BRPI0720439B1 - processos para preparação de acetona cianoidrina - Google Patents

Description

(54) Título: PROCESSOS PARA PREPARAÇÃO DE ACETONA CIANOIDRINA (73) Titular: EVONIK RÕHM GMBH. Endereço: Kirschenallee, 64293 Darmstadt, ALEMANHA(DE), Alemã (72) Inventor: UDO GROPP; ROBERT WEBER; THOMAS SCHÃFER; ANDREAS PERL; RUDOLF SING; THOMAS MERTZ.

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 27/11/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 27/11/2018

Assinado digitalmente por:

Alexandre Gomes Ciancio

Diretor Substituto de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSOS

PARA PREPARAÇÃO DE ACETONA CIANOIDRINA.

A presente invenção refere-se a um processo para a preparação da cianoidrina de acetona e a um processo para a preparação de metacrilatos de alquila, no qual é usada uma cianoidrina de acetona como pode ser preparada de acordo com a invenção.

A preparação de metacrilatos de alquila compreende com frequência pelo menos uma etapa do processo no qual a cianoidrina de acetona serve como um material de partida. As cianoidrinas são compostos que são frequentemente submetidos a processos de decomposição térmica em temperatura elevada. Os produtos principais da decomposição formados nesse caso são frequentemente o ácido hidrociânico e de novo a acetona, porem outros produtos secundários também são quase sempre detectados.

A decomposição das cianoidrinas é feita sob circunstancias adequadas, com frequência, em temperaturas de mais do que cerca de 70^3. A decomposição das cianoidrinas em reações na s quais a cianoidrina é um intermediário ou um reagente para outras reações, por exemplo, para a preparação de metacrilatos de alquila, tem um efeito direto na forma de uma redução de rendimento nas reação total. Por essa razão, muitas publicações conhecidas a partir da técnica precedente tiveram como seu objetivo o de pelo menos impedir substancial mente uma decomposição térmica correspondente das cianoidrinas durante a preparação das mesmas.

A U.S. 2006/0111586 A1 refere-se a um processo para minimizar a decomposição das cianoidrinas no curso de processamento adicional em um processo de reação exotérmica no qual as cianoidrinas são postas em reação em um reator de alça que tenha pelo menos uma zona de reação e uma aparelhagem de misturação, uma quantidade de calor equivalente a do calor produzido na reação exotérmica sendo retirada a partir da mistura de reação. Em outros desenvolvimentos do documento, a formação dos chamados “pontos quentes” é suprimida de modo específico em virtude da

Petição 870160075002, de 13/12/2016, pág. 6/15 proposta de uma sequência de adição excepcionalmente complexa dos reagentes. No entanto, é encontrado um problema no processo proposto que é aquele que as medidas apresentadas necessitam de um alto grau de capacidade de controle inteligente e pode por consequência ser excepcionalmente sujeita a erros. Além disso, não existe a discussão de tais problemas na preparação da cianoidrina.

Por esse motivo, foi um objetivo da presente invenção o de prover um processo para a preparação de cianoidrina de acetona, que pode ser usado em um processo total para a preparação de metacrilatos de alquila. Foi ainda outro objetivo da invenção o de prover um processo para a preparação de cianoidrina de acetona, que permita um controle muito simples das condições de reação e um nível muito baixo de complexidade de controle. Além disso, foi um objetivo da presente invenção o de prover um processo para a preparação de cianoidrina de acetona que o tanto quanto possível minimize a decomposição térmica das cianoidrinas em um processo simultaneamente simples.

Esses e outros objetivos que fundamentam a invenção, como ficam aparentes à pessoa versada na técnica precedente, a partir do presente texto, são alcançados através dos processos descritos em detalhe abaixo. Sumário da Invenção

A invenção refere-se a um processo para a preparação de cianoidrina de acetona, no qual uma mistura de reação composta por acetona e ácido hidrociânico é reagida na presença de um catalisador em um reator de alça para a formação de cianoidrina de acetona como o produto da reação o reator de alça tendo pelo menos uma aparelhagem para o resfriamento da mistura de reação, pelo menos uma bomba, pelo menos uma aparelhagem para a mistura de mistura de reação e pelo menos um orifício de alimentação para a alimentação do ácido hidrociânico, acetona e catalisador, o catalisador sendo alimentado à jusante da alimentação da acetona ou do ácido hidrociânico ou de ambos.

O catalisador é alimentado, por exemplo, em um ponto no reator de alça que esteja mais próximo de um orifício de entrada da mistura de rea ção para dentro de pelo menos uma aparelhagem para a misturação da mistura de reação do que a um orifício de alimentação para a alimentação do ácido hidrociânico ou um orifício de alimentação para a alimentação de acetona ou de ambos os orifícios de alimentação. Ao mesmo tempo, o catalisador pode ser alimentado em um ponto no reator de alça no qual o comprimento do trajeto da mistura de reação antes da entrada no orifício dentro de pelo menos uma aparelhagem para a misturação da mistura de reação esteja no máximo a 30% do comprimento do trajeto que a mistura de reação percorre depois da alimentação do ácido hidrociânico e da acetona antes da entrada para dentro de um orifício de entrada dentro de pelo menos uma aparelhagem para a misturação da mistura de reação.

O tempo de permanência do catalisador na mistura de reação entre a alimentação e a misturação em pelo menos uma aparelhagem para a misturação da mistura de reação é, por exemplo, de pelo menos cerca de 10 segundos.

O catalisador pode em princípio ser alimentado de forma continua ou intermitente. A temperatura da mistura de reação no reator de alça é, por exemplo, de cerca de 11 até cerca de 70°C.

Em outra modalidade da invenção, o catalisador usado é uma base inorgânica ou uma base orgânica, por exemplo, uma amina orgânica ou uma mistura de duas ou mais aminas orgânicas.

O produto de reação é de preferência retirado de forma contínua ou de forma intermitente a partir do reator de alça, o produto de reação sendo resfriado para uma temperatura de cerca de 0 até cerca de 10°C em um ou mais trocadores de calor depois de deixar o reator de alça, e, em outra modalidade da invenção, sendo misturado com um ácido, especialmente com ácido sulfúrico. Foi descoberto como sendo de vantagem em alguns dos casos, quando é usado o ácido sulfúrico com um teor de água de 0,1 até 8% em peso.

No processo de acordo com a invenção, uma amostra da mistura de reação pode ser retirada do reator de alça, por exemplo, em pelo menos um ponto, em cujo caso a amostra é analisada por espectroscopia du4 rante ou depois da retirada. A amostragem pode ser efetuada de forma continua ou intermitente e a amostra pode ser alimentada de volta para o reator de alça depois da análise.

A reação é executada, por exemplo, em um pH de cerca de 6,5 até cerca de 8.

A invenção também refere-se a um processo para a preparação de cianoidrina de acetona, no qual uma mistura de reação compreendendo acetona e ácido hidrociânico é posta em reação na presença de um catalisador em um reator de alça para a formação de cianoidrina de acetona como o produto da reação, e na qual o reator de alça tem pelo menos uma aparelhagem para o resfriamento da mistura de reação, pelo menos uma bomba, pelo menos uma aparelhagem para a misturação da mistura de reação e em cada caso pelo menos um orifício de alimentação para a alimentação do ácido hidrociânico, acetona e o catalisador, o produto da reação sendo retirado de forma continua ou intermitente a partir do reator de alça, e o produto da reação, depois de deixar o reator de alça, sendo resfriado para uma temperatura de 0 até 10°C em um ou mais trocadores de calor e sendo misturado com ácido sulfúrico com um teor de água de 0,1 até 8% em peso. O catalisador é alimentado, por exemplo, à jusante da alimentação da acetona ou do ácido hidrociânico ou de ambos.

De acordo com a invenção, o catalisador pode ser alimentado, da mesma forma, em um ponto no reator de alça que esteja mais próximo a um orifício de entrada da mistura de reação para dentro do pelo menos uma aparelhagem de misturação da mistura de reação, do que a um orifício para a alimentação do ácido hidrociânico ou de um orifício para a alimentação da acetona ou de ambos os orifícios de alimentação, por exemplo, em um ponto no reator de alça no qual o comprimento do trajeto da mistura de reação antes da entrada dentro de um orifício de entrada da mistura de reação dentro de pelo menos uma aparelhagem para a misturação da mistura de reação seja no máximo de 30% do comprimento do trajeto que a mistura de reação percorre depois da alimentação do ácido hidrociânico e da acetona antes da entrada dentro de um orifício de entrada da mistura de reação dentro do pelo menos uma aparelhagem para a misturação da mistura de reação.

O tempo de permanência do catalisador na mistura de reação entre a alimentação e a misturação em pelo menos uma aparelhagem para a misturação da mistura de reação neste caso também, em uma modalidade de preferência da invenção, é de no máximo 10 segundos.

O catalisador pode ser alimentado de forma continua ou de forma intermitente; a temperatura da mistura de reação no reator de alça é, por exemplo, de cerca de 11 até cerca de 70°C; o catalisador usado na reação pode ser uma base inorgânica ou uma base orgânica, por exemplo, uma amina orgânica ou uma mistura de duas ou mais aminas orgânicas.

De acordo com a invenção, uma amostra da mistura de reação pode ser retirada do reator de alça, por exemplo, em pelo menos um ponto, em cujo caso a amostra é analisada por espectroscopia. A amostragem pode ser efetuada de forma continua ou intermitente e a amostra pode ser alimentada de volta para o reator de alça depois da análise. A reação é executada, por exemplo, em um pH de cerca de 6,5 até cerca de 8.

Descrição Detalhada da Invenção

De acordo com a presente invenção, a mistura de reação de acetona e de ácido hidrociânico é posta em reação em um reator de alça. Da mesma forma é possível e imaginável de acordo com a invenção que, ao invés de um único reator de alça, possa ser usada uma bateria de dois ou mais reatores de alça, por exemplo, três, quatro ou cinco reatores de alça, para o processo de preparação. Os reatores de alça, por exemplo, podem ser dispostos em série ou em paralelo.

Um reator de alça que pode ser usado no contexto da presente invenção tem pelo menos dois orifícios de alimentação ata a alimentação das substâncias que estão envolvidas na reação com necessárias para a reação. As substâncias necessárias para a reação incluem, de acordo com o presente texto, também aquelas substâncias que não são necessariamente gastas no curso da reação porem também são necessárias para o controle das velocidades de reação. Essas substâncias incluem, por exemplo, os catalisadores.

A reação é uma reação exotérmica. Com a finalidade de contra atacar a decomposição da cianoidrina da acetona, o calor da reação é tipicamente removido através de uma aparelhagem adequada. A reação pode ser realizada em princípio como um processo de batelada ou como um processo contínuo; quando é de preferência um processo contínuo, a reação é realizada frequentemente em um reator de alça que é equipado de forma apropriada.

Uma característica principal de um método que leva ao produto desejado em grandes rendimentos é quase sempre aquele em que o produto da reação é resfriado em um tempo de reação suficiente e o equilíbrio da reação é desviado na direção do produto da reação. Além disso, o produto da reação é com frequência misturado com um estabilizador apropriado com relação à vantagem de um rendimento total, com a finalidade de impedir a decomposição durante o curso desta ultima operação para dar os materiais de partida.

A misturação dos reagentes de acetona e de ácido hidrociânico pode em princípio ser afetada essencialmente de qualquer modo. O método de misturação depende, de forma específica de se for selecionado um modo do tipo de batelada, por exemplo, em um reator de batelada, ou de um modo contínuo, por exemplo, em um reator de alça.

Em princípio, pode ser vantajoso quando a acetona é alimentada para dentro da reação através de um recipiente de reservatório que tenha uma torre de lavagem. As linhas de exaustão que conduzem o ar usado que contém acetona e ácido hidrociânico podem dessa forma, ser conduzidas, por exemplo, através do recipiente de reservatório, Na torre de lavagem que está fixada ao recipiente de reservatório, o ar usado que está escapando a partir do recipiente de reservatório pode ser limpo com acetona, que remove o ácido hidrociânico do ar usado e recicla o mesmo para dentro do processo. Para essa finalidade, por exemplo, um pouco da quantidade da acetona introduzida a partir do recipiente de reservatório para dentro da reação é conduzida em parte da corrente através de um resfriador, de preferência através de um resfriador de salmoura, para dentro do topo da torre de lavagem e dessa forma o resultado desejado é conseguido.

Dependendo do tamanho da quantidade de produtos finais a ser produzida, pode ser de vantagem alimentar a acetona para a reação a partir de mais do que somente um recipiente de reservatório. Nesse contexto, é possível, com relação a cada um dos dois ou mais recipientes de reservatório, ter uma torre de lavagem correspondente. No entanto, isso é suficiente em muitos casos somente quando um dos recipientes de reservatório está equipado com a torre de lavagem correspondente. Nesse caso, é, no entanto quase sempre aconselhável com relação às linhas correspondentes que conduzem o ar gasto e podem transportar a acetona e o ácido hidrociânico, serem conduzidas através desse recipiente ou através da torre de lavagem.

A temperatura da acetona no reservatório pode estar em princípio dentro de uma faixa essencialmente arbitrária, contanto que a acetona esteja no estado líquido na temperatura apropriada. A temperatura no recipiente do reservatório, no entanto é vantajosamente de cerca de 0 até cerca de 20°C.

Na torre de lavagem, a acetona usada para a lavagem é resfriada por meio de um resfriador apropriado, por exemplo, por meio de um resfriador de placa, com salmoura até uma temperatura de cerca de 0 até cerca de 10°C. A temperatura da acetona ma entrada na torre de lavagem é por esse motivo, de preferência, por exemplo, de cerca de 2 até cerca de 6°C.

O ácido hidrociânico necessário na reação pode ser introduzido para dentro do reator tanto na forma liquida como em forma gasosa. Ele pode, por exemplo, ser o gás em bruto a partir do processo BMA ou a partir do processo Andrussow.

