Способ получения акриловой кислоты или ее производных

Способ получения акриловой кислоты или ее производных

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в целом, относится к способам каталитической конверсии гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам, полезным для дегидратации гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, с высоким выходом и селективностью в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, коротким временем пребывания, и без значительной конверсии гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в нежелательные побочные продукты, такие как, например, ацетальдегид, пропановая кислота, уксусная кислота, 2,3-пентандион, диоксид углерода и монооксид углерода.

Уровень техники

Акриловая кислота, производные акриловой кислоты или их смеси имеют множество промышленных применений, как правило, потребляемых в виде полимеров. В свою очередь, эти полимеры широко используются в производстве, среди прочего, адгезивов, связующих веществ, покрытий, красок, полиролей, моющих средств, флокулянтов, диспергаторов, тиксотропных веществ, секвестрантов и суперабсорбирующих полимеров, которые используются в одноразовых абсорбирующих изделиях, в том числе подгузниках и гигиенических продуктах, например. Акриловую кислоту обычно получают из источников нефти. Например, акриловую кислоту уже давно получают путем каталитического окисления пропилена. Эти и другие способы получения акриловой кислоты из источников нефти, описаны в Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 1, pgs. 342-369 (5^th Ed., John Wiley & Sons, Inc., 2004). Акриловая кислота, полученная из нефти, способствует парниковым выбросам благодаря своему высокому содержанию углерода на основе нефти. Дополнительно, нефть является не возобновляемым материалом, так как сотни тысяч лет необходимы для природного образования и только короткое время для потребления. Поскольку нефтехимические ресурсы становятся все более скудными, дорогими и подчиняются правилам для выбросов СО₂, существует растущий спрос на полученную из биологического сырья акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, которые могут служить в качестве альтернативы акриловой кислоте, производным акриловой кислоты или их смесям, полученным из нефти.

В течение последних 40-50 лет были сделаны многие попытки, чтобы получить акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, полученные из биологического сырья, из источников, отличных от нефти, таких как молочная кислота (также известная как 2-гидроксипропионовая кислота), 3-гидроксипропионовая кислота, глицерин, монооксид углерода и этиленоксид, диоксид углерода и этилен, и кротоновая кислота. Из этих источников, отличных от нефти, только молочную кислоту получают сегодня с высоким выходом из сахара (≥90% теоретического выхода, или эквивалентно ≥0,9 г молочной кислоты на грамм сахара) и чистотой, и экономикой, которые могли бы поддерживать получение акриловой кислоты при стоимости, конкурентной для акриловой кислоты, полученной из нефти. Как таковая, молочная кислота или лактат представляет собой реальную возможность служить в качестве сырья для акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, полученных из биологического сырья. Кроме того, 3-гидроксипропионовая кислота, как ожидается, будет производиться в коммерческих масштабах в течение нескольких лет, и в этом качестве, 3-гидропропионовая кислота представит еще одну реальную возможность служить в качестве сырья для акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, полученных из биологического сырья. Сульфатные соли; фосфатные соли; смеси сульфатных и фосфатных солей; основания; цеолиты или модифицированные цеолиты; оксиды металлов или модифицированные оксиды металлов; и сверхкритическая вода являются основными катализаторами, которые были использованы для дегидратации молочной кислоты или лактата в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, в прошлом, с различной степенью успеха.

