Technologieprofil: Butylacrylat aus Acrylsäure und Butanol

1. Februar 2021 | Von Intratec Solutions LLC

Diese Kolumne basiert auf dem von Intratec veröffentlichten Bericht „Butylacrylatproduktion aus Acrylsäure und Butanol – Kostenanalyse“. Es ist zu finden unter: www.intratec.us/analysis/butyl-acrylate-produktion-cost.

Butylacrylat, der Butylester der Acrylsäure, gehört neben Methylacrylat und Ethylacrylat zu den industriell bedeutendsten Acrylaten. Butylacrylat wird hauptsächlich zur Herstellung von Acrylpolymeren und zur Herstellung von Copolymeren mit Polyethylen verwendet. Es wird auch bei der Formulierung von Farben, Dichtstoffen, Reinigungsmitteln und Klebstoffen sowie in amphoteren Tensiden, wässrigen Harzen, Antioxidantien, Elastomeren und Dispersionen für Textilien und Papiere verwendet.

Butylacrylat kann aus mehreren Reaktionen hergestellt werden, an denen unter anderem Acetylen, 1-Butylalkohol, Kohlenmonoxid, Nickelcarbonyl und Salzsäure beteiligt sind. Im industriellen Maßstab wird Butylacrylat aus Acrylsäure in Esterqualität und Butanol hergestellt, typischerweise in Anlagen, die mit Acrylsäureanlagen integriert sind.

In der vorliegenden Analyse wird ein industrieller Prozess zur Herstellung von Butylacrylat diskutiert. Der Prozess umfasst zwei Hauptabschnitte: (1) Veresterung; und (2) Reinigung (Abbildung 1).

Abbildung 1. Das Diagramm stellt einen Prozess zur Herstellung von Butylacrylat durch konventionelle Veresterung dar

Veresterung. Dem Reaktionssystem werden Acrylsäure, ein geringer Überschuss an Butanol und der Katalysator p-Toluolsulfonsäure zugeführt. Der Veresterungsreaktor ist an ein Destillationssystem zur kontinuierlichen Entfernung von Wasser aus dem Reaktormedium angeschlossen. Dies verbessert die Reaktionskinetik und verschiebt die Reaktion in Richtung Esterbildung. Im Sumpf gewonnene organische Verbindungen werden in den Veresterungsreaktor zurückgeführt, während Wasser als Lösungsmittel für die Katalysatorextraktion verwendet wird.

Reinigung. Das zurückgewonnene Wasser wird einer Katalysatorextraktionskolonne zugeführt, um den Katalysator vom zuvor abgekühlten Reaktionsprodukt, das aus dem zweiten Reaktor abgezogen wird, abzutrennen. Der Katalysatorstrom wird zum Veresterungsreaktor zurückgeführt. Das Rohprodukt wird einer Waschkolonne zugeführt, wo Acrylsäure- und Katalysatorrückstände mit einer Alkalilösung neutralisiert und als Kolonnensumpfstrom vom Rohprodukt abgetrennt werden. Der Kopfstrom wird destilliert, um Butanol zurückzugewinnen, das zur vorgeschalteten Dehydratisierungsdestillationskolonne geleitet wird. Im letzten Reinigungsschritt trennt eine Kolonne restliche organische Schwerabfälle vom rohen Butylacrylatstrom ab und ergibt hochreines Butylacrylat als Kolonnenkopf. Das organische schwere Material wird zum Zersetzungsreaktor geleitet, wo durch die katalytische Reaktion schwerer Nebenprodukte zusätzliches Butylacrylat gewonnen wird.

Butylacrylat wird hauptsächlich aus Acrylsäure und Butanol auf verschiedenen Herstellungswegen hergestellt, die sich je nach Rohstoffquelle unterscheiden. In diesem Zusammenhang basieren typische Produktionswege für Butylacrylat auf der Herstellung von Acrylsäure, meist durch Propylenoxidation und in geringerem Maße durch oxidative Carbonylierung von Ethylen (Abbildung 2).

Abbildung 2. Es gibt verschiedene Produktionswege für Butylacrylat

Die Gesamtbetriebskosten (Rohstoffe, Betriebskosten, Fixkosten und Abschreibungskosten), die für die Herstellung von Butylacrylat geschätzt wurden, beliefen sich im ersten Quartal 2017 auf etwa 1.400 US-Dollar pro Tonne Butylacrylat. Die Analyse basierte auf einer in den USA errichteten Anlage mit einer Kapazität von ca 150.000 Tonnen Butylacrylat pro Jahr produzieren.

Herausgegeben von Scott Jenkins

Anmerkung des Herausgebers: Der Inhalt dieser Kolumne wird von Intratec Solutions LLC (Houston; www.intratec.us) bereitgestellt und von Chemical Engineering bearbeitet. Die dargestellten Analysen und Modelle werden auf Basis öffentlich zugänglicher und nicht vertraulicher Informationen erstellt. Der Inhalt gibt ausschließlich die Meinung von Intratec wieder. Weitere Informationen zur Methodik zur Analysevorbereitung sowie die Nutzungsbedingungen finden Sie unter www.intratec.us/che.