專利名稱：用于處理易聚合化合物的設(shè)備和用于生產(chǎn)易聚合化合物的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于塔設(shè)備如用于易聚合化合物的蒸餾塔和蒸發(fā)塔的用于處理易聚合化合物的設(shè)備，及用于生產(chǎn)易聚合化合物的裝置。本發(fā)明更具體地涉及適用于配備塔頂氣體冷凝器或排放氣(vent gas)冷凝器的塔設(shè)備的用于處理易聚合化合物的設(shè)備；及用于生產(chǎn)易聚合化合物的裝置。
背景技術(shù)：
用于生產(chǎn)易聚合化合物如(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯的設(shè)備采用塔設(shè)備如用于粗(甲基)丙烯酸或粗(甲基)丙烯酸酯的蒸餾塔，或者用于通過分解高沸點(diǎn)物質(zhì)回收(甲基)丙烯酸等的分解反應(yīng)蒸餾塔。
在這些塔設(shè)備中，可以在用于液化的塔頂氣體冷凝器中冷卻并液化部分或全部的塔頂氣體，從而形成冷凝液或餾分。另外，可以在排放氣冷凝器中冷卻在塔頂氣體冷凝器中不能冷凝的含有有用物質(zhì)的氣體(排放氣)，從而回收該有用物質(zhì)。
當(dāng)氣態(tài)易聚合物質(zhì)在冷凝器中冷凝并液化時(shí)，會(huì)形成無聚合抑制劑的少抑制劑(inhibitor-less)溶液。因此，這種用于處理易聚合物質(zhì)的冷凝器通常采用向冷凝器中噴灑含有聚合抑制劑的溶液的方法來抑制在冷凝液中形成聚合產(chǎn)物，因而在冷凝液中包括聚合抑制劑(例如，參見JP-2000-344688A)。
當(dāng)配備這樣一種用于噴灑含有聚合抑制劑的溶液的常規(guī)噴灑器(spray)時(shí)，配備帶有支撐物(supporter)的、用于將含有聚合抑制劑的溶液引入噴灑器的管路，該支撐物用來抑制因液體流動(dòng)體積、管重量等引起的在使用時(shí)管和噴灑器的震動(dòng)。
例如，如圖5所示，在常規(guī)垂直固定管板式冷凝器50(從上方供給其含有易聚合化合物的氣體)中，支撐物54從冷凝器50內(nèi)部的下面支撐聚合抑制劑供應(yīng)管53，其將聚合物抑制劑供應(yīng)給噴灑器52使得聚合抑制劑從管板51上的噴灑器52噴灑到管板51的整個(gè)上表面上，該管板劃分了氣體通道和冷卻介質(zhì)通道。另外，如圖6所示，支撐物55從冷凝器50的內(nèi)部的上方支撐聚合抑制劑供應(yīng)管53。在冷卻管56中冷凝供給冷凝器50的氣體。
由于冷凝液不含聚合抑制劑，冷凝液容易形成聚合產(chǎn)物。因此為了抑制聚合，將含有聚合抑制劑的液體經(jīng)聚合抑制劑供應(yīng)管53從噴灑器52噴灑在管板51上。從而防止在管板51上形成聚合產(chǎn)物。另外，含有聚合抑制劑的液體流入冷卻管56中，由此將聚合抑制劑供應(yīng)給在冷卻管56內(nèi)形成的冷凝液。
上述常規(guī)冷凝器通常配備在冷凝器的內(nèi)部以避免受到輸送操作或冷凝器拆卸和清洗操作的干擾。然而，易聚合化合物可能在支撐物上冷凝，從而形成聚合產(chǎn)物。
更具體地，流經(jīng)聚合抑制劑供應(yīng)管53(和支撐物54或55保持接觸)的液體的溫度通常比供給冷凝器50的含有易聚合化合物的氣體的溫度低。這樣支撐物54或55被冷卻下來，并在支撐物54或55上形成不含聚合抑制劑的冷凝液，從而可能形成聚合產(chǎn)物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能通過用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)防止易聚合化合物在冷凝器中聚合，而使冷凝器長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，其中將易聚合化合物的蒸汽供應(yīng)給冷凝器。
本發(fā)明的發(fā)明人集中研究并發(fā)現(xiàn)可以如下防止聚合產(chǎn)物的形成(1)在不形成冷凝液的冷凝器的外部配備支撐物。(2)當(dāng)在冷凝器的外部配備支撐物而強(qiáng)度不夠的情況下，需要在冷凝器的內(nèi)部配備支撐物。在冷凝器內(nèi)部配備支撐物的情況下，在支撐物上也要噴灑含有聚合抑制劑的溶液。
也就是說，本發(fā)明為用于處理易聚合化合物的處理設(shè)備(向該設(shè)備供應(yīng)易聚合化合物的蒸汽)，包含冷凝部件，其中易聚合化合物可在處理設(shè)備的內(nèi)部冷凝；冷凝部件用的散布器(spreader)，用于將聚合抑制劑散布在冷凝部件上；聚合抑制劑供應(yīng)管，用于給冷凝部件用的散布器供應(yīng)聚合抑制劑；和支撐元件(support means)，用于在處理設(shè)備內(nèi)部預(yù)定位置處支撐冷凝部件用的散布器，其中該支撐元件是用于在處理設(shè)備外部支撐聚合抑制劑供應(yīng)管的元件；以及具有所述處理設(shè)備的用于生產(chǎn)易聚合化合物的裝置。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的冷凝器的上部分的縱向截面圖。
