生产丙烯酸的方法与流程

1.本技术要求于2020年12月3日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2020-0167638的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本说明书。
2.本技术涉及一种生产丙烯酸的方法。


背景技术：

3.丙烯酸通常是通过丙烯的氧化脱氢反应生产，作为高吸水性聚合物、涂料、粘合剂等的原材料，对丙烯酸的需求已经增加。特别地，高吸水性聚合物被用作例如尿布等卫生用品。
4.到目前为止，已有相当数量的化学产品是利用来自煤或石油等化石原料的原材料生产的。然而，在防止全球变暖和环境保护方面，使用可回收的生物衍生资源作为碳源，作为现有化石原料的替代品，近来已受到关注。例如，已尝试开发利用生物质资源包括玉米或小麦等淀粉类生物质、甘蔗等碳水化合物类生物质、油菜籽或稻草残渣等纤维素类生物质等作为原材料的方法。
5.换言之，关于打破现有的基于石油化工的制造工艺过程，生产基于环境友好型原材料的化学产品，以获得环境保护方面的优异性能，同时获得可持续性的研究正在进行中。
6.由乳酸生产其他化学产品的一类反应可以包括气相反应，其中，包含乳酸的原材料被蒸发并在气态下与催化剂接触而获得产物。例如，作为使用乳酸生产丙烯酸的技术，使用固体催化剂的气相脱水反应是已知的，并且乳酸的脱水反应主要是作为气相反应来研究的。
7.乳酸是一种在无水、无催化剂的液相中当发生酯化反应时聚合的物质，随着乳酸的浓缩以及其浓度的增加而作为乳酸低聚物进行反应。当乳酸低聚时发生脱水，并且当乳酸在没有水的情况下浓缩时发生乳酸的低聚反应。当乳酸低聚物被引入到生产丙烯酸的反应器中时，反应器中出现结垢，反应产率会降低，并且因此，关于降低用于生产丙烯酸的乳酸低聚物的含量的方法的研究正在进行中。
8.除此问题之外，由于与现有的石油化学反应(如丙烯的氧化反应)相比，生物原材料的反应显示出较低的丙烯酸选择性，因此在开发该方法中需要提高经济可行性。
9.特别地，当生产基于生物原材料的丙烯酸时，低沸点的副产物如一氧化碳、二氧化碳和乙醛与丙烯酸的生产一起生产，降低了丙烯酸的选择性，并且因此，关于生产基于生物原材料的丙烯酸时，顺利分离副产物如低沸点副产物和丙烯酸并且提高低沸点副产物本身的纯度以用于商品化的方法的研究正在进行中。
10.现有技术文献
11.专利文件
12.(专利文献1)国际专利申请公开no.2005-095320


技术实现要素：

13.技术问题
14.本技术涉及提供一种生产丙烯酸的方法。
15.技术方案
16.本技术的一个实施方案提供一种生产丙烯酸的方法，该方法包括：步骤1，通过将第一吸收剂加入到生物原材料的反应产物中，并冷却所得物来分离包含乙醛(acho)的第一低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质；步骤2，通过蒸馏包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质，分离包含乙醛(acho)的第二低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第二高沸点物质；步骤3，通过将第二吸收剂加入到包含乙醛(acho)的第一低沸点物质中并冷却所得物，分离第一不可压缩物和包含乙醛(acho)的第三低沸点物质；以及步骤4，通过纯化包含丙烯酸(aa)的第二高沸点物质来生产丙烯酸。
17.有益效果
18.根据本发明的一个实施方案的生产丙烯酸的方法，包括通过向生物原材料的反应产物中加入第一吸收剂并冷却所得物，以分离包含乙醛(acho)的第一低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质的步骤1和步骤2，因此，可以以高纯度和高产率生产最终的丙烯酸。
19.特别地，由于乳酸的脱水反应在高温(330℃至400℃)下发生，因此乙醛作为生物原材料反应产物的副产物产生，并且通过根据本技术公开内容生产丙烯酸的方法，该方法中包括步骤3，将作为副产物产生的乙醛在生产上述高纯度和高产率的丙烯酸的同时，可以作为高纯度和高产率的产品进行商品化，由于可以同时获得丙烯酸和乙醛，因此提高了生物工艺过程的经济可行性。
附图说明
20.图1是示出根据本技术一个实施方案的生产丙烯酸的方法的示意图。
21.图2是示出根据本技术比较例1的生产丙烯酸的方法的示意图。
