專利名稱：液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板，其適于用作氣液相間傳質(zhì)用的分離塔的內(nèi)部構(gòu)件，并具有相互平行排列的可傳輸液體的分離溝槽以及排列在上述溝槽之間的被長罩體掩蓋的氣體通道，所述罩體的兩個(gè)縱向下邊緣浸入上述溝槽內(nèi)的液體中并且具有帶有導(dǎo)向面的出氣齒縫，該導(dǎo)向面引導(dǎo)氣體斜向排出進(jìn)入所述液體中，從而在所述溝槽內(nèi)產(chǎn)生液體料流方向，所述罩體的長邊在與所述液體橫向流動(dòng)方向成直角的方向上排列。這類傳質(zhì)塔板包括例如科技文獻(xiàn)中披露的Thormann(索爾曼)塔板。
本發(fā)明還涉及包含至少一個(gè)上述傳質(zhì)塔板的分離塔以及所述分離塔在熱分離過程中的用途。
化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果通常不是純凈物，而是需要從中分離出目標(biāo)組分的混合物。
分離塔中進(jìn)行的分離過程常常是用于上述目的的。在這些分離塔中，氣流和液流以并流或逆流的方式傳輸，由于所述流體間存在的不平衡作用，因此會(huì)發(fā)生傳熱和傳質(zhì)現(xiàn)象，這最終可導(dǎo)致在分離塔中所需的分離作用。本文中，上述分離過程稱為熱分離過程。
熱分離過程的實(shí)例包括分級(jí)冷凝(參見DE-A 19924532)和/或精餾(上升蒸氣相以相對(duì)于下降液相的逆流方式傳輸；分離作用基于平衡狀態(tài)下蒸氣組成不同于液體組成)、吸附(氣體和液體以并流或逆流方式傳輸；分離作用基于氣體組分在所述液體中的溶解度不同)、氣提(類似于吸附，區(qū)別在于液相裝載了可被氣提氣體吸收的組分)和脫附(吸附的逆向過程；溶解在液相中的氣體通過降低分壓而除去)。
通常上述分離塔包含可實(shí)現(xiàn)提高分離塔中影響分離作用的傳熱傳質(zhì)表面積的內(nèi)部構(gòu)件。
上述內(nèi)部構(gòu)件的實(shí)例包括規(guī)整填料、無規(guī)填料和/或傳質(zhì)塔板。
傳質(zhì)塔板可實(shí)現(xiàn)在分離塔內(nèi)提供具有液層形式的連續(xù)液相的區(qū)域。那么蒸氣或氣流例如在所述液層中上升并因此將其分布在連續(xù)液相中的表面是決定性的交換表面。
所用的傳質(zhì)塔板是那些特別常用的具有強(qiáng)制液體流動(dòng)的塔板。
通過具有至少一個(gè)降液管(排料處)的傳質(zhì)塔板實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制液體流動(dòng)，所述液體通過該降液管從上層塔板流至下層塔板(進(jìn)料處)而與所述蒸氣在板式塔中的流動(dòng)路徑無關(guān)。就工藝過程而言根據(jù)任務(wù)來選擇傳質(zhì)塔板上從進(jìn)料處向排料處的橫向液體流動(dòng)。所述氣體或蒸氣通過塔板的敞開橫截面。
當(dāng)所述液體在整個(gè)塔板上以逆流方式傳輸時(shí)(傳質(zhì)塔板的進(jìn)料處和排料處設(shè)置在塔板的同一側(cè))，該塔板稱為逆流塔板。對(duì)于輻射流動(dòng)塔板而言，所述液體在塔板上迅速地從中間(進(jìn)料處)徑向流至位于塔板邊緣的排料處。
對(duì)于錯(cuò)流塔板而言，從整個(gè)流動(dòng)區(qū)域來看，液體在塔板上從進(jìn)料處橫向傳輸至排料處。一般，錯(cuò)流塔板是單流設(shè)計(jì)。換句話說，進(jìn)料處和排料處設(shè)置在塔板的相對(duì)側(cè)。然而它們也可以是雙流(或多流)設(shè)計(jì)。在這種情形下，進(jìn)料處可以例如在中間，而排料處可設(shè)置在傳質(zhì)塔板的相對(duì)側(cè)中的一側(cè)。
液壓密封錯(cuò)流塔板優(yōu)越之處在于在忽略每一錯(cuò)流塔板因?qū)嵱眯跃哂械奈⑿∨趴浙@孔(其橫截面積通常比通道的總橫截面積小200多倍)的情況下，當(dāng)該塔停止作業(yè)時(shí)它不會(huì)排空。
換句話說，即使在低塔負(fù)荷下，液壓密封錯(cuò)流塔板也會(huì)具有累積的液體(回流和/或入口液體)，因此不存在干燥運(yùn)行的危險(xiǎn)。這是因?yàn)橐簤好芊忮e(cuò)流塔板的通道不是無通風(fēng)筒的鉆孔，例如雙流塔板、篩板塔板和浮閥塔板就是這種情況。而是，每個(gè)通道通向可防止塔板干燥運(yùn)行的通風(fēng)筒中。在通風(fēng)筒上方安裝蒸氣偏轉(zhuǎn)罩(鐘狀物)，該罩浸入累積的塔板液體中。蒸氣偏轉(zhuǎn)罩通常在其邊緣上具有齒縫或鋸齒(即它們具有傳輸齒縫)。在通道中上升的氣流通過蒸氣偏轉(zhuǎn)罩體發(fā)生偏轉(zhuǎn)，平行于塔板流動(dòng)進(jìn)入所述累積的液體中，即在與塔成直角的方向上流動(dòng)。
離開通常在塔板上等距離分布的鄰近罩體的氣泡在所述累積液體中形成泡沫層。
由溢流堰支持的降液管或降液段通常交替地向左或向右離開塔板，所述降液管或降液段可以控制傳質(zhì)塔板的液位，并將液體向下供至下一塔板。上層塔板的降液管或降液段浸入位于其下方的塔板的累積液體中對(duì)于液壓密封有效性來說是必需的。優(yōu)選不存在入口堰。對(duì)于生產(chǎn)的不規(guī)則性而言，高度可調(diào)的泡罩可以與流動(dòng)條件相適應(yīng)并可以均衡浸入深度，這樣塔板的所有泡罩具有均勻的氣流。