O cianeto de hidrogênio, por exemplo, pode ser liquefeito, por exemplo, através do uso de uma salmoura de resfriamento apropriada. No lugar do ácido hidrociânico liquefeito, pode ser usado o gás de cozinha. Por exemplo, os gases de cozinha que contem cianeto de hidrogênio, depois da lavagem com potássio, são lavados de forma continua em contra corrente com a acetona, que contem 10% de água, e a reação para dar a cianoidrina de acetona pode ser executada na presença de um catalisador básico em duas colunas de lavagem de gás ligadas em série.

Em outra modalidade, uma mistura de gás composta por cianeto de hidrogênio e gases inertes, especialmente um gás em bruto a partir do processo BMA ou a partir do processo Andrussow, pode ser reagido com a acetona na presença de um catalisador básico e cianoidrina de acetona em um reatos de gás-líquido.

No processo descrito aqui, neste pedido de patente, é dada preferência a utilização de um gás em bruto BMA ou de um gás em bruto Andrussow. A mistura de gases que resulta a partir dos processos de costume acima para a preparação do cianeto de hidrogênio pode ser usada no estado natural ou depois de uma lavagem com ácido. O gás em bruto a partir do processo BMA, no qual são formados essencialmente o ácido hidrociânico e hidrogênio, a partir do metano e amônia, contem tipicamente 22,9% em volume de HCN, 71,8% em volume de H₂, 2,5% em volume de NH₃, 1m1% em volume de N₂, 1m7% em volume de CH₄. No processo conhecido de Andrussow, o ácido hidrociânico e a água são formados a partir do metano e amônia e oxigênio da atmosfera. O gás em bruto do processo Andrussow, quando é usado oxigênio como a fonte de oxigênio, contem tipicamente 8% em volume de HCN, 22% em volume de H₂, 46,5% em volume de N₂, 15% em volume de H₂O, 5% em volume de CO, 2,5% em volume de NH₃ e 0,5% em volume de cada um de CH₄ e CO₂.

Quando um gás em bruto não lavado com ácido a partir do processo BMA ou do processo Andrussow é usado, a amônia presente no gás em bruto atua frequentemente como um catalisador para a reação. Uma vez que a amônia presente no gás em bruto excede frequentemente a quantidade necessária como um catalisador e pode, por esse motivo levar a altas perdas do ácido sulfúrico usado para a estabilização, esse gás em bruto é quase sempre submetido a uma lavagem com ácido com a finalidade da eliminação da amônia a partir do mesmo. Quando tal ácido em bruto lavado com ácido é usado, então é necessário, no entanto, a adição de um catalisador de base adequado ao reator em uma quantidade catalítica. Em princípio, os compostos básicos inorgânicos ou orgânicos podem funcionar como o catalisador.

Ο cianeto de hidrogênio em forma gasosa ou líquida, ou uma mistura de gases que compreenda cianeto de hidrogênio e acetona são alimentadas de forma continua ao reator de alça no modo contínuo. Nesse caso, o reator de alça compreende pelo menos um dispositivo para a alimentação de acetona ou dois ou mais de tais dispositivos, pelo menos um dispositivo para a alimentação de ácido hidrociânico líquido ou gasoso, ou dois ou mais de tais dispositivos, e pelo menos um dispositivo para a alimentação de um catalisador.

Um reator de alça que pode ser usado no elemento de processo descrito em adição compreende pelo menos uma bomba, duas ou mais bombas, e pelo menos uma aparelhagem de misturação para a misturação da mistura de reação, ou dois ou mais de tais aparelhagens de misturação. As bombas adequadas são em princípio todas as bombas que sejam adequadas para assegurar a circulação da mistura de reação no reator de alça.

O catalisador é adicionado ao reator de alça de preferência à jusante da bomba e à montante de um elemento de misturação presente no topo do reator. Na reação descrita, os catalisadores são usados, por exemplo, em uma quantidade tal que a reação total é realizada em um pH de não mais do que 8, de modo específico de não mais do que cerca de 7,7 ou cerca de 7. Pode ser de preferência, quando pH na reação varia dentro de uma faixa de cerca de 6,5 até cerca de 7,5, por exemplo, de cerca de 6,8 até cerca de 7,2.

Alternativamente a adição do catalisador dentro do reator à jusante da bomba e à montante de uma aparelhagem de misturação, também é possível no processo descrito a alimentação do catalisador para dentro do reator de alça junto com a acetona. Nesse caso, pode ser vantajoso, quando apropriado, que a misturação da acetona e do catalisador seja assegurada antes da alimentação para dentro do reator de alça. A misturação apropriada pode ser, por exemplo, efetuada através do uso de um misturador com partes moveis ou através de um misturador estático.

Quando é selecionado um processo contínuo em um reator de alça como o modo de operação no processo descrito, pode ser apropriado o exame do estado da mistura de reação através de análises instantâneas ou contínuas. Isso oferece a vantagem de que, quando apropriada, também ser possível a reação rápida com relação às mudanças de estado na mistura de reação, alem do mais, também é possível dessa forma, por exemplo, a adição dos reagentes dentro do reator de forma muito precisa com a finalidade de minimizar as perdas de rendimento.

As análises correspondentes podem ser feitas, por exemplo, através da amostragem na alça do reator. Os métodos de análise adequados são, por exemplo, medição de pH, medição da capacidade exotérmica ou medição da composição da mistura de reação através de processos de espectroscopia adequados.

Especialmente dentro do contexto do monitoramento da conversão, os aspectos de qualidade e de segurança foram considerados como úteis para a determinação da conversão na mistura de reação através do calor removido a partir da mistura de reação e comparando o mesmo com o calor que é liberado teoricamente.

No caso da seleção adequada do reator de alça, a reação principal pode ser efetuada em princípio dentro dos sistemas de tubos dispostos no interior do reator de alça. No entanto, uma vez que a reação é exotérmica, com a finalidade de evitar a perda de rendimento, deve ser assegurado um resfriamento suficiente e uma remoção suficiente do calor da reação. Foi considerado com frequência ser vantajoso quando a reação continua dentro de um trocador de calor, de preferência no interior de um trocador de calor de feixe de tubos. Dependendo da quantidade de produto a ser produzida, a capacidadede de um trocador de calor apropriado pode ser selecionada de modo diferente. Para os processos em escala industrial, os trocadores de calor que tenham um volume de cerca de 10 até cerca de 40 m³ foram especificamente considerados como sendo especificamente adequados. Os trocadores de calor de feixes de tubos usados com preferência são os trocadores de calor que tem um feixe de tubos fluindo através de um líquido centro de uma camisa através da qual o líquido é passado, dependendo do diâme tro do tubo, da densidade de empacotamento, etc., a transferência de calor entre ao dois líquidos pode ser ajustada de forma apropriada. É possível, em princípio nos processos descritos conduzir a reação para efetuar com que a mistura de reação seja conduzida através do trocador de calor no próprio feixe de tubos e que a reação se processe no interior do feixe de tubos, o calor sendo removido a partir do feixe de tubos para dentro do líquido da camisa.

No entanto também foi considerado da mesma forma ser praticável e em muitos casos ser viável passar a mistura de reação através da camisa do trocador de calor, enquanto o liquido usado para o resfriamento esteja circulando no interior do feixe de tubos. Foi descoberto em muitos casos como sendo vantajoso quando a mistura de reação é distribuída no interior da camisa por meio de resistências de fluxo, de preferência placas defletoras, para ser conseguido um tempo de permanência mais alto e uma melhor misturação.

A proporção do volume da camisa para o volume de feixe de tubos depende do arranjo do reator ser de cerca de 10:1 até cerca de 1:10; o volume da camisa é de preferência maior do que o volume do feixe de tubos (com base no conteúdo dos tubos).

A remoção do calor a partir do reator é ajustada com um refrigerante adequado, por exemplo, com água, de tal forma que a temperatura da reação esteja dentro de um corredor de cerca de 25 até cerca de 45°C, especificamente de cerca de 30 até cerca de 38°C, e de modo específico de cerca e 33 até cerca de 35°C.

Um produto é removido de forma contínua a partir do reator de alça. O produto tem uma temperatura dentro das temperaturas de reação acima mencionadas de cerca de 35°C. O produto é resfriado por intermédio de um ou mais trocadores de calor, especialmente através de um ou mais trocadores o resfriamento com salmoura é usado. A temperatura do produto depois do resfriamento deve ser de cerca de 0 até 10°C, especificamente de 1 até cerca de 5°C. O produto é de preferência transferido para um recipiente de armazenamento que tenha uma função de tampão. Além disso, o pro duto no recipiente de armazenamento pode ser ainda mais resfriado, por exemplo, através da remoção constante de uma parte da corrente a partir do recipiente de armazenamento para um trocador de calor adequado, por exemplo, para um trocador de calor de placa, ou mantido em uma temperatura de armazenamento adequada, è inteiramente possível que a reação continue a se processar dentro do recipiente de armazenamento.

O produto pode ser reciclado dentro do recipiente de armazenamento, em princípio, de qualquer maneira. No entanto, foi considerado como sendo vantajoso em alguns dos casos que o produto seja reciclado por meio de um sistema composto por um ou mais bocais no interior do recipiente de armazenamento de tal forma que a misturação correspondente do produto armazenado tenha lugar no interior do recipiente de armazenamento.

O produto também é removido de forma continua a partir do recipiente de armazenamento para dentro de um recipiente de estabilização. O produto é misturado aí com um ácido adequado, por exemplo, com H₂SO₄. Isso desativa o catalisador.

Um reator de alça que pode ser usável no contexto da presente invenção contem uma mistura de reação no estado de operação e tem pelo menos uma aparelhagem para a misturação da mistura de reação. A aparelhagem é disposta de tal forma que ela passa pelo menos uma vez através da mistura de reação presente no reator de alça durante uma passagem do reator de alça. As aparelhagens de misturação adequadas são ambas as aparelhagens de misturação com elementos móveis e os chamadas misturadores fixos no qual resistências imóveis ao fluxo são providas. As aparelhagens de misturação adequadas são, por exemplo, os misturadores estáticos, placas simples providas com orifícios, aparelhagens Venturi, misturadores de bocal, aparelhagens de agitação, outras aparelhagens de misturação, bocais de pulverização e similares, contanto que eles possam ser usados de forma sucessiva em um misturador de alça para a misturação dos reagentes. Um a aparelhagem de misturação correspondente pode executar a operação de misturação, por exemplo, com o auxílio de um suprimento de energia externo.

No entanto é igualmente possível e de preferência no contexto da presente invenção, em uma modalidade adicional, quando os reagentes forem misturados exclusivamente pela energia cinética presente na mistura de reação no reator de alça. A energia cinética presente dessa forma pode ser utilizada de forma viável, por exemplo, por meio de misturadores estáticos. No caso da utilização de misturadores estáticos, os exemplos adequados são aqueles que permitem uma pressão operacional elevada de pelo menos cerca de 10MPa (10 bar), por exemplo, de pelo menos cerca de 1,5 MPa (15 bar) ou de pelo menos cerca de 2MPa (20 bar) sob condições de operação sem restrições significativas no funcionamento. Os misturadores apropriados podem consistir em metal ou de plástico. Os plásticos adequados são, por exemplo, PVC, PP, HDPE, PVDF, PVA ou PTFE. Os misturadores de metal podem consistir, por exemplo, em ligas de níquel, zircônio, titânio e similares. Da mesma forma também são adequados, por exemplo, os misturadores retangulares.

De acordo com a invenção, a reação do ácido hidrociânico com a acetona para dar a cianoidrina de acetona é executada na presença de um catalisador. Os catalisadores adequados são em princípio compostos básicos, por exemplo, compostos básicos inorgânicos ou compostos básicos orgânicos. Os exemplos adequados são quaisquer compostos alcalinos, tais como a amônia, solução de hidróxido de sódio, solução de hidróxido de potássio, que podem catalisar a reação da acetona e do ácido hidrociânico para dar a cianoidrina de acetona. Os compostos básicos inorgânicos adequados incluem, por exemplo, os óxidos de metal ou hidróxidos de metal, especialmente os hidróxidos dos metais alcalinos ou os alcóxidos dos metais alcalinos, metais alcalinos no contexto do presente texto sendo entendidos com significando lítio, sódio e potássio. O desempenho do processo de acordo com a invenção dos compostos correspondentes de rubídio e de césio é certamente possível, porém ser usualmente evitados por razões econômicas.

Em outra modalidade da presente invenção que é de preferência em muitos dos casos, o processo de acordo com a invenção será executado com a utilização de bases orgânicas. As bases orgânicas adequadas são em princípio todos os compostos orgânicos que não tenham uma influência adversa sobre a reação da invenção e além disso, quando a cianoidrina preparada de acordo com a invenção é para ser usada e, um processo integrado que continua posteriormente, por exemplo, em um processo para a preparação de metacrilatos de alquila, possa tanto ser removido com facilidade a partir da mistura de reação, como, quando ele permanece na mistura de reação, não tenha uma influência adversa sobre as etapas que continuam posteriormente.

Em outra modalidade da presente invenção, é dada preferência específica a aminas como as bases orgânicas. Foi considerado como sendo vantajoso quando o catalisador usado é um catalisador orgânico, especialmente uma amina. Os exemplos adequados são as aminas secundárias ou terciárias, tais como a dietilamina, dipropilamina, trietilamina, tri-npropilamina e similares.

Foi considerado como sendo vantajoso de acordo com a presente invenção quando as substâncias individuais envolvidas na reação forem adicionadas de tal forma que os reagentes sejam misturados de forma íntima especificamente com um catalisador que promova a reação, de tal forma que, quando existir a necessidade de adicionar um catalisador em um determinado tempo, o catalisador seja alimentado à mistura de reação de tal forma que já tenha havido uma misturação muito boa dos compostos a serem postos em reação um com o outro; por outro lado, a misturação entre o catalisador e os reagentes da mesma forma aconteça de forma muito rápida e muito bem misturada, de tal forma que um mínimo de tempo decorra até a completar ou completar grandemente a homogeneização.