Например, в патенте США №4,786,756 (выдан в 1988 году), изобретатели заявляют дегидратацию в паровой фазе молочной кислоты или лактата аммония в акриловую кислоту с помощью фосфата алюминия (AlPO₄), который обрабатывают водным неорганическим основанием в качестве катализатора. В качестве примеров, ′756 патент раскрывает максимальный выход акриловой кислоты 43,3%, когда молочную кислоту подают в реактор приблизительно при атмосферном давлении, и соответствующий выход 61,1%, когда лактат аммония подают в реактор. В обоих примерах, ацетальдегид был получен с выходами 34,7% и 11,9%, соответственно, и другие побочные продукты также присутствовали в больших количествах, такие как, пропионовая кислота, СО и CO₂. Отсутствие обработки основанием вызвало повышенное количество побочных продуктов. Другим примером является Hong et al. (2011) Appl. Catal. A: General 396:194-200, который разработал и испытал композитные катализаторы, приготовленные с Са₃(PO₄)₂ и Са₂(P₂O₇) солями методом суспензионного смешивания. Катализатор с наиболее высоким выходом акриловой кислоты из метил лактата был 50%-50% (по массе) катализатор. Это дает выход 68% акриловой кислоты, приблизительно 5% метилакрилата и приблизительно 14% ацетальдегида при 390°С. Тот же катализатор приводит к 54% выходу акриловой кислоты, 14% выходу ацетальдегида и 14% выходу пропионовой кислоты из молочной кислоты.

Группа профессора Д. Миллера в Мичиганском государственном университете (MSU) опубликовала много работ по дегидратации молочной кислоты или сложных эфиров молочной кислоты в акриловую кислоту и 2,3-пентандион, такие как, Gunter et al. (1994) J. Catalysis 148:252-260; и Tam et al. (1999) Ind. Eng. Chem. Res. 38:3873-3877. Лучшие выходы акриловой кислоты, представленные группой, составляли приблизительно 33%, когда молочную кислоту дегидратировали при 350°С на более низкой площади поверхности и объеме пор кремнезема, пропитанного NaOH. В том же самом эксперименте, выход ацетальдегида составлял 14,7% и выход пропионовой кислоты составлял 4,1%. Примеры других катализаторов, проверенных группой, были Na₂SO₄, NaCl, Na₃PO₄, NaNO₃, Na₂SiO₃, Na₄P₂O₇, NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, Na₂HAsO₄, NaC₃H₅O₃, NaOH, CsCl, Cs₂SO₄, KOH, CsOH и LiOH. Во всех случаях, на которые ссылаются выше, катализаторы были испытаны в качестве отдельных компонентов, а не в виде смесей. Наконец, группа предположила, что выход в акриловую кислоту улучшается, а выход в побочные продукты подавляется, когда площадь поверхности на носителе из кремнезема является низкой, температура реакции является высокой, давление реакции является низким, и время пребывания реагентов в слое катализатора короткое.

И, наконец, китайская заявка на патент 200910054519.7 раскрывает применение ZSM-5 молекулярных сит, модифицированных с помощью водного раствора щелочи (например, NH₃, NaOH и Na₂CO₃) или соли фосфорной кислоты (например, NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, LiH₂PO₄, LaPO₄ и т.д.). Лучший выход акриловой кислоты, который достигается при дегидратации молочной кислоты, составлял 83,9%, однако, данный выход получен при очень длительных сроках пребывания.

Таким образом, производство акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей из молочной кислоты или лактата способами, такими, как те, которые описаны в литературе, как отмечалось выше, приводит к: 1) выходам акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, не превышающим 70%; 2) низким селективностям получения акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, то есть, значительным количествам нежелательных побочных продуктов, таких как, ацетальдегид, 2,3-пентандион, пропионовая кислота, СО и СО₂; 3) длительному времени пребывания в слоях катализатора; и 4) дезактивации катализатора в короткое время в потоке (TOS). Побочные продукты могут осаждаться на катализатор, приводя в результате к загрязнению, и преждевременной и быстрой дезактивации катализатора. Кроме того, после осаждения, эти побочные продукты могут катализировать другие нежелательные реакции, такие как реакции полимеризации. Кроме осаждения на катализаторы, эти побочные продукты, даже если они присутствуют только в малых количествах, приводят к дополнительным затратам при обработке акриловой кислоты (если они присутствуют в выходящем потоке продукта реакции) в производстве суперабсорбирующих полимеров (SAP), например. Эти недостатки известных способов и катализаторов делают их коммерчески нежизнеспособными.

