Способ адсорбционной очистки сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты

Способ адсорбционной очистки сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится в общем к способу очистки сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты, к способу получения сверхчистых сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты, устройству для получения сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты, способу получения полимеров, базирующихся, по меньшей мере, частично на сложных алкиловых эфирах метакриловой кислоты, к применению полученных согласно изобретению сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты в химических продуктах, а также к химическим продуктам, которые содержат сложные алкиловые эфиры метакриловой кислоты, полученные согласно изобретению.

Потребность в высокочистых сложных алкиловых эфирах метакриловой кислоты непрерывно растет. Такие сложные эфиры образуют основу для применяемых в медицинской технике полимерных формованных деталей, к которым предъявляются самые высокие требования относительно ее токсичной благонадежности. Из уровня техники известно большое число способов очистки, причем дистилляционная очистка распространена больше всего. Хотя дистилляционную очистку можно очень хорошо применять в непрерывно проводимом процессе, является очень затруднительным и связанным с высокими техническими затратами предоставление сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты с очень высокой чистотой посредством дистилляции. Данные трудности и высокие затраты прежде всего обоснованы незначительной термически допускаемой нагрузкой и склонностью к спонтанной полимеризации абсолютно реактивных сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты. В частности вследствие склонности к полимеризации сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты всегда необходимо прерывать работу дистилляционных колонн в промышленных установках, чтобы освободить их путем дорогостоящих и требующих много времени способов от полимера, образованного в колоннах и элементах колонн.

Имеющаяся согласно изобретению задача состоит в том, чтобы преодолеть, по меньшей мере, частично недостатки, выявленные из уровня техники.

В частности предложенная согласно изобретению задача состоит в том, чтобы предоставить способ и устройство, при помощи которого получают сложные алкиловые эфиры метакриловой кислоты с особенно высокой чистотой в сравнении с уровнем техники незначительными затратами и, в частности, по возможности без образования нежелательных полимеров.

Кроме того, предложенная согласно изобретению задача состоит в том, чтобы получить полимеры, базирующиеся на сложных алкиловых эфирах метакриловой кислоты, не вызывающих особенно токсикологических опасений.

Таким образом, кроме того, задача предложенного изобретения состоит в том, чтобы по возможности в значительной степени предотвратить нежелательную полимеризацию очищаемых сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты.

Кроме того, предложенная согласно изобретению задача состоит в том, чтобы предоставить способ очистки, который позволяет осуществить его по возможности с незначительными недостатками на стадиях последующей переработки очищенных согласно изобретению сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты и таким образом полученных продуктов последующей переработки.

К тому же предложенная согласно изобретению задача состоит в том, чтобы предоставить способ очистки, который имеет незначительный расход энергии и, тем не менее, приводит к удовлетворительной чистоте очищаемых сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты.

Содействие решению вышеуказанных задач вытекает из предмета пунктов, образующих категории, причем зависимые от них подпункты представляют собой предпочтительные варианты осуществления предложенного изобретения.

Таким образом, изобретение также относится к способу очистки сложных эфиров метакриловой кислоты, включающему в качестве стадий:

i) подготовку сложного алкилового эфира метакриловой кислоты с примесью;

ii) адсорбцию, по меньшей мере, части примеси на очищающем твердом веществе и получение сверхчистого сложного алкилового эфира метакриловой кислоты.

В связи с очищающим твердым веществом согласно изобретению предпочтительно, что оно состоит из большого количества частиц очищающих твердых веществ, которые включают в емкость для очистки. Благодаря тому, что в емкости для очистки протекают жидкие сложные эфиры метакриловой кислоты с примесью, большее количество частиц очищающего средства обтекает жидкая смесь из сложного алкилового эфира метакриловой кислоты и, по меньшей мере, одна примесь. При этом является предпочтительно, что протекание через емкость для очистки и обтекание частиц очищающего твердого вещества происходят по возможности равномерно. В данной связи оказывается предпочтительно, что скорость протекания через емкость для очистки находится в области от примерно 2 до примерно 30, предпочтительно в области от примерно 2 до примерно 10 и особенно предпочтительно в области от примерно 3 до примерно 9 м/с.