Para essa finalidade, foi considerado como sendo vantajoso de acordo com a invenção, quando existirem determinadas relações entre os pontos de adição para os reagentes, isto é, a acetona e o ácido hidrociânico, o ponto de adição do catalisador e a aparelhagem de misturação no reator de alça. Por exemplo, pode ser vantajoso de acordo com a invenção, quando a local da adição ou o ponto de adição dos dois reagentes, a acetona e o ácido hidrociânico, sejam comparativamente próximos um do outro. Por exemplo, o local de adição com relação à acetona pode estar separado do local da adição para o ácido hidrociânico através de uma distância que seja de menos do que 20% do comprimento total do reator de alça, de modo específico de menos do que 10% do comprimento total do reator de alça.

Este arranjo tem um efeito vantajoso em que, depois da adição dos reagentes, a misturação dos reagentes pode ocorrer muito rapidamente, porém sem que a reação já tenha se adiantado suficientemente muito rapidamente devido à concentração elevada de catalisador do que a formação local das zonas de superaquecimento tivesse sido prevista. Também foi considerado como sendo de vantagem de acordo com a invenção quando a distância a partir do local de adição para a acetona ou a partir do local de adição para o ácido hidrociânico para a aparelhagem de misturação dos reagentes no reator de alça, que for de preferência uma aparelhagem de misturação estática, seja selecionada de tal forma que ela seja de cerca de 50% até cerca de 75% do comprimento total do reator de alça.

Foi considerado além disso como sendo vantajoso em alguns dos casos no contexto da presente invenção quando o ponto de adição para o catalisador for selecionado de tal forma que a distância entre o ponto de adição para o catalisador e a aparelhagem de misturação da mistura de reação no reator de alça seja de no máximo 50% da distância que houver entre o ponto de adição para a acetona ou o ponto de adição para o ácido hidrociânico, dependendo de qual desses pontos de adição esteja mais próximo da aparelhagem para a misturação da mistura de reação no reator de alça. Em outras modalidades de preferência da presente invenção, a distância entre o ponto de adição do catalisador e a aparelhagem para a misturação da mistura de reação no reator de alça em relação ao ponto de adição da acetona ou do ácido hidrociânico, dependendo de qual dos dois pontos de adição esteja mais próximo da aparelhagem para a misturação da mistura de reação no reator de alça, seja de no máximo de cerca de 30% ou no máximo de cerca de 20% ou no máximo de cerca de 10%, ou no máximo de cerca de 5%.

O arranjo acima descrito dos pontos de adição para os reagen tes e outros auxiliares da reação, especialmentè com relação ao catalisador, tem uma quantidade de vantagens com relação à estabilidade da reação no reator de alça. A seleção do ponto de adição para a acetona e para o ácido hidrociânico em uma distância a partir da aparelhagem para a misturação da mistura de reação no reator de alça e especialmente em uma distância a partir do ponto de adição para o catalisador é vantajoso com o efeito de que, antes de por o catalisador em contato com a mistura de reação, a misturação dos reagentes já pode ser feita em um grau no qual uma mistura já grandemente homogênea se encontra com o catalisador. Isso evita grandemente a concentração local máxima, o que assegura uma reação mais uniforme e por essa razão resulta em um aumento no rendimento devido a uma menor perda da cianoidrina de acetona como o resultado da dissociação. A disposição do ponto de adição para o catalisador na proximidade imediata da aparelhagem de misturação da mistura de reação assegura adicionalmente uma homogeneização rápida da mistura de reação com o catalisador adicionado. Também nesse contexto, foi descoberto que a homogeneização melhorada de forma significativa e a homogeneização rápida reduz a formação de gradientes locais de concentração e pode dessa forma aumentar o rendimento.

Em uma modalidade adicional da presente invenção, foi descoberta adicionalmente ser de vantagem quando o reator de alça tem pelo menos uma bomba no interior da alça do reator. Em outra modalidade da presente invenção, a bomba está integrada no interior do reator de alça de tal forma que ela fique disposta entre o ponto de adição para os reagentes, acetona e ácido hidrociânico e o ponto de adição do catalisador.

A mistura de reação é resfriada no resfriador de um modo tal que a mistura de reação tenha uma temperatura essencialmente uniforme durante a operação do reator de alça. As variações de temperatura são de preferência de menos do que cerca de 20°C, por exemplo, de menos do que cerca de 10°C ou de menos do que cerca de 5°C.

De preferência pelo menos um trocador de calor é disposto no reator de alça de tal forma que a mistura de reação, no curso da operação, possa passar através do trocador de calor pelo menos uma vez por passagem no reator de alça; Se apropriado, também é possível que dois ou três trocadores de calor em série ou em paralelo resfriem a mistura de reação. O resfriamento é efetuado de preferência por meio de água, porém qualquer outro refrigerante também é adequado em princípio no contexto da presente invenção. A temperatura na mistura de reação é ajustada para uma temperatura entre 10 e cerca de 60°C, especificamente para uma temperatura de cerca de 30 até cerca de 40°C, como descrito no presente texto.

A mistura de reação pode ser retirada a partir do reator de alça de forma contínua ou de forma intermitente, porém de preferência de forma contínua. Uma mistura de reação retirada do reator de alça tem uma temperatura que deve ser posteriormente e com vantagem ser abaixada. Para esse fim, no contexto da presente invenção, em uma modalidade adicional do assunto da invenção, a mistura de reação removida é resfriada por meio de um outro trocador de calos, de preferência por meio de um trocador de calor de placa, para uma temperatura de menos do que 10°C, de preferência para uma temperatura de cerca de 0 até cerca de 5°C.

Em seguida a mistura é transferida para o recipiente de armazenagem acima descrito, no qual, por exemplo, uma pós reação pode ter lugar. O recipiente é de preferência circulado de tal forma que uma parte do conteúdo está sendo constantemente retirado a partir do recipiente, resfriada por meio de um outro trocador de calor para a temperatura predefinida para o recipiente, por exemplo, de cerca de 0 até cerca de 5°C, e em seguida levada de volta para o interior do recipiente. A reciclagem para dentro do recipiente e especialmente a alimentação para dentro da mistura já presente no recipiente, em outra modalidade da presente invenção, é de preferência selecionada de tal forma que a corrente do material reciclado assegure uma misturação com o produto de reação presente no recipiente. Por exemplo, essa reciclagem da mistura retirada no interior do recipiente pode ser efetuada por meio de um bocal apropriadamente adequado.

Em seguida, o material presente no recipiente, é transferido, tanto de modo intermitente como contínuo, para outro recipiente no qual tem lugar uma estabilização do produto. Em uma modalidade adicional da presente invenção, a estabilização é efetuada com um ácido, especialmente um ácido mineral. Um exemplo adequado é o ácido sulfúrico que tenha um teor de água de cerca de 0,1 até cerca de 10%, por exemplo, de cerca de 0,5 até cerca de 8% ou de cerca de 1 até cerca de 6%. A quantidade de ácido adicionado depende do pH a ser estabelecido na mistura. Foi descoberto como sendo muito especificamente adequado quando o pH for ajustado para um valor de cerca de 1 até cerca de 4, especificamente de cerca de 1,5 até cerca de 2,5, por exemplo, de 2.

A cianoidrina de acetona em bruto como o produto da reação é em seguida submetida a uma purificação. Uma purificação por meio de uma coluna, especialmente por meio de uma coluna de retificação que tenha cerca de 10 até cerca de 18 bandejas de coluna, foi considerada como sendo adequada em muitos casos. A cianoidrina de acetona em bruto pode ser adicionada á coluna de retificação, por exemplo, no terço superior da coluna. A temperatura da cianoidrina de acetona pode em princípio ser de cerca de 0 até cerca de 100°C. Foi considerado em diversos casos como sendo favorável, quando tem lugar um preaquecimento do produto. Vantajosamente, o produto é preaquecido, por exemplo, por meio de um trocador de calor com a cianoidrina de acetona purificada retirada da coluna de purificação. No caso desse trocador de calor, por exemplo, a cianoidrina de acetona com uma temperatura de cerca de 100°C é retirada do fundo da coluna, e em um trocador de calor resfriada com a cianoidrina de acetona a ser purificada para uma temperatura de cerca de 60 até cerca de 80°C. a transferência da calor sendo ajustada de tal forma que a cianoidrina de acetona a ser introduzida para dentro da coluna seja levada para cerca da mesma temperatura.

Outro assunto da invenção consiste em um processo para a preparação da cianoidrina de acetona, no qual uma mistura de reação compreende acetona e ácido hidrociânico é posta em reação na presença de um catalisador em um reator de alça para a formação de uma cianoidrina de acetona, e em que o reator de alça tem pelo menos uma aparelhagem para o resfriamento da mistura de reação, pelo menos uma bomba, pelo menos uma aparelhagem para a misturação da mistura de reação e em cada caso pelo menos um orifício de alimentação para a alimentação do ácido hidrociânico, da acetona e do catalisador, o produto da reação sendo retirado de modo contínuo ou de modo intermitente a partir do reator de alça, e o produto da reação, depois de deixar o reator de alça, sendo resfriado para uma temperatura de 0 até 10°C em um ou mais trocadores de calor e sendo misturado com ácido sulfúrico com um teor de água de 0,1 até 8% em peso.

Foi descoberto de acordo com a invenção que o tratamento de um produto da reação como o obtido de acordo com a presente invenção, com o ácido sulfúrico tendo um teor de água de 0,1 até 8% em peso, por exemplo, tendo um teor de água de cerca de 0,5 até cerca de 7% em peso, ou de cerca de 1 até cerca de 6% em peso, ou de cerca de 2 até cerca de 5% em peso, ou de cerca de 3 até cerca de 4,5% em peso, por exemplo, de 4% em peso, permite que seja conseguida uma excelente estabilização. Além disso, esse tratamento é adequado como uma preparação para o uso em processos que levam também, especialmente como uma preparação para o uso em um processo integrado para a preparação de metacrilatos de alquila, no qual, como uma etapa seguinte, por exemplo, a cianoidrina de acetona é amidada.

As medidas propostas no contexto da presente invenção são adequadas tanto individualmente como em separado para aumentar a produção nos processos para a preparação da cianoidrina de acetona. As medidas podem ser empregadas em qualquer combinação; as informações do presente texto também englobam essas combinações.

O processo de acordo com a invenção tem uma série de vantagens, especialmente com relação ao fato de que ele é especificamente adequado para ser incorporado dentro de um processo para a preparação de metacrilatos de alquila. O presente processo leva a produtos especificamente puros em um alto rendimento. A presente invenção por esse motivo também proporciona um processo para a preparação de metacrilatos de alquila, que usa a cianoidrina de acetona, na forma em que pode ser obtida de acordo com a presente invenção, em pelo menos uma etapa.

Serão ilustrados a seguir, aqui, neste pedido de patente, diversos elementos do processo, que podem em princípio, ser combinados individualmente com a presente invenção ou como um conjunto de dois ou mais elementos do processo mencionados. Em alguns casos, pode ser de vantagem quando os elementos do processo no presente texto sejam combinados com a presente invenção de uma maneira tal que eles sejam combinados no total para dar um processo para a preparação de ésteres do ácido metacrílico ou para um processo para a preparação de ácido metacrílico. No entanto, também deve ser apontado que efeitos vantajosos também podem ser alcançados quando a matéria da presente invenção for usada como tal em outro ambiente, ou for combinada somente com alguns dos elementos do processo apresentados aqui, neste pedido de patente.

Elaboração da ACH

Em outro elemento do processo que pode ser usado em conexão com a presente invenção, a cianoidrina de acetona que foi obtida em uma etapa precedente, por exemplo, a partir da reação de acetona com o ácido hidrociânico, é submetida a uma operação de destilação. A cianoidrina de acetona em bruto estabilizada é liberada de constituintes de baixo ponto de ebulição por meio de uma coluna correspondente. Um processo de destilação adequado pode ser executado, por exemplo, por meio de somente uma coluna. No entanto, também é da mesma forma possível, em uma purificação apropriada da cianoidrina de acetona em bruto, o uso de uma combinação de duas ou mais colunas de destilação, também combinadas com um evaporador de queda de película. Além disso, dois ou mais evaporadores de queda de película ou também duas ou mais colunas de destilação podem ser combinadas uma com a outra.

A cianoidrina de acetona em bruto sai da armazenagem para a destilação em geral com uma temperatura de cerca de Oaté cerca de 15°C, por exemplo, uma temperatura de cerca de 5 até cerca de 10°C. Em princípio, a cianoidrina de acetona em bruto pode ser introduzida diretamente no interior da coluna. No entanto, foi descoberto como sendo útil em alguns dos casos quando a cianoidrina de acetona em bruto fria, por meio de um troca21 dor de calor, recebe primeiro um pouco de calor do produto já purificado pela destilação. Por esse motivo, em outra modalidade do processo descrito aqui, neste pedido de patente, a cianoidrina de acetona em bruto é aquecida por meio de um trocador de calor para uma temperatura de cerca de 60 até

80°C.

A cianoidrina de acetona é purificada através de destilação por meio de uma coluna de destilação que tenha mais do que 10 bandejas, ou por meio de uma bateria de duas ou mais colunas de destilação apropriadas correspondentes. O fundo da coluna é aquecido de preferência com vapor de água. Foi descoberto como sendo vantajoso quando a temperatura do fundo da coluna não excede uma temperatura de 140°C; bons rendimentos e boa purificação tem sido conseguidos quando a temperatura do fundo não é maior do que cerca de 130°C ou não mais alta do que cerca de 110°C. Os dados da temperatura são baseados na temperatura da parede no fundo da coluna.

A cianoidrina de acetona em bruto é alimentada para o corpo da coluna no terço superior da coluna. A destilação é realizada de preferência sob pressão reduzida, de preferência em uma pressão de cerca de 5 até cerca de 90 kPa (cerca de 50 até cerca de 900 mbar), especificamente de cerca 5 de até cerca de 25 kPa (cerca de 50 até cerca de 250 mbar) e com bons resultados entre 5 e cerca de 25 kPa (50 e cerca de 250 mbar).