根據(jù)泡罩的設(shè)計(jì)和排列方式，所設(shè)計(jì)的單流液壓密封錯(cuò)流塔板可分為例如圓形泡罩塔板(通道、通氣筒和泡罩是圓形的)、槽形泡罩塔板(通道、通氣筒和泡罩是矩形的，泡罩與矩形長邊連續(xù)排列，并與液體的橫向流動(dòng)方向平行)以及索爾曼塔板(通道、通氣筒和泡罩是矩形的，泡罩與矩形長邊連續(xù)排列，并與液體的橫向流動(dòng)方向成直角)。
例如在以下文獻(xiàn)描述了索爾曼塔板DE-A 19924532；手冊(cè)“Montz，IhrPartner in der Verfahrenstechnik”，Julius Montz GmbH，Apparate fiir diechemische Industrie，D-40705 Hilden，2002，58-59頁；以及TechnischeFortschrittsberichte，61卷，Grundlagen der Dimensionierung vonKolonnenbden，Verlag Theodor Steinkopf，Dresden，1967，66-73頁。
在橫向流動(dòng)方向上連續(xù)排列的索爾曼塔板的任意兩個(gè)罩體間存在液體流動(dòng)的溝槽。索爾曼塔板的特點(diǎn)是在橫向流動(dòng)方向上任意兩個(gè)連續(xù)溝槽中液體以逆流方式流動(dòng)。這種強(qiáng)制流動(dòng)受到從適度彎曲的鋸齒狀的具有導(dǎo)向面的齒縫逸出的蒸氣影響。


圖1a.和1b.顯示了索爾曼塔板的俯視圖。圖2.顯示了通過索爾曼罩體和通氣筒的橫截面。圖3.顯示了索爾曼塔板上的強(qiáng)制液體流動(dòng)，其受到罩體排列以及特殊蒸氣齒縫的影響。
在高氣體負(fù)荷下，使用索爾曼塔板是特別有利的。低壓降對(duì)索爾曼塔板在減壓下的使用有利。索爾曼塔板的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在相對(duì)較低的液體負(fù)荷下仍能穩(wěn)定操作。然而，索爾曼塔板的一個(gè)缺點(diǎn)是其操作程度或效率和穩(wěn)定性不能令人完全滿意，特別是在高液體負(fù)荷下。尤其是在那些設(shè)計(jì)成大容量的分離塔內(nèi)會(huì)發(fā)生高液體負(fù)荷。這些通常是具有大直徑的分離塔。本文中，大直徑特別是指直徑≥4m，例如4～8m或高達(dá)10m。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供錯(cuò)流傳質(zhì)塔板，其一方面具有索爾曼塔板的優(yōu)點(diǎn)，但另一方面如果存在的話僅僅在較輕程度上具有上述缺點(diǎn)。
特別地，所述改進(jìn)的錯(cuò)流傳質(zhì)塔板應(yīng)當(dāng)適于代替推薦用于解決上述文獻(xiàn)DE-A 19924532中的分離問題的效果增強(qiáng)的液壓密封錯(cuò)流塔板。應(yīng)當(dāng)特別地滿足關(guān)于DE-A 19924532中的實(shí)施例的上述要求概況。
因此已經(jīng)發(fā)現(xiàn)液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板(1)，其適于作為用于液相和氣相間傳質(zhì)的分離塔的內(nèi)部構(gòu)件，并具有相互平行排列的可傳輸液體的分離溝槽(6)以及排列在上述溝槽之間的被長罩體(4)掩蓋的氣體通道(7)，所述罩體的兩個(gè)縱向下邊緣(4a)浸入上述溝槽(6)內(nèi)的液體中并且具有帶有導(dǎo)向面(5a)的出氣齒縫(5)，該導(dǎo)向面(5a)可以引導(dǎo)氣體斜向排出進(jìn)入所述液體中，從而在所述溝槽內(nèi)產(chǎn)生液流方向，所述罩體的長邊在與所述液體橫向流動(dòng)方向成直角的方向上排列，其中在橫向流動(dòng)方向上的至少兩個(gè)連續(xù)溝槽(6)中罩體(4)的導(dǎo)向面(5a)的排列使得這些溝槽中的液體以相同方向流動(dòng)(數(shù)字標(biāo)記參見圖4.至圖11.)，另外所述液體在所有溝槽中以曲折流動(dòng)方式傳輸。
在橫向流動(dòng)方向上存在的不會(huì)被任何具有相反流動(dòng)方向的溝槽中斷的具有相同液體流動(dòng)方向的一系列溝槽在本文中稱為塔板區(qū)(13)。
根據(jù)本發(fā)明，塔板區(qū)必須包含至少兩個(gè)溝槽。通常塔板區(qū)域不會(huì)包含多于六個(gè)溝槽。通常，塔板區(qū)也可包含3個(gè)或4個(gè)、有時(shí)是5個(gè)溝槽。
根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)一步有利的是當(dāng)將突出于所述罩體上的導(dǎo)向板(17)固定在本發(fā)明的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板的至少一些罩體上端的情況。當(dāng)導(dǎo)向部件(導(dǎo)向板)安裝在至少那些區(qū)分流動(dòng)方向彼此相反的塔板區(qū)的罩體上時(shí)是有利的。通常導(dǎo)向部件的表面與罩體末端形成直角。
一般地，本發(fā)明的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板的溝槽被與所述溝槽成直角的橫向溝槽(9)中斷。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)流動(dòng)方向相反的兩個(gè)塔板區(qū)在彼此毗連處具有收縮的交叉溝槽是有利的。在極端情形下，該收縮可以連接形成阻擋物。