Кроме того, согласно изобретению является предпочтительно, что очищающее твердое вещество имеет удельную поверхность в области от примерно 400 до примерно 1500 м²/г, предпочтительно в области от примерно 500 до примерно 1000 м²/г и особенно предпочтительно в области от примерно 650 до примерно 800 м²/г. Кроме того, согласно изобретению предпочтительно, что очищающее твердое вещество имеет поры, которые расположены таким образом, что примеси могут хорошо абсорбироваться на нем. Поэтому может быть вполне возможно, что очищающее твердое вещество имеет различные размеры пор. Этого можно достигнуть, например, посредством того, что три или больше различных очищающих твердых веществ с различными размерами пор перемешивают друг с другом. В общем согласно DIN 66135-1 определенный по объему диаметр пор очищающего твердого вещества сохраняется в области от примерно 0,1 до примерно 2 нм, предпочтительно в области от примерно 0,2 до примерно 0,8 нм и особенно предпочтительно в области от примерно 0,3 до примерно 0,6 нм.

Наряду с насыпной плотностью, которая в случае очищающих твердых веществ находится предпочтительно в области от примерно 800 до примерно 1100 кг/м³, но также и часто в области от примерно 920 до 960 кг/м³, размеры частиц и распределение величины частиц очищающих твердых веществ воздействуют на протекаемость содержащейся в емкости для очистки, очищаемой смеси из сложного алкилового эфира метакриловой кислоты и, по меньшей мере, одной примеси. Для этого согласно изобретению является предпочтительно, что, по меньшей мере, 80% частиц очищающего вещества имеет размер частиц в области от примерно 0,5 до примерно 10 мм, предпочтительно в области от примерно 1 до примерно 8 мм и особенно предпочтительно в области от примерно 1,2 до примерно 7,5 мм. Кроме того, является предпочтительно, что среднее весовое значение размеров частиц очищающего твердого вещества находится в области от примерно 0,5 до примерно 10 мм, предпочтительно в области от примерно 1 до примерно 8 мм и особенно предпочтительно в области от примерно 1,2 до 7,5. В остальных случаях, по меньшей мере, часть очищающего вещества находится в элементах в форме цилиндров, таких как штранг-гранулы. При этом является предпочтительным, что данные элементы имеют поперечный разрез в области от примерно 0,5 до примерно 5 мм, предпочтительно в области от примерно 1 до примерно 4 мм и особенно предпочтительно в области от примерно 1,4 до 2 мм, а также длину в области от примерно 3 до примерно 12 мм, предпочтительно в области от примерно 4 до примерно 10 мм и особенно предпочтительно в области от примерно 5 до 9 мм.

Следующие мероприятия в связи с улучшением протекания через емкость для очистки и, таким образом, через очищающее твердое вещество можно достичь благодаря внутренним устройствам и прокладкам в емкости для очистки. Таким образом, емкость для очистки имеет входное отверстие с меньшим диаметром для введения очищаемой жидкости чем область емкости для очистки, которая включает очищающее твердое вещество. Предпочтительно емкость для очистки выполняют в форме усеченного конуса. При этом торцевая область может образовать входное отверстие и поверхность основания выходного отверстия. Далее у входного отверстия емкость для очистки может иметь ряд прокладок, отличающихся от очищающего твердого вещества, которые служат для того, чтобы сохранять очищающее твердое вещество и противостоять небольшому отмучиванию очищающих твердых веществ. Таким образом, данные прокладки можно предусмотреть в направлении протекания, рассматривая под и над очищающим твердым веществом.