圖2是本發(fā)明另一實(shí)施方式的冷凝器的上部分的縱向截面圖。
圖3是本發(fā)明又一實(shí)施方式的冷凝器的上部分的縱向截面圖。
圖4是作為本發(fā)明的生產(chǎn)裝置實(shí)例的蒸餾塔的示意圖。
圖5是一例常規(guī)冷凝器的上部分的縱向截面圖。
圖6是另一例常規(guī)冷凝器的上部分的縱向截面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明用于處理易聚合化合物的處理設(shè)備是用于處理易聚合化合物的設(shè)備，向該設(shè)備中供應(yīng)易聚合化合物的蒸汽，該設(shè)備包括冷凝部件(condensation part)，其中易聚合化合物可在處理設(shè)備內(nèi)部冷凝；冷凝部件用的散布器，用于將聚合抑制劑噴灑在冷凝部件上；聚合抑制劑供應(yīng)管，用于給冷凝部件用的散布器供應(yīng)聚合抑制劑；和支撐元件，用于在處理設(shè)備內(nèi)部預(yù)定位置處支撐冷凝部件用的散布器，其中(1)該支撐元件是用于在處理設(shè)備外部支撐聚合抑制劑供應(yīng)管的元件，或者(2)該支撐元件是用于在處理設(shè)備內(nèi)部支撐聚合抑制劑供應(yīng)管的元件，以及該處理設(shè)備還包含支撐元件用的散布元件，用于將聚合抑制劑散布至支撐元件。
只要該化合物在一些條件下(如加熱)易發(fā)生聚合反應(yīng)，本發(fā)明所用的易聚合化合物沒有特別限制。本發(fā)明典型的易聚合化合物是至少選自丙烯酸、甲基丙烯酸，及其酯類的一種化合物。丙烯酸酯類的例子包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸2-羥丙酯和丙烯酸甲氧基乙酯。甲基丙烯酸酯類的例子包括與上述丙烯酸酯類相似的化合物。
只要向設(shè)備中供應(yīng)易聚合化合物的蒸汽，處理設(shè)備沒有特別限制?？梢詫⒉糠职拙酆匣衔镎羝奈镔|(zhì)或易聚合化合物蒸汽本身供應(yīng)給處理設(shè)備。這一處理設(shè)備的例子包括冷凝器、蒸餾塔、泵、罐和管。
只要其為處理設(shè)備內(nèi)部的部件，在該冷凝部件中冷卻易聚合化合物的蒸汽并可存在不含聚合抑制劑的易聚合化合物液體，冷凝部件沒有特別限制。該冷凝部件包括溫度可低于易聚合化合物蒸汽溫度的部件，在該部件處易聚合化合物的蒸汽趨于凝聚。這一冷凝部件的例子包括冷凝器的管板或冷卻管；蒸餾塔中塔頂部分或其附近的塔盤(tray)；儲(chǔ)罐的底部；泵或管中所配備的彎頭部分或閥門。
本發(fā)明更有效地適用于其中通過易聚合化合物蒸汽的冷凝而易于形成不含聚合抑制劑的易聚合化合物液體的處理設(shè)備。這一處理設(shè)備的例子包括公知的冷凝器(熱交換器)，其中通過熱傳導(dǎo)元件劃分為用于冷卻介質(zhì)流的冷卻介質(zhì)通道和用于包含易聚合化合物蒸汽的氣體的通道。
只要其是在冷凝器中散布聚合抑制劑的設(shè)備，冷凝部件用的散布器沒有特別限制。該冷凝部件用的散布器的例子包括水噴淋器如水噴淋噴管，和噴灑器如噴霧嘴。就大散布面積和防止聚合抑制劑過量散布而論，本發(fā)明優(yōu)選噴灑器。
只要其為用于給冷凝部件用的散布器供應(yīng)聚合抑制劑的管路，聚合抑制劑供應(yīng)管沒有特別限制。該聚合抑制劑供應(yīng)管可采用根據(jù)條件如處理設(shè)備中的環(huán)境和聚合抑制劑的供給量而選擇的公知的管。
只要該抑制劑能抑制易聚合化合物形成聚合產(chǎn)物，本發(fā)明所用的聚合抑制劑沒有特別限制。該聚合抑制劑的例子包括丙烯酸銅、二硫代氨基甲酸銅類、苯酚類化合物和吩噻嗪類化合物。
二硫代氨基甲酸銅類的例子包括二烷基二硫代氨基甲酸銅，如二甲基二硫代氨基甲酸銅、二乙基二硫代氨基甲酸銅、二丙基二硫代氨基甲酸銅和二丁基二硫代氨基甲酸銅；環(huán)亞烷基二硫代氨基甲酸銅，如亞乙基二硫代氨基甲酸銅(copper ethylene dithiocarbamate)、四亞甲基二硫代氨基甲酸銅(copper tetramethylene dithiocarbamate)、五亞甲基二硫代氨基甲酸銅(copper pentamethylene dithiocarbamate)和六亞甲基二硫代氨基甲酸銅(copper hexamethylene dithiocarbamate)；和環(huán)氧二亞烷基二硫代氨基甲酸銅如氧聯(lián)二亞乙基二硫代氨基甲酸銅(copper oxydiethylene dithiocarbamate)。