No topo da coluna, as impurezas gasosas, especialmente a acetona e o ácido hidrociânico são removidos, as substâncias gasosas removidas são resfriadas por meio de um trocador de calor ou uma bateria de dois ou mais trocadores de calor. Aqui é dada preferência a utilização de resfriamento com salmoura com uma temperatura de cerca de 0 até cerca de 10°C. Isso dá oportunidade aos constituintes gasosos dos vapores de se condensarem. A primeira etapa de condensação pode ter lugar, por exemplo, em pressão padrão. No entanto, também é igualmente possível, e foi descoberto como sendo vantajoso em alguns dos casos quando essa primeira etapa de condensação seja efetuada sob pressão reduzida, de preferência na pressão que prevaleça na destilação. O condensado é passado para dentro de um recipiente de recolhimento resfriado e recolhido ali em uma temperatura de cerca de 0 até cerca de 15°C, especificamente a cerca de 5 até cerca de 10°C.

Os compostos gasosos que não se condensam na primeira etapa de condensação são removidos a partir da câmara de pressão reduzida por meio de uma bomba de vácuo. Em princípio, qualquer bomba de vácuo pode ser usada nesse contexto. No entanto, foi descoberto como sendo vantajosa em muitos casos a utilização de uma bomba de vácuo que, devido ao seu desenho, não leve a introdução de impurezas liquida dentro da corrente de gases. Por esse motivo é dada preferência aqui, neste contexto, por exemplo, à utilização de bombas de vácuo de operação a seco.

A corrente de gás que escapa no lado de pressão da bomba é conduzida através de um outro trocador de calor que de preferência é refrigerado com salmoura, em uma temperatura de cerca de 0 ate cerca de 15°C. Os constituintes que se condensam aqui são recolhidos da mesma forma no recipiente de recolhimento que já recolhe os condensados obtidos sob condições de vácuo. A condensação realizada no lado da pressão da bomba de vácuo pode ser efetuada, por exemplo, através de um trocador de calor, porém também com uma bateria de dois ou mais condensadores de calor dispostos em série ou em paralelo. As substâncias gasosas remanescentes depois dessa etapa de condensação são removidas e enviadas para qualquer outra utilização, por exemplo, para utilização térmica.

Os concentrados recolhidos podem ser utilizados posteriormente da mesma forma como desejado. No entanto, por razões econômicas foi descoberto como sendo extremamente vantajosa a reciclagem dos condensados dentro da reação para a preparação da cianoidrina de acetona. Isso é efetuado, de preferência em um ou mais pontos que permitam o acesso ao reator de alça. Os condensados podem ter, em princípio, qualquer composição, contanto que eles não interrompam a preparação da cianoidrina de acetona. Em muitos casos, uma quantidade predominante do condensado irá, no entanto, consistir em acetona e de ácido hidrociânico, por exemplo, em uma proporção molas de cerca de 2:1 até cerca de 1:2, com frequência em uma proporção de cerca de 1:1.

A cianoidrina de acetona obtida a partir do fundo da coluna de destilação é primeiro resfriada para uma temperatura de cerca de 40 até cerca de 80°C pela cianoidrina de acetona em bruto alimentada por meio de um primeiro trocador de calor. Em seguida, a cianoidrina de acetona é resfriada para uma temperatura de cerca de 30 até cerca de 35°C por meio de pelo menos um trocador de calor adicional e opcionalmente armazenada de forma intermediária.

Amidação

Em um elemento do processo adicional, como é provido frequentemente na preparação do ácido metacrílico ou dos ésteres do ácido metacrílico, a cianoidrina de acetona é submetida a uma hidrólise. Em níveis de temperatura diferentes depois de uma série de reações, isso forma a metacrilamida como o produto.

A reação é executada de uma maneira conhecida daqueles versados na técnica através de uma reação entre ácido sulfúrico concentrado e a cianoidrina de acetona. A reação é exotérmica, o que significa que o calor da reação é removido de forma vantajosa a partir do sistema.

Aqui também a reação pode ser executada de novo em um processo do tipo de batelada ou em processos contínuos. Estes últimos tem sido considerados como sendo vantajosos em muitos dos casos. Quando a reação é realizada em um processo continuo, o uso de reatores de alça foi considerado como sendo de utilidade. A reação pode ser efetuada, por exemplo, em somente um reator de alça. No entanto, pode ser vantajoso quando a reação é realizada em uma bateria de dois ou mais reatores de alça.

Nos processos descritos, um reator de alça adequado tem um ou mais pontos de alimentação para a cianoidrina de acetona, um ou mais pontos de alimentação para o ácido sulfúrico concentrado, um ou mais separadores de gases, um ou mais trocadores de calor e um ou mais misturadores.

A hidrólise da cianoidrina de acetona com o ácido sulfúrico para dar a metacrilamida é, como já descrita, exotérmica. O calor da reação que aparece na reação deve, pelo menos, no entanto, ser grandemente retirado a partir do sistema, uma vez que o rendimento falha com o aumento da temperatura na reação. É possível em princípio conseguir uma rápida e compreensiva remoção do calor da reação com trocadores de calor apropriados. Também pode ser desvantajoso o resfriamento muito grande da mistura, uma vez que uma transferência de calor suficiente é necessária para uma troca apropriada nos trocadores de calor. Uma vez que a viscosidade da mistura se eleva bastante com a temperatura em queda, a circulação no reator de alça é primeiramente complicada, e a remoção suficiente da energia da reação a partir do sistema pode, em segundo lugar não ser assegurada.

Além disso, temperaturas excessivamente baixas na mistura de reação podem levar a uma cristalização dos constituintes da mistura de reação nos trocadores de calor. Isso ainda piora mais a transferência de calor, com o resultado de que pode ser detectada uma clara redução no rendimento. Além disso, o reator de alça não pode ser carregado com as quantidades ótimas de reagentes de tal forma que a eficiência do processo sofre no total.

Em uma modalidade do processo, uma parte, de preferência cerca de dois terços até cerca de três quartos do volume da taxa de fluxo a partir de uma corrente de cianoidrina de acetona é introduzida no interior de um primeiro reator de alça. Um primeiro reator de alça tem de preferência um ou mais trocadores de calor, uma ou mais bombas, um ou mais elementos de misturação e um ou mais separadores de gás. As correntes de circulação que passam através do primeiro reator de alça estão de preferência na faixa de cerca de 100 até 450 m³/hora, de preferência em uma faixa de 200 até 400 m³/hora, e de mais preferência em uma faixa de cerca de 250 até 350 m³/hora. Em pelo menos um outro reator de alça, que se segue ao primeiro reator de alça, as correntes de circulação estão de preferência em uma faixa de cerca de 40 até 450 m³/hora, de preferência em uma faixa de 50 até 400 m³/hora e de mais preferência em uma faixa de cerca de 60 até 350 m³/hora. Além do mais, uma diferença de temperatura de preferência sobre os trocadores de calor é de cerca de 1 até10°C, especificamente a preferência sendo dada a cerca de 2 até 7°C.

A cianoidrina de acetona pode em princípio ser alimentada para o interior do reator de alça em qualquer ponto. No entanto, foi descoberto como sendo de vantagem quando a alimentação é para dentro de um elemento de misturação, por exemplo, para dentro de um misturador com partes móveis ou um misturador estático. O ácido sulfúrico é vantajosamente alimentado à montante da adição da cianoidrina de acetona. Por outro lado, no entanto, também é da mesma forma possível a alimentação do ácido sulfúrico para o interior do reator de alça em qualquer ponto.

A proporção dos reagentes no reator de alça é controlada de tal forma que um excesso de ácido sulfúrico está presente. O excesso de ácido sulfúrico é, com base na proporção molar dos constituintes, de cerca de 1,9:1 até cerca de 3:1 no primeiro reator de aça e de cerca de 1,3:1 até cerca de 2:1 no ultimo reator de alça.

Em alguns casos, foi descoberto como sendo vantajoso a realização da reação no reator de alça com um tal excesso de ácido sulfúrico. O ácido sulfúrico pode servir aqui, por exemplo, como um solvente e manter a viscosidade da mistura de reação em baixa, o que pode assegurar uma remoção mais elevada do calor da reação e uma temperatura mais baixa da mistura de reação. Isso pode trazer vantagens significativas de rendimento. A temperatura na mistura de reação é de cerca de 90 até cerca de 120°C.

A remoção do calor é assegurada por um ou mais trocadores de calor no reator de alça. Foi descoberto que foi de vantagem quando os trocadores de calor tiveram um sistema de sensor adequado para o controle do desempenho de resfriamento com o propósito de evitar um resfriamento excessivamente grande da mistura de reação pelas razões acima mencionadas. Por exemplo, pode ser vantajosa a medição da transferência de calor no trocador de calos ou no ponto dos trocadores de calor ponto por ponto ou de forma continua e ajustar o desempenho de resfriamento dos trocadores de calor nos mesmos. Isso pode ser feito, por exemplo, através do próprio refrigerante. É igualmente possível chegar a um aquecimento apropriado da mistura de reação através de variações correspondentes da adição dos reagentes e através da geração de mais calor da reação. Uma combinação dessas duas possibilidades também pode ser concebida. O reator de alça deve ter além disso pelo menos um separador de gás. Um método é o de retirar o produto formado de modo continuo a partir do reator de alça através do separador de gás. Outro método é desse modo retirar os gases formados na reação a partir da câmara de reação. O gás formado é principalmente monóxido de carbono. O produto retirado a partir do reator de alça é transferido de preferência para dentro de um segundo reator de alça. Nesse segundo reator de alça, a mistura de reação compreendendo ácido sulfúrico e metacrilamida como tinha sido obtida através da reação no primeiro reator de alça, é posta em reação com a parte da corrente remanescente da cianoidrina de acetona. Nesse caso, o excesso do ácido sulfúrico a partir do primeiro reator de alça, ou pelo menos um pouco o excesso de ácido sulfúrico, reage com a cianoidrina de acetona para a formação de metacrilamida adicional. O desempenho da reação em dois ou mais reatores de alça tem a vantagem de que, devido ao excesso de ácido sulfúrico no primeiro reator de alça, a probabilidade da mistura de reação e pós isso da transferência de calor e finalmente do rendimento são aumentados. Por sua vez, pelo menos um elemento de misturação, pelo menos um trocador de calor e pelo menos um separador de gás são dispostos no segundo reator de alça. A temperatura de reação no segundo reator de alça é da mesma forma de cerca de 90 até cerca de 120°C.

O problema da capacidade de bombeamento da mistura de reação, do trocador de calor e da temperatura mínima de reação ocorre em cada um dos outros reatores de alça tal como acontece no primeiro. Por esse motivo, o segundo reator de alça, de forma muito vantajosa tem um trocador de calor cujo desempenho de resfriamento pode ser controlado através de um sistema de sensor apropriado.

A cianoidrina de acetona é de novo alimentada em um elemento de misturação adequado, de preferência para dentro de um misturador estático.

O produto é retirado a partir do separador de gases do segundo reator de alça e aquecido para uma temperatura de cerca de 140 até cerca de 180°C para completar a reação para a formação do metacrilato.

O aquecimento é de preferência executado de tal forma que a temperatura máxima é atingida somente durante um período mínimo, por exemplo durante um período de tempo de cerca de um minuto até cerca de 30 minutos, especificamente durante um período de tempo de cerca de dois até cerca de oito ou de cerca de três até cerca de cinco minutos. Isso pode ser efetuado, em princípio em qualquer aparelhagem para chegar a essa temperatura durante esse período curto. Por exemplo, a energia pode ser suprida de uma maneira convencional através da energia elétrica ou através de vapor de água. No entanto, é igualmente possível suprir a energia por meio de radiação eletromagnética, por exemplo, por meio de micro-ondas.

Em diversos casos, foi descoberto como sendo vantajoso quando a etapa de aquecimento e efetuada em um trocador de calor com uma disposição de duas etapas ou de múltiplas etapas de serpentinas de tubos que podem de preferência estar presentes pelo menos em um arranjo duplo oposto. Isso aquece a mistura de reação rapidamente para uma temperatura de cerca de 140 a 180°C.

O trocador de calor pode estar combinado com, por exemplo, um ou mais separadores de gases. Por exemplo, é possível conduzir a mistura de reação através de um separador de gases depois que ela sai da primeira serpentina de tubo no trocador de calor. Isso pode remover, por exemplo, os componentes gasosos formados durante a reação a partir da mistura de reação. É igualmente possível tratar a mistura de reação com um separador de gases depois que ela sai da segunda serpentina. Além disso, pode ser considerado vantajoso o tratamento da mistura de reação com um separador de gases tanto depois que ela saia do tubo da primeira serpentina como depois que ela sai do tubo da segunda serpentina.

A solução de amida obtida dessa forma, em geral tem uma temperatura de mais do que 100°C, tipicamente uma temperatura de cerca de 140 a 180°C.

Os compostos gasosos obtidos na amidação podem em princípio ser dispostos de qualquer maneira ou enviados para um processamento posterior. No entanto, pode ser vantajoso em alguns dos casos quando os gases apropriados são combinados em uma linha de transporte de tal forma que eles sejam opcionalmente pressurizados tanto de forma continua ou como necessário, por exemplo, com pressão de vapor de água, e podem desse modo ser posteriormente transportados.

Esterificação

Uma outra etapa que constitui um elemento do processo e que pode ser usada na presente invenção em conexão com o processo de acordo com a invenção é uma hidrólise da metacrilamida para o ácido metacrílico e a subsequente esterificação do mesmo para os ésteres metacrílicos. Essa reação pode ser executada em um ou mais tanques aquecidos, por exemplo, aquecidos com vapor de água. No entanto foi descoberto em muitos casos ser vantajoso quando a esterificação é executada em pelo menos dois tanques sucessivos, por exemplo, também em três, quatro, ou mais tanques sucessivos. Nesse caso, uma solução de metacrilamida é introduzida no interior do tanque ou no interior do primeiro tanque de uma bateria que é composta por dois ou mais tanques.

É frequentemente de preferência a execução de uma reação de esterificação correspondente com uma bateria de dois ou mais tanques. Por esse motivo será feita referência a seguir, aqui neste pedido de patente, exclusivamente a essa variante.