22.图3是示出根据本技术比较例1的生产丙烯酸的方法的示意图。
23.《附图标记》
24.a：生物原材料的反应产物
25.b：冷却塔
26.c：吸收塔
27.c-1、c-2、c-3：额外的冷却过程
28.d：分离塔
29.e：蒸馏塔
30.1：第一吸收剂
31.2：第二吸收剂
32.3：第一低沸点物质
33.4：第一高沸点物质
34.5：第二高沸点物质
35.6：第二低沸点物质
36.7：乙醛
37.8：第三低沸点物质
38.9：第一不可压缩物
具体实施方式
39.在下文中，将更详细地描述本说明书。
40.在本说明书中，除非另有相反的特别说明，否则对某一部分“包含”某些成分的描述是指能够进一步包含其他成分，并且不排除其他成分。
41.在本说明书中，“p至q”表示“大于或等于p且小于或等于q”的范围。
42.在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施方案，以便本领域的普通技术人员可以容易地实现本公开。然而，本公开可以以各种不同的形式实施，并且不限于在此描述的实施方案。
43.本技术的一个实施方案提供了一种用于生产丙烯酸的方法，该方法包括：步骤1，通过将第一吸收剂加入到生物原材料的反应产物中，并冷却所得物来分离包含乙醛(acho)的第一低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质；步骤2，通过蒸馏包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质，分离包含乙醛(acho)的第二低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第二高沸点物质；步骤3，通过将第二吸收剂加入到包含乙醛(acho)的第一低沸点物质中并冷却所得物，分离第一不可压缩物和包含乙醛(acho)的第三低沸点物质；以及步骤4，通过纯化包含丙烯酸(aa)的第二高沸点物质来生产丙烯酸。
44.通过根据本技术的一个实施方案的生产丙烯酸的方法，包括通过向生物原材料的反应产物中加入第一吸收剂并冷却所得物，以分离包含乙醛(acho)的第一低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质的步骤1和步骤2，可以以高纯度和高产率生产最终的丙烯酸。
45.特别地，由于乳酸的脱水反应在高温(330℃至400℃)下发生，因此乙醛作为生物原材料反应产物的副产物产生，并且通过根据本技术公开内容生产丙烯酸的方法，该方法中包括步骤3，将作为副产物产生的乙醛在生产上述高纯度和高产率的丙烯酸的同时，可以作为高纯度和高产率的产品进行商品化，由于可以同时获得丙烯酸和乙醛，因此提高了生物工艺过程的经济可行性。
46.换言之，本公开包括基于生物原材料生产丙烯酸的方法，代替现有的利用丙烯氧化反应生产丙烯酸的石化方法，并且根据本技术生产丙烯酸的方法能够通过包括步骤1和步骤2来获得高纯度丙烯酸，并且通过进一步包括步骤3，也能够获得高纯度乙醛，并且因此，本技术公开内容的主要技术特征是通过将作为副产物废弃的物质也商品化来提高生物工艺过程的经济可行性。
47.本技术的一个实施方案提供了步骤1，通过将第一吸收剂加入到生物原材料的反应产物中，并冷却所得物以分离包含乙醛(acho)的第一低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质。
48.步骤1中包括的生物原材料的反应可以包括乳酸的脱水反应，并且可以包括任何反应而没有限制，只要是用于生产丙烯酸的生物原材料的反应。
49.在本技术的一个实施方案中，生物原材料可以是气相的乳酸。
50.在本技术的一个实施方案中，气相可以指蒸发状态，即，液体蒸发变成气体的状态。
51.在本技术中，乳酸是具有不对称碳原子的有机化合物，与所述碳原子连接的四个原子基团为羧基、羟基、甲基和氢键，包括d-乳酸和l-乳酸两者，并且可以指单一的乳酸单体。
52.在本技术中，乳酸低聚物是指通过乳酸互相反应形成的二聚体、三聚体等而获得的物质，并且乳酸低聚物可以是指乳酸的二聚体至100聚体。
53.乳酸是一种即使在无水、无催化剂的液相中通过酯化反应聚合的物质，通过乳酸聚合反应形成的物质都可以表示为乳酸低聚物。换言之，除单一乳酸单体外，通过乳酸聚合反应形成的所有物质都可以定义为乳酸低聚物。