苯酚類化合物的例子包括氫醌、對(duì)甲氧基苯酚(methoquinone)、連苯三酚、鄰苯二酚(catechol)、間苯二酚、苯酚和甲酚。
吩噻嗪類化合物的例子包括吩噻嗪、雙-(α-甲基芐基)吩噻嗪、3，7-二辛基吩噻嗪和雙-(α-二甲基芐基)吩噻嗪。
根據(jù)各種條件如易聚合化合物的種類選擇本發(fā)明使用的聚合抑制劑。聚合抑制劑可以按原樣使用或作為要處理的易聚合化合物的溶液來使用，或者作為不影響易聚合化合物處理的用于散布的溶劑如另一合適的溶劑來使用。根據(jù)工藝，要散布的聚合抑制劑可含有不同于上述化合物的物質(zhì)，但其種類和用量以基于該物質(zhì)不影響易聚合化合物處理這一條件進(jìn)行選擇。
只要該元件是用于支撐聚合抑制劑供應(yīng)管使得冷凝部件用的散布器在處理設(shè)備內(nèi)部的預(yù)定位置得到支撐的元件，支撐元件沒有特別限制。這一元件可以采用用于支撐管的公知元件如橫臂(crossarm)、支柱(brace)或夾板(strap)。術(shù)語“在處理設(shè)備內(nèi)部的預(yù)定位置”是指冷凝部件用的散布器能將聚合抑制劑噴灑在整個(gè)冷凝部件上的位置。
只要其是用于將聚合抑制劑噴灑在處理設(shè)備內(nèi)部所配備的整個(gè)支撐元件上的元件，支撐元件用的散布元件沒有特別限制。該支撐元件用的散布元件可以由上述散布器或噴灑器及管組成以便向其中供應(yīng)聚合抑制劑。
本發(fā)明提供用于生產(chǎn)易聚合化合物、包含上述處理設(shè)備的生產(chǎn)裝置。只要該裝置包括所述處理設(shè)備并能生產(chǎn)易聚合化合物，生產(chǎn)裝置沒有特別限制。該生產(chǎn)裝置可以采用通常用于生產(chǎn)易聚合化合物的裝置。
可以通過公知的生產(chǎn)方法生產(chǎn)易聚合化合物。生產(chǎn)丙烯酸和丙烯酸酯的方法的例子包括下列(1)至(3)。
(1)一種方法包括用于通過丙烷、丙烯和/或丙烯醛的氣相催化氧化生產(chǎn)丙烯酸的氧化步驟；用于通過將氧化步驟中形成的含有丙烯酸的氣體與水接觸，以丙烯酸水溶液收集丙烯酸的收集步驟；用于通過采用合適的萃取溶劑從在收集步驟獲得的丙烯酸水溶液中萃取丙烯酸的萃取步驟；用于從獲得的萃取液體中分離丙烯酸和溶劑的分離步驟；用于通過蒸餾等方法精制分離的丙烯酸的精制(purify)步驟；用于通過將從上述步驟中回收的含有丙烯酸Michael加成物和每步使用的聚合抑制劑的高沸點(diǎn)液體作為原料供給分解反應(yīng)塔，以回收有用物質(zhì)的回收步驟；和用于將回收的有用物質(zhì)供應(yīng)給收集步驟之后的任何步驟的循環(huán)步驟。
(2)一種方法包括用于通過丙烷、丙烯和/或丙烯醛的氣相催化氧化生產(chǎn)丙烯酸的氧化步驟；用于通過將氧化步驟中形成的含有丙烯酸的氣體與水接觸，以丙烯酸水溶液收集丙烯酸的收集步驟；用于通過在共沸分離塔中共沸溶劑存在下蒸餾從收集步驟中所得的丙烯酸水溶液，從共沸分離塔的底部采出粗丙烯酸的共沸分離步驟；用于從采出的丙烯酸中除去乙酸的乙酸分離步驟；用于除去高沸點(diǎn)雜質(zhì)的精制步驟；用于通過將從上述步驟中回收的含有丙烯酸Michael加成物和每步使用的聚合抑制劑的高沸點(diǎn)液體作為原料供應(yīng)給分解反應(yīng)塔回收有用物質(zhì)的回收步驟；和用于將回收的有用物質(zhì)供應(yīng)給收集步驟之后的任何步驟的循環(huán)步驟。
(3)一種方法包括用于通過丙烷、丙烯和/或丙烯醛的氣相催化氧化生產(chǎn)丙烯酸的氧化步驟；用于通過將氧化步驟中形成的含有丙烯酸的氣體與有機(jī)溶劑接觸并同時(shí)除去水、丙烯酸等，以丙烯酸有機(jī)溶液收集丙烯酸的收集/分離步驟；用于從丙烯酸有機(jī)溶液中采出丙烯酸的分離步驟；用于通過將從上述步驟中回收的含有每步使用的聚合抑制劑、有機(jī)溶劑和丙烯酸Michael加成物的高沸點(diǎn)液體作為原料供應(yīng)給分解反應(yīng)塔回收有用物質(zhì)的回收步驟；和用于將回收的有用物質(zhì)供應(yīng)給收集步驟之后的任何步驟的循環(huán)步驟；和用于精制部分或全部回收的有機(jī)溶劑的溶劑精制步驟。
例如，一種生產(chǎn)丙烯酸酯的方法包括涉及以有機(jī)酸、陽離子交換樹脂等作為催化劑的丙烯酸和醇的酯化反應(yīng)的步驟；涉及作為單元操作的萃取、蒸發(fā)和蒸餾的濃縮步驟，用于濃縮從酯化步驟中獲得的粗丙烯酸酯溶液；用于在精制塔中精制從濃縮步驟獲得的濃縮溶液的精制步驟；和用于通過將精制塔塔底液體中含有丙烯酸酯和Michael加成物(例如主要成分為β-丙烯酰氧基丙酸酯(β-acryloxypropionates)、β-烷氧基丙酸酯、β-羥基丙酸酯)、以及在上述步驟中所用的聚合抑制劑的高沸點(diǎn)液體供應(yīng)給分解反應(yīng)塔或返回工藝而回收有用物質(zhì)的回收步驟；根據(jù)酯化反應(yīng)中丙烯酸和醇的原料比、酯化反應(yīng)所用的催化劑、原料的物理性質(zhì)、反應(yīng)副反應(yīng)和丙烯酸酯等任意選擇濃縮步驟中的每種單元操作。