在最簡單的情形中，可以通過在端側(cè)彼此排列更接近的氣體通道和/或罩體形成這些收縮。在上述極端情形下，這種變化方案會(huì)涉及到在端側(cè)連接形成單個(gè)(較長的)氣體通道和罩體的兩個(gè)氣體通道和罩體。
將罩體的縱向下邊緣間的寬度B適應(yīng)所設(shè)計(jì)的氣相負(fù)荷。
通常B為2至20cm，或者高達(dá)30cm，常常為4至8cm。
氣體通道和/或罩體的縱向邊通常為5至200cm，經(jīng)常為10至100cm。
當(dāng)所述罩體上邊具有朝著罩體至少一端的末端方向的平化時(shí)可以提高供至后續(xù)溝槽的液體料。
調(diào)節(jié)導(dǎo)向面與罩體縱向邊之間的角度α(＞0并且≤90°)可使得非常高的氣體流速和由此導(dǎo)致的非常高的液體流量抵消。該角度越小(即出氣齒縫的設(shè)置越寬)，液體流量越大。
本發(fā)明的一些特定實(shí)施方式如圖4.至圖12.所示，并在下文作了詳細(xì)描述。
圖4.顯示了在本發(fā)明的錯(cuò)流傳質(zhì)塔板上的定向液體流動(dòng)的俯視圖。
圖5.顯示了本發(fā)明的傳質(zhì)塔板的部分透視圖。
圖6.顯示了本發(fā)明的傳質(zhì)塔板的罩體的透視圖。
圖7.顯示了通過具有導(dǎo)向部件和塔板的罩體的垂直縱向剖面。
圖8.顯示了通過罩體和塔板的垂直橫截面。
圖9.顯示了在之間形成液體溝槽的具有平化的兩個(gè)罩體末端區(qū)域的垂直縱向剖面。
圖10.顯示了設(shè)定角度可適應(yīng)于任務(wù)的罩體導(dǎo)向面的側(cè)視圖。
圖11.顯示了通過具有設(shè)定角度可適應(yīng)于任務(wù)的罩體導(dǎo)向面的罩體的橫截面。
圖12.顯示了本發(fā)明傳質(zhì)塔板的一種階梯狀實(shí)施方式。
圖4.至8.中所示的塔板1具有塔板片，該塔板片具有許多平行的伸長狹縫狀的氣體通道7作為通氣筒。通氣筒的縱向邊緣垂直于連接進(jìn)料面2和降液管3的連線，通氣筒的側(cè)壁10形成可傳輸液體的溝槽6。通氣筒上面設(shè)置了在側(cè)壁4a中具有特定形狀的出氣齒縫5的罩體4，該出口齒縫5突出進(jìn)入溝槽6，因此伸入液體中。
每個(gè)出氣齒縫5的一邊形成傾斜的導(dǎo)向面5a，通過導(dǎo)向面5a氣體以定向方式鼓泡進(jìn)入液體中，從而在溝槽6中產(chǎn)生液體的定向流動(dòng)?？烧{(diào)節(jié)導(dǎo)向面5a的角度以使其與任務(wù)相適應(yīng)。對(duì)于高氣體流速來說，增大角度α并因此降低溝槽6中的液體流量。此外，可以通過所述齒縫的數(shù)目進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過齒縫型罩體形成的流動(dòng)溝槽6將液體從進(jìn)料面2傳輸至降液管3。所述降液管的溢流堰8和通氣筒高度可確保塔板上的液位延伸至高于齒縫5。氣體或蒸氣從下方通過通氣筒7上升進(jìn)入罩體4，并通過齒縫5進(jìn)入液體中，這樣將流動(dòng)動(dòng)量傳輸給液體。
根據(jù)本發(fā)明，在橫向流動(dòng)方向上的許多連續(xù)的罩體行列4具有相同的流動(dòng)方向。在許多連續(xù)的罩體行列中出氣齒縫5的導(dǎo)向面5a的所述排列方式以及排成一行的罩體4之間的間隔9的改變可以使得本發(fā)明的傳質(zhì)塔板的液體流動(dòng)以理想的方式與大塔徑相適應(yīng)。此外，在高氣體負(fù)荷下，增大罩體的下寬度B。
將垂直的通常是平整的導(dǎo)向部件17安裝在罩體4上可以減少液體溢流越過罩體。除此之外，本發(fā)明傳質(zhì)塔板效率的提高歸因于其具有以下特性-停留時(shí)間分布窄；-返混最少；-非常接近于活塞流。
在極端氣體負(fù)荷下齒縫5中出現(xiàn)高氣體流速時(shí)，如果需要，可以通過改變罩體的形狀以及在罩體上方使用去夾帶元件(例如在塔板間配置規(guī)整填料或無規(guī)填料床)抵消這種高氣體流速。
為了提高供給位于兩個(gè)罩體4的上端之間的通道區(qū)9中的后續(xù)溝槽的液體料，罩體4上面的頂邊或末端可以以傾斜平化16的形式變平向下延伸至末端。在本發(fā)明的傳質(zhì)塔板的一種實(shí)施方式中，橫向流動(dòng)方向上的氣體通道不在一個(gè)平面內(nèi)，而是放置在以階梯狀連續(xù)的平面中(按照?qǐng)D12.的階梯方式)，并且有利地在從一個(gè)平面到后一個(gè)平面的過渡處設(shè)置溢流堰(18)，最高的平面設(shè)置在進(jìn)料處，最低的平面設(shè)置在排料處。
本發(fā)明的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板用的適宜材料是不銹鋼(尤其例如1.4301，1.4541，1.4401，1.4404，1.4571，1.4000，1.4435，1.4539)、HasteloyC4、鋁、銅、鈦、蒙乃爾合金以及合成材料(尤其例如KERA、Diabon、PVC)。
本發(fā)明的錯(cuò)流傳質(zhì)塔板尤其適合氣體負(fù)荷因子(＝表觀氣速×氣體密度的平方根)在0.1～3(Pa)0.5范圍內(nèi)以及液體時(shí)空速率在0.001～10m3/(m2·h)范圍內(nèi)的情況。它們可以在大氣壓、降低的壓力或者升高的壓力條件下進(jìn)行操作。
