一種用離子液體吸收甲基丙烯醛的方法
2023-05-30 10:14:56
專利名稱：一種用離子液體吸收甲基丙烯醛的方法
技術領域：
本發明屬於氣體產品吸收的技術領域，涉及一種新的吸收甲基丙烯醛的方法。
背景技術：
甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate，MMA)為重要的有機化工產品，是丙烯酸樹脂塑料的最主要的聚合單體，用途十分廣泛。目前國內全部是以傳統的丙酮氰醇法(ACH法)生產。雖然ACH法工藝成熟，但由於所用原料劇毒、價格較高且使用劇毒品和強酸，造成環境汙染及毒害人體，現在國外已開發新的替代工藝路線，其中以C4衍生物為原料制MMA的工藝路線最具競爭優勢。C4衍生物生產MMA與其他方法相比較，具有成本低、汙染小、經濟效益好等特點。C4衍生物生產MMA的工藝路線為異丁烯(叔丁醇)→甲基丙烯醛→甲基丙烯酸→甲基丙烯酸甲酯或異丁烯(叔丁醇)→甲基丙烯醛→甲基丙烯酸甲酯。異丁烯、氧氣、氮氣、水蒸氣的混合氣體在催化劑作用下產生甲基丙烯醛，反應產物需要進行純化，才能進入甲基丙烯醛一步氧化酯化反應。
專利US3957880提出用乙醇進行吸收，然後用水作為萃取劑進行萃取精餾的方法，但水和甲基丙烯醛易形成共沸物，不能滿足第二部氧化酯化反應的要求。專利US2514966提出用水吸收的方法，但是甲基丙烯醛在水中的溶解度比較小，因此需要用大量的水才能將甲基丙烯醛吸收下來，這種方法會造成水資源浪費，而且所得產物也是易形成共沸物，難於進一步純化。專利US5969178報導了水洗、甲醇乾燥、甲醇吸收和回收精餾四塔聯合的工藝，此工藝用到大量甲醇，甲醇揮發度高，做吸收劑會造成大量浪費，而且甲醇對人體有嚴重毒害，易對環境造成汙染。
因此我們希望找到一種既能有效地吸收甲基丙烯醛，而且容易與甲基丙烯醛分離，能夠循環使用，不會對環境造成汙染的吸收劑。離子液體正是符合上述要求的綠色吸收劑。
離子液體是完全由特定陽離子和陰離子構成的在室溫或近於室溫下呈液態的物質，與傳統的液態物質相比較，它具有獨特的物理化學性質，這些性質決定了它比甲醇和水更適合做甲基丙烯醛的吸收溶劑(1)離子液體對混合氣體中被分離組分(甲基丙烯醛)有較大的溶解度。
(2)一些種類的離子液體對混合氣體中除甲基丙烯醛外的其它氣體組分的溶解度要小，即具有較高的吸收選擇性。
(3)離子液體的蒸汽壓很低，有的幾乎為零，吸收和再生過程中揮發損失很少。
(4)離子液體有很好的化學穩定性，無毒，不易燃燒。
發明內容
本發明發現了一類新的可以吸收甲基丙烯醛的溶劑，包括離子液體，離子液體和水的混合溶液，離子液體和甲醇的混合溶液。本發明還發現了一種從氣流中吸收甲基丙烯醛的方法。本發明的方法採用了無揮發性的離子液體作吸收劑，提高了吸收效率，同時這種吸收劑再生過程簡單，可循環利用，具有環境友好性。
該吸收劑組合物改進了吸收的多種性能，其中包括提高吸收效率，簡化吸收過程，循環利用吸收劑等方面。很顯著的是，相同質量的甲基丙烯醛通過本發明的吸收劑或吸收劑組合物，能高效地被吸收下來。相同質量的甲基丙烯醛在吸收劑或吸收劑組合物低循環量下除去，可減小容器、熱交換器、泵以及連接管線的尺寸、造價和相關的操作費用。
氣流中的甲基丙烯醛氣體通過與本發明的吸收劑或吸收劑組合物接觸而被除去，已使用過的即富含甲基丙烯醛的吸收劑組合物進行再生，除去全部或部分所吸收的甲基丙烯醛，然後再循環到吸收步驟。
附圖是按照本發明吸收甲基丙烯醛氣體典型的工藝流程圖。含有甲基丙烯醛氣體的一段反應產物氣流，先進入深冷區，然後通過管線1進入吸收區，吸收區包括一氣液接觸設備，它既可以是鼓泡吸收的吸收塔，也可以是包含塔板或填料的吸收塔。吸收區，典型的操作溫度是5-15℃，壓力為常壓或低壓。