No processo descrito aqui, é possível, por exemplo, a alimentação de uma solução de amida como obtida a partir da reação de amidação descrita aqui neste pedido de patente para dentro de um primeiro tanque. O tanque é aquecido, por exemplo, com vapor de água. A solução de amida suprida tem em geral uma temperatura elevada, por exemplo, uma temperatura de cerca de 100 até cerca de 180°C, essencialmente correspondendo à temperatura de saída da solução de amida a partir da reação de amidação apresentada acima. Um alcanol também é alimentado para os tanques, que pode ser usado para a esterificação.

Os alcanóis adequados nesse contexto são em princípio quaisquer alcanóis que tenham de 1 até cerca de 4 átomos de carbono, que pode ser linear ou ramificado, saturado ou não saturado, sendo dada preferência especifica ao metanol. Esses alcanóis podem da mesma forma ser usados em conjunto com os ésteres metacrílicos, que é o caso especialmente nas transesterificações.

O tanque também é carregado com água, de tal modo que exista uma concentração de água no tanque de cerca de 13 até cerca de 26% em peso, especificamente de cerca de 18 até cerca de 20% em peso.

A quantidade de solução da amida e de alcanol é controlada se tal forma que exista uma proporção molar de amida para o alcanol de cerca de 1:1,4 até cerca de 1:1,6. O alcanol pode ser distribuído sobre a bateria de tanques de tal forma que a proporção molar no primeiro reator seja de cerca de 1:1,4 e,nas etapas subsequentes da reação, com base no total da corrente de amida, sejam estabelecidas proporções molares de cerca de 1:0,05 até cerca de 1:0,3. O alcanol alimentado para dentro da esterificação pode ser composto de “alcanol fresco” e alcanol a partir de correntes de reciclagem das etapas de operação e, se necessário, também de correntes de reciclagem dos processos à jusante do processo da produção.

O primeiro tanque pode ser carregado com água em princípio de tal forma que a água seja alimentada para o tanque a partir de qualquer fonte, contanto que essa água não tenha ingredientes que possam afetar de forma adversa à reação de esterificação ou as etapas do processo à jusante. Por exemplo, a água desmineralizada ou água de fonte pode ser alimentada para o tanque. No entanto, é possível da mesma forma a alimentação para o tanque de uma mistura de água e compostos orgânicos, como obtidos, por exemplo, na purificação do ácido metacrílico ou dos ésteres metacrílicos. Em uma modalidade de preferência do processo apresentado aqui, neste pedido de patente, o tanque é carregado pelo menos parcialmente com uma mistura de água e de tais compostos orgânicos.

Quando é usada uma bateria de dois ou mais tanques na reação de esterificação, as substâncias gasosas formadas, especialmente os éste res metacrílicos, podem em princípio ser retirados individualmente a partir de cada tanque e alimentados para uma purificação. No entanto, foi descoberto como sendo vantajoso em alguns casos quando, em uma batería de tanques, os produtos gasosos a partir do primeiro tanque sejam primeiro alimentados para dentro do primeiro recipiente de reação sem que os compostos gasosos a partir do primeiro tanque, sendo alimentados diretamente para uma purificação. Este procedimento oferece a vantagem de que a evolução de espuma frequentemente alta no primeiro tanque, não necessite ser contra atacada através de uma aparelhagem complicada para a retirada da espuma. No caso da passagem das substâncias gasosos, a espuma que tenha sido formada no primeiro tanque e que possa ter se entranhado também entra na câmara de reação do segundo tanque de uma maneira simples. Uma vez que a formação de espuma ali é em geral significativamente mais baixa, não há necessidade da utilização de uma aparelhagem para a retirada da espuma.

A disposição do segundo tanque à jusante de um primeiro tanque toma em seguida o transbordamento do primeiro tanque; e em segundo lugar, ela é alimentada com as substâncias gasosas formadas no primeiro tanque ou que estejam presentes no primeiro tanque. O segundo tanque e qualquer um dos tanques que se seguem são, da mesma forma carregados com metanol. Neste contexto, é de preferência que a quantidade de metanol decresça pelo menos por 10% de tanque para tanque, com base em cada caso no tanque precedente. A concentração de água no segundo tanque e nos outros tanques pode ser diferente daquela do primeiro tanque; as diferenças em concentração são, não obstante, quase sempre pequenas.

Os vapores formados no segundo tanque são removidos a partir do segundo tanque e introduzidos dentro do fundo de uma coluna de destilação.

Quando a esterificação é executada com uma bateria de tres ou mais tanques, o transbordamento do segundo tanque é transferido em cada caso para dentro de um terceiro tanque e o trasbordamento do terceiro tanque, se apropriado, para dentro de um quarto tanque. Os outros tanques são, da mesma forma aquecidos com vapor de água. A temperatura nos tanques 3, e se apropriado, no 4 é ajustada de preferência, para cerca de

120 até cerca de 140°C.

Os vapores que escapa, a partir dos tanques são passados para dentro de uma coluna de destilação, isso sendo efetuado de preferência na região mais baixa da coluna de destilação. Os vapores são compostos por uma mistura azeotrópica do veículo de vapor de água, ésteres metacrílicos e alcanol, e, dependendo do alcanol usado, tem uma temperatura de cerca de 60 até cerca de 120°C, por exemplo, de cerca de 70 até cerca de 90°C, quando é usado o metanol. Na coluna de destilação, o éster metacrílico é separado em forma gasosa dos constituintes do vapor, que tem um ponto de ebulição em temperaturas elevadas. As frações de ponto de ebulição elevado (principalmente a metacrilamida, os ésteres hidróxi isobutíricos e a água) são reciclados para o interior do primeiro tanque de reação. O éster metacrílico formado é retirado do topo da coluna e resfriado por meio de um trocador de calor ou uma bateria de dois ou mais trocadores de calor. Foi descoberto como sendo útil em alguns dos casos quando o éster metacrílico é resfriado por meio de pelo menos dois trocadores de calor, em cujo caso, o primeiro trocador de calor com água executa a condensação e um resfriamento para uma temperatura de cerca de 60 até cerca de 30°C, enquanto que um segundo trocador de calor resfriado com salmoura assume um resfriamento para cerca de 2 até cerca de 15°C. Uma parte de corrente a partir do condensado resfriado com a água pode ser introduzida como refluxo para a coluna para o controle da concentração na coluna. No entanto, é possível da mesma forma resfriar o éster metacrílico formado por meio de uma bateria de mais do que dois trocadores de calor. Nesse caso, é possível, por exemplo, primeiro executar um resfriamento por meio de dois trocadores de calor resfriados com água conectados em série e em seguida conseguir um resfriamento adicional por meio de um trocador de calor apropriado resfriado com salmoura.

Por exemplo, no processo apresentado aqui, neste pedido de patente, o éster metacrílico formado pode ser resfriado no estado gasoso por meio de um primeiro trocador de calor com resfriamento por água. Ambas as substâncias condensadas e não condensadas são em seguida passadas para dentro de um segundo trocador de calor, no qual uma condensação adicional por meio de resfriamento com água tem lugar. Nesse ponto, por exemplo, as substâncias gasosas podem em seguida serem transferidas para dento de um trocador de calor separado resfriado com salmoura. O condensado nesse trocador de calor separado resfriado com salmoura é em seguida introduzido dentro da corrente do destilado, enquanto que as substâncias gasosas restantes podem ser utilizadas a posterior ou enviadas para seres descartadas. O condensado de éster metacrílico a partir do segundo trocador de calor resfriado com água é em seguida resfriado em um trocador de calor resfriado com água ou resfriado com salmoura para uma temperatura de menos do que 15°C, de preferência de cerca de 8 até cerca de 12°C. Esta etapa de resfriamento pode levar ao éster metacrílico formado que tenha um teor significativamente mais baixo de ácido fórmico do que podería ser o caso sem a etapa de resfriamento correspondente.O (condensado resfriado é transferido em seguida para um separador de fases. Nele, a fase orgânica (éster metacrílico) é deparada a partir da fase aquosa. A fase aquosa, que, bem como a água, também deve ter um teor de compostos orgânicos, especialmente o alcanol, da etapa de destilação pode em princípio ser usada posteriormente como desejado. No entanto, como já descrito acima, pode ser de preferência a reciclagem dessa mistura de água e de compostos orgânicos de volta para dentro do processo de esterificação através da alimentação da mesma para dentro do primeiro tanque de reação.

A fase orgânica removida é alimentada para dentro da um lavador. No lavador, o éster metacrílico é lavado com água desmineralizada. A fase aquosa separada que compreende uma mistura de água e de compostos orgânicos, especialmente o alcanol, pode por sua vez em princípio ser usada posteriormente como desejado. No entanto, é vantajosa por razões econômicas a reciclagem dessa fase aquosa de volta para dentro da etapa de esterificação através da alimentação da mesma, por exemplo, para dentro do primeiro tanque.

Uma vez que os ésteres metacrílicos tem uma forte tendência para se polimerizar, é vantajoso em muitos casos quando é tomado cuidado na esterificação do ácido metacrílico de tal forma que essa polimerização seja evitada.

Nas instalações fabris para a preparação do ácido metacrílico ou dos ésteres metacrílicos, a polimerização acontece quase sempre quando o ácido metacrílico ou os ésteres metacrílicos tem primeiro uma velocidade de fluxo muito baixa, de tal forma de possam se formar zonas calmas locais, nas quais possa ser estabelecido um contato que permaneça durante um período longo de tempo entre o ácido metacrílico ou o éster metacrílico e um iniciador de polimerização, o que pode levar em seguida a polimerização.

Com a finalidade de evitar esse comportamento de polimerização, pode ser de vantagem aperfeiçoar o fluxo da substância, para o efeito de que, em primeiro lugar, a velocidade de fluxo do éster metacrílico ou do ácido metacrílico seja suficientemente alta em substancialmente todos os pontos em todo o sistema de tal forma que a quantidade de zonas calmas seja minimizada. Além disso, pode ser vantajosa a misturação da corrente de ácido metacrílico ou do éster metacrílico com estabilizadores adequados de tal forma que a polimerização seja grandemente suprimida.

Para essa finalidade, as correntes no processo apresentado aqui, neste pedido de patente podem em princípio ser misturadas com estabilizadores de tal forma que um nível mínimo de polimerização possa acontecer no próprio sistema. Para esse fim, a parte da instalação fabril especificamente na qual o ácido metacrílico ou o éster metacrílico está presente em concentração elevada durante ou depois da destilação é suprida com os estabilizadores apropriados.

Por exemplo, foi descoberto como sendo viável o suprimento de um estabilizador no topo da coluna de destilação para a corrente do éster metacrílico puxadas para fora a partir desse ponto. Além do mais, foi descoberto como sendo vantajosa a descarga daquelas partes da instalação na qual o ácido metacrílico ou o éster metacrílico é circulado com uma temperatura de não mais do que cerca de 20°C, de preferência com uma temperatu ra na faixa de cerca de 20 até cerca de 120°C, com uma solução de estabilizador em éster metacrílico. Por exemplo, um pouco do condensado obtido nos trocadores de calor, junto com um estabilizador adequado, é reciclado para dentro do topo da coluna de destilação se tal forma que o topo da coluna, no seu interior, seja pulverizado constantemente com o éster metacrílico estabilizado ou o ácido metacrílico estabilizado. Isso é feito de preferência de uma maneira tal que não se possa formar nenhuma zona calma no topo da coluna de destilação, no qual existe um risco de polimerização do ácido metacrílico ou o éster metacrílico. Os próprios trocadores de calor, podem correspondentemente, da mesma forma serem carregados com uma solução estabilizada de ácido metacrílico ou o éster metacrílico de uma forma tal que aí também não possam se formar as zonas calmas.

Também foi descoberto como sendo vantajoso no processo apresentado aqui, neste pedido de patente, quando, por exemplo, os gases de descarga que compreendem o monóxido de carbono a partir dos processos precedentes, especialmente a partir da etapa de amidação, são passados através da instalação de esterificação junto com vapor de água. Nesse modo, a mistura de gases é mais uma vez purificada com relação à remoção dos compostos que possam ser removidos em forma solida ou em forma liquida. Em segundo lugar, esses gases são coletados em um ponto central e podem ser enviados para uma utilização posterior ou descarte.

O éster metacrílico obtido ou o MMA obtido na esterificação e na subsequente purificação, ou o ácido metacrílico obtido, são em seguida enviados para um tratamento posterior. A esterificação resulta em ácido sulfúrico diluído como a substância residual restante, que pode da mesma forma ser enviado para uma outra utilização.

Purificação do éster ou do ácido.

No processo apresentado aqui, neste pedido de patente, a matéria de interesse da presente invenção também pode ser usada em conexão com um processo para a purificação do ácido metacrílico ou do éster metacrílico, como descrito no elemento do processo que se segue. Por exemplo, e em princípio, o ácido metacrílico em bruto ou um éster metacrílico em bru to podem ser submetidos a uma purificação adicional com a finalidade de chegar a um produto muito puro. Essa purificação que constitui um elemento adicional do processo pode, por exemplo, ser em uma etapa. No entanto, foi descoberto como sendo vantajoso em muitos dos casos quando essa purificação compreenda pelo menos duas etapas, em cujo caso os constituintes de baixo ponto de ebulição do produto são removidos em uma primeira purificação como descrita aqui, neste pedido de patente. Para esse fim, o éster metacrílico em bruto ou o ácido metacrílico em bruto, é primeiro transferido para dentro de uma coluna de destilação na qual os constituintes de baixo ponto de ebulição e a água podem ser removidos. Para esse fim, o éster metacrílico em bruto é enviado para uma coluna de destilação, em cujo caso a adição é realizada, por exemplo, na metade superior da coluna. O fundo da coluna é aquecido com vapor de água, por exemplo, de uma maneira tal que uma temperatura de parede de cerca de 50 até cerca de 120°C seja alcançada. A purificação é executada sob pressão reduzida. A pressão no interior da coluna no caso do éster é de preferência de cerca de 10 até cerca de 60kPa (cerca de 100 até cerca de 600 mbar). A pressão no interior da coluna no caso do ácido é de preferência de cerca de 4 até cerca de 30kPa (cerca de 40 até cerca de 300 mbar).