應(yīng)當(dāng)意識(shí)到本發(fā)明的錯(cuò)流傳質(zhì)塔板可用作分離塔內(nèi)的唯一內(nèi)部構(gòu)件。然而，在分離塔內(nèi)它們也可以與其它類型的塔板(例如雙流塔板和/或浮閥塔板)組合使用和/或與其它不同于塔板的內(nèi)部構(gòu)件(例如規(guī)整填料和/或無規(guī)填料)組合使用。包含本發(fā)明的錯(cuò)流傳質(zhì)塔板的分離塔適于任何類型的熱分離過程。
本文中，雙流塔板是指無排液段的篩板塔板。這些是具有簡易通道(孔、齒縫等)的板，又常稱為滴流篩板塔板。
缺少排液段(降液管)會(huì)導(dǎo)致上升氣體和分離塔中下降的回流液體以相反的方向流過塔板內(nèi)的相同通道。
以本身已知的方式將通道的橫截面與塔負(fù)荷相適應(yīng)。當(dāng)通道的橫截面太小時(shí)，上升氣體以高速率流過所述通道使得塔中的上升液體在無任何分離作用下就被夾帶。當(dāng)通道的橫截面太大時(shí)，上升氣體和下降液體在基本上無任何交換作用的情況下彼此通過，所述塔板存在干燥運(yùn)行的危險(xiǎn)。換句話說，雙流塔板的工作范圍由兩個(gè)臨界點(diǎn)來確定。必須存在最低臨界速率使得在塔板上保留一定的液層，從而允許塔板工作。
當(dāng)所述速率導(dǎo)致液體在滴流篩板塔板上累積并可阻止滴漏時(shí)，通過泛點(diǎn)來確定上限。在正常工作范圍內(nèi)，分離塔中上升液體逐滴地從雙流塔板滴流至雙流塔板，即滴流篩板塔板間的連續(xù)氣相被分散液相點(diǎn)綴著。打到滴流篩板塔板上的一些液滴被離子化。
通常，每個(gè)雙流塔板以及同樣地每個(gè)本發(fā)明的傳質(zhì)塔板恰好連接至塔壁。然而，也存在其中塔壁與塔板之間存在中間間隔的實(shí)施方式，所述中間間隔僅被橋狀物部分中斷。除了實(shí)際的通道之外，雙流塔板通常還具有孔口，這有助于例如保證塔板以支撐環(huán)狀物等(參見，例如DE-A10159823)。
可用于本文目的的雙流塔板例如在Technische Fortschrittsberichte，61卷，Grundlagen der Dimensionierung von Kolonnenbden，196-211頁，Verlage Theodor Steinkopf，Dresden(1967)以及DE-A 10230219中作了描述。
本文中，浮閥塔板是指具有塔板鉆孔的錯(cuò)流塔板，所述塔板鉆孔具有有限行程的平板、鎮(zhèn)重物或升降閥(浮閥)，其使得蒸氣通道孔口的尺寸與特定的塔負(fù)荷相適應(yīng)。上升氣流被偏轉(zhuǎn)，平行于塔板流入累積的回流液體中并形成泡沫層。裝配了溢流堰的降液管在塔板之間傳輸回流液。它們通常具有雙流構(gòu)造。然而，它們也可以具有三流和多流(例如八流)構(gòu)造。通常隨著塔徑而增加流動(dòng)方向是有利的。
本發(fā)明的錯(cuò)流傳質(zhì)塔板特別適于按照DE-A 19924532在分離塔內(nèi)對(duì)將含有丙烯酸C3-前體與分子氧多相催化部分氣相氧化的含有丙烯酸的產(chǎn)物氣體混合物進(jìn)行分級(jí)冷凝過程，其中所述分離塔從塔底到塔頂首先包含雙流塔板，然后包含本發(fā)明的錯(cuò)流傳質(zhì)塔板。
術(shù)語丙烯酸的“C3前體”包括那些形式上可通過還原丙烯酸得到的化合物。已知的丙烯酸C3前體的實(shí)例包括丙烷、丙烯和丙烯醛。然而，所述C3前體還包括例如丙醛或丙酸的化合物。從這些化合物開始，采用分子氧的多相催化部分氣相氧化是至少部分地氧化脫氫。
在相關(guān)的多相催化部分氣相氧化中，在升高的溫度以及非必要的升高的壓力下將常用惰性氣體(例如氮?dú)?、CO、CO2、惰性烴和/或蒸汽)稀釋的所述丙烯酸C3前體通過在與分子氧混合狀態(tài)下的過渡金屬混合氧化物催化劑，并將其氧化轉(zhuǎn)化成含有丙烯酸的產(chǎn)物氣體混合物。
通常，在固態(tài)催化劑上將丙烯酸C3前體與分子氧多相催化部分氣相氧化得到的含有丙烯酸的產(chǎn)物氣體混合物具有以下組成1～30重量％的丙烯酸，0.05～10重量％的分子氧，1～30重量％的水，0～5重量％的乙酸，0～3重量％的丙酸，0～1重量％的馬來酸和/或馬來酸酐，0～2重量％的丙烯醛，0～1重量％的甲醛，0～1重量％的糠醛，0～0.05重量％的苯甲醛，0～1重量％的丙烯，以及余量的惰性氣體，如氮?dú)狻⒁谎趸?、二氧化碳、甲烷或丙烷?br> 所述氣相氧化本身可以按照現(xiàn)有技術(shù)中所述的方式進(jìn)行。從丙烯開始，所述氣相氧化可以例如以兩個(gè)連續(xù)的氧化步驟進(jìn)行，如EP-A 700714和EP-A 700893中所述。然而，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是也可以采用DE-A 19740253和DE-A 19740252中所列舉的氣相氧化法。
一般地，離開氣相氧化工藝的氣體產(chǎn)物混合物的溫度為150～350℃，常常為200～300℃。
然后在其與所用驟冷液體一起傳輸進(jìn)入包含用于分級(jí)冷凝的本發(fā)明錯(cuò)流傳質(zhì)塔板的本發(fā)明分離塔的最下段(塔底)之前，有利地首先將熱產(chǎn)物氣體混合物于驟冷系統(tǒng)中通過直接冷卻的方式冷卻至100～180℃。所述塔中的操作壓力通常為0.5～5巴，常常為0.5～3巴，多數(shù)情形下為0.5～2巴。