在吸收區中，通過管線1引進的進料氣流與吸收劑組合物接觸，進料氣流中的甲基丙烯醛氣體被除去，產物氣流通過管線2排出吸收區，返回一段反應。富含甲基丙烯醛的吸收劑組合物從管線3排出吸收區。
富含甲基丙烯醛的吸收劑組合物可以通過一個或多個解吸區。附圖示出一個解吸區。幾乎全部被吸收的甲基丙烯醛氣體從吸收劑組合物中分離出來，並從管線7中排出，進行冷凝。
富含甲基丙烯醛的吸收劑組合物通過管線8進入再生區，在這裡仍存在於吸收劑組合物中的甲基丙烯醛被解吸出來。因為離子液體具有蒸汽壓幾乎為零的特點，如果只用離子液體作為吸收劑，並不與其他溶劑混合，吸收劑再生採用加熱的方法就可以。如果用離子液體和其他溶劑混合作為吸收劑組合物，再生區採用常規溶劑的再生工藝即可。
富含甲基丙烯醛的吸收劑組合物經過再生後，返回吸收區。再生的吸收劑組合物通常在進入吸收區前被冷卻。對本領域技術人員來說，使用標準的設備可以完成冷卻再生吸收劑組合物。
圖1為發明方法的流程原理圖。其中1為含甲基丙烯醛的混合氣體，2為吸收後排出氣體，3、4為吸收後溶劑與甲基丙烯醛的混合物，5、6為再生後的溶劑，7、8為甲基丙烯醛。A為吸收塔，B為閃蒸塔，C為冷凝器。
具體實施例方式以下結合實施例形式的具體實施方式
對本發明的上述內容作進一步的詳細說明。
本發明中吸收率的定義如下
實施例1吸收條件氣體組成為IB(異丁烯)0.22％，O21.51％，N268.11％，H2O 12.30％，CO24.25％，CO 1.77％，MAL 10.97％，MAA 0.50％，C3H6O 0.1％氣體流速15ml/min吸收劑用量40ml溫度20℃，常壓操作鼓泡靜態吸收釜吸收結果對比
實施例2吸收條件氣體組成與實施例1相同吸收劑用量40ml氣體流速10ml/min溫度20℃鼓泡靜態吸收釜吸收結果
實施例3對實施例1中的已經吸收甲基丙烯醛的離子液體[bmim][BF4]進行解吸，第一次解吸完全後，進行第二次吸收，然後第二次解吸，再進行第三次吸收。解吸方法為加熱法，吸收條件同實施例1。
吸收結果比較
實施例4將富含甲基丙烯醛的氣流通入離子液體吸收塔，塔板數為10塊，常壓操作。進口氣體溫度110℃，氣體組成以實施例1相同，質量流量為14.56kg/h。用20℃的[bmim]BF430kg/h進行吸收，塔釜溫度36.6℃，塔頂溫度2.1℃。吸收後的塔頂氣體組成為IB 0.02％，O2 1.96％，N2 89.6％，H2O 0.47％，CO2 5.5％，CO 2.32％，MAL0.006％，C3H6O微量。
注以上組成均為質量百分數。
權利要求
1.一種用離子液體吸收甲基丙烯醛的方法，其特徵是用一種吸收劑將甲基丙烯醛吸收下來，這種吸收劑中含有離子液體。
2.根據權利要求1中的吸收劑可以是純的離子液體，也可以是離子液體與甲醇的混合物，離子液體與乙醇的混合物，離子液體與水的混合物，離子液體、水和甲醇的混合物。
3.根據權利要求1中的吸收劑中含有的離子液體是烷基季銨鹽類、烷基季磷鹽類、N-烷基取代吡啶類、N，N』-二烷基取代咪唑類這四類離子液體中的一種或幾種的混合物。
4.根據權利要求1中的吸收劑可以含有一種離子液體，也可以含有多種離子液體。
全文摘要
本發明為一種用於甲基丙烯醛的吸收方法，其特徵是用含離子液體的吸收劑吸收甲基丙烯醛。吸收劑組合物能有效的吸收甲基丙烯醛，而且容易與甲基丙烯醛分離，易於再生並可循環使用，是一種綠色吸收劑，該工藝是一種綠色甲基丙烯醛吸收分離工藝。
文檔編號C07C47/22GK101020625SQ200710064330
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月12日 優先權日2007年3月12日
發明者張鎖江, 陳瓊, 閆瑞一, 王蕾, 陳玉煥, 袁曉亮 申請人:中國科學院過程工程研究所