No topo da coluna, os constituintes de baixo ponto de ebulição são removidos. Especificamente, esses constituintes podem ser, por exemplo, éter, acetona e formato de metil. Os vapores são a seguir condensados por meio de um ou mais trocadores de calor. Por exemplo, foi descoberto como sendo útil em alguns casos, executar primeiro uma condensação por meio de dois trocadores de calor resfriados com água ligados em série. No entanto, também é possível a utilização de somente um trocador de calor nesse ponto. Os trocadores da calor são de preferência operados em um estado vertical para aumentar a velocidade de fluxo e com a finalidade de evitar a formação de fases estacionarias. Conectado à jusante do trocador de calor resfriado com água ou dos trocadores de calor resfriados com água pode existir um trocador de calor resfriado com salmoura, porem também é possível ligar à jusante uma bateria de dois ou mais trocadores de calor res friados com salmoura. Na bateria de trocadores de calor, os vapores são condensados, providos com um estabilizador e, por exemplo, alimentados para um separador de fases. Uma vez que os vapores também podem conter água, qualquer fase aquosa que ocorra é descartada ou enviada para outra utilização. Um exemplo de uma possível utilização posterior, e a reciclagem para dentro de uma reação de esterificação, por exemplo para dentro de uma reação de esterificação como tenha sido descrita acima. Nesse caso, a fase aquosa é reciclada de preferência dentro do primeiro tanque de esterificação.

A fase orgânica removida é alimentada como refluxo para dentro do topo da coluna. Um pouco da fase orgânica pode, por sua vez ser usada para a pulverização dos topos dos trocadores de calor e do topo da coluna. Uma vês que a fase orgânica removida é uma fase que tinha sido misturada com um estabilizador, é possível dessa forma, primeiramente evitar efetivamente a formação de zonas calmas. Em segundo lugar, a presença do estabilizador leva a efeito a supressão da tendência para a polimerização dos vapores removidos.

A corrente de condensado obtida a partir dos trocadores de calor é de preferência e adicionalmente misturada com água desmineralizada de tal forma que possa ser conseguida uma ação suficiente de separação no separador de fases.

Os compostos gasosos que permanecem depois da condensação na bateria de trocadores de calor,pode, de preferência, por meio de ejetores de vapor de água como geradores de pressão reduzida, serem submetidos mais uma vez a uma condensação por meio de um ou mais trocadores da calor adicionais. Foi descoberto como sendo vantajosa por razões econômicas quando essa condensação posterior condensa não somente as substâncias gasosas a partir da purificação. Por exemplo, é possível a alimentação de mais substâncias gasosas a essa condensação posterior, como as obtidas a partir da purificação principal dos ésteres metacrílicos. A vantagem desse procedimento está, por exemplo, na transferência de uma tal proporção de éster metacrílico que não tenha sido condensada na etapa principal de purificação mais uma vez através do separador de fases para dentro da coluna de purificação na pré purificação. Fica dessa forma assegurado, por exemplo, que pode ter lugar uma maximização do rendimento e ocorrer perdas mínimas dos ésteres metacrílicos. Além do mais, a seleção adequada do projeto da operação desses outros trocadores de calor permite que seja ajustada a composição de gases de descarga que sai desses trocadores de calor, especialmente o conteúdo de baixo ponto de ebulição.

Devido à alimentação de água na purificação do éster metacrílico, o conteúdo de água na esterificação e a concentração de constituintes de baixo ponto de ebulição mo total do metacrilato de metila em bruto pode se elevar continuadamente. Com a finalidade de impedir isso, pode ser vantajosa a descarga para fora do sistema de um pouco da água alimentada para o sistema, de preferência de forma continua. Essa descarga pode ser efetuada, em princípio, por exemplo, em uma ordem de magnitude na qual a água é alimentada para o sistema na purificação. A fase aquosa separada no separador de fases tem tipicamente um teor de constituintes orgânicos. Por esse motivo, pode ser vantajosa a alimentação dessa água a uma forma de descarte que utilize esse conteúdo de substâncias orgânicas.

Por exemplo, pode ser vantajoso quando a água contaminada desse modo com substâncias orgânicas é alimentada para a câmara de combustão em um processo de divagem de ácido sulfúrico. Devido aos constituintes que podem ser oxidados, o valor calórico dos mesmos pode ser utilizado pelo menos parcialmente. Além disso, um possível descarte dispendioso da água contaminada com substâncias orgânicas é desse modo quase sempre evitado.

Purificação fina do éster metacrílico.

Para a purificação fina do éster metacrílico, o éster metacrílico em bruto pré purificado é submetido à outra destilação. Isso libera o éster metacrílico em bruto dos seus constituintes de alto ponto de ebulição com o auxílio de uma coluna de destilação para ser obtido um éster metacrílico puro. Para esse fim, o éster metacrílico em bruto é introduzido no interior da metade mais baixa de uma coluna de destilação de uma maneira conhecida daqueles versados na técnica.

A coluna de destilação pode em princípio corresponder a qualquer disposição que pareça ser adequada aqueles versados na técnica. No entanto, foi descoberto como sendo vantajosa em muitos casos quando a coluna de destilação é operada com um ou mais equipamentos que correspondam aproximadamente às exigências que se seguem:

Em primeiro lugar, tal como nas outras linhas através das quais o éster metacrílico flui, um nível mínimo dos chamados “espaços mortos” deve se formar nas colunas. Os espaços mortos levam a um tempo de permanência comparativamente longo dos ésteres metacrílicos, o que promove a polimerização dos mesmos. Isso por sua vez leva a paradas dispendiosas na produção e na limpeza pás partes apropriadas bloqueadas com o polímero. Uma maneira de contra atacar a formação de espaços mortos, tanto por projeto como por um modo de operação suficiente das colunas, é o de carregar as mesmas com uma quantidade suficiente de líquido, de tal forma de uma descarga constante da coluna e especialmente das partes internas da colunas somo os equipamentos é conseguida. Por exemplo, a coluna pode ter dispositivos de pulverização que são projetados para a pulverização das partes internas das colunas. Além disso, as partes internas da coluna podem ser ligadas uma com a outra ou à coluna através de junções de adesão interrompidas. Essas junções de adesão tem pelo menos 2, de preferência pelo menos cerca de 5 e de mais preferência pelo menos 10 interrupções para cada metro de comprimento de junção de adesão. O comprimento dessas interrupções pode ser selecionado de tal forma que ele corresponda, pelo menos a cerca de 10%, de preferência a pelo menos cerca de 20% e de mais preferência a pelo menos cerca de 50%, porem em geral não mais do que 95% co comprimento da junção de adesão. Outra medida de projeto pode ser que, nas regiões internas da coluna, especialmente aquelas que entram em contato com os ésteres metacrílicos, menos do que cerca de 50%, de preferência menos do que cerca de 25% e de mais preferência menos do que cerca de 10% de todas as superfícies, especialmente das partes internas da coluna,estão em posição horizontal. Por exemplo, os tocos que se abrem dentro do interior da coluna podem ter a configuração cônica, ou com superfícies obliquas. Outra medida pode consistir em manter a quantidade de éster metacrílico líquido presente no fundo da coluna tão baixo quanto possível durante a operação da coluna, e em segundo lugar, em evitar o super aquecimento dessa quantidade a despeito das temperaturas moderadas e das grandes superfícies de evaporação durante a evaporação. Pode ser vantajoso nesse contexto que a quantidade do líquido no fundo da coluna esteja na faixa de cerca de 0,1 até 15% e de preferência de cerca de 1 até 10% da quantidade total do éster metacrílico na coluna. As medidas propostas neste parágrafo também podem encontrar utilização na destilação do ácido metacrílico.

Na purificação do éster metacrílico, os seus constituintes de alto ponto de ebulição são separados a partir do produto através de destilação. Para esse fim, o fundo da coluna é aquecido com vapor de água. A temperatura do fundo é de preferência de cerca de 50 até cerca de 80°C, especificamente de cerca de 60 até cerca de 75°C, com a temperatura da parede de menos do que cerca de 120°C.

O material obtido no fundo da coluna é removido de preferência de forma continua e resfriado por meio de um trocador de calor ou uma bateria de vários trocadores de calor para uma temperatura em uma faixa de cerca de 40 até cerca de 80°C, de preferência de cerca de 40 até cerca de 60°C e de mais preferência em uma faixa de cerca de 50 até cerca de 60°C.

Esse material, que é composto predominantemente por componentes de éster metacrílico, éster hidroxibutírico, ácido metacrílico e estabilizador, é em seguida, por exemplo, descartado através de um recipiente de armazenamento ou enviado para outro uso. Foi descoberto como sendo vantajoso em muitos casos quando o material obtido no fundo da coluna é reciclado para dentro da reação de esterificação. Por exemplo, o material a partir do fundo da coluna é reciclado para dentro do primeiro tanque de esterificação. Isso faz aparecer a vantagem de que, com uma vista a um método muito viável economicamente e a um rendimento muito elevado, os compostos de ponto de ebulição relativamente elevado presentes no fundo da colu40 na são reciclados para dentro da reação de esterificação.

No topo da coluna, o éster metacrílico purificado através da destilação é retirado e resfriado por mio de um trocador de calor ou uma bateria de dois ou mais trocadores de calor. O calor dos vapores pode ser removido por meio de trocadores de calor refrigerados com água ou por meio de trocadores de calor refrigerados com salmoura ou por meio de uma combinação dos dois tipos. Foi descoberto como sendo útil em alguns dos casos, quando os vapores a partir da coluna de destilação são transferidos para dentro dos dois ou mais trocadores de calor ligados em paralelo, que são operados por meio de refrigeração à água. As frações não condensadas a partir do trocador de calor refrigerado com água, podem, por exemplo, serem introduzidas dentro de um trocador de calor refrigerado com salmoura ou uma bateria de dois ou mais trocadores de calor refrigerados com salmoura, que podem estar dispostos em série ou em paralelo. Os condensados obtidos a partir dos trocadores de calor são introduzidos dentro de um recipiente de recolhimento e enviados para um recipiente tampão por meio de uma bomba através de outro trocado de calor ou uma bateria de dois ou mais trocadores de calor. A corrente de condensados é resfriada, por exemplo, por meio de uma bateria um ou de dois trocadores de calor refrigerados com água e um ou dois trocadores de calor refrigerados com salmoura, para baixo de uma temperatura na faixa de cerca de 0 até cerca de 20°C, de preferência de cerca de 0 até cerca de 15°C e de mais preferência em uma faixa de cerca de 2 até 10°C.

Uma parte da corrente é retirada a partir da corrente de condensado e é reciclada para dentro de uma coluna de destilação através do topo da coluna. A corrente de condensado pode ser alimentado para dentro do topo da coluna em princípio de qualquer maneira, por exemplo, através de distribuidores. No entanto, pode ser vantajoso quando uma parte da corrente do condensado é alimentada para dentro da linha de vapor acima do topo da coluna, por exemplo, pulverizada para dentro. Também é de preferência que essa alimentação também introduza um estabilizador para dentro do topo da coluna.

Outra parte da corrente de condensado destinada para a reciclagem no interior da coluna, pode, por exemplo, ser ramificada para dentro da linha do vapor antes da introdução e ser introduzida diretamente para dentro do topo da coluna. Nesse ponto também, é de preferência que a alimentação introduza um estabilizador para dentro do topo da coluna. A introdução para dentro do topo da coluna pode ser feita, por exemplo, de uma tal forma que o interior do topo da coluna seja pulverizado com o condensado de tal forma que não possam se formar zonas calmas no topo da coluna na qual o estes metacrílico pode se polimerizar. Pode ser adicionalmente vantajoso a adição de um estabilizador para impedir a polimerização para uma parte da corrente do condensado que é reciclada para dentro da coluna. Isso pode ser feito, por exemplo, através da adição de uma quantidade apropriada de inibidor de polimerização como o estabilizador para a parte da corrente do condensado destinada a ser pulverizada no topo da coluna. Foi descoberto como sendo vantajoso em alguns dos casos quando a parte da corrente do condensado, depois da adição do estabilizador porem antes da entrada centro dói topo da coluna, passa através de uma aparelhagem de misturação adequada, de preferência um misturador estático, com a finalidade de conseguir uma distribuição bastante uniforme do estabilizador na parte da corrente do condensado.

As substâncias gasosas que não podem ser condensadas que são obtidas no processo de purificação são, por exemplo, enviadas para serem descartadas.

O produto em bruto presente no recipiente tampão é mantido com o auxílio de um refrigerador de salmoura em uma temperatura de cerca de 0 até cerca de 20°C, de preferência de cerca de 0 até cerca de 15°C e de mais preferência em uma faixa de cerca de 2 até 10°C.

Com a finalidade da remoção de quaisquer outras impurezas do produto e cegar a ésteres metacrílicos ultra puros, o produto também pode ser submetido a uma etapa de purificação por absorção. Foi descoberto como sendo útil quando, por exemplo, o produto puro como um todo ou uma parte do produto puro, e purificado adicionalmente com o auxílio de uma pe neira molecular. Especificamente as impurezas ácidas, especialmente o ácido fórmico formado durante o processo de preparação, pode ser removido dessa forma, de uma maneira simples a partir da corrente do produto. Foi descoberto adicionalmente como sendo útil em alguns dos casos quando a corrente do produto, depois de ser passada através da etapa de purificação por absorção, também ser passada através de um ou mais filtros com a finalidade de remover quaisquer sólidos presentes mo produto.

As correntes obtidas na operação compreendem de modo predominante compostos polimerizáveis. Com a finalidade de, como já descrito mais do que uma vez neste texto, evitar a formação de zonas calmas, foi descoberto como sendo vantajoso no caso do processo descrito aqui, neste pedido de patente, também quando as partes da instalação de fabricação que entram em contato com o éster metacrílico, sejam constantemente fluidas sobre elas com o éster metacrílico. Em uma modalidade adicional do processo apresentado aqui, neste pedido de patente, uma parte da corrente de éster metacrílico é por esse motivo retirada à jusante do recipiente tampão porém à montante da etapa de purificação por absorção para ser descarregada sobre as regiões do topo daqueles trocadores de calor que retiram os vapores que se vaporizam a partir da coluna de destilação.