所用的驟冷裝置可以是用于此目的的現(xiàn)有技術(shù)中的任何裝置(例如噴霧洗滌器、文丘里洗滌器、泡罩塔或其它具有噴霧表面的裝置)，不過優(yōu)選使用文丘里洗滌器或噴霧冷卻器。優(yōu)選使用并流裝置(例如板式撞擊噴射器)。為了間接冷卻或加熱驟冷液體，尤其是啟動(dòng)時(shí)，將其通過傳熱器或換熱器。在這方面，所有常見傳熱器或換熱器都適合。優(yōu)選管束換熱器、板式換熱器和空氣冷卻器。對(duì)于適當(dāng)?shù)目諝饫鋮s器來說，有用的冷卻介質(zhì)是空氣，對(duì)于其它冷卻裝置來說，有用的冷卻介質(zhì)是冷卻液體，尤其是水。
有用的驟冷液體的一個(gè)實(shí)例是源于按照本發(fā)明的分級(jí)冷凝操作的塔底液體或者是分解部分塔底液體所得的并且混有聚合抑制劑的冷凝液與塔底液體的混合物。換句話說，如果需要，可以分解由可逆方式的邁克爾加成生成的并存在于連續(xù)地從本發(fā)明分離塔取出的部分塔底液體中的丙烯酸低聚物，所述分解過程通過升高的溫度(130～250℃)作用以及可選擇地加入酸性或堿性分解催化劑在降低的壓力(如100或200～500m巴)下而得到丙烯酸。有利地將以蒸氣形式逸出的丙烯酸冷凝，與聚合抑制劑(例如在以純凈形式移出的丙烯酸中的吩噻嗪)混合，并與取出的用作驟冷液體的殘留塔底液體混合。離開上述換熱器后的驟冷液體的溫度通常為100～150℃。來自催化氣相氧化的驟冷產(chǎn)物氣體混合物與所用驟冷液體的混合物進(jìn)入本發(fā)明分離塔的進(jìn)料點(diǎn)位于該塔底部區(qū)域，所述塔底部區(qū)域有利地包含組合離心沉降型分離器并通過第一通氣筒塔板與最低的雙流塔板分開。
所述通氣筒塔板同時(shí)用作收集塔板，從該塔板上連續(xù)移走冷凝液，并傳輸進(jìn)入底部區(qū)域和/或驟冷區(qū)域中。在所述分離塔中于第一通氣筒塔板上安裝了一列通常等距的雙流塔板，這些雙流塔板通過第二通氣筒塔板(收集塔板)使其結(jié)束。從該第二收集塔板上以側(cè)流方式連續(xù)地取出純度通?！?5重量％的粗制丙烯酸作為中等沸點(diǎn)餾分。有利的是，將該粗制丙烯酸供至進(jìn)一步蒸餾和/或結(jié)晶的其它提純階段，并在第二收集塔板下方但在第一收集塔板上方處將蒸餾(精餾)和/或結(jié)晶操作中出現(xiàn)的至少一部分塔底液體和/或母液再循環(huán)進(jìn)入本發(fā)明的分離塔中。
根據(jù)本發(fā)明，有利地將取出作為中等沸點(diǎn)餾分的粗制丙烯酸供至結(jié)晶步驟用于進(jìn)一步提純。對(duì)所用的結(jié)晶工藝沒有限制?？梢赃B續(xù)或者間歇地在一個(gè)或多個(gè)步驟中進(jìn)行結(jié)晶達(dá)到任何所需的純度。如果需要，可以在所述結(jié)晶之前在待通過結(jié)晶進(jìn)行提純的粗制丙烯酸中加入水(于是其通常含有以存在的丙烯酸量為基準(zhǔn)至多10重量％、通常至多5重量％的水)。
出乎意料的是僅通過一個(gè)結(jié)晶步驟就可以獲得酯化級(jí)丙烯酸(純度≥98重量％)。有利地，以懸浮結(jié)晶來實(shí)施該結(jié)晶步驟，如DE-A 19924532的第10欄所述。在懸浮結(jié)晶中形成的丙烯酸晶體具有立方體至矩形體的外觀。長度(L)與厚度(T)的比值L∶T通常為1∶1～6∶1，優(yōu)選為1∶1～4∶1，更優(yōu)選為1.5∶1～3.5∶1。所述晶體的厚度T通常為20～600μm，常常為50～300μm。所述晶體的長度L通常為50～1500μm，常常為200～800μm。當(dāng)通過熔體洗滌塔(melt-washing column)(例如DE-A 10223058中所述的一種)將懸浮晶體從殘留母液中分離出來時(shí)，甚至可以通過一個(gè)結(jié)晶步驟獲得超吸收級(jí)丙烯酸(純度≥99.7重量％)，即適于制備超吸水性聚丙烯酸酯的丙烯酸。在這種情形下，有利地將移出的全部母液再循環(huán)進(jìn)入本發(fā)明的分離塔。
然而，也可以以分級(jí)降膜結(jié)晶來進(jìn)行結(jié)晶，如EP-A 616998中所述的。這可以包括例如兩個(gè)提純步驟(適宜此情形的降膜結(jié)晶器可以包括例如1000～1400根長度為10～15m、外徑為50～100mm的結(jié)晶管)。有利地將第二提純步驟中移出的母液再循環(huán)至第一提純步驟。有利地將第一提純步驟中移出的母液完全再循環(huán)至本發(fā)明的分離塔。可以全部或僅僅部分地將第一提純步驟的純凈產(chǎn)物供至第二提純步驟。當(dāng)僅僅部分供入時(shí)，通常將殘留部分與第二提純步驟的純凈產(chǎn)物混合以得到后來隨時(shí)可用的最終產(chǎn)物。
根據(jù)本發(fā)明，有利地將從第二收集塔板移走的部分粗制丙烯酸供至位于該收集塔板下方的雙流塔板。通常還將母液供至該塔板。在供給前，通常將所述母液加熱至大約相當(dāng)于粗制丙烯酸的移走溫度。
在第二收集塔板上方，首先存在另一系列有利地等距雙流塔板，然后接替的是同樣有利地等距排布的本發(fā)明的錯(cuò)流傳質(zhì)塔板。通常將最高的雙流塔板設(shè)計(jì)成分配塔板。換句話說，它具有例如帶鋸齒狀溢流的溢流溝槽。
本發(fā)明的錯(cuò)流傳質(zhì)塔板通過第三通氣筒塔板(收集塔板)使其結(jié)束。