54.在本技术的一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，该气相乳酸包含水；和乳酸原材料，并且
55.乳酸原材料包含乳酸；和乳酸低聚物，基于100重量份的气相乳酸，乳酸原材料以大于或等于10重量份且小于或等于100重量份被包含。
56.在另一个实施方案中，基于100重量份的气相乳酸，乳酸原材料可以以大于或等于10重量份且小于或等于100重量份，优选大于或等于30重量份且小于或等于100重量份，更优选大于或等于60重量份且小于或等于100重量份被包含。
57.气相乳酸是在生产丙烯酸之前处于最终气化状态的乳酸水溶液，通过在气相乳酸中满足上述范围的乳酸原材料含量，乳酸原材料本身的引入量是合适的，并且水含量被调节至适当的范围，因此，根据本技术生产丙烯酸的方法中获得了优异的经济可行性。
58.在本技术一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，气相乳酸中乳酸与乳酸低聚物的比例可以为100:0至80:20。
59.在另一个实施方案中，气相乳酸中乳酸与乳酸低聚物的比例可以满足100:0至80:20，优选100:0至90:10，更优选100:0到95:5的范围。
60.换言之，根据本公开生产丙烯酸的方法突破了现有的基于石油化工的制造工艺过程，以环保性生物原材料乳酸为基础生产丙烯酸，因此，在获得可持续性的同时，在环境保护方面获得了优异的性能。气相乳酸对应于根据本技术步骤1的生物原材料，对于生产最终丙烯酸的方法来说，可以减少反应器中结垢的发生，并且可以提高反应产率。
61.在本技术的一个实施方案中，生物原材料的反应产物可以包含丙烯酸、乙醛、一氧化碳、二氧化碳、水、氢气、乳酸单体、乙酸、2,3-戊二酮(2,3-pd)和丙酸(pa)。
62.特别地，由于反应温度为250℃至270℃，因此在基于石油化工的丙烯氧化反应中不产生乙醛，然而，由于根据本技术的生物原材料的反应中的气相乳酸的脱水反应在高温(330℃至400℃)下发生，因此在生产丙烯酸的工艺中产生了作为副产物的乙醛，并且在此将作为副产物产生的乙醛商品化也是本公开的主要目的。
63.在本技术的一个实施方案提供的生产丙烯酸的方法中，步骤1包括通过冷却塔进行分离的步骤，该冷却塔的冷却温度为大于或等于10℃且小于或等于150℃，内部压力为大于或等于0.5巴且小于或等于5.0巴。
64.在另一个实施方案中，冷却塔可以具有大于或等于0.5巴且小于或等于5.0巴的内部压力，优选地大于或等于1.0巴且小于或等于4.0巴，并且更优选地大于或等于2.0巴且小
于或等于3.5巴，并且可以特别地满足3.0巴的内部压力。
65.在另一实施方案中，冷却塔的内部温度可以为10℃以上，优选为20℃以上，更优选为40℃以上，且可以为200℃以下，优选为150℃以下。
66.通过使冷却塔的内部温度和内部压力满足上述步骤1中的上述范围，可以最大限度地减小排出到冷却塔的上部的第一低沸点物质中所包含的丙烯酸的含量，即，生物原材料反应产物中的所有丙烯酸被排出到冷却塔下部的包括丙烯酸(aa)的第一高沸点物质中，因此，可以提高丙烯酸的产率和纯度。
67.换言之，在生产丙烯酸的方法中，步骤1可以是通过冷却分离包含丙烯酸的第一高沸点物质和其它低沸点副产物的步骤。
68.在本技术的一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，包括第一吸收剂，使得相对于生物原材料的反应产物中的100重量份的丙烯酸，步骤1的第一低沸点物质中包含的丙烯酸(aa)以1重量份以下被包含。
69.在根据本公开的步骤1中，生物原材料的反应产物中的丙烯酸通过调节第一吸收剂的含量以及如上所述调节冷却塔的温度和压力范围，可以将包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质中的全部排出到冷却塔的下部。
70.具体地，在本技术的一个实施方案中，步骤1的第一低沸点物质中包含的丙烯酸(aa)相对于生物原材料的反应产物中100重量份的丙烯酸，可以以1重量份以下，优选0.5重量份以下，更优选0.01重量份以下被包含，并且，可以是0重量份以上，优选0.005重量份以上。
71.换言之，在步骤1的包含在第一低沸点物质中的丙烯酸(aa)是未得到废弃的量，通过如上所述调节第一吸收剂的量，如上调节包含在第一低沸点物质中的丙烯酸(aa)的重量，可以提供一种经济上优越的生产丙烯酸的方法。