根據(jù)所用的醇，除了在精制塔的塔底中的丙烯酸酯產(chǎn)物外，高沸點(diǎn)液體還可能包含在所有步驟中獲得的作為主要成分的丙烯酸、丙烯酸二聚物(在下文稱作二聚物)、丙烯酸三聚物(在下文稱作三聚物)、β-烷氧基丙酸和β-烷氧基丙酸酯，以及在生產(chǎn)步驟中所用的聚合抑制劑。通過給分解反應(yīng)器供應(yīng)含Michael加成物的高沸點(diǎn)液體，也可以從該高沸點(diǎn)液體中回收有用物質(zhì)。然后，回收的有用物質(zhì)可供應(yīng)給適當(dāng)?shù)牟襟E如酯化反應(yīng)步驟和濃縮步驟。
上述丙烯酸或丙烯酸酯的Michael加成物是指通過丙烯酸和丙烯酸酯原料的Michael縮合得到的產(chǎn)物。在丙烯酸生產(chǎn)中獲得的Michael加成物的例子包括丙烯酸二聚物(在下文稱作二聚物)、丙烯酸三聚物(在下文稱作三聚物)和丙烯酸四聚物(在下文稱作四聚物)。另外在丙烯酸酯生產(chǎn)中獲得的Michael加成物的例子包括丙烯酸和上述丙烯酸酯，如具有2至8個(gè)碳原子的烷基酯或環(huán)烷基酯的Michael加成物，如β-丙烯酰氧基丙酸酯；醇的Michael加成物，例如β-烷氧基丙酸酯；二聚物；三聚物；四聚物；三聚物的酯；四聚物的酯；β-羥基丙酸和β-羥基丙酸酯。
本發(fā)明的生產(chǎn)裝置可以采用通常在易聚合化合物的生產(chǎn)中所用的設(shè)備或裝置如用于易聚合化合物的蒸餾裝置或蒸發(fā)裝置。
可以采用通常在化學(xué)工廠使用的蒸餾塔。在蒸餾塔的內(nèi)部供應(yīng)塔盤或填料。塔盤的具體例子包括每個(gè)塔盤具有降液管的泡罩塔盤、多孔板塔盤、閥塔盤、SUPERFRAC塔盤、MAX-FRAC塔盤和不帶降液管的雙流塔盤(dualflow trays)。
規(guī)整填料的例子包括購自Sulzer Brothers，Ltd.的SULZER PACKING；購自Sumitomo Heavy Industries，Ltd.的SUMITOMO-SULZER PACKING；購自Sumitomo Heavy Industries，Ltd.的MELLAPAK；購自Koch-Glitsch，LP的GEM-PAK；購自Julius Montz GmbH的MONTZ-PAK；購自Tokyo TokushuKanaami K.K.的GOOD ROLL；購自NGK Insulators，Ltd.的HONEYCOMBPACK；購自Nagaoka Iternational Corporation的IMPULSE PACKING；和購自Mitsubishi Chemical Engineering Corporation的MC PACK。
亂堆填料(random packing)的例子包括購自Saint-Gobain Norpro的INTALOX SADDLES；購自Nittetsu Chemical Engineering Ltd.的TELLERETT；購自BASF Aktiengesellschaft的PALL RINGS；購自MassTransfer Ltd.的CASCADE MINI-RING；和購自JGC Corporation的FLEXIRINGS。
本發(fā)明中的塔盤和填料的類型沒有限制，可以使用每種塔盤和填料中的一種類型，或者如通常所用的將兩種或更多種類型結(jié)合使用。在易聚合化合物的生產(chǎn)中，反應(yīng)可以在蒸餾塔中進(jìn)行，該反應(yīng)蒸餾塔相當(dāng)于本發(fā)明中的蒸餾塔。
也可以采用通常在化學(xué)工廠使用的蒸發(fā)裝置。即，該蒸發(fā)裝置配備有蒸發(fā)器和再沸器，以及可任選地包括用于冷凝蒸發(fā)氣體的冷凝器(冷卻器)、用于儲(chǔ)存冷凝液的儲(chǔ)罐、用于輸送冷凝液的泵和用于進(jìn)一步再次冷卻未凝氣體的排放氣冷凝器。只要裝置包括上述處理設(shè)備，該蒸發(fā)裝置沒有特別限制。
在蒸餾裝置或蒸發(fā)裝置中，每個(gè)蒸餾塔連接有用于冷卻塔頂氣體、作為熱交換器的冷凝器和用于冷卻排出氣體、作為熱交換器的冷凝器。通常將冷凝器分類為配備在塔內(nèi)的冷凝器和配備在塔外的冷凝器，但本發(fā)明一般用于配備在塔外的冷凝器。冷凝器的類型沒有特別限制，冷凝器的具體例子包括垂直固定管板式、水平固定管板式、U形管式、套管式、螺旋式(spiraltype)、正方形塊式(square block type)和板式。