Таким образом, существует потребность в способах дегидратации гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, с высоким выходом, селективностью и эффективностью (т.е. коротким временем пребывания) и высокой долговечностью катализаторов.

Сущность изобретения

В одном осуществлении настоящего изобретения, представлен способ конверсии гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, включающий следующие стадии, на которых:

a) получают водный раствор, содержащий гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси, при этом указанная гидроксипропионовая кислота находится в мономерной форме в указанном водном растворе;

b) объединяют указанный водный раствор с инертным газом с образованием смеси водного раствора/газа;

c) испаряют указанную смесь водного раствора/газа с получением газообразной смеси; и

d) дегидратируют указанную газообразную смесь путем контактирования указанной газообразной смеси с катализатором дегидратации под давлением по меньшей мере приблизительно 80 фунт/кв.дюйм изб., с получением указанной акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей.

В другом осуществлении настоящего изобретения, представлен способ конверсии гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, включающий следующие стадии, на которых:

a) получают водный раствор, содержащий гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси, при этом указанная гидроксипропионовая кислота содержит олигомеры в указанном водном растворе;

b) нагревают указанный водный раствор при температуре от приблизительно 50°С до приблизительно 100°С с удалением указанных олигомеров указанной гидроксипропионовой кислоты и получением водного раствора мономерной гидроксипропионовой кислоты;

c) объединяют указанный водный раствор мономерной гидроксипропионовой кислоты с инертным газом с образованием смеси водного раствора/газа;

d) испаряют указанную смесь водного раствора/газа с получением газообразной смеси; и

e) дегидратируют указанную газообразную смесь путем контактирования указанной смеси с катализатором дегидратации, с получением указанной акриловой кислоты, производных акриловой кислоты и их смесей.

В еще одном осуществлении настоящего изобретения, представлен способ конверсии гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, включающий следующие стадии, на которых:

a) получают водный раствор, содержащий гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси, при этом указанная гидроксипропионовая кислота находится в мономерной форме в указанном водном растворе;

b) объединяют указанный водный раствор с инертным газом с образованием смеси водного раствора/газа;

c) испаряют указанную смесь водного раствора/газа с получением газообразной смеси;

d) дегидратируют указанную газообразную смесь путем контактирования указанной смеси с катализатором дегидратации, с получением указанной акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей; и

е) охлаждают указанную акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси при GHSV (часовая объемная скорость газа) более чем приблизительно 360 ч^-1.

В одном осуществлении настоящего изобретения, представлен способ конверсии молочной кислоты в акриловую кислоту, включающий следующие стадии, на которых:

a) разбавляют приблизительно 88% водный раствор молочной кислоты водой с образованием приблизительно 20 мас. % водного раствора молочной кислоты;

b) нагревают приблизительно 20 мас. % указанный водный раствор молочной кислоты при температуре от приблизительно 95°С до приблизительно 100°С для удаления олигомеров указанной молочной кислоты, с получением водного раствора мономерной молочной кислоты, содержащего по меньшей мере 95 мас. % указанной молочной кислоты в мономерной форме, исходя из общего количества молочной кислоты;

c) объединяют указанный водный раствор мономерной молочной кислоты с азотом с образованием смеси водного раствора/газа;

d) испаряют указанную смесь водного раствора/газа в реакторе с внутренней поверхностью из боросиликатного стекла при GHSV приблизительно 7200 ч^-1 при температуре от приблизительно 300°С до приблизительно 350°С с получением газообразной смеси, содержащей приблизительно 2,5 мол.% молочной кислоты и приблизительно 50 мол.% воды;

e) дегидратируют указанную газообразную смесь в реакторе с внутренней поверхностью из боросиликатного стекла при GHSV приблизительно 3600 ч^-1 при температуре от приблизительно 350°С до приблизительно 425°С путем контактирования указанной смеси с катализатором дегидратации под давлением приблизительно 360 фунт/кв.дюйм изб., с получением указанной акриловой кислоты; и

f) охлаждают указанную акриловую кислоту с получением раствора акриловой кислоты при GHSV от приблизительно 360 ч^-1 до приблизительно 36000 ч^-1.