72.在本技术的一个实施方案提供的生产丙烯酸的方法中，当冷却塔具有大于或等于10℃且小于或等于50℃的冷却温度时，相对于100重量份的步骤1的生物原材料的反应产物，第一吸收剂以大于或等于1重量份且小于或等于20重量份被包含。
73.在另一个实施方案中，相对于100重量份的步骤1的生物原材料的反应产物，第一吸收剂可以以大于或等于1重量份且小于或等于20重量份，优选大于或等于2重量份且小于或等于15重量份，并且更优选大于或等于3重量份且小于或等于10重量份被包含。
74.在本技术一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，当冷却塔的冷却温度为大于或等于50℃且小于或等于80℃时，相对于100重量份的步骤1的生物原材料的反应产物，第一吸收剂以大于或等于35重量份且小于或等于50重量份被包含。
75.在另一个实施方案中，相对于100重量份的步骤1的生物原材料的反应产物，第一吸收剂可以以大于或等于35重量份且小于或等于50重量份，优选大于或等于37重量份且小于或等于45重量份，并且更优选大于或等于40重量份且小于或等于45重量份被包含。
76.本技术的生产丙烯酸的方法在进行上述步骤1时调节冷却塔的热量，并包括上述含量范围内的第一吸收剂，通过特别包括上述范围内的第一吸收剂，调节包含丙烯酸、水等的第一高沸点物质全部被排出到吸收塔的下部，并且因此，最终生产的丙烯酸具有增加的产率和纯度，且作为副产物产生的乙醛也可以以高纯度产出。
77.图1是根据本技术的生产丙烯酸的方法的示意图，具体地，确定将生物原材料的反
应产物a引入冷却塔b，并通过包括第一吸收剂1发生依赖于沸点的分离过程，在此确定了包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质4被分离到下部，而包含乙醛(acho)的第一低沸点物质3被分离到上部。
78.在本技术的一个实施方案提供的生产丙烯酸的方法中，第一吸收剂包含一种与丙烯酸(aa)的标准沸点(nbp)相比沸点差为20℃以上，并且与乙醛(acho)的标准沸点(nbp)相比沸点差为50℃以上的物质。
79.在本技术中，标准沸点(nbp)是沸点的同义词，并且可以表示当外部压力为1个大气压(760mmhg)时液体的沸点。物质的沸点通常是指标准沸点，例如，水的标准沸点可以表示为100℃。其是指不仅从液体表面发生蒸发，而且从液体内部发生汽化并且开始产生气泡的温度，并且可以是指物质状态从液体到气体发生变化的温度。
80.在另一个实施方案中，第一吸收剂可以是一种与丙烯酸(aa)的标准沸点(nbp)相比沸点差为大于或等于20℃且小于或等于40℃，并且与乙醛(acho)的标准沸点(nbp)相比沸点差为大于或等于50℃且小于或等于80℃的物质。
81.在本技术的一个实施方案中，丙烯酸的标准沸点为141℃，乙醛的标准沸点为20℃。
82.在本技术的一个实施方案中，第一吸收剂可以是一种与丙烯酸(aa)的标准沸点(nbp)相比沸点差为大于或等于20℃且小于或等于40℃，与乙醛(acho)的标准沸点(nbp)相比沸点差为大于或等于50℃且小于或等于80℃的物质，并且与乙醛相比具有更高的沸点。
83.在本技术的一个实施方案中，只要满足上述条件，就可以无限制地使用第一吸收剂，并且具体地，在本技术的一个实施方案中，第一吸收剂可以包括水。
84.在本技术的一个实施方案中，第一吸收剂可以满足大于或等于10℃且小于或等于100℃的温度范围。
85.在另一个实施方案中，第一吸收剂可以满足大于或等于10℃且小于或等于100℃，优选大于或等于20℃且小于或等于100℃，最优选大于或等于30℃且小于或等于100℃的温度范围。
86.如上通过使第一吸收剂温度范围满足上述的范围，将第一吸收剂温度调节到与包括在步骤1的冷却塔中的冷却塔的内部温度范围相似的范围，从而通过减少冷却塔的内部容量来提高经济可行性。
87.在本技术的一个实施方案中，基于100重量份的包含在生物原材料的反应产物中的丙烯酸，包含在第一高沸点物质中的丙烯酸可以以95重量份以上被包含。
88.在另一个实施方案中，基于100重量份的包含在生物原材料的反应产物中的丙烯酸，包含在第一高沸点物质中的丙烯酸可以以95重量份以上，优选97重量份以上，更优选99重量份以上被包含，并且可以为100重量份以下。
89.在本技术的一个实施方案中，基于100重量份的包含在生物原材料的反应产物中的乙醛，第一低沸点物质中包含的乙醛可以以90重量份以上被包含。