Кроме того, предложенное согласно изобретению осуществление соответствует тому, что очищающее твердое вещество предлагают не в виде большого количества частиц, а в виде формованной детали или в комбинации двух или более формованных деталей, которые пронизаны большим количеством каналов, через которые протекает смесь из сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты и, по меньшей мере, одной примеси. Посредством выбора осуществления данных каналов, в частности длины и диаметра, скорость протекания и таким образом время обработки смеси из сложного алкилового эфира метакриловой кислоты и, по меньшей мере, одной примеси можно выбирать таким образом, что, с одной стороны, можно устанавливать достаточное время для адсорбции по возможности большой части примеси очищающего твердого вещества и, с другой стороны, экономически целесообразное время обработки. Время обработки сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты в емкости может находиться в области от примерно 0,15 до примерно 20 ч, предпочтительно в области от примерно 0,3 до примерно 10 ч и особенно предпочтительно в области от примерно 0,4 до примерно 2 ч.

В принципе в качестве очищающего твердого вещества каждый известный специалисту в данной области и являющийся подходящим материал имеет возможность адсорбировать, по меньшей мере, часть примесей в смеси из сложного алкилового эфира метакриловой кислоты и, по меньшей мере, одной примеси. В данной связи согласно изобретению предпочтительно, что очищающее твердое вещество содержит, по меньшей мере, 10% мас., предпочтительно, по меньшей мере, 50% мас. и особенно предпочтительно, по меньшей мере, 75% мас., соответственно в расчете на очищающее твердое вещество, кремний-кислородного соединения. Под этим, прежде всего, понимают оксиды кремния (ср. Holleman-Wiberg «Lehrbuch der Anorganischen Chemie» 91.-100, издание, 1985. с.750 и сл.). Согласно изобретению особенно предпочтительно, что очищающее вещество содержит, по меньшей мере, 10% мас., предпочтительно, по меньшей мере, 50% мас. и особенно предпочтительно, по меньшей мере, 75% мас. цеолита, предпочтительно тип А. В частности в случае неорганических твердых веществ их можно восстанавливать термическим способом. Для этого очищающее вещество можно прокаливать в течение определенного времени, в большинстве случаев в области от примерно 10 минут и 30 ч, предпочтительно в области от примерно 2 до 28 ч и особенно предпочтительно в области от примерно 3 до примерно 24 ч, при температуре в области от примерно 300 до примерно 1800°С, предпочтительно в области от примерно 700 до примерно 1300°С, так что в большинстве случаев органические примеси превращают в диоксид углерода и таким образом очищающее твердое вещество освобождают от примесей. Предложенный согласно изобретению способ может содержать следующие стадии. При этом является предпочтительно, что в качестве дополнительной стадии происходит термическая генерация очищающего твердого вещества, далее повторное использование восстановленного очищающего твердого вещества на стадии ii. Кроме того, согласно изобретению предпочтительно, что, по меньшей мере, стадия ii происходит непрерывно. При этом под «непрерывно» понимают, что происходит продолжительная работа, которую прерывают исключительно для технического обслуживания и очистительных работ.

Кроме того, согласно изобретению предпочтительно, что друг с другом комбинируют различные способы очистки. Таким образом, сложный алкиловый эфир метакриловой кислоты перед предложенной согласно изобретению стадией ii дистиллируют для очистки.

В качестве примесей принимают во внимание, в общем, все примеси, полученные в рамках получения сложного алкилового эфира метакриловой кислоты. Под ними особенно понимают муравьиную кислоту, метакриловую кислоту или серную кислоту или, по меньшей мере, две из них. Кроме того, согласно изобретению предпочтительно, что на стадии i подготовленный сложный алкиловый эфир метакриловой кислоты включает, по меньшей мере, одну, или, по меньшей мере, две, или каждую из следующих примесей:

а) муравьиную кислоту в количестве максимально 0,05% мас., предпочтительно максимально 0,01% мас. и особенно предпочтительно максимально 0,005% мас.;

b) метакриловую кислоту в количестве максимально 0,1% мас., предпочтительно максимально 0,02% мас. и особенно предпочтительно максимально 0,01% мас.;

с) диоксид серной кислоты в количестве максимально 0,001% мас., предпочтительно максимально 0,0005% мас. и особенно предпочтительно максимально 0,001% мас.