在第三收集塔板上方存在浮閥塔板，優(yōu)選雙流塔板。例如在TechnischeFortschrittsberichte，61卷，Grundlagen der Dimensionierung vonKolonnenbden，96～138頁中可以找到浮閥塔板以及根據(jù)本發(fā)明可用的浮閥塔板的原理。它們的主要特點(diǎn)是其可在寬負(fù)荷范圍內(nèi)為流過的蒸氣提供相應(yīng)于特定負(fù)荷的通道。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用重盤式塔板。換句話說，在塔板的孔口中存在具有被重物包圍的孔隙的籠罩。根據(jù)本發(fā)明，特別優(yōu)選的是Stahl，DE，Viernheim的VV12浮閥。在浮閥塔板區(qū)中，大量水以及比水難揮發(fā)的組分冷凝。最終的冷凝液稱為酸水。
從第三收集塔板上連續(xù)地移走酸水，在本發(fā)明的最高錯(cuò)流傳質(zhì)塔板處將移走的所述水的一部分再循環(huán)進(jìn)入該塔中。通過間接換熱方式冷卻移走的另一部分酸水，有利地將其分割，同樣將其再循環(huán)至本發(fā)明的分離塔中。在最高浮閥塔板處(溫度為12～22℃，優(yōu)選12～17℃)將一部分再循環(huán)至本發(fā)明的分離塔中，并在設(shè)置于第三收集塔板和最高浮閥塔板之間大約一半距離的浮閥塔板處(溫度為18～32℃，優(yōu)選18～25℃)將另一部分再循環(huán)至本發(fā)明的分離塔中。
通過將所述酸水傳輸經(jīng)過丙烯蒸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)部分冷卻，從而將液態(tài)形式保存的用于所述多相催化氣相氧化的丙烯轉(zhuǎn)化成氣相。
在本發(fā)明的分離塔頂部以氣態(tài)形式移出比水更易揮發(fā)的組分，通常將其至少部分地作為稀釋氣體再循環(huán)至所述氣相氧化中。為了避免在循環(huán)氣體壓縮機(jī)中發(fā)生冷凝，通過間接換熱方式預(yù)先使廢氣過熱。通常將該廢氣的非循環(huán)部分供至焚燒工藝。
為了抑制聚合反應(yīng)，將對(duì)甲氧苯酚(即MEHQ)在所述純凈產(chǎn)物中的溶液以及另外非必要的吩噻嗪在所述純凈產(chǎn)物中的溶液供至本發(fā)明的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板的最上部。該溶液還用于穩(wěn)定純凈產(chǎn)物。
此外吩噻嗪(即PTZ)在所述純凈產(chǎn)物中的溶液供至配備本發(fā)明的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板的塔段的大約中間位置處。
原則上，也可以在本發(fā)明的分離塔外形成酸水。在該情形下，借助第二驟冷液體在不含內(nèi)部構(gòu)件或包含內(nèi)部構(gòu)件的區(qū)域中通過直接冷卻的方式有利地將大量水從離開塔頂?shù)牡头悬c(diǎn)氣流中冷凝出來。最終的冷凝液則是酸水。然后合理地將一部分酸水再循環(huán)至所述塔頂以提高那里的分離性能。有利地將另一部分酸水排出并處理(例如焚燒)，通常將殘留部分的酸水在外部換熱器中間接冷卻并用作第二驟冷液體。比水更易揮發(fā)的低沸點(diǎn)料流的組分又形成廢氣，通常將該廢氣至少部分地作為循環(huán)氣體再循環(huán)至所述氣相氧化中。
本發(fā)明方法中的雙流塔板優(yōu)選在本發(fā)明的分離塔內(nèi)延伸至(朝著該塔頂看)大約分離塔內(nèi)回流液的丙烯酸含量≤20重量％(以回流液的重量為基準(zhǔn))的位置。
用于本發(fā)明的分離方法的雙流塔板數(shù)通常為25～45。其開孔率有利地為15～25％，本發(fā)明所用的雙流塔板的通道優(yōu)選為直徑相同的圓孔。所述直徑優(yōu)選為10～20mm。如果需要，本發(fā)明的分離塔內(nèi)的孔徑從頂部到底部可以變窄或變寬和/或孔的數(shù)目可以減少或增加(例如孔徑可以統(tǒng)一為14mm，開孔率從頂部到底部可以從17.4％增加至18.3％)。然而，根據(jù)本發(fā)明在所有雙流塔板上的孔數(shù)也可以保持恒定。所述圓孔還優(yōu)選均勻地以嚴(yán)格的三角間距排布在單個(gè)雙流塔板上(參見DE-A 10230219)。
此外，從本發(fā)明分離塔中本發(fā)明所用的雙流塔板沖壓出的通道的沖壓毛刺優(yōu)選指向下方(這可減少形成不希望的聚合物)。
根據(jù)本發(fā)明，用于本發(fā)明方法的雙流塔板數(shù)相對(duì)于約10～15個(gè)理論塔板是明智的。
在本發(fā)明的分離塔中接著所述雙流塔板的本發(fā)明的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板數(shù)通常為30～50。根據(jù)本發(fā)明，它們的開孔率有利地為5～25％，優(yōu)選為10～20％(開孔率通常對(duì)應(yīng)于通道橫截面對(duì)總橫截面的百分比貢獻(xiàn)；對(duì)于本發(fā)明的錯(cuò)流傳質(zhì)塔板而言，通常處于上述范圍內(nèi)是有利的)。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用本發(fā)明的單流錯(cuò)流傳質(zhì)塔板。
一般地，應(yīng)當(dāng)使得用于本發(fā)明方法的本發(fā)明的液壓密封錯(cuò)流塔板數(shù)相當(dāng)于大約10～30個(gè)、常常是25個(gè)理論塔板。
本發(fā)明的液壓密封錯(cuò)流塔板以及用于本發(fā)明方法的浮閥塔板均具有至少一個(gè)降液管。它們均可具有單流或多流(例如雙流)構(gòu)造。在單流構(gòu)造中，它們還可以具有多個(gè)降液管。一般地，所述浮閥塔板的升導(dǎo)管也是液壓密封的。