В другом осуществлении настоящего изобретения, представлен способ конверсии гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты и их смесей в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, включающий следующие стадии, на которых:

а) получают водный раствор, содержащий гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси, при этом указанная гидроксипропионовая кислота находится в мономерной форме в указанном водном растворе, и причем содержание гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей составляет от приблизительно 10 мас. % до приблизительно 25 мас. % указанного водного раствора;

b) объединяют указанный водный раствор с инертным газом с образованием смеси водного раствора/газа;

c) испаряют указанную смесь водного раствора/газа с получением газообразной смеси; и

d) дегидратируют указанную газообразную смесь путем контактирования указанной смеси с катализатором дегидратации с получением указанной акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей.

В еще одном осуществлении настоящего изобретения, представлен способ конверсии алкиллактатов в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси, включающий следующие стадии, на которых:

a) получают алкиллактаты или раствор, содержащий алкиллактаты и растворитель;

b) объединяют указанные алкиллактаты или указанный раствор, содержащий указанные алкиллактаты и указанный растворитель, с инертным газом с образованием смеси жидкость/газ;

c) испаряют указанную смесь жидкость/газ с получением газообразной смеси; и

d) дегидратируют указанную газообразную смесь путем контактирования указанной газообразной смеси с катализатором дегидратации под давлением по меньшей мере приблизительно 80 фунт/кв.дюйм изб., с получением указанной акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей.

Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники после обзора приведенного ниже подробного описания, в сочетании с примерами и формулой изобретения, которая прилагается.

Подробное описание изобретения

I Определения

Как используют в данной заявке, термин «конденсированный фосфат» относится к любым солям, содержащим одну или несколько Р-О-Р связей, образованных углом, общим с РО₄ тетраэдром.

Как используют в данной заявке, термин «циклофосфат» относится к любому циклическому конденсированному фосфату, состоящему из двух или более имеющих общий угол РО₄ тетраэдров.

Как используют в данной заявке, термин «монофосфат» или «ортофосфат» относится к любой соли, анионный фрагмент которой, [РО₄]^3-, состоит из четырех атомов кислорода, расположенных в почти правильной тетраэдрической матрице с приблизительно центральным атомом фосфора.

Как используют в данной заявке, термин «олигофосфат» относится к любым полифосфатам, содержащим пять или менее РО₄ звеньев.

Как используют в данной заявке, термин «полифосфат» относится к любым конденсированным фосфатам, содержащим линейные Р-О-Р связи, образованные углом, общим с PO₄ тетраэдром, приводя к образованию конечных цепей.

Как используют в данной заявке, термин «ультрафосфат» относится к любому конденсированному фосфату, где по меньшей мере два РО₄ тетраэдра анионного фрагмента имеют три общих угла с прилегающими тетраэдрами.

Как используют в данной заявке, термин «катион» относится к любому атому или группе ковалентно-связанных атомов, имеющих положительный заряд.

Как используют в данной заявке, термин «одновалентный катион» относится к любому катиону с положительным зарядом +1.

Как используют в данной заявке, термин «многовалентный катион» относится к любому катиону с положительным зарядом равным или более чем +2.

Как используют в данной заявке, термин «анион» относится к любому атому или группе ковалентно-связанных атомов, имеющих отрицательный заряд.

Как используют в данной заявке, термин «гетерополианион» относится к любому аниону с ковалентно связанными ХО_р и YO_r полиэдром и включает X-O-Y и возможно Х-О-Х и Y-O-Y связи, где X и Y представляют собой любые атомы и где р и r представляют собой любые положительные целые числа.

Как используют в данной заявке, термин «гетерополифосфат» относится к любому гетерополианиону, где X представляет собой фосфор (Р) и Y означает любой другой атом.

Как используют в данной заявке, термин «фосфатный аддукт» относится к любому соединению с одним или более фосфатными анионами, и одним или более нефосфатными анионами, не связанными ковалентно.