Кроме того, согласно изобретению предпочтительно, что благодаря предложенному согласно изобретению способу, по меньшей мере, одно вещество и предпочтительно, по меньшей мере, два вещества, которые представляют собой примеси, подготовленного на стадии i сложного алкилового эфира метакриловой кислоты, обедняются, по меньшей мере, на 5, предпочтительно, по меньшей мере, на 30 и особенно предпочтительно, по меньшей мере, на 60% в сверхчистый сложный алкиловый эфир метакриловой кислоты.

Благодаря очищающему твердому веществу примеси почти полностью удаляются. Так что сложные алкиловые эфиры метакриловой кислоты, очищенные твердым очищающим веществом, могут быть смешены со сложными алкиловыми эфирами, не проводимыми через очищающее твердое вещество, чтобы получить, например, соответствующую спецификации чистоту. Поэтому возможно, что потоки сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты только частично в качестве байпаса проводят через очищающее твердое вещество.

Кроме того, предложенное изобретение относится к способу получения особенно чистых сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты, включающее в качестве стадий:

- получение, при необходимости, предварительно очищенных сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты;

- очистку сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты путем предложенного согласно изобретению способа очистки сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты.

Кроме того, предпочтительно, что предложенный согласно изобретению способ получения особенно чистых сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты дополнительно включает следующие стадии:

i) приготовление ацетонциангидрина;

ii) взаимодействие ацетонциангидрина с неорганической кислотой при получении метакриламида;

iii) взаимодействие метакриламида со спиртом при получении сложного эфира метакриловой кислоты;

iv) при необходимости, предварительную очистку сложного алкилового эфира метакриловой кислоты.

Предложенное изобретение также относится к устройству для получения сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты, включающему следующие соединенные с возможностью пропускания жидкости между собой элементы:

- элемент установки для получения ацетонциангидрина, за ним следующий;

- элемент установки для получения метакриламида, за ним следующий;

- элемент установки для получения сложного алкилового эфира метакриловой кислоты, за ним следующий;

- элемент установки для очистки сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты, при необходимости, за ним следующий;

- элемент установки для полимеризации, при необходимости, за ним следующий;

- элемент установки для сборки, причем элемент установки для очистки имеет емкость с очищающим твердым веществом.

Под «соединенными с возможностью пропускания жидкости» согласно изобретению понимают, что можно проводить газы, жидкости и газожидкостные смеси или другие текучие вещества. В связи с отдельными осуществлениями очищающих твердых веществ данным дается ссылка на осуществления, ранее приведенные в тексте.

Кроме того, согласно изобретению является предпочтительно, что предложенный согласно изобретению способ проводится в вышеописанном предложенном согласно изобретению устройстве.

К тому же изобретение также относится к способу получения полимеров, базирующихся, по меньшей мере, частично на сложных алкиловых эфирах метакриловой кислоты, включающему стадии:

А) получение особенно чистых сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты вышеописанным предложенным согласно изобретению способом;

В) полимеризация, предпочтительно радикальная, особенно чистых сложных эфиров метакриловой кислоты и, при необходимости, по меньшей мере, одного сомономера при получении полимеризата;

С) переработка полимеризата при получении полимера.

В качестве сомономеров можно использовать любые известные и пригодные с точки зрения специалистов мономеры, особенно предпочтительными из которых являются мономеры, способные к радикальной полимеризации. К последним прежде всего относятся стирол, бутилакрилат, акрилонитрил, метилакрилат и этилакрилат. Полимеризацию можно осуществлять в виде растворной, бисерной, эмульсионной или суспензионной полимеризации, а также в виде полимеризации в массе. Переработку продуктов полимеризации осуществляют, например, их осаждением из соответствующего раствора посредством осадителя, в качестве которого используют растворитель, неспособный их растворять. Так, например, растворенный в ацетоне полиметилметакрилат осаждают, используя в качестве осадителя смесь метанола с водой, затем отделяют осадитель и остаток подвергают сушке.

Кроме того, объектом настоящего изобретения является применение чистого сложного алкилового эфира метакриловой кислоты, который может быть получен предлагаемым в изобретении способом, в предпочтительных химических продуктах, таких как волокна, пленки, лаки, формовочные массы, формованные изделия, добавки к бумаге, добавки к коже, флокулянты и добавки для почв.