本發(fā)明中用于處理設(shè)備、生產(chǎn)裝置、和外圍設(shè)備的材料沒有特別限制，且優(yōu)選根據(jù)要處理的易聚合化合物和溫度條件進(jìn)行優(yōu)選。例如，在作為典型的易聚合物質(zhì)的(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯的生產(chǎn)中，該材料常常采用不銹鋼，但不限于不銹鋼。不銹鋼的例子包括SUS 304、SUS 304L、SUS316、SUS 316L、SUS 317、SUS 317L、SUS 327和耐熱(蝕)鎳基合金(hastelloys)。從耐腐蝕等的觀點(diǎn)看，要對(duì)應(yīng)于每種液體的物理性質(zhì)選擇材料。
在本發(fā)明中，可以根據(jù)各種條件如供給處理設(shè)備的易聚合化合物的量、易聚合化合物的種類和冷凝部件的尺寸，任意確定從用于聚合抑制劑的散布器散布在冷凝部件上的聚合抑制劑的量。
在下文，將參考附圖描述本發(fā)明實(shí)施方式中的用于丙烯酸的蒸餾裝置。
<第一實(shí)施方式>
如圖4所示，用于丙烯酸的蒸餾裝置包括用于蒸餾粗丙烯酸的塔體(蒸餾塔)1；用于冷卻含有丙烯酸的蒸汽以便對(duì)其冷凝的冷凝器20；用于接受在冷凝器20中冷凝的冷凝液的回流罐21；用于進(jìn)一步冷卻在冷凝器20中已冷卻的氣體的排放氣冷凝器25，從而回收有用物質(zhì)；用于使蒸餾系統(tǒng)降低壓力的真空設(shè)備26。
在塔體1的底部配備了用于引出塔底液體的引出噴管2。引入噴管3和管路11(通過其供給部分引出的塔底液體)與引出噴管2連接。
用于從引入噴管3輸送塔底液體的管路4與引入噴管3連接，用于加熱來自管路4的塔底液體的再沸器5與管路4連接。用于輸送加熱的塔底液體的管路6與再沸器5連接，以及將塔底液體從管路6供給塔體1的噴管7和管路6連接。
用于輸送來自管路11的塔底液體的泵12與管路11連接，且管路13與泵12連接。
在另一方面，用于輸送含丙烯酸的氣體的管路19與塔體1的塔頂部分連接。冷凝器20與管路19連接，且回流罐21與冷凝器20連接。排放氣冷凝器25和用于輸送回流罐21中的冷凝液的泵22與回流罐21連接。真空設(shè)備26與排放氣冷凝器25連接。
用于將部分冷凝液返回塔體1的管路23與泵22連接。管路23分支為用于輸送部分精制丙烯酸冷凝液的管路24和用于向冷凝器20和排放氣冷凝器25輸送部分冷凝液的管路27。
用于將聚合抑制劑供給部分冷凝液的聚合抑制劑供應(yīng)管30與管路27連接。管路27分支為用于將含有供應(yīng)的聚合抑制劑的冷凝液供應(yīng)給冷凝器20的第一聚合抑制劑供應(yīng)管28和用于將含有已供應(yīng)的聚合抑制劑的冷凝液供應(yīng)給排放氣冷凝器25的第二聚合抑制劑供應(yīng)管29。
如圖1所示，冷凝器20是垂直固定管板式熱交換器，其中氣體流經(jīng)管路，冷卻介質(zhì)流經(jīng)殼體。冷凝器20包括管板33，將冷凝器分隔為從上方向其中供應(yīng)含丙烯酸的氣體的室31和向其中供應(yīng)冷卻介質(zhì)的室32；在室31開口的、并垂直經(jīng)過室32的冷卻管34。圖1中僅示出一根冷卻管34，但實(shí)際配備了多根冷卻管34。
第一聚合抑制劑供應(yīng)管28從冷凝器20的外部插入室31內(nèi)，并且噴灑器35和第一聚合抑制劑供應(yīng)管28的頂端連接。在冷凝器20的外部用支撐物36支撐第一聚合抑制劑供應(yīng)管28。這樣，在該位置支撐噴灑器35使得聚合抑制劑能噴灑到管板33的整個(gè)上表面。排放氣冷凝器25具有和冷凝器20相同的結(jié)構(gòu)。
將粗丙烯酸引入塔體1中以便進(jìn)行蒸餾。部分塔底液體以引出噴管2、引入噴管3、管路4、再沸器5、管路6和噴管7的次序循環(huán)流動(dòng)，并返回塔體1中。另一部分塔底液體作為殘留物通過引出噴管21、管路11、泵12和管路13排出。從塔頂餾出的物質(zhì)通過管路19和冷凝器20引入回流罐21。塔底的溫度優(yōu)選為60至12℃，特別優(yōu)選70至100℃，塔頂?shù)膲毫?yōu)選為1至50kPa，特別優(yōu)選為2至20kPa。
在回流罐21中的部分丙烯酸通過泵22和管路23返回塔頂。另一部分丙烯酸通過管路27輸出并和聚合抑制劑混合，該聚合抑制劑由聚合抑制劑供應(yīng)管30供應(yīng)。將混合物通過第一聚合抑制劑供應(yīng)管28和第二聚合抑制劑供應(yīng)管29供應(yīng)給配備在冷凝器20和排放氣冷凝器25的每個(gè)的內(nèi)部的噴灑器35。
丙烯酸和聚合抑制劑的混合溶液從噴灑器35噴灑在管板33的整個(gè)上表面上。室32中的冷卻介質(zhì)將管板33冷卻。這樣，當(dāng)供給室31的氣體與管板33接觸時(shí)，氣體中的丙烯酸容易冷凝下來，在管板33上形成沒有聚合抑制劑的丙烯酸液體。即，管板33的上表面用作冷凝部件。
然而，含有聚合抑制劑的丙烯酸噴灑在管板33上并將聚合抑制劑供應(yīng)給管板33上的丙烯酸液體，從而防止丙烯酸在管板33上形成聚合產(chǎn)物。在排放氣冷凝器25中，也可以防止易聚合化合物如丙烯酸形成聚合產(chǎn)物。