Как используют в данной заявке, термины «LA» относится к молочной кислоте, «АА» относится к акриловой кислоте, «АсН» относится к ацетальдегиду и «РА» относится к пропионовой кислоте.

Как используют в данной заявке, термин «разброс значений диаметра частиц» относится к статистическому представлению данной пробы частиц и равен (D_ν,0,90-D_ν,0,10)/D_v,0,50. Термин «медианный размер частиц» или D_ν,0,50 относится к диаметру частицы, менее которого находятся 50% общего объема частиц. Дополнительно, D_ν,0,10 относится к размеру частицы, отделяющему пробу частицы при 10% по объемной фракции и D_ν,0,90, представляет собой размер частицы, отделяющий пробу частицы при 90% по объемной фракции.

Как используют в данной заявке, термин «конверсия» в % определяют как [скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)-скорость вытекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]/[скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]*100. Для целей настоящего изобретения, термин «конверсия» означает мольную конверсию, если не указано иное.

Как используют в данной заявке, термин «выход» в % определен как [скорость вытекания продукта (моль/мин)/скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]*100. Для целей настоящего изобретения, термин «выход» означает мольный выход, если не указано иное.

Как используют в данной заявке, термин «селективность» в % определен как [Выход/Конверсия]*100. Для целей настоящего изобретения, термин «селективность» означает мольную селективность, если не указано иное.

Как используют в данной заявке, термин «общая скорость вытекания» в моль/мин и для гидроксипропионовой кислоты определен как: (2/3)*[скорость вытекания С2 (моль/мин)]+[скорость вытекания С3 (моль/мин)]+(2/3)*[скорость вытекания ацетальдегида (моль/мин)]+(4/3)*[скорость вытекания С4 (моль/мин)]+[скорость вытекания гидроксипропионовой кислоты (моль/мин)]+[скорость вытекания виноградной кислоты (моль/мин)]+(2/3)*[скорость вытекания уксусной кислоты (моль/мин)]+[скорость вытекания 1,2-пропандиола (моль/мин)]+[скорость вытекания пропионовой кислоты (моль/мин)]+[скорость вытекания акриловой кислоты (моль/мин)]+(5/3)*[скорость вытекания 2,3-пентандиона (моль/мин)]+(1/3)*[скорость вытекания монооксида углерода (моль/мин)]+(1/3)*[скорость вытекания диоксида углерода (моль/мин)]. Если используют производное гидроксипропионовой кислоты вместо гидроксипропионовой кислоты, указанная выше формула должна быть скорректирована на количество атомов углерода в производном гидроксипропионовой кислоты.

Как используют в данной заявке, термин «С2» означает этан и этилен.

Как используют в данной заявке, термин «С3» означает пропан и пропилен.

Как используют в данной заявке, термин «С4» означает бутан и бутены.

Как используют в данной заявке, термин «общий мольный баланс» или «ТМВ» в % определен как [общая скорость вытекания (моль/мин)/скорость втекания гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей (моль/мин)]*100.

Как используют в данной заявке, термин «выход акриловой кислоты скорректирован на ТМВ» определен как [выход акриловой кислоты/общий мольный баланс]*100, для учета слегка более высоких потоков в реакторе.

Как используют в данной заявке, термин «часовая объемная скорость газа» или «GHSV» в ч^-1 определен как [Общая скорость потока газа (мл/мин)/объем слоя катализатора (мл)]×60. Общая скорость потока газа рассчитывается в условиях стандартной температуры и давления (STP; 0°С и 1 атм).

Как используют в данной заявке, термин «часовая объемная скорость жидкости» или «LHSV» в ч^-1 определен как [Общая скорость потока жидкости (мл/мин)/объем слоя катализатора (мл)]×60.