Объектом настоящего изобретения являются также волокна, пленки, лаки, формовочные массы, формованные изделия, добавки к бумаге, добавки к коже, флокулянты и добавки для почв в качестве предпочтительных химических продуктов, основанных на чистом сложном алкиловом эфире метакриловой кислоты, который может быть получен предлагаемым в изобретении способом.

Ниже подробно рассматриваются различные установки и их узлы, которые в принципе можно использовать для осуществления настоящего изобретения по отдельности или комбинировать в группу, включающую две или более подобные установки. При необходимости может быть предпочтительным комбинирование указанных установок для осуществления настоящего изобретения, результатом которого является способ получения сложных алкиловых эфиров метакриловой кислоты или способ получения метакриловой кислоты. Однако, следует подчеркнуть, что предпочтительных эффектов в большинстве можно достичь, если объект настоящего изобретения как таковой применяют в иных обстоятельствах или комбинируют лишь с частью указанных установок.

Получение ацетонциангидрина

Синтез ацетонциангидрина на соответствующей установке осуществляют известным методом (см., например, Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4-е изд., том 7). При этом в качестве реагентов в большинстве случаев применяют ацетон и синильную кислоту. Взаимодействие этих реагентов протекает с экзотермическим эффектом. Для предотвращения деструкции образующегося ацетонциангидрина теплоту реакции обычно отводят с помощью надлежащего устройства. Реакцию в принципе можно осуществлять как в периодическом, так и в непрерывном режиме, причем предпочтительной является непрерывная технология, чаще всего реализуемая в реакторе надлежащей конструкции с внутренним контуром циркуляции.

Главной особенностью режима, сопровождаемого высокими выходами целевого продукта, нередко является охлаждение последнего при достаточной продолжительности реакции и смещении ее равновесия в сторону образования целевого продукта. Кроме того, для повышения общего выхода целевой продукт часто смешивают с соответствующим стабилизатором, что позволяет предотвратить деструкцию исходных веществ на последующей стадии переработки.

Смешивание ацетона и синильной кислоты в принципе можно осуществлять любыми методами. Выбор техники смешивания указанных реагентов в первую очередь определяется режимом их последующего взаимодействия, то есть осуществляют его в дискретном режиме (например, в периодическом реакторе) или в непрерывном режиме (например, в реакторе с внутренним контуром циркуляции).

Предпочтительной в принципе может являться подача ацетона в зону реакции через снабженный скруббером промежуточный сборник. Вентиляционные трубы для содержащего ацетон и синильную кислоту отходящего воздуха могут быть пропущены, например, через подобный промежуточный сборник. Отходящий воздух в присоединенном к промежуточному сборнику скруббере можно промывать ацетоном, благодаря чему из отходящего воздуха извлекают и возвращают в производственный процесс синильную кислоту. Для этого, например, часть ацетона, поступающего из промежуточного сборника в реакционную зону, в виде отдельного потока направляют в верхнюю часть скруббера через охладитель, предпочтительно рассольный охладитель, что позволяет достичь необходимого результата.

В зависимости от подлежащего получению количества целевых продуктов может быть предпочтительной подача ацетона в реакционную зону более чем из одного промежуточного сборника. При этом каждый из двух или более промежуточных сборников снабжают соответствующими скрубберами. Однако во многих случаях достаточным является использование только одного промежуточного сборника, снабженного соответствующим скруббером. В этом случае целесообразным часто является вариант конструктивного исполнения, в соответствии с которым трубопроводы для соответствующего отходящего воздуха, содержащего ацетон и синильную кислоту, пропускают через указанную промежуточную емкость, соответственно через указанный скруббер.

В принципе ацетон может находиться в промежуточном сборнике при любой температуре, при которой он остается в жидком состоянии. Температура в промежуточном сборнике преимущественно составляет от около 0 до около 20°С.

Ацетон, используемый для реализуемой в скруббере промывки, охлаждают посредством соответствующего охлаждающего устройства, например, рассольного пластинчатого холодильника, до температуры от около 0 до около 10°С. В соответствии с этим температура ацетона на входе в скруббер предпочтительно составляет, например, примерно от около 2 до около 6°С.