90.在另一个实施方案中，基于100重量份的包含在生物原材料的反应产物中的乙醛，第一低沸点物质中包含的乙醛可以以90重量份以上，优选93重量份以上，更优选95重量份以上被包含，并且可以为100重量份。
91.本技术的一个实施方案提供了步骤2，通过蒸馏包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物
质来分离包含乙醛(acho)的第二低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第二高沸点物质。
92.在本技术的一个实施方案中，步骤2是将步骤1中排出到冷却塔下部的包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质再次蒸馏的步骤，相当于分离包含乙醛(acho)的第二低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第二高沸点物质的步骤。
93.换言之，通过步骤2这样的一个过程，可以将在步骤1中可能排出到冷却塔下部的乙醛进一步分离得到高产率且高纯度的丙烯酸，并通过得到包含乙醛(acho)的第二低沸点物质，通过后述的步骤3的分离过程可以得到高产率且高纯度的乙醛。
94.在本技术的一个实施方案中，包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质可以包含水、丙烯酸和乙醛。
95.在本技术的一个实施方案中，基于100重量份的包含在第一高沸点物质中的丙烯酸(aa)，第二高沸点物质中包含的丙烯酸可以以95重量份以上被包含。
96.在另一个实施方案中，基于100重量份的包含在第一高沸点物质中的丙烯酸(aa)，第二高沸点物质中包含的丙烯酸可以以95重量份以上，优选97重量份以上，更优选99重量份以上被包含，并且可以为100重量份以下，优选99.99重量份以下。
97.在根据本公开的生产丙烯酸的方法中，通过在步骤1中加入吸收剂并冷却，在步骤2中再次分离醛类的过程，最终生产的包含在第二高沸点物质中的丙烯酸的产率可以很高。
98.在本技术的一个实施方案中，可以纯化第二高沸点物质以得到最终的丙烯酸。
99.在本技术的一个实施方案中，基于100重量份的包含在包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质中的乙醛，包含在第二低沸点物质中的乙醛可以以95重量份以上被包含。
100.在另一个实施方案中，基于100重量份的包含在包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质中的乙醛，包含在第二低沸点物质中的乙醛可以以95重量份以上，优选96重量份以上，更优选97重量份以上被包含，并且可以为100重量份以下，优选99.99重量份以下。
101.如上所述，在以高产率得到丙烯酸的同时，还可以通过再次分离包含在包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质中的乙醛并经过一个后面所述的过程来商品化乙醛。
102.图1是根据本技术的生产丙烯酸的方法的示意图，并且可以确定，步骤2具体地通过蒸馏塔e分离包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质4，以得到包含丙烯酸(aa)的第二高沸点物质5，并将包含乙醛(acho)的第二低沸点物质6供给到后面所述的过程中。
103.本技术的一个实施方案提供了步骤3，通过将第二吸收剂加入到包含乙醛(acho)的第一低沸点物质并冷却所得物，以分离第一不可压缩物和包含乙醛(acho)的第三低沸点物质。
104.在本技术的生产丙烯酸的方法中，步骤3是向在步骤1中排出到冷却塔的上部的第一低沸点物质中加入第二吸收剂并冷却所得物的过程，通过该过程，也可以将在丙烯酸的生产过程中产生的副产物乙醛商品化。换言之，这也是一个将高纯度乙醛商品化的同时获得高纯度丙烯酸的步骤，这被认为是本技术公开内容的特征，并且可以是本公开内容的主要特征。
105.在本技术的一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，步骤3包括通过吸收塔进行分离的步骤，该吸收塔具有大于或等于0℃且小于或等于100℃的温度，以及大于或等于0.1巴且小于或等于10.0巴的内部压力。
106.在另一个实施方案中，步骤3的吸收塔可具有大于或等于0.1巴且小于或等于10.0