另外，本發(fā)明的液壓密封錯(cuò)流塔板除了傳輸齒縫的取向作用之外還具有與現(xiàn)有的索爾曼塔板相同的構(gòu)造和通道排布方式、通氣筒以及罩體。
針對(duì)氣相氧化的氣體產(chǎn)物混合物的驟冷體系的聚合抑制作用通過存在于用于驟冷的塔底液體中的聚合抑制劑以及其它存在于用于驟冷的任何分解冷凝液中的聚合抑制劑而實(shí)現(xiàn)。
正如已經(jīng)提及過的，一般有利的是在加入無機(jī)鹽的情況下進(jìn)行所述分解，向強(qiáng)布朗斯特酸的水溶液中加入所述無機(jī)鹽可使得該水溶液的pH值改變進(jìn)入堿性范圍內(nèi)，例如DE-C 2407236中所推薦的。根據(jù)待分解的塔底液體的量，所添加的堿性分解催化劑的量通常為0.1～5重量％。根據(jù)本發(fā)明適宜的堿性分解催化劑的實(shí)例包括KOH、K2CO3、KHCO3、NaOH、Na2CO3、NaHCO3、LiOH、Li2CO3和CaCO3。換句話說，適宜的堿性分解催化劑尤其是弱的無機(jī)或有機(jī)布朗斯特酸(例如磷酸、硼酸、碳酸、甲酸或乙酸)的堿金屬鹽和/或堿土金屬鹽。換句話說，因此適宜的堿解催化劑尤其是堿金屬和/或堿土金屬的磷酸鹽、碳酸鹽、碳酸鹽、甲酸鹽和乙酸鹽。
優(yōu)選地選擇所述分解催化劑使得它們可以在分解條件下溶于所述塔底液體中。按照US-A 4293347，鄰苯二甲酸二烷基酯的存在還會(huì)對(duì)相關(guān)的分解作用產(chǎn)生有利影響。一般地，在≤1巴的壓力和130～250℃的溫度下進(jìn)行綜合分解。
有利的是所述分解壓力為25～600毫巴，優(yōu)選為100～300毫巴。所述分解溫度有利地為140～230℃，優(yōu)選為160～200℃。當(dāng)連續(xù)進(jìn)行分解時(shí)(連續(xù)進(jìn)行本發(fā)明的方法是有利的)，所述分解反應(yīng)器的停留時(shí)間應(yīng)當(dāng)為0.5～4小時(shí)?？梢栽趶?qiáng)制循環(huán)-解壓蒸發(fā)器中以簡單的方式實(shí)施根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的所述分解作用。如US-A 5733075和DE-A 4101879中所述的，丙烯酸低聚物的分解原則上可以在不加入特定的酸性分解催化劑或堿性分解催化劑的條件下進(jìn)行。這些催化劑包括十二烷基苯磺酸、對(duì)甲苯磺酸、硫酸、JP-A3-178949中的固體酸性催化劑或者已經(jīng)提及的無機(jī)鹽。一般地，在所述分解過程中將空氣流經(jīng)分解反應(yīng)器。
在本發(fā)明的方法中，通常處理(例如焚燒)掉留在分解反應(yīng)器中的不揮發(fā)殘留物。如果需要，加入有機(jī)溶劑如甲醇可以將揮發(fā)性的分解殘留物保持為流態(tài)形式。
本發(fā)明塔底的溫度通常為90～150℃，而最高的本發(fā)明的液壓密封錯(cuò)流塔板的溫度通常為40～95℃，經(jīng)常為60～90℃。粗制丙烯酸的取出溫度通常為80～110℃。
使用本發(fā)明的傳質(zhì)塔板導(dǎo)致分離效果改進(jìn)，這可從酸水中丙烯酸含量的降低看出。這一點(diǎn)還有助于更加穩(wěn)定地操作本發(fā)明的分離塔，這可從每個(gè)塔板具有更低的壓降變化看出。
這使得通過循環(huán)料流移出的粗制丙烯酸的純度達(dá)到≥96.6重量％。一般地，粗制丙烯酸中存在的以下次級(jí)組分含量≤0.9重量％的乙酸，≤1.13重量％的水，≤0.025重量％的甲酸，≤0.0015重量％的甲醛，≤0.01重量％的丙烯醛，≤0.075重量％的丙酸，≤0.42重量％的糠醛，≤0.025重量％的丙烯酸烯丙酯，≤0.0001重量％的甲酸烯丙酯，≤0.5重量％的苯甲醛，≤0.17重量％的馬來酸酐，≤0.5重量％的二丙烯酸，≤0.025重量％的吩噻嗪和≤0.014重量％的MEHQ。
除了上述這些組分之外，通常不能檢測(cè)出其它次級(jí)組分含量?；诒景l(fā)明的方法通常要求不輸入能量。而是，所述產(chǎn)物氣體混合物貢獻(xiàn)出足夠的能量。
實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例1.對(duì)比實(shí)施例(描述了穩(wěn)定狀態(tài))丙烯的多相催化氣相氧化生成提供270℃下具有以下組成的產(chǎn)物氣體混合物10.2874重量％的丙烯酸，0.2137重量％的乙酸，3.8823重量％的水，0.0230重量％的甲酸，0.0866重量％的甲醛，0.1590重量％的丙烯醛，0.0024重量％的丙酸，0.0030重量％的糠醛，0.0013重量％的丙烯酸烯丙酯，0.0003重量％的甲酸烯丙酯，0.0022重量％的苯甲醛，0.1182重量％的馬來酸酐，0.0098重量％的苯甲酸，1.9668重量％的CO2，0.6426重量％的CO，0.6021重量％的丙烷，0.3199重量％的丙烯，3.3350重量％的O2，和78.3442重量％的N2。
未檢測(cè)到其它組分。
在以并流方式操作的噴霧冷卻器中通過直接冷卻將所述產(chǎn)物氣體混合物(190363kg/h)冷卻至136.4℃。
用于直接冷卻的液體(驟冷液體)是被抑制聚合的分解冷凝液(通過于分解部分驟冷液體、冷凝所得的氣相以及加入被抑制聚合的純凈產(chǎn)物)和從下文所述的分離塔中取出的塔底液體的混合物。