Синильная кислота, необходимая для осуществления синтеза ацетонциангидрина, может поступать в соответствующий реактор в жидком или газообразном состоянии. Речь при этом идет, например, о неочищенном газе из процесса ВМА или из процесса Андруссова.

Синильная кислота может быть сжижена, например, благодаря использованию соответствующего охлаждающего рассола. Вместо сжиженной синильной кислоты можно использовать коксовый газ. Так, например, содержащие цианистый водород коксовые газы после промывки раствором карбоната калия непрерывно промывают подаваемым противотоком ацетоном, содержащим 10% воды, и направляют на синтез ацетонциангидрина, который можно осуществлять в присутствии катализатора с основным характером в двух последовательно соединенных промывочных колоннах.

В соответствии с другим вариантом содержащую цианистый водород и инертные газы газовую смесь, прежде всего неочищенный газ из процесса ВМА или из процесса Андруссова, можно подвергать взаимодействию с ацетоном в газожидкостном реакторе в присутствии катализатора с основным характером и ацетонциангидрина.

Для осуществления рассматриваемого синтеза предпочтительно используют неочищенный газ из процесса ВМА или из процесса Андруссова. Газовая смесь, образующаяся в результате осуществления указанного выше обычного синтеза цианистого водорода, можно использовать как таковую или после промывки кислотой. Неочищенный газ из процесса ВМА, в соответствии с которым из метана и аммиака образуются в основном синильная кислота и водород, в типичных случаях содержит 22,9% об. цианистого водорода, 71,8% об. водорода, 2,5% об. аммиака, 1,1% об. азота и 1,7% об. метана. В соответствии с известным процессом Андруссова из метана, аммиака и кислорода воздуха получают синильную кислоту и воду. В случае использования в качестве источника кислорода чистого кислорода неочищенный газ из процесса Андруссова в типичных случаях содержит 8% об. цианистого водорода, 22% об. воды, 46,5% об. азота, 15% об. водорода, 5% об. монооксида углерода, 2,5% об. аммиака, 0,5% об. метана и 0,5% об. диоксида углерода.

В случае использования сырого газа из процесса ВМА или из процесса Андруссова, неподвергнутого промывке кислотой, содержащийся в нем аммиак часто выполняет функцию катализатора синтеза ацетонциангидрина. Поскольку содержание аммиака в сыром газе часто превышает необходимое для подобного катализа количество аммиака, что может приводить к значительным потерям используемой для стабилизации серной кислоты, подобный сырой газ с целью нейтрализации аммиака часто подвергают промывке кислотой. При использовании промытого кислотой сырого газа в реактор следует добавлять каталитические количества пригодного катализатора с основным характером. При этом функцию катализатора в принципе могут выполнять известные неорганические или органические соединения с основным характером.

Газообразный или жидкий цианистый водород или содержащую цианистый водород газовую смесь и ацетон направляют в функционирующий в непрерывном режиме реактор с внутренним контуром циркуляции. При этом предусматривают по меньшей мере один или два и более возможных вариантов подачи в подобный реактор ацетона, по меньшей мере один или два и более возможных вариантов подачи в подобный реактор жидкой или газообразной синильной кислоты, а также по меньшей мере один возможный вариант подачи в подобный реактор катализатора.

Пригодными катализаторами в принципе являются любые щелочные соединения, такие как аммиак, едкий натр или едкий кали, которые способны катализировать взаимодействие ацетона с синильной кислотой, приводящее к образованию ацетонциангидрина. Однако в предпочтительном варианте в качестве катализатора используют органический катализатор, прежде всего амин. Пригодными аминами являются, например, вторичные или третичные амины, такие какдиэтиламин, дипропиламин, триэтиламин, три-н-пропиламин и подобные соединения.

Кроме того, используемый в составе рассматриваемой установки реактор с внутренним контуром циркуляции оборудован, по меньшей мере, одним или двумя и более насосами, а также, по меньшей мере, одним или двумя и более перемешивающими устройствами.