O produto obtido na etapa de purificação é em seguida retirado a partir da etapa de purificação com uma temperatura em uma faixa de cerca de -5 até cerca de 20°C, de preferência de cerca de 0 até cerca de 15°C e de mais preferência em uma faixa de cerca de 2 até 10°C .

Extração do Ácido Consumido

No processo apresentado aqui, neste pedido de patente, pode ser conveniente, por exemplo, em outro elemento do processo, submeter o ácido sulfúrico consumido obtido no processo a uma purificação com a finalidade de em seguida reciclar o mesmo de volta para o processo. Nesse caso, por exemplo, uma corrente compreendendo o ácido sulfúrico consumido, como pode ser obtida a partir da esterificação, pode ser posta em contato com vapor de água em um recipiente de flutuação. Quando isso é feito, pelo menos uma parte dos sólidos presentes pode ser depositada sobre a super43 fície do líquido e esses sólidos depositados podem ser retirados por separação. Os vapores são em seguida condensados em um trocador de calor, de preferência com resfriamento com água, resfriados e reciclados para dentro da reação de esterificação.

Foi descoberto como sendo vantajoso, em alguns casos quando a corrosão for impedida nos trocadores de calor e a ação de resfriamento seja ainda mais aumentada através da introdução de uma mistura de água e compostos orgânicos, como os obtidos através da lavagem no decorrer da esterificação na purificação do éster metacrílico preparado, para dentro do trocador de calor de uma maneira tal que os topos dos trocadores de calor sejam pulverizados com esta mistura. Além da ação de redução da corrosão e do resfriamento do ácido no trocador de calor, este procedimento tem outra vantagem. O material que se vaporiza a partir da esterificação (uma mistura de água e predominantemente de metanol) é reciclado para dentro do processo de esterificação junto com o ácido metacrílico e o éster metacrílico que estão e evaporando a partir exatamente desse processo. No extrator, a flutuação acima descrita permite as misturas de ácido e de sólidos.Depois da remoção dos mesmos, esses sólidos são enviados para auso posterior ou para serem descartados, é possível, por exemplo, a incineração da mistura resultante em uma instalação de divagem e desse modo obter de novo o ácido sulfúrico.

Os compostos gasosos que não se condensam obtidos na extração são enviados para qualquer uso posterior ou são descartados.

A instalação descrita aqui, neste pedido de patente para a remoção dos sólidos a partir do acido consumido e para a reciclagem do material a partir do processo de esterificação para dentro exatamente desse processo, também pode ser realizada, por exemplo, duas vezes por razões de confiabilidade operacional. Por exemplo, os dois ou mais recipientes de flutuação podem ser usados deslocados no tempo. Uma vez que os sólidos podem se assentar nesses recipientes, é vantajosa a remoção dos mesmos quando o recipiente de flutuação específico não esteja sendo usado.

A presente invenção também se relaciona ao uso do ácido me tacrílico que pode ser obtido através do processo de acordo com a invenção ou do éster metacrílico que pode ser obtido através do processo de acordo com a invenção em fibras, películas, revestimentos, composições para moldagem, moldagens, auxiliares para a fabricação de papel, auxiliares para a fabricação de couro, floculantes e aditivos para a perfuração. Além disso, a presente invenção se relaciona a fibras, películas, revestimentos, composições para moldagem, moldagens, auxiliares para a fabricação de papel, auxiliares para a fabricação de couro, floculantes e aditivos para a perfuração que sejam baseados em um ácido metacrílico que pode ser obtido através do processo de acordo com a invenção ou um éster metacrílico que pode ser obtido através do processo de acordo com a invenção.

A descrição precedente será em seguida ilustrada através de um exemplo com referência aos desenhos não limitativos. Os desenhos mostram:

a figura 1: um sistema de instalação para a preparação e processamento do ácido metacrílico ou do metacrilato de metil;

a figura 2: uma vista esquemática de uma instalação para a preparação de cianoidrina de acetona;

a figura 3: uma vista esquemática de uma instalação para a fabricação de cianoidrina de acetona;

a figura 4: uma vista esquemática de uma instalação de amidaÇão;

a figura 5: uma vista esquemática de uma instalação de esterificação;

a figura 6: uma vista esquemática de uma instalação para a purificação do éster;

a figura 7: uma vista esquemática de uma instalação para a purificação fina de um éster.

A figura 1 mostra os elementos de preferência para um sistema de instalação 1 para a preparação de ácido metacrílico ou de ésteres metacrílicos e os sue produtos de processamento posterior. O sistema de instalações 1 tem diversas instalações ligadas umas com as outras usualmente de uma maneira de transporte de fluidos como elementos de tal sistema. Esse sistema de instalações incluem a preparação da cianoidrina de acetona 20, seguida pela operação da cianoidrina de acetona 30, seguida por uma amidação 40, seguida por uma esterificação/hidrólise 50/50a, seguida por uma operação para o éster ou ácido metacrílico 60, seguida por sua vez por uma purificação fina 70, depois do que o éster, usualmente o metacrilato de metil, ou o ácido metacrílico está presente. O éster puro/ácido puro obtido pode ser enviado para uma instalação de processamento posterior 80. As instalações de processamento posterior, úteis 80 incluem especificamente a aparelhagem para a polimerização e reatores para outras reações orgânicas. Nos reatores para a polimerização, podem ser preparados os polimetacrilatos, e nos reatores para as reações orgânicas, os monômeros puros obtidos Noé mesmos podem ser convertidos para outros compostos orgânicos. A instalação de processamento adicional ou as instalações de processamento 80 é/são seguidas por um acabamento 90. Quando os produtos processados adicionalmente são polímeros de ácido metacrílico ou ésteres metacrílicos, especialmente o metacrilato de metil, eles são ainda mais processados para dar fibras, composições para moldagem, especialmente grânulos, películas, placas, peças para automóveis, e outras moldagens através de equipamento adequado TAC como extrusores, extrusores de insuflação de películas, maquinas de moldagem por injeção, moldes para fiação e os semelhantes. Além disso, o sistema de instalações 1 em muitos casos compreende uma instalação para ácido sulfúrico 100. Para essa instalação, todas as instalações de ácido sulfúrico que pareçam ser adequadas para essa finalidade, são úteis em princípio, è feita referência neste contexto, por exemplo, ao Capitulo 4, pagina 69 ff. em “Integrated Pollution Prevention and Control Draft Reference Document on Best Available Techniques for the Manufacture of Large Volume Inorganic Chemicals - Amino Acids and Fertilizers” que pode ser obtido através da European Commission (Comissão Européia). A instalação para ácido sulfúrico 10 esta conectada a uma série de outras instalações. Por exemplo, a preparação da cianoidrina de acetona 20 é suprida com ácido sulfúrico concentrado através de uma linha de ácido sulfúrico 2.

Além disso, outra linha de ácido sulfúrico 3 existe entre a instalação para ácido sulfúrico 100 e a amidação 40. O ácido sulfúrico diluído também referido como o “ácido consumido” a partir da esterificação 50 (hidrólise 50a) é transferido para a instalação de ácido sulfúrico 100 através das linhas para o ácido sulfúrico consumido 4 e 5. Na instalação de ácido sulfúrico 100, o ácido sulfúrico diluído pode ser trabalhado. O trabalho no ácido sulfúrico diluído pode ser efetuado, por exemplo, como descrito nas WO 02/23088 A1 ou WO 02/23089 A1. Em geral, as instalações são fabricadas a partir de materiais que são familiares aquelas pessoas versadas na técnica e pareçam ser adequados para os esforços específicos. Usualmente, o material é o aço inoxidável que deve ter, especificamente uma resistência excepcional à ácidos. As regiões das instalações que são operadas com o ácido sulfúrico e de modo especial com o ácido sulfúrico concentrado são adicionalmente forradas e protegidas com materiais de cerâmica ou de plásticos. Além disso, o ácido metacrílico obtido na instalação de ácido metacrílico 50a pode ser alimentado através de uma linha de ácido metacrílico 6 para a purificação 60. Também foi descoberto como sendo útil a adição de um estabilizador indicado com “S” na preparação da cianoidrina de acetona 20, na amidação 40, na esterificação 50, na hidrólise 50a, na purificação 60 e também na purificação final 70.

Na preparação da cianoidrina de acetona 20 mostrada na figura 2, a acetona é provida em um recipiente para a acetona 21 e o ácido hidrociânico em um recipiente para o ácido hidrociânico 22. O recipiente para a acetona 21 tem uma torre de lavagem 23 que, em sua região superior, tem um ou mais elementos de resfriamento 24. Uma série de linhas de gás de descarga 25 na qual o vapor a partir das diversas instalações no sistema de instalações 1, se abre dentro da torre de lavagem 23. A acetona é alimentada para dentro de um reator de alça 26 através da alimentação de acetona 27 e o ácido hidrociânico através da alimentação do ácido hidrociânico 28. À jusante da alimentação do ácido hidrociânico 28 esta disposta uma bomba 29, seguida por sua vez por uma alimentação de catalisador 210 que é seguida por um misturador estático 211. Isso é seguido por um trocador de calor 212 que tem uma série de resistências de fluxo 213, e pelo menos uma linha de resfriamento 214. No reator de alça 26, a mistura de reação que consiste em acetona, ácido hidrociânico e catalisador, é conduzida em um circuito em um grau considerável, que está indicado por linhas em negrito. A partir do trocador de calor 212, a mistura de reação é conduzida através das resistências de fluxo ao longo das linhas de resfriamento 214, e uma parte do valor de circulação é passada para dentro de outro trocador de calor 215 ao qual está ligado um recipiente de recolhimento 216 no qual um bocal 217 está presente como parte de um circuito de resfriamento 218 com um trocador de calor 219, que mantem o produto de reação primeiramente em movimento e em segundo lugar frio. Através de uma saída 220 que se segue ao recipiente de recolhimento 216, está ligado um recipiente de estabilizador 221, no interior do qual uma alimentação de ácido sulfúrico 222 se abre e a partir do qual uma cianoidrina de acetona em bruto é conduzida através da saída 223 para dentro da operação a cianoidrina de acetona 30.

Na figura 3, vindo da preparação da cianoidrina 20, a saída 223 se abre em um trocador de calor 31 no qual o vapor que vem a partir da preparação da cianoidrina é aquecido, Uma alimentação de vapor 32 está conectada ao trocador de calor 31 e se abre na região superior, de preferência na região do topo de uma coluna 33. A coluna 33 tem uma grande quantidade de equipamentos 34 que são usualmente configurados como bandejas. Na região mais baixa da coluna 33 está disposto o fundo da coluna 35 a partir do qual uma saída de fundo 36 se encaminha para dentro do trocador de calor 31 e aquece o vapor que foi conduzido através da saída 223 para dentro do trocador de calor 31. Uma linha de produto puro 37 está conectada ao trocador de calor 31, que é seguido à jusante pela amidação 40. Na região do topo da coluna 33 está disposta uma saída de topo 38 que se abre para dentro de um trocador de calor 39, ao qual uma bomba de vácuo 310 está conectada e se abre por sua vez para dentro de um trocador de calor 311. Ambos o trocador de calor 39 e o trocador de calor 311 estão conectados através de linhas a um recipiente de resfriamento 312 ao qual uma linha de reciclagem 313 está conectada e está conectada com o reator de alça 26 na preparação da cianoidrina de acetona 20.

A amidação 40, representada na figura 4 tem primeiro uma alimentação da cianoidrina de acetona 41 que se abre no interior do reator de alça 43. A alimentação da cianoidrina de acetona 41 conectada a operação da cianoidrina de acetona 30 se abre dentro do circuito do reator de alça 43 à jusante de uma bomba 44 e à montante de um misturador 45. à montante desta bomba 44, a alimentação do ácido sulfúrico 42 se abre para fora. O misturador 45 é seguido à jusante por um trocador de calor 46 que por sua vez se abre dentro de um separador de gases 47, a partir do qual, primeiro sai, uma saída de gás 48 e uma alimentação 49 para outro reator de alça 410. O reator de alça adicional 410 ou um terceiro reator de alça tem uma construção que pode ser comparada com a do primeiro reator de alça 43. A partir do reator adicional 410, uma alimentação 411 entra em um trocador de calor 412 que é seguido por um separador de gases 413, a partir do qual saem em primeiro lugar uma saída de gás 414 e uma linha de amida 415, esta ultima se encaminhando para a instalação de esterificação e hidrólise 50 MAA, 50a.