另外，聚合抑制劑流入冷卻管34，并且給在冷卻管34內(nèi)部形成的丙烯酸冷凝液供應(yīng)聚合抑制劑。從而防止在冷卻管34和回流罐21中形成丙烯酸聚合產(chǎn)物，由此防止冷卻管34等的堵塞。
將回流罐22佘下的丙烯酸作為精制丙烯酸通過從管路23分支出來的管路24排出。在排放氣冷凝器25中再次冷卻回流罐21中的氣體，并將冷凝的丙烯酸返回回流罐21。經(jīng)過真空設(shè)備26之后，氣體組分作為排放氣而排出。
在本實(shí)施方式中，用在冷凝器20外部配備的支撐物36這一簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，可以支撐第一聚合抑制劑供應(yīng)管28而不會(huì)使支撐物36與含丙烯酸的氣體接觸，由此可在合適的位置支撐噴灑器35。因此，可以防止在支撐物36上形成丙烯酸的冷凝液或聚合產(chǎn)物，從而使得用于生產(chǎn)丙烯酸的生產(chǎn)裝置能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。
<第二實(shí)施方式>
如圖2所示，本實(shí)施方式用于生產(chǎn)丙烯酸的裝置具有和第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，除了使用支撐物37(用于在冷凝器20內(nèi)部從上方支撐第一聚合抑制劑供應(yīng)管28)代替支撐物36；以及還提供了從冷凝器20的外部插入室31的第三聚合抑制劑供應(yīng)管38和用于將聚合抑制劑噴灑在整個(gè)支撐物37上的與第三聚合抑制劑供應(yīng)管38頂部連接的噴灑器39。在聚合抑制劑能通過第三聚合抑制劑供應(yīng)管供應(yīng)給整個(gè)支撐物37的位置支撐噴灑器39。第三聚合抑制劑供應(yīng)管38可以是從第一聚合抑制劑供應(yīng)管28中分支出來的管；從聚合物抑制劑供應(yīng)管30的連接部分的下游的管路27分支出來的管；或者來自完全不同的管線而供應(yīng)聚合抑制劑的管。
在本實(shí)施方式中，與支撐物37接觸的含有丙烯酸的氣體會(huì)在支撐物37的表面上冷凝。即，本實(shí)施方式的冷凝部件包括支撐物37的表面。然而，將聚合抑制劑噴灑到支撐物37的表面上，從而防止在支撐物37的表面上形成丙烯酸的聚合產(chǎn)物。
即使由于如防震或管強(qiáng)度等各種問題在冷凝器20的外部很難支撐第一聚合抑制劑供應(yīng)管28，本實(shí)施方式也能給第一聚合抑制劑供應(yīng)管28提供支撐，在適當(dāng)?shù)奈恢媒o噴灑器35提供支撐，并且可防止在冷凝器20的內(nèi)部形成丙烯酸的聚合產(chǎn)物。
在本實(shí)施方式中，在用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)將聚合抑制劑供應(yīng)給冷凝器20或排放氣冷凝器25方面，采用從第一聚合抑制劑供應(yīng)管28分支出來的管作為第三聚合抑制劑供應(yīng)管38更加有效。
<第三實(shí)施方式>
如圖3所示，本實(shí)施方式用于生產(chǎn)丙烯酸的裝置具有和第二實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，除了使用支撐物40(用于在冷凝器20內(nèi)部從下面支撐第一聚合抑制劑供應(yīng)管28)代替支撐物37；和通過第三聚合抑制劑供應(yīng)管38在聚合抑制劑能噴灑在整個(gè)支撐物40上的位置支撐噴灑器39。本實(shí)施方式提供了和第二實(shí)施方式相同的效果。
在本發(fā)明中，所配備的作為支撐元件的支撐物的位置可以通過通常進(jìn)行的機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算來確定。然而，支撐物一般配備在當(dāng)塔體1具有小于1m的直徑時(shí)在冷凝器20的外部；當(dāng)塔體1具有1m或更大的直徑時(shí)在冷凝器20的內(nèi)部。
此外，本發(fā)明的這些實(shí)施方式每種都采用具有桿結(jié)構(gòu)的支撐物作為支撐物，但本發(fā)明可采用的支撐物不限于此。支撐物僅需要采用如通常進(jìn)行的機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果所提供的“形狀”、“直徑”和“厚度”。
實(shí)施例在下文，將根據(jù)實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述，但本發(fā)明并不限于此。
<實(shí)施例1>