II Способ

Изобретателями было неожиданно обнаружено, что способ дегидратации гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей может привести к получению высоких выходов и селективности получения акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей, если раствор гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей содержит гидроксипропионовую кислоту в мономерной форме, и его объединяют с инертным газом, и способ включает стадию испарения и стадию дегидратации. Дополнительно, стадия охлаждения с коротким временем пребывания, ниже по потоку стадии дегидратации, и проведение стадии дегидратации под давлением 80 фунт/кв.дюйм изб. или более, способствуют достижению высоких выходов и селективности получения акриловой кислоты, производных акриловой кислоты или их смесей.

Способ конверсии гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты или их смеси в соответствии с настоящим изобретением включает следующие стадии, на которых: а) получают водный раствор, содержащий гидроксипропионовую кислоту, производные гидроксипропионовой кислоты или их смеси, при этом указанная гидроксипропионовая кислота находится в мономерной форме в водном растворе; b) объединяют водный раствор с инертным газом с образованием смеси водного раствора/газа; с) испаряют смесь водного раствора/газа с получением газообразной смеси; и d) дегидратируют газообразную смесь путем контактирования смеси с катализатором дегидратации под давлением по меньшей мере приблизительно 80 фунт/кв.дюйм изб.

Гидроксипропионовая кислота может быть 3-гидроксипропионовой кислотой, 2-гидроксипропионовой кислотой (также называемой молочной кислотой), 2-метилгидроксипропионовой кислотой, или их смесями. Производными гидроксипропионовой кислоты могут быть соли металлов или аммония гидроксипропионовой кислоты, алкильные сложные эфиры гидроксипропионовой кислоты, алкильные сложные эфиры 2-метилгидроксипропионовой кислоты, циклические сложные диэфиры гидроксипропионовой кислоты, ангидрид гидроксипропионовой кислоты" или их смесь. Неограничивающие примеры солей металлов гидроксипропионовой кислоты представляют собой натрий гидроксипропионат, калий гидроксипропионат и кальций гидроксипропионат. Неограничивающие примеры алкильных сложных эфиров гидроксипропионовой кислоты представляют собой метилгидроксипропионат, этилгидроксипропионат, бутилгидроксипропионат, 2-этилгексилгидроксипропионат или их смеси. Неограничивающим примером циклических сложных диэфиров гидроксипропионовой кислоты является дилактид.

Гидроксипропионовая кислота может быть в мономерной форме или в виде олигомеров в водном растворе гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей. В одном осуществлении, олигомеры гидроксипропионовой кислоты в водном растворе гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей, составляют менее чем приблизительно 25 мас. %, исходя из общего количества гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей. В другом осуществлении, олигомеры гидроксипропионовой кислоты в водном растворе гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей, составляют менее чем приблизительно 10 мас. %, исходя из общего количества гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей. В другом осуществлении, олигомеры гидроксипропионовой кислоты в водном растворе гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей, составляют менее чем приблизительно 5 мас. %, исходя из общего количества гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей. В еще одном осуществлении, гидроксипропионовая кислота находится в мономерной форме в водном растворе гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей. Стадии способа удаления олигомеров из водного раствора могут быть очисткой или разбавлением водой и нагреванием. В одном осуществлении, стадия нагревания может включать нагревание водного раствора гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей при температуре от приблизительно 50°С до приблизительно 100°С, чтобы удалить олигомеры гидроксипропионовой кислоты. В другом осуществлении, стадия нагревания может включать нагревание водного раствора молочной кислоты при температуре от приблизительно 95°С до приблизительно 100°С, чтобы удалить олигомеры молочной кислоты и получить водный раствор мономерной молочной кислоты, содержащий по меньшей мере 95 мас. % молочной кислоты в мономерной форме, исходя из общего количества молочной кислоты. В другом осуществлении, приблизительно 88 мас. % водный раствор молочной кислоты (например, от Purac Corp., Lincolnshire, IL) разбавляют водой, с образованием приблизительно 20 мас. % водного раствора молочной кислоты, чтобы удалить сложноэфирные примеси, которые получают в результате реакции межмолекулярной конденсации. Эти сложные эфиры могут привести к потере продукта из-за их высокой точки кипения и олигомеризации на стадии испарения способа. Дополнительно, эти сложные эфиры могут привести к коксованию, дезактивации катализатора и закупориванию реактора. По мере того, как содержание воды уменьшается в водном растворе, потеря исходного материала для каталитической реакции, из-за потерь на стадии испарения, увеличивается.