A figura 3 mostra a esterificação 50, na qual uma linha de solvente 51 que conduz água e solvente orgânico, e uma linha de amida 52 ligada a amidação 40 se abre dentro de um tanque 53 que pode ser aquecido através de um aquecedor de tanque 54. Além disso, uma linha de álcool 55 mostrada com uma linha interrompida se abre no interior do tanque 53. A linha de álcool 55 se abre para foram em ambas a região mais alta e na região mais baixa do tanque 53. O primeiro tanque 53 está conectado a outro tanque 53’, que tem outro aquecedor de tanque 541, através de uma linha de vapor de éster 56 indicada através de uma linha de traços e pontos. Esse outro tanque 53’ também está conectado à linha de álcool 55 tanto a partir do topo como a partir do fundo. A linha de vapor de éster 56 está conectada a região superior do tanque 53’ e se abre dentro de um fundo 57 de uma coluna 58. Além disso, uma linha para o ácido sulfúrico diluído está presente na região de cima do tanque 53’. Uma unidade de tanque 510 circundada em uma elipse achuriada é formada a partir de um tanque que pode ser a quecido 53 e 54 com a linha de álcool 55 e uma linha de vapor de éster 56. É possível com relação a uma, duas ou mais de tais unidades de tanque que se sigam em sucessão do tipo de bateria, cada uma dessas unidades de tanque 510 estando conectadas através da linha de vapor de éster 56 ao fundo 57 da coluna 58. A partir do fundo 57 da coluna 58, uma linha de materiais de alto ponto de ebulição 511 também leva ao tanque 53, com a finalidade de alimentar a água e solvente orgânico de volta para a esterificação. Na região superior, de preferência no topo da coluna 58, um primeiro trocador de calor 512, seguido por outro separador de fases 513 estão conectados através de uma linha adequada. Em ambos, no topo da coluna 58 e no primeiro trocador de calor 512, pode ser provida uma primeira alimentação do estabilizador 515 com a finalidade de alimentar um inibidor ou um estabilizador que impeça a polimerização não desejada. Ligado ao separador de fase adicional 513 está uma lavadora 516 em cuja região mais baixa uma linha de solvente 517 saio e se abre na linha de solvente 51 através de um trocador de calor 521. A partir da região de cima da lavadora 516, sai uma linha de éster em bruto e que se abre dentro da operação de éster 60. A linha de ácido consumido 59 que sai a partir da região superior do tanque 53’ ou do tanque da ultima unidade de tanque 510 se abre no interior do recipiente de flutuação 519 para a remoção dos sólidos e dos constituintes insolúveis no ácido consumido. A partir do recipiente de flutuação 519, uma saída do ácido consumido 520 entra na instalação do ácido sulfúrico 100, e uma linha de vapor dos constituintes de baixo ponto de ebulição 522 que conduz os constituintes de baixo ponto de ebulição para a operação posterior e reciclagem, entra na esterificação.

A operação de éster mostrada na figura 6 está ligada a esterificação 50 através de uma minha de éster em bruto 61, a alimentação de éster em bruto 61 se abrindo no interior da região media de uma coluna de destilação á vácuo 62. Esta coluna 62 tem equipamentos internos 63 e um aquecedor de fundo 64 dispostos na região mais baixa da coluna 62. A partir da região mais baixa da coluna 62 que constitui o fundo desta coluna, uma saída para o éster 65 sai, se abre dentro da purificação fina do éster 70 e dessa forma alimenta a alimentação de éster em bruto dos constituintes de baixo ponto de ebulição para a purificação fina. Na região superior da coluna 62, usualmente no topo, um primeiro trocador de calor 66 é conectado através de uma saída, como estão um outro trocador de calor ou uma pluralidade de trocadores de cal um separador de fases 69. No separador de fases 69, a mistura que está se vaporizando a partir do trocador de calor 67 é dividida em constituintes orgânicos e aquosos, uma linha de reciclagem 611 na região superior estando conectada ao separador de fases, e se abrindo para fora na região superior da coluna 62. Na região mais baixa do separador, uma saída de água 610 está presente e se abre dentro da esterificação 50 com a finalidade de alimentar a água removida de volta para a esterificação. Um gerador de pressão reduzida 613 está conectado aos trocadores de calor 66 e 67 através de uma linha de pressão reduzida 612.

Na figura 7 a saída do éster 65 que está se vaporizando a partir da operação de éster 60 se abre no interior de uma coluna de destilação 71. Essa coluna compreende uma pluralidade de equipamentos internos de coluna 71, e na região mais baixa da coluna de destilação 71, um aquecedor de fundo de coluna 73. A partir da região do topo da coluna de destilação 71, uma linha de vapor de éster puro 74 entra em um primeiro trocador de calor 75 o qual é seguido por um ou mais trocadores de calor adicionais 76 que estão conectados a um gerador de pressão reduzida 717. A saída do trocador de calor adicional 76 tem uma linha a partir da qual, em primeiro lugar, se abre uma linha de reciclagem de éster 77 no interior da região superior, ou no interior do topo da coluna de destilação 71. A linha de reciclagem de éster 77 tem um ponto de ingresso do estabilizador 79 que está disposto na linha de reciclagem de éster 77 à montante de um misturador 78. E, segundo lugar, a partir da linha do trocador de calor adicional 76, sai uma linha de éster puro 710. Um trocador de calor adicional 711 e outro trocador de calor 712 estão conectados ao mesmo, em uma conexão em série. Esses trocadores de calor são seguidos por um recipiente de peneira molecular 713 que tem elementos de peneira molecular 714. Purificado adicionalmente pela peneira molecular, o éster ultra puro é transferido através da saída de éster ultra puro ligada ao recipiente de peneira molecular para dentro da instalação de processamento 80.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA

Sistema de instalação

Linha do acido sulfúrico

Outra linha do acido sulfúrico

Linha ácido sulfúrico consumido - acido

Linha do ácido metacrílico

Preparação da cianoidrina de acetona

Operação da cianoidrina de acetona

Amidação

Esterificação

50a Hidrólise

Pré purificação

Fim da purificação

Instalação adicional de processamento

Acabamento

100 Instalação de fabricação de ácido sulfúrico

Recipiente de acetona

Recipiente de ácido hidrociânico

Torre de lavagem

Elementos de resfriamento

Linhas de gás de descarga

Reator de alça

Alimentação de acetona

Alimentação de ácido hidrociânico

Bomba

210 Alimentação de catalisador

211 Misturador

212 Trocador de calor

213 Resistência de fluxo

214 Linhas de resfriamento

215 Trocador de calor

216 Recipiente de recolhimento

217 Bocal

218 Circuito de resfriamento

219 Trocador de calor

220 Saída

221 Recipiente de estabilização

222 Alimentação de ácido sulfúrico

223 Saída

Trocador de calor

Alimentação de vapor

Coluna

Equipamentos

Fundo de coluna com trocador de calor

Saída do fundo

Linha de produto puro

Saída do topo

Trocador de calor

310 Bomba de vácuo

311 Trocador de calor

312 Recipiente de resfriamento

313 Linha de reciclagem

Alimentação de cianoidrina de acetona

Alimentação de ácido sulfúrico

Reator de alça

Bomba

Misturador

Trocador de calor

Separador de gases

Saída de gás

Alimentação

410 Reator de alça adicional

411 Alimentação

412 Trocador de calor

413 Separador de gases

414 Saída de gás

415 Linha de amida

Linha de solvente

Linha de amida

Primeiro tanque

Primeiro aquecedor de tanque

53’ Tanque adicional

54’ Aquecedor do tanque adicional

Linha de álcool

Linha de vapor de éster

Fundo da coluna

Coluna

Linha de ácido consumido

510 Unidade de tanque

511 Linha de constituinte de alto ponto de ebulição

512 Trocador de calor

513 Separador de fases

514 Alimentação do estabilizador

515 Alimentação adicional de estabilizador

516 Coluna de extração

517 Linha de solvente

518 Linha de éster em bruto

519 Recipiente de flutuação

520 Saída do ácido consumido

521 Trocador de calor

522 Linha de vapor de componente de baixo ponto de ebulição

Linha de éster em bruto

Coluna de destilação à vácuo

Equipamentos internos da coluna

Aquecedor de fundo

Saída de éster

Trocador de calor

Trocador de calor

Alimentação de água

Separador de fases

610 Saída de água

611 Linha de reciclagem

612 Linha de pressão reduzida

613 Gerador de pressão reduzida

Coluna de destilação

Equipamentos internos da coluna

Aquecedor de fundo de coluna

Linha de vapor de éster puro

Primeiro trocador de calor

Trocador de calor adicional

Linha de reciclagem do éster

Misturador

Ponto de entrada do estabilizador

710 Saída de éster puro

711 Trocador de calor adicional

712 Outro trocador de calor

713 Recipiente da peneira molecular

714 Equipamentos da peneira molecular

715 Saída do éster ultra puro

716 Linha de constituinte de alto ponto de ebulição

717 Retirada de componente de baixo ponto de ebulição

Claims (27)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Processo para preparação de acetona cianoidrina de, caracterizado pelo fato de que compreende:

   reagir uma mistura de reação compreendendo acetona e ácido hidrociânico, na presença de um catalisador, em um reator de circuito fechado, para formação de acetona cianoidrina como o produto da reação, o dito reator de circuito fechado compreendendo pelo menos uma aparelhagem na qual a mistura de reação é resfriada, pelo menos uma bomba, pelo menos uma aparelhagem para misturação na qual a mistura de reação é misturada, e pelo menos um orifício de alimentação através do qual ácido hidrociânico, acetona e catalisador são alimentados, o dito catalisador sendo alimentado à jusante da alimentação da acetona ou do ácido hidrociânico ou de ambos.
2. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o catalisador é alimentado em um ponto no reator de circuito fechado que está mais próximo a um orifício de entrada da mistura de reação no interior de pelo menos uma aparelhagem para misturação da mistura de reação do que a um orifício de alimentação para alimentação do ácido hidrociânico ou do orifício de alimentação para alimentação da acetona, ou de ambos os orifícios de alimentação.
3. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o catalisador é alimentado em um ponto no reator de circuito fechado no qual o comprimento do trajeto da mistura de reação, antes da entrada em um orifício de entrada da mistura de reação para dentro de pelo menos uma aparelhagem para misturação da mistura de reação, é de no máximo 30% do comprimento do trajeto que a mistura de reação percorre depois da alimentação do ácido hidrociânico e da acetona antes de entrar em um orifício de entrada da mistura de reação para dentro da pelo menos uma aparelhagem para misturação da mistura de reação.

   Petição 870160075002, de 13/12/2016, pág. 7/15
4. 4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o tempo de permanência do catalisador, na mistura de reação, entre a alimentação e a misturação, na pelo menos uma aparelhagem para misturação da mistura de reação, é de no máximo 10 segundos.
5. 5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o catalisador é alimentado continua ou intermitentemente.
6. 6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a temperatura da mistura de reação, no reator de circuito fechado, é de 11Ό até 70Ό.
7. 7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o catalisador usado é uma base inorgânica ou uma base orgânica.
8. 8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o catalisador usado é uma amina orgânica.
9. 9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o produto da reação é retirado continua ou intermitentemente a partir do reator de circuito fechado, o produto da reação sendo resfriado a uma temperatura de 0°C até 10€, em um ou mais trocadores de calor depois de sair do reator de circuito fechado.
10. 10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o produto da reação resfriado é misturado com um ácido.
11. 11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o produto da reação é misturado com o ácido sulfúrico.
12. 12. Processo, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado de que é usado o ácido sulfúrico com um teor de água de 0,1% até 8% em peso.
13. 13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que uma amostra da mistura de reação é retirada a partir do reator de circuito fechado em pelo menos um ponto, e a

    Petição 870160075002, de 13/12/2016, pág. 8/15 amostra é analisada espectroscopicamente.
14. 14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a amostragem é efetuada de forma contínua ou intermitente, e a amostra é alimentada de volta para o reator de circuito fechado depois da análise.
15. 15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que a reação é executada em um pH de cerca de 6,5 até cerca de 8.
16. 16. Processo para preparação de acetona cianoidrina, caracterizado pelo fato de que compreende:

    (a) reagir uma mistura de reação compreendendo acetona e ácido hidrociânico, na presença de um catalisador, em um reator de circuito fechado, para formação de acetona cianoidrina, como o produto da reação, o dito reator de circuito fechado compreendendo pelo menos uma aparelhagem na qual a mistura de reação é resfriada, pelo menos uma bomba, pelo menos uma aparelhagem na qual a mistura de reação é misturada, e, em cada caso, pelo menos um orifício de alimentação através do qual ácido hidrociânico, acetona e catalisador são alimentados, (b) retirar o dito produto da reação continua ou intermitentemente do reator de circuito fechado, e (c) resfriar o produto da reação, depois de sair do reator de circuito fechado, para uma temperatura de 0°C até 10€, em um ou mais trocadores de calor, e misturar o dito produto de reação com ácido sulfúrico com um teor de água de 0,1% até 8% em peso.
17. 17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o catalisador é alimentado à jusante a partir da alimentação da acetona ou do ácido hidrociânico, ou de ambos.
18. 18. Processo, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que o catalisador é alimentado em um ponto no reator de

    Petição 870160075002, de 13/12/2016, pág. 9/15

    4 circuito fechado que é mais próximo a qualquer orifício de entrada da mistura de reação em pelo menos uma aparelhagem para misturação da mistura de reação do que a um orifício para alimentação do ácido hidrociânico ou de um orifício para alimentação da acetona ou em ambos os orifícios de alimentação.
19. 19. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que o catalisador é alimentado em um ponto no reator de circuito fechado no qual o comprimento do trajeto da mistura de reação, antes da entrada em um orifício de entrada da mistura de reação para dentro de pelo menos uma aparelhagem, para misturação da mistura de reação, é de no máximo 30% do comprimento do trajeto que a mistura de reação percorre depois da alimentação do ácido hidrociânico e da acetona, antes de entrar em um orifício de entrada da mistura de reação para dentro da pelo menos uma aparelhagem, para misturação da mistura de reação.
20. 20. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que o tempo de permanência do catalisador, na mistura de reação, entre a alimentação e a misturação, na pelo menos uma aparelhagem para misturação da mistura de reação, é de no máximo 10 segundos.
21. 21. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizado pelo fato de que o catalisador é alimentado continua ou intermitentemente.
22. 22. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 21, caracterizado pelo fato de que a temperatura da mistura de reação, no reator de circuito fechado, é de 11°C até 70Ό.
23. 23. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 16 a 22, caracterizado pelo fato de que o catalisador usado é uma base inorgânica ou uma base orgânica.
24. 24. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 16 a 23, caracterizado pelo fato de que o catalisador usado é uma amina orgânica.

    Petição 870160075002, de 13/12/2016, pág. 10/15
25. 25. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 16 a 24, caracterizado pelo fato de que uma amostra da mistura de reação é retirada a partir do reator de circuito fechado em pelo menos um ponto, e a amostra é analisada espectroscopicamente.

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26. 26. Processo, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a amostragem é efetuada contínua ou intermitentemente, e a amostra é alimentada de volta ao reator de circuito fechado depois da análise.
27. 27. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 16 a 26, caracterizado pelo fato de que a reação é executada em um pH de cerca de 6,5 até cerca de 8.

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