在如圖4所示的蒸餾裝置中進(jìn)行粗丙烯酸的蒸餾，該裝置采用具有內(nèi)徑為1,100mm和長(zhǎng)度為20,000mm的SUS 316不銹鋼蒸餾塔，及其內(nèi)部配備的21塊多孔板(雙流塔盤)(如塔體1)。SUS 316L制的冷凝器20具有890mm的直徑和3,050mm的長(zhǎng)度。SUS 316L制的排放氣冷凝器25具有480mm的直徑和2,440mm的長(zhǎng)度。冷凝液流經(jīng)冷凝器20和排放氣冷凝器25的每一個(gè)中的冷卻管。
如圖1所示，在冷凝器20和排放氣冷凝器25的每一個(gè)中都配備了噴灑器35，但其內(nèi)部沒有配備支撐物。
如圖4所示的蒸餾裝置中，在90℃、1300kg/h的條件下向塔體1供應(yīng)含有98.5質(zhì)量％的丙烯酸、0.3質(zhì)量％的馬來酸和0.3質(zhì)量％的丙烯酸二聚物的混合物作為粗丙烯酸。
從含聚合抑制劑的液體罐(未示出)，將通過在丙烯酸中溶解8質(zhì)量％的對(duì)甲氧基苯酚和1質(zhì)量％的吩噻嗪而制備的液體，以34kg/h向塔體1的塔頂供應(yīng)并且以31kg/h向供往塔體1的粗丙烯酸單體液體供應(yīng)。在塔頂壓力為2.81kPa、塔底壓力為7.9kPa、塔頂溫度為53℃、塔底溫度為75℃的條件下進(jìn)行操作，從而從塔頂獲得99.8質(zhì)量％或更高純度的高純度丙烯酸。
通過與來自聚合抑制劑供應(yīng)管30經(jīng)過冷凝器20、回流罐21、泵22和管27的含聚合抑制劑(對(duì)甲氧基苯酚)的液體混合，調(diào)節(jié)部分從塔頂獲得的高純度丙烯酸中的對(duì)甲氧基苯酚含量至200ppm(質(zhì)量)。將調(diào)好的高純度丙烯酸以1,020kg/h供應(yīng)給冷凝器20，及以995kg/h供應(yīng)給排放氣冷凝器25。
在上述條件下連續(xù)運(yùn)行6個(gè)月后，停止操作以便檢查冷凝器20和塔體1。檢查結(jié)果證實(shí)無物質(zhì)累積；在操作期間冷凝器20無堵塞。
<對(duì)比實(shí)施例1>
除了將圖1所示的冷凝器20和排放氣冷凝器25替換為圖5所示的冷凝器50，重復(fù)和實(shí)施例1相同的操作。
運(yùn)行3個(gè)月后，塔底液體的溫度逐漸升高，回流罐21和塔體1塔頂?shù)膲毫Σ钤黾?。因此不能向再沸器供給蒸汽。
停止操作并檢查裝置內(nèi)部。檢查結(jié)果證實(shí)在冷凝器50中管板51的上表面有爆米花狀的聚合產(chǎn)物。
<實(shí)施例2>
在如圖4所示的蒸餾裝置進(jìn)行粗丙烯酸乙酯的蒸餾，該蒸餾裝置采用具有內(nèi)徑為1,500mm和長(zhǎng)度為14,700mm的不銹鋼(SUS 316)蒸餾塔，及配備在內(nèi)部的20塊雙流塔板。SUS 316L制的冷凝器20具有1,020mm的直徑和3,050mm的長(zhǎng)度。SUS 316L制的排放氣冷凝器25的直徑為303mm、長(zhǎng)度為2,440mm。冷凝液流經(jīng)冷凝器20和排放氣冷凝器25的每一個(gè)中的冷卻管。
如圖1所示，在冷凝器20和排放氣冷凝器25的每一個(gè)中的內(nèi)部都配備了噴灑器35，其內(nèi)部沒有配備支撐物。
在如圖4所示的蒸餾裝置中，在90℃、4,500kg/h的條件下向塔體1供應(yīng)含有99.3質(zhì)量％的丙烯酸乙酯、0.04質(zhì)量％的乙酸乙酯、0.04質(zhì)量％的丙酸乙酯、0.52質(zhì)量％的丙烯酸和0.1質(zhì)量％的氫醌的混合物作為粗丙烯酸酯。
從含聚合抑制劑的液體罐(未示出)中以30kg/h向塔體1的塔頂供應(yīng)通過在丙烯酸乙酯中溶解1.5質(zhì)量％的對(duì)甲氧基苯酚而制備的液體。在塔頂壓力為21.3kPa、塔底壓力為26.7kPa、塔頂溫度為56℃、塔底溫度為71℃下進(jìn)行操作，從而從塔頂獲得99.9質(zhì)量％或更高純度的高純度丙烯酸乙酯。
將部分從塔頂獲得的高純度丙烯酸乙酯和11kg/h來自聚合抑制劑供應(yīng)管30并經(jīng)過冷凝器20、回流罐21、泵22和管27的含聚合抑制劑的液體混合?；旌衔镆?,750kg/h供應(yīng)給冷凝器20，及以1,000kg/h供應(yīng)給排放氣冷凝器25。
在上述條件下連續(xù)運(yùn)行6個(gè)月后，停止操作以便檢查冷凝器20和塔體1。檢查結(jié)果證實(shí)無物質(zhì)累積；在操作期間冷凝器20無堵塞。
<對(duì)比實(shí)施例2>
除了將圖1所示的冷凝器20和排放氣冷凝器25替換為圖6所示的冷凝器50，重復(fù)和實(shí)施例2相同的操作。
運(yùn)行4個(gè)月后，塔底液體的溫度逐漸升高，回流罐21和塔體1塔頂?shù)膲毫Σ钤黾印Ｒ虼瞬荒芟蛟俜衅鞴┙o蒸汽。