В одном осуществлении, гидроксипропионовая кислота представляет собой молочную кислоту или 2-метилмолочную кислоту. В другом осуществлении, гидроксипропионовая кислота представляет собой молочную кислоту. Молочная кислота может быть L-молочной кислотой, D-молочной кислотой или их смесями. В одном осуществлении, производным гидроксипропионовой кислоты является метиллактат. Метиллактат может быть в чистом виде или в виде водного раствора.

Производные акриловой кислоты могут быть солями металлов или аммония акриловой кислоты, сложными алкильными эфирами акриловой кислоты, олигомерами акриловой кислоты или их смесями. Неограничивающими примерами солей металлов акриловой кислоты являются акрилат натрия, акрилат калия и акрилат кальция. Неограничивающими примерами сложных алкильных эфиров акриловой кислоты являются метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат или их смеси.

В одном осуществлении, концентрация гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в водном растворе составляет от приблизительно 5 мас. % до приблизительно 50 мас. %. В другом осуществлении, концентрация гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в водном растворе составляет от приблизительно 10 мас. % до приблизительно 25 мас. %. В еще одном осуществлении, концентрация гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей в водном растворе составляет приблизительно 20 мас. %.

Водный раствор может быть объединен с инертным газом с образованием смеси водного раствора/газа. Неограничивающими примерами инертного газа являются воздух, азот, гелий, аргон, диоксид углерода, монооксид углерода, пар и их смеси. Инертный газ может быть введен на стадии испарения отдельно или в сочетании с водным раствором. Водный раствор может быть введен с помощью простой трубки или посредством форсунок распыления. Неограничивающие примеры из форсунок распыления включают веерные форсунки, вихревые форсунки давления, пневматические форсунки, форсунки двухфазных жидкостей, поворотные форсунки и форсунки сверхкритического диоксида углерода. В одном осуществлении, капли водного раствора являются менее чем приблизительно 500 мкм в диаметре. В другом осуществлении, капли водного раствора являются менее чем приблизительно 200 мкм в диаметре. В еще одном осуществлении, капли водного раствора являются менее чем 100 мкм в диаметре.

На стадии испарения, смесь водного раствора/газа нагревают с получением газообразной смеси. В одном осуществлении, температура во время стадии испарения составляет от приблизительно 165°С до приблизительно 450°С. В другом осуществлении, температура во время стадии испарения составляет от приблизительно 250°С до приблизительно 375°С. В одном осуществлении, часовая объемная скорость газа (GHSV) на стадии испарения составляет от приблизительно 720 ч^-1 до 3600 ч^-1. В другом осуществлении, часовая объемная скорость газа (GHSV) на стадии испарения составляет приблизительно 7200 ч^-1. Стадия испарения может быть выполнена при атмосферном давлении или при более высоком давлении. В одном осуществлении, стадию испарения выполняют под давлением от приблизительно 80 фунт/кв.дюйм изб. до приблизительно 550 фунт/кв.дюйм изб. В другом осуществлении, стадию испарения выполняют под давлением от приблизительно 300 фунт/кв.дюйм изб. до приблизительно 400 фунт/кв.дюйм изб. В еще одном осуществлении, стадию испарения выполняют под давлением от приблизительно 350 фунт/кв.дюйм изб. до приблизительно 375 фунт/кв.дюйм изб. В одном осуществлении, газообразная смесь содержит от приблизительно 0,5 мол.% до приблизительно 50 мол.% гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей. В другом осуществлении, газообразная смесь содержит от приблизительно 1 мол.% до приблизительно 10 мол.% гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей. В другом осуществлении, газообразная смесь содержит от приблизительно 1,5 мол.% до приблизительно 3,5 мол.% гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой кислоты или их смесей. В другом осуществлении, газообразная смесь содержит от приблизительно 2,5 мол.% гидроксипропионовой кислоты, производных гидроксипропионовой гидроксипропионовой кислоты или их смесей.