巴的内部压力，优选大于或等于1.0巴且小于或等于8.0巴，并且更优选大于或等于1.5巴且小于或等于5.0巴，并且可以特别地满足2.5巴的内部压力。
107.在另一个实施方案中，步骤3的吸收塔的内部温度可以为0℃以上，优选5℃以上，更优选10℃以上；并且可以为100℃以下，优选80℃以下。
108.在上述步骤3中，通过使吸收塔的内部温度和内部压力满足上述范围，可以使排出到吸收塔上部包含在第一低沸点物质中的乙醛以高产率、高纯度商品化，特别是通过从包含在第一低沸点物质中的第一不可压缩物中分离的过程顺利进行，在获得丙烯酸的同时可以得到高产率和高纯度的乙醛。
109.在本技术的一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，包含第二吸收剂，使得相对于生物原材料的反应产物中的100重量份的乙醛，包含在步骤3的第一不可压缩物中的乙醛(acho)以1重量份以下被包含。
110.在根据本公开的步骤3中，通过调节第二吸收剂的含量，可以将生物原材料的反应产物中的乙醛全部排出到吸收塔的下部的包含乙醛(acho)的第一低沸点物质中。
111.具体地，在本技术的一个实施方案中，相对于生物原材料的反应产物中100重量份的乙醛，包含在步骤3的第一不可压缩物中的乙醛(acho)可以以2重量份以下，优选1.0重量份以下，更优选0.5重量份以下被包含，并且可以是0重量份以上，优选0.005重量份以上。
112.换言之，根据本技术的生产丙烯酸的方法的另一个特征是将作为副产物产生的乙醛商品化，并且通过如上所述调节第二吸收剂的量，可以最大限度的减小乙醛的损失。
113.本技术的生产丙烯酸的方法，在进行上述步骤3时，包括上述含量范围内的第二吸收剂，特别地通过包括上述范围内的第二吸收剂，在包含乙醛、不可压缩物等的第一低沸点物质中，仅调节排出到步骤3的吸收塔下部的包含乙醛的第三低沸点物质，并且最终生产的乙醛具有提高的产率和纯度。
114.在本技术的一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，第二吸收剂包含作为一种与乙醛(acho)的标准沸点(nbp)相比具有更高沸点的物质，沸点差为20℃以上的物质。
115.在另一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，第二吸收剂包含作为一种与乙醛(acho)的标准沸点(nbp)相比具有更高沸点的物质，沸点差为大于或等于20℃且小于或等于100℃的物质。
116.在另一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，第二吸收剂包含作为一种与乙醛(acho)的标准沸点(nbp)相比具有更高沸点的物质，沸点差为大于或等于20℃且小于或等于100℃的物质，优选沸点差为大于或等于30℃且小于或等于90℃的物质，且更优选具有大于或等于50℃且小于或等于80℃的沸点差。
117.在另一个实施方案中，第二吸收剂可以是一种与乙醛的沸点相比具有更高的沸点的物质。
118.在本技术的一个实施方案中，第二吸收剂可以包含选自水和丙烯酸中的一种或多种。
119.在本技术的一个实施方案中，第二吸收剂可满足大于或等于-5℃且小于或等于20℃的温度范围。
120.在另一个实施方案中，第二吸收剂可满足大于或等于-5℃且小于或等于20℃，优选大于或等于5℃且小于或等于15℃，更优选大于或等于5℃且小于或等于10℃的温度范
围。
121.如上，通过使第二吸收剂温度范围满足上述的范围，当包含在步骤3的吸收塔中时，第二吸收剂温度被调节到与吸收塔的内部温度范围相似的范围，其通过减少吸收塔的内部容量来提高经济可行性。
122.在本技术的一个实施方案中，基于100重量份的包含在第一低沸点物质中的乙醛，包含在第三低沸点物质中的乙醛可以以95重量份以上被包含。
123.在另一个实施方案中，基于100重量份的包含在第一低沸点物质中的乙醛，包含在第三低沸点物质中的乙醛可以以95重量份以上，优选96重量份以上，更优选97重量份以上被包含，并且可以为100重量份以下，优选99.9重量份以下。
124.在本技术的一个实施方案中，第一不可压缩物可以包含一氧化碳、二氧化碳和惰性气体。
125.本技术的步骤3可以在图1中确认。具体地，可以确认将第一低沸点物质3供给至吸收塔c，然后供给第二吸收剂2以分离包含惰性气体的第一不可压缩物9和第三低沸点物质8。