停止操作并檢查裝置內(nèi)部。檢查結(jié)果證實(shí)在冷凝器50中管板51的上表面有聚合產(chǎn)物。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，在用于處理易聚合化合物的處理設(shè)備如冷凝器或排放氣冷凝器中抑制了因支撐元件導(dǎo)致的聚合產(chǎn)物的形成，由此防止了阻塞，該支撐元件是為散布聚合抑制劑而配備的。因此，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行用于生產(chǎn)易聚合化合物的生產(chǎn)裝置，如蒸餾塔設(shè)備，該裝置包括用于易聚合化合物的處理設(shè)備。
當(dāng)用于散布聚合抑制劑的散布器是是噴灑器時(shí)，本發(fā)明對(duì)于大范圍和有效率地散布聚合抑制劑更加有效。
特別是，本發(fā)明更有效地適用于易聚合化合物如(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯的處理或生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于處理易聚合化合物的設(shè)備，向該設(shè)備中供應(yīng)易聚合化合物的蒸汽，該設(shè)備包括冷凝部件，其中易聚合化合物可以在設(shè)備內(nèi)部冷凝；冷凝部件用的散布器，用于在該冷凝部件上散布聚合抑制劑；聚合抑制劑供應(yīng)管，用于向冷凝部件用的散布器供應(yīng)聚合抑制劑；和支撐元件，用于在設(shè)備內(nèi)部預(yù)定位置處支撐冷凝部件用的散布器，其中該支撐元件是用于在設(shè)備外部支撐聚合抑制劑供應(yīng)管的元件。
2.一種用于處理易聚合化合物的設(shè)備，向該設(shè)備中供應(yīng)該易聚合化合物的蒸汽，該設(shè)備包括冷凝部件，其中易聚合化合物可在設(shè)備內(nèi)部冷凝；冷凝部件用的散布器，用于在該冷凝部件上散布聚合抑制劑；聚合抑制劑供應(yīng)管，用于向冷凝部件用的散布器供應(yīng)聚合抑制劑；和支撐元件，用于在設(shè)備內(nèi)部預(yù)定位置處支撐冷凝部件用的散布器，其中該支撐元件是用于在設(shè)備內(nèi)部支撐聚合抑制劑供應(yīng)管的元件；和該設(shè)備還包含支撐元件用的散布元件，用于在該支撐元件上散布聚合抑制劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于處理易聚合化合物的設(shè)備，其中該設(shè)備是冷凝器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的用于處理易聚合化合物的設(shè)備，其中所述散布器是噴灑器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的用于處理易聚合化合物的設(shè)備，其中所述易聚合化合物為至少一種選自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯的化合物。
6.一種用于生產(chǎn)易聚合化合物的裝置，其中該裝置包含權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的用于處理易聚合化合物的設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于生產(chǎn)易聚合化合物的裝置，其中所述裝置是用于易聚合化合物的蒸餾裝置或蒸發(fā)裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的用于生產(chǎn)易聚合化合物的裝置，其中所述易聚合化合物包含至少一種選自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯的化合物。
全文摘要
冷凝器(20)包括管板(33)的上表面，其上丙烯酸可在冷凝器(20)內(nèi)部冷凝；用于在管板(33)上散布聚合抑制劑的噴灑器(35)；用于給噴灑器(35)供應(yīng)聚合抑制劑的第一聚合抑制劑供應(yīng)管(28)；和用于在預(yù)定位置支撐噴灑器(35)的支撐物(36)。支撐物(36)在冷凝器(20)的外部支撐第一聚合抑制劑供應(yīng)管(28)。通過使用簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)防止易聚合化合物在冷凝器中聚合，本發(fā)明能使具有冷凝器的裝置長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，將易聚合化合物的蒸汽供應(yīng)給該冷凝器。
文檔編號(hào)C07C67/62GK1697675SQ200480000619
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月17日
發(fā)明者矢田修平, 小川寧之, 鈴木芳郎, 神野公克 申請(qǐng)人:三菱化學(xué)株式會(huì)社