Пригодными в принципе являются любые насосы, способные обеспечивать циркуляцию реакционной смеси в реакторе с внутренним контуром циркуляции.

Пригодными перемешивающими устройствами являются как перемешивающие системы с подвижными элементами, так и так называемые статические смесители с изменяющими направление течения неподвижными элементами. Пригодными статическими смесителями являются, например, перемешивающие устройства, которые обладают способностью выдерживать в рабочих условиях максимальное давление, составляющее, по меньшей мере, около 10 бар, например, по меньшей мере, около 15 бар или, по меньшей мере, около 20 бар без существенного снижения работоспособности. Подобные перемешивающие устройства могут быть выполнены из полимера или металла. Пригодными полимерами являются, например, поливинилхлорид, полипропилен, полиэтилен низкого давления, поливинилиденфторид, фторопласт или политетрафторэтилен. Металлические перемешивающие устройства могут быть выполнены, например, из никелевых сплавов, циркония, титана и подобных материалов. Пригодными являются также, например, прямоугольные смесители.

Катализатор в реактор с внутренним контуром циркуляции предпочтительно вводят после насоса и перед имеющимся в подобном реакторе перемешивающим устройством. Катализаторы для осуществления рассматриваемой реакции используют, например, в таких количествах, чтобы общая реакция протекала при показателе рН, составляющем не более 8, прежде всего не более около 7.5 или около 7. В предпочтительном варианте показатель рН во время реакции колеблется в примерном диапазоне от около 6,5 до около 7,5, например, от около 6,8 до около 7,2.

В соответствии с рассматриваемой технологией в качестве альтернативы подаче катализатора в реактор с внутренним контуром циркуляции, осуществляемой после насоса и перед перемешивающим устройством, катализатор в указанный реактор можно вводить также вместе с ацетоном. В этом случае катализатор перед введением в реактор с внутренним контуром циркуляции предпочтительно смешивают с ацетоном. Подобное перемешивание можно осуществлять, например, посредством смесителя с подвижными деталями или статического смесителя.

При осуществлении рассматриваемой реакции в реакторе с внутренним контуром циркуляции в непрерывном режиме может быть целесообразным выполнение выборочного или непрерывного анализа состояния реакционной смеси. Преимуществом подобного контроля является возможность при необходимости быстро реагировать на изменения состояния реакционной смеси. Наряду с этим предоставляется возможность максимально точного дозирования реагентов, что, в свою очередь, позволяет свести к минимуму потери выхода целевого продукта.

Подобный анализ осуществляют, например, путем отбора образцов из контура циркуляции реактора. Пригодными методами анализа, являются, например, измерение рН, измерение теплового эффекта или измерение состава реакционной смеси соответствующими методами спектроскопии.

Эффективный контроль степени превращения реагентов, качественных показателей и производственной безопасности возможен благодаря измерению отводимого из реакционной смеси тепла и сравнению результатов измерения с теоретически выделяющимся теплом.

При надлежащем выборе реактора с внутренним контуром циркуляции непосредственную реакцию в принципе можно осуществлять в помещенной в реактор с внутренним контуром циркуляции системе труб. Однако поскольку реакция протекает с выделением тепла, во избежание потерь выхода целевого продукта необходимо обеспечивать достаточно полное охлаждение, соответственно достаточно полный отвод теплоты реакции. Часто оказывается благоприятным осуществление реакции внутри теплообменника, предпочтительно внутри кожухотрубчатого теплообменника. Производительность соответствующего теплообменника зависит от количества подлежащего получению продукта. Для промышленного производства особенно пригодны теплообменники с примерным объемом, составляющим прежде всего от около 10 до около 40 м³. Предпочтительно используемыми кожухотрубчатыми теплообменниками являются теплообменники с рубашкой, в которую помещен омываемый охлаждающей жидкостью пучок труб, внутри которых перемещается жидкость. Теплопередачу между двумя указанными жидкостями можно регулировать, варьируя диаметр трубок, плотность их расположения внутри теплообменника и прочие параметры. В соответствии с рассматриваемой технологией реакцию в принципе можно осуществлять таким образом, чтобы реакционная смесь перемещалась внутри труб теплообменника самотеком и реакция протекала внутри этих труб, причем происходил отвод тепла от пучка труб к находящейся в рубашке жидкости.