126.在本技术的一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，还包括将包含乙醛(acho)的第二低沸点物质和包含乙醛(acho)的第三低沸点物质分离，以分离乙醛和第二吸收剂的步骤。
127.在本技术的一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，包括通过分离塔进行分离的步骤，并且该分离塔具有大于或等于10℃且小于或等于200℃的温度，以及大于或等于0.3巴且小于或等于10.0巴的内部压力。
128.在本技术的一个实施方案中，该步骤可以表示为步骤3-1。
129.换言之，步骤3-1的过程对应于一个分离第二吸收剂得到纯乙醛，用于醛类商品化的过程。
130.在另一个实施方案中，所述步骤的分离塔具有大于或等于0.3巴且小于或等于10.0巴，优选大于或等于1.0巴且小于或等于8.0巴，更优选大于或等于2.0巴且小于或等于5.0巴的内部压力，并且具体可以满足3.0巴的内部压力。
131.在另一实施方案中，所述步骤的分离塔的内部温度为10℃以上，优选20℃以上，更优选40℃以上，并且可以为200℃以下，优选150℃以下。
132.如上通过使分离塔的内部温度和内部压力满足上述范围，可以使排出到步骤3的吸收塔下部的包含在第三低沸点物质中的乙醛以高产率、高纯度商品化，特别是通过使从包含在第三低沸点物质的第二吸收剂中分离的步骤顺利进行，在获得丙烯酸的同时可以以高产率、高纯度得到乙醛。
133.换言之，最终的乙醛是通过合并在步骤2中排出至蒸馏塔上部的包含乙醛(acho)的第二低沸点物质和通过步骤3排出至吸收塔下部的第三低沸点物质而得到的，并且根据本技术的一个实施方案的生产丙烯酸的方法，最大限度地减小该过程中丙烯酸和乙醛的损失。
134.此外，如上分离乙醛和第二吸收剂之后，第二吸收剂通过液体流可以再次包括在步骤3中，并且也可以最大限度地减少第二吸收剂的使用量。
135.在本技术的一个实施方案中，在分离乙醛和第二吸收剂之后，可以进一步包括使
用制冷剂冷却第二吸收剂的步骤。
136.换言之，在本技术的一个实施方案提供的生产丙烯酸的方法中，包括在步骤3中的第二吸收剂可以包含从外部供给的第二吸收剂和如上通过液体流重复使用的第二吸收剂，并且通过包括用制冷剂冷却的步骤，第二吸收剂具有大于或等于-5℃且小于或等于20℃的温度。
137.如上通过满足上述范围的第二吸收温度，可以进行调整以吸收包含乙醛(acho)的第一低沸点物质中的99重量％以上的乙醛。
138.在本技术的一个实施方案中提供的生产丙烯酸的方法中，乙醛的纯度为95％以上，并且基于生物原材料的反应产物的回收率为95％以上。
139.在另一个实施方案中，乙醛的纯度可以是100％以下，99.99％以下。
140.换言之，根据本技术公开的生产丙烯酸的方法能够以高纯度和高产率产出最终的丙烯酸，其包括通过向生物原材料的反应产物中加入第一吸收剂并冷却所得物，来分离包含乙醛(acho)的第一低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质的步骤1和步骤2，除此之外，通过在该方法中包括步骤3和通过分离塔的分离方法，也能够将作为副产物产生的乙醛作为高纯度和高产率的产物商品化，因此，可以同时得到丙烯酸和乙醛，提高了该生物工艺过程的经济可行性。
141.本公开的生产方法特别地适用于合成丙烯酸，并且具体地，本公开中得到的包含乳酸的蒸气组合物可以与脱水催化剂接触以制备丙烯酸。收集产生的反应气体，通过冷却或与收集液接触使其液化，经过萃取、蒸馏、结晶等精制步骤之后，可以得到高纯度的丙烯酸。制得的丙烯酸被广泛用作吸水性聚合物、涂料、粘合剂等的原材料。
142.在下文中，将详细描述本公开的实施例，以便具有本领域公知常识的人员可以容易地实现本公开。然而，本公开可以以各种不同的形式实施，并且不限于在此描述的实施例。
143.制备实施例
144.以下的实施例和比较例通过aspen technology inc.的aspen plus进行模拟。
145.实施例1
146.实施例1的操作过程可以在图1中确认。如图1所示，各步骤中包括的流量和流量中可以包含的主要成分的重量比(wt％)如下面表1至表4所示。
147.[表1]
[0148][0149]
在步骤1中，在约为95℃至130℃的冷却温度下和3.0巴的内部压力下操作冷却塔。此外，步骤1中包含的第一吸收剂具有100℃的标准沸点。
[0150]
[表2]
[0151][0152]
