem Waschwasser eingebrachte Acetonitril
zum überwiegenden Teil ausgetrieben.
Das restliche Acetonitril aus dem Waschwasser gelangt in den Sumpf der Kolonne/4 und wird dort
— zusammen mit den anderen aus dem Gas ausgewaschenen Produkten — zur Extraktionskolonne B
geführt.
Mit dem geringen Aufwand von nur 5 bis 10 praktischen Austauschboden in der Desorptionszone des
Absorbers (A) können mehr als 90 % des eingebrach-
ten Acetonitril aus dem Waschwasser entfernt und über Kopf der Kolonne A abgeblasen werden. Die
Temperatur des mit Acetonitril beladenen Waschwassers kann dabei in weiten Grenzen schwanken, z. B.
zwischen 40° und ca. 1000C, weil durch die Sättigung
des Gases mit Wasser in der Desorptionszone die aus dieser austretenden Flüssigkeit stets annähernd
die Eintrittstemperatur des Gases annehmen wird.
Falls das in den Wäscher A eintretende Reaktionsgas wesentlich weniger an Acetonitril enthält als
das Gas, das in Beispiel 1 beschrieben wird, ist ein Acetonitrilabtreiber C nicht mehr erforderlich.
Eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher dadurch gekennzeichnet,
daß man bei geringer Konzentration von Acetonitril im Sumpf derExtraktionsdestillationskolonneß
den wäßrigen Ablauf vollständig auf den Kopf der Waschkolonne A führt, nach Austreiben des
Acetonitrile einen Teil der von Acetonitril befreiten Flüssigkeit aus der Waschkolonne A als Seitenstrom
abzieht und als Extraktionsflüssigkeit auf den Kopf der Extraktionsdestillatiaonskolonne B führt. Demgemäßwird
der Ablauf aus dem Sumpf der Kolonne B unmittelbar und vollständig auf den Desorptionsteil
des Wäschers A geführt, wo Acetonitril ausgetrieben und mit dem Abgas zur Verbrennung geleitet
wird. Das Abziehen der von Acetonitril befreiten Flüssigkeit erfolgt unterhalb des Desorptionsteils als
Seitenstrom. In diesem Fall verzichtet man zwar völlig auf die Gewinnung von Acetonitril, aber die
Dampfeinsparung ist sehr groß.
Es war überraschend und nicht vorauszusehen, daß in dem Wäscher A die Absorption von Acrylnitril
und Blausäure durch die Anwesenheit des mit dem Waschwasser zugeführten Acetonitrils nicht beeinträchtigt
wird; bei Anwesenheit von Acetonitril genügt nämlich die gleiche Waschwassermenge zur
Absorption von Acrylnitril und Blausäure wie bei der Verwendung reinen Wassers.
Das erfindungsgemäße Verfahren, bei welchem nur ein Teil des Ablaufes aus der Kolonne (B) zu
dem Abtreiber C geführt wird, hat sehr große technische Bedeutung, weil es bei den Verfahren zur
Herstellung und Gewinnung von Acrylnitril aus Propylen und Ammoniak den Dampfverbrauch etwa
2 000 bis 2 600 kg pro 1 000 kg erzeugtes Acrylnitril senken kann.
54 800 Nm'/h eines Reaktionsgases aus einem Verfahren
zur Herstellung von Acrylnitril durch Oxydation von Propylen in Gegenwart von Ammoniak werden
durch Leitung 1 in den Sumpf einer Waschkolonne A mit 55 Austauschboden eingefahren. Das
Gas enthält 3 125 kg Acrylnitril, 320 kg Acetonitril und 1415 kg Blausäure; die Temperatur beträgt
25° C.
Aus dem Sumpf der Waschkolonne 4 werden über Leitung 2 92 679 kg/h einer wäßrigen Lösung mit
3 100 kg Acrylnitril, 320 kg Acetonitril und 1 415 kg Blausäure abgezogen und nach Vorwärmung auf ca.
80° C auf den 35. Boden einer insgesamt 65 Böden
enthaltenden Extraktionsdestillationskolonne B geführt. Auf den obersten Boden der Kolonne laufen
überLeitung3 38 m3/kh Wasser mit 70° C. Dei Sumpf
der Kolonne wird über 4 mit 12,7 t/h Dampf beheizt.
Über Kopf werden über 5 3 100 kg/h Acrylnitril, 1 390 kg/h Blausäure und 0,5 kg/h Acetonitril, aus
dem Sumpf über 6 123 344 kg/h Wasser mit 319,5 kg/h Acetonitril abgezogen. Der Sumpfablauf wird
geteilt.
70 000 kg/h Wasser mit 180 kg/h Acetonitril werden nach Abkühlung auf 50 bis 60° C über 7 auf den
obersten Boden des Wäschers Λ geführt, 53 538 kg/h Wasser mit 139,5 kg/h Acetonitril werden über 8 auf
den 45. Boden einer insgesamt 55 Böden enthaltenen Abtreiberkolonne C geführt, deren Sumpf über 9 mit
6,2 t/h Dampf beheizt wird und über deren Kopf über 10 139,5 kg/h Acetonitril und 34,9 kg/h Wasser
abdestilliert werden. Der Sumpfablauf aus der Kolonne C wird abgekühlt und 38 m3/h davon werden
über 3 mit 70° C auf den obersten Boden der Kolonne B geführt.
Das den Wäscher A über 11 verlassende Reaktionsgas enthält ca. 180 kg/h Acetonitril.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Trennung von Acrylnitril und Acetonitril durch Auswaschen der beiden Nitrile
aus einem Gasgemisch in einer Waschkolonne (A) und Extraktionsdestillation des wäßrigen Ablaufs
aus der Waschkolonne (A) in einer Extraktionsdestillationskolonne (B), wobei das Acrylnitril
gasförmig über Kopf abgetrieben und der wäßrige Ablauf aus der Extraktionsdestillationskolonne
(B) einer Abtreiberkolonne (C) zur Abtrennung des darin enthaltenen Acetonitrils zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß man den wäßrigen Ablauf aus der Exträktionsdestillationskolonne
(B) nur teilweise zu der Abtreiberkolonne (C), teilweise aber als Waschflüssigkeit
auf den Kopf der Waschkolonne (A) führt und dort mit dem bereits gewaschenen Gas das im
zugeführten Ablauf enthaltene Acetonitril austreibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei geringer Konzentration
von Acetonitril im Sumpf der Extraktionsdestillationskolonne (B) den wäßrigen Ablauf
vollständig auf den Kopf der Waschkolonne (A) führt, nach Austreiben des Acetonitrils einen Teil
der von Acetonitril befreiten Flüssigkeit aus der Waschkolonne (A) als Seitenstrom abzieht und
als Extraktionsflüssigkeit auf den Kopf der Extraktionsdestillationskolonne (B) führt.
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