Стадия испарения может быть выполнена на различных видах оборудования, таком как, но не ограничиваясь приведенным, пластинчатый теплообменник, реактор пустого потока и проточный реактор неподвижного слоя. Независимо от типа реактора, в одном осуществлении, реактор имеет внутреннюю поверхность, содержащую материал, выбранный из группы, состоящей из кварца, боросиликатного стекла, кремния, сплава Hastelloy, инконеля, искусственного сапфира, нержавеющей стали и их смесей. В другом осуществлении, реактор имеет внутреннюю поверхность, содержащую материал, выбранный из группы, состоящей из кварца, боросиликатного стекла и их смесей. Стадия испарения может быть выполнена в реакторе с водным раствором, текущим вниз, или текущим вверх, или текущим горизонтально. В одном осуществлении, стадию испарения выполняют в реакторе с водным раствором, текущим вниз. Дополнительно, стадия испарения может быть выполнена периодически.

Газообразную смесь от стадии испарения преобразуют в акриловую кислоту, производные акриловой кислоты и их смесь при его контакте с катализатором дегидратации на стадии дегидратации. Катализатор дегидратации может быть выбран из группы, включающей сульфаты, фосфаты, оксиды металлов, алюминаты, силикаты, алюмосиликаты (например, цеолиты), арсенаты, нитраты, ванадаты, ниобаты, танталаты, селенаты, арсенатофосфаты, фосфоалюминаты, фосфобораты, фосфохроматы, фосфомолибдаты, фосфосиликаты, фосфосульфаты, фосфотангстаты и их смеси, а также другие, которые могут быть очевидны специалистам в данной области техники. Катализатор может содержать инертный носитель, который выполнен из материала, содержащего силикаты, алюминаты, уголь, оксиды металлов и их смеси. В одном осуществлении, стадию дегидратации выполняют в реакторе, где реактор имеет внутреннюю поверхность, содержащую материал, выбранный из группы, состоящей из кварца, боросиликатного стекла, кремния, сплава Hastelloy, инконеля, искусственного сапфира, нержавеющей стали, а также их смесей. В другом осуществлении, стадию дегидратации выполняют в реакторе, где реактор имеет внутреннюю поверхность, содержащую материал, выбранный из группы, состоящей из кварца, боросиликатного стекла, а также их смесей. В одном осуществлении, температура во время стадии дегидратации составляет от приблизительно 150°С до приблизительно 500°С. В другом осуществлении, температура во время стадии дегидратации составляет от приблизительно 300°С до приблизительно 450°С. В одном осуществлении, GHSV на стадии дегидратации составляет от приблизительно 720 ч^-1 до приблизительно 36000 ч^-1. В другом осуществлении, GHSV на стадии дегидратации составляет приблизительно 3600 ч^-1. Стадия дегидратации может быть выполнена при более высоком давлении, чем атмосферное. В одном осуществлении, стадию дегидратации выполняют под давлением по меньшей мере приблизительно 80 фунт/кв.дюйм изб. В другом осуществлении, стадию дегидратации выполняют под давлением от приблизительно 80 фунт/кв.дюйм изб. до приблизительно 550 фунт/кв.дюйм изб. В другом осуществлении, стадию дегидратации выполняют под давлением от приблизительно 150 фунт/кв.дюйм изб. до приблизительно 500 фунт/кв.дюйм изб. В еще одном осуществлении, стадию дегидратации выполняют под давлением от приблизительно 300 фунт/кв.дюйм изб. до приблизительно 400 фунт/кв.дюйм изб. Стадия дегидратации может быть выполнена в реакторе с газообразной смесью, текущей вниз, текущей вверх или текущей гор