在步骤2中，在约40℃至130℃的温度和2.5巴的内部压力下操作蒸馏塔。
[0153]
[表3]
[0154][0155]
在步骤3中，在约为12℃至61℃的温度下和2.5巴的内部压力下操作吸收塔。此外，步骤3中包含的第二吸收剂具有100℃的标准沸点。
[0156]
[表4]
[0157][0158]
在步骤3-1中，在约为40℃至133℃的温度下和3.0巴的内部压力下操作分离塔。
[0159]
实施例2
[0160]
实施例2的操作过程可以在图1中确认。如图1所示，各步骤中包括的流量和流量中可以包含的主要成分的重量比(wt％)如下面表5至表8所示。
[0161]
特别地，与实施例1不同的是，在实施例2中，冷却塔的冷却热量减少，且第一吸收剂的使用量增加，其结果相当于增加了排出到冷却塔上部的水的含量，从而增加吸收塔中使用的第二吸收剂的用量的过程。
[0162]
[表5]
[0163][0164]
在步骤1中，在约110℃至130℃的冷却温度下和3.0巴的内部压力下操作冷却塔。
[0165]
[表6]
[0166][0167]
在步骤2中，在约40℃至128℃的温度下和2.5巴的内部压力下操作蒸馏塔。
[0168]
[表7]
[0169][0170]
在步骤3中，在约11℃至72℃的温度下和2.5巴的内部压力下操作吸收塔。
[0171]
[表8]
[0172][0173]
在步骤3-1中，在约40℃至133℃的温度下和3.0巴的内部压力下操作分离塔。
[0174]
实施例3
[0175]
实施例3的操作过程可以在图1中确认。如图1所示，各步骤中所包括的流量和流量中可包含的主要成分的重量比(wt％)如下面表9至表12所示。
[0176]
[表9]
[0177][0178]
在步骤1中，在约92℃至121℃的冷却温度下和2.5巴的内部压力下操作冷却塔。
[0179]
[表10]
[0180][0181]
在步骤2中，在约56℃至121℃的温度下和2.5巴的内部压力下操作蒸馏塔。
[0182]
[表11]
[0183][0184]
在步骤3中，在约8℃至58℃的温度下和2.0巴的内部压力下操作吸收塔。
[0185]
[表12]
[0186][0187]
在步骤3-1中，在约40℃至133℃的温度和3.0巴的内部压力下操作分离塔。
[0188]
比较例1
[0189]
当与实施例1的生产方法相比，除了不包含第二吸收剂外，比较例1的方法以与实施例1相同的方式实施。具体地，如图2所示，不包含第二吸收剂的acho的回收率为12.7重量％，并且确认acho的商品化是困难的。除此之外，确认为了在不使用第二吸收剂的情况下获得实施例1水平中的acho，在经过三次冷却过程c-1、c-2、c-3时，满足约98.1重量％的acho回收率，并且在此需要一个能够冷却至约-45℃的系统。
[0190]
流速和组成的具体信息如下面表13所示。
[0191]
[表13]
[0192][0193]
根据实施例1至3和比较例1，相对于最初引入的生物原材料的反应产物a，分别包含在第二高沸点物质5和乙醛7中的乙酸和乙醛的流速(kg/hr)的信息如下面表14所示。
[0194]
[表14]
[0195][0196][0197]
从表14的实施例1至3中可以看出，根据本技术的一个实施方案的生产丙烯酸的方法包括通过将第一吸收剂加入到生物原材料的反应产物中并冷却所得物，来分离包含乙醛(acho)的第一低沸点物质和包含丙烯酸(aa)的第一高沸点物质的步骤1和步骤2，并且由此，最终的丙烯酸可以以高纯度和高产率产出。
[0198]
特别地，由于乳酸的脱水反应在高温(330℃至400℃)下发生，因此乙醛在生物原材料的反应产物中作为副产物产出，并且通过根据本技术的公开内容生产丙烯酸的方法，在该方法中包括步骤3(第二吸收剂)，如上在生产高纯度和高产率的丙烯酸的同时，作为副产物产出的乙醛也可以作为高纯度和高产率的产物商品化，并确认由于同时得到了丙烯酸
和乙醛，因此生物工艺过程的经济可行性得到提高。
[0199]
从表14的比较例1中可以看出，比较例1是不使用第二吸收剂的情况，虽然有效地获得了乙酸，但回收的乙醛的量为122kg/hr，与起始原材料相比仅回收了12.7wt％，并且确认作为副产物产生的乙醛不能商品化，还可以看出，当不使用第二吸收剂时，如图3所示，在另外经过三次冷却过程时，所回收的醛足以被商品化。换言之，确认当不使用第二吸收剂时，为了实现商品化，需要增加三次以上的冷却过程，因此需要额外的工艺过程和成本。