Однако практичным и во многих случаях целесообразным оказывается пропускание реакционной смеси через рубашку теплообменника, в то время как используемая для охлаждения жидкость циркулирует внутри пучка труб. При этом во многих случаях для обеспечения более длительного времени пребывания реагентов в реакционной зоне и их более эффективного перемешивания предпочтительным оказывается распределение реакционной смеси в рубашке, достигаемое благодаря созданию сопротивления течению предпочтительно посредством отражательных перегородок.

При этом отношение внутреннего объема рубашки к внутреннему объему пучка труб в зависимости от конструктивного исполнения реактора может колебаться в примерном интервале от около 10:1 до около 1:10, причем внутренний объем рубашки предпочтительно превышает внутренний объем пучка труб (с учетом содержимого последнего).

Отвод тепла из реактора регулируют посредством соответствующего хладагента, например воды, таким образом, чтобы температура реакции находилась в примерных пределах от около 25 до около 45°С, прежде всего от около 30 до около 38°С, в особенности от около 33 до около 35°С.

Целевой продукт непрерывно выгружают из реактора с внутренним контуром циркуляции. Температура выгружаемого целевого продукта находится в указанном выше интервале и составляет, например, около 35°С. Выгруженный целевой продукт охлаждают в одном или нескольких теплообменниках, прежде всего в одном или нескольких пластинчатых теплообменниках. Для охлаждения подобных теплообменников можно использовать, например, рассол. Температура охлажденного продукта должна составлять от около 0 до 10°С, прежде всего от 1 до около 5°С. Целевой продукт предпочтительно переводят в емкость для хранения, который выполняет функцию буфера. Находящийся в этой емкости целевой продукт можно подвергать, например, дополнительному охлаждению, соответственно поддерживать его температуру на постоянном уровне, благодаря постоянному отбору частичного потока и его пропусканию через теплообменник, например пластинчатый теплообменник. В резервуаре для хранения может протекать постреакция.

Целевой продукт можно возвращать в емкость для его хранения в принципе любым методом. Однако в некоторых случаях предпочтительным является возвращение целевого продукта в емкость для его хранения, осуществляемая посредством включающей одну или несколько насадок системы таким образом, чтобы происходило соответствующее перемешивание хранящегося в емкости целевого продукта.

Кроме того, целевой продукт из емкости для хранения непрерывно отбирают в емкость для стабилизации. В емкости для стабилизации целевой продукт смешивают с соответствующей кислотой, например с серной кислотой. Подобным образом осуществляют деактивацию катализатора и устанавливают показатель рН реакционной смеси от около 1 до около 3, прежде всего около 2. Пригодной кислотой прежде всего является серная кислота, например серная кислота с содержанием H₂SO₄ от около 90 до около 105%, прежде всего от около 93 до около 98%.

Стабилизированный целевой продукт отбирают из резервуара для его стабилизации и направляют на стадию очистки. При этом часть отбираемого стабилизированного продукта можно возвращать в емкость для стабилизации, например, таким образом, чтобы обеспечить достаточно полное перемешивание посредством системы, состоящей из одной или нескольких насадок.

Переработка ацетонциангидрина

На другой технологической установке, которую можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, ацетонциангидрин, полученный на предыдущей стадии, например путем взаимодействия ацетона с синильной кислотой, подвергают переработке дистилляцией. При этом стабилизированный сырой ацетонциангидрин освобождают в дистилляционной колонне от низкокипящих компонентов. Для подобной очистки можно использовать, например, единственную дистилляционную колонну. Однако очистку сырого ацетонциангидрина можно выполнять также в двух или более дистилляционных колоннах, используемых в комбинации с испарителем с падающей пленкой. Кроме того, можно использовать в комбинации два или более испарителя с падающей пленкой или также две или более дистилляционные колонны.

Температура сырого ацетонциангидрина, поступающего на дистилляцию из емкости для хранения, как правил