所述驟冷液體的組成如下所述16.0276重量％的丙烯酸，0.0861重量％的乙酸，0.3278重量％的水，0.0045重量％的甲酸，0.0004重量％的甲醛，0.0070重量％的丙烯醛，0.0095重量％的丙酸，0.2356重量％的糠醛，0.0004重量％的丙烯酸烯丙酯，0.7910重量％的苯甲醛，4.8366重量％的馬來酸酐，4.9676重量％的苯甲酸，25.7217重量％的二丙烯酸，32.9952重量％的聚丙烯酸(邁克爾加合物)，1.3116重量％的吩噻嗪，0.9970重量％的MEHQ和11.6806重量％的其它高沸點(diǎn)組分。
被抑制聚合的分解冷凝液(1588kg/h)具有如下組成72.0817重量％的丙烯酸，0.1114重量％的乙酸，0.4236重量％的水，0.0058重量％的甲酸，0.0006重量％的甲醛，0.0090重量％的丙烯醛，
0.0122重量％的丙酸，0.3000重量％的糠醛，0.0006重量％的丙烯酸烯丙酯，1.0000重量％的苯甲醛，6.0000重量％的馬來酸酐，5.2295重量％的苯甲酸，13.6970重量％的二丙烯酸，0.0287重量％的吩噻嗪和1.1000重量％的MEHQ。
連續(xù)移出一部分的驟冷液體(2049kg/h)并供至所述分解過程。這在300毫巴的壓力和181.4℃的溫度下進(jìn)行。所述分解氣體在175℃下通過離心沉降式分離器離開所述分解裝置。
通過添加甲醇將所述分解殘留物保持在流態(tài)形式并供至焚燒。
將驟冷液體的殘留物(595399kg/h)傳輸通過管束換熱器，然后在130.7℃下用于直接冷卻所述產(chǎn)物氣體混合物。
冷卻的產(chǎn)物氣體混合物和源于直接冷卻的驟冷液體的混合物傳輸進(jìn)入所述分離塔的底部(用于分級(jí)冷凝)。該分離塔的高度為54.3m。
在索爾曼塔板區(qū)域的分離塔直徑為6.5m和另外的為6.0m。
在所述塔的底部區(qū)域裝入離心沉降式分離器，并防止驟冷液體滴從底部區(qū)域被向上夾帶。
通過第一收集塔板(具有16個(gè)大致均勻分布的有蓋通氣筒的通氣筒塔板；通氣筒直徑600mm；通氣筒高度1m)在塔高7.80m(類似于所有高度，從塔底開始測(cè)量)處完成底部區(qū)域。
所述收集塔板具有朝向中心2°梯度的雙壁構(gòu)造以及中心采出罩和中心采出管口(DN～200)。游離氣體橫截面約為30％。
從所述第一收集塔板上移出55740kg/h的回流液，傳輸進(jìn)入底部區(qū)域。該回流液的組成為82.0869重量％的丙烯酸，
0.3204重量％的乙酸，1.0184重量％的水，0.0123重量％的甲酸，0.0015重量％的甲醛，0.0131重量％的丙烯醛，0.0556重量％的丙酸，1.2451重量％的糠醛，0.0022重量％的丙烯酸烯丙酯，0.0001重量％的甲酸烯丙酯，2.8634重量％的苯甲醛，8.7895重量％的馬來酸酐，0.6606重量％的苯甲酸，2.6725重量％的二丙烯酸，0.0477重量％的吩噻嗪和0.2289重量％的MEHQ。
溫度為102.7℃，壓力為1.48巴。
將最初15個(gè)雙流塔板的第一個(gè)放置高于第一收集塔板2.0m處。這些雙流塔板(孔徑均為14mm，孔數(shù)均為33678，開孔率均為18％)以380mm的塔板間距等距設(shè)置。所述通道由直徑均為14mm的圓孔構(gòu)成，所述分離塔中的沖壓毛刺指向下方。開孔率大約為20％。通道圓形物的中心遵循嚴(yán)格的三角形間距。兩個(gè)相鄰圓形物的中心之間的距離為30mm。
第十五個(gè)雙流塔板設(shè)計(jì)成分布塔板。為此，它包含兩個(gè)插入管(DN～150)，每個(gè)插入管帶有40個(gè)排液鉆孔(直徑15mm)。
通過第二收集塔板(具有16個(gè)大致均勻分布的有蓋通氣筒的通氣筒塔板；通氣筒高度大約為1.70m，帶有采出管口(DN～250)的中心采出罩，游離氣體橫截面為約30％)完成第一系列雙流塔板，第二收集塔板設(shè)置在高于最后一個(gè)所述雙流塔板1.5m處。
從該第二收集塔板連續(xù)移出具有如下組成的粗制丙烯酸
96.6109重量％的丙烯酸，0.9重量％的乙酸，1.1219重量％的水，0.0250重量％的甲酸，0.0015重量％的甲醛，0.0098重量％的丙烯醛，0.0748重量％的丙酸，0.4141重量％的糠醛，0.0025重量％的丙烯酸烯丙酯，0.0001重量％的甲酸烯丙酯，0.1441重量％的苯甲醛，0.1667重量％的馬來酸酐，0.4935重量％的二丙烯酸，0.0216重量％的吩噻嗪和0.0134重量％的MEHQ。
將在99.5℃下移出的89638kg/h的粗制丙烯酸再循環(huán)至第15個(gè)雙流塔板(從下面開始計(jì)算)。
將在99.5℃下移出的33152kg/h的粗制丙烯酸供至按照EP-A 616 998具有兩個(gè)提純步驟的降膜結(jié)晶。為此，通過間接換熱將其溫度降至29℃。
將第一提純步驟的純凈產(chǎn)物全部(26940kg/h)供至第二提純步驟。其組成如下98.9773重量％的丙烯酸，0.4552重量％的乙酸，0.2696重量％的水，0.0127重量％的甲酸，0.0003重量％的甲醛，0.0019重量％的丙烯醛，0.0425重量％的丙酸，
0.0802重量％的糠醛，0.0005重量％的丙烯酸烯丙酯，0.0279重量％的苯甲醛，0.0323重量％的馬來酸酐，0.0955重量％的二丙烯酸和0.0042重量％的吩噻嗪。
將第二提純步驟的母液完全再循環(huán)至第一提純步驟。將第一提純步驟的母液供入一個(gè)容器中并在90℃下從那里將其以12678kg/h的量再循環(huán)至第十五個(gè)雙流塔板(從下面開始計(jì)算)。該循環(huán)母液的組成如下91.6109重量％的丙烯酸，2.0442重量％的乙酸，2.8648重量％的水，0.0569重量％的甲酸，0.0038重量％的甲醛，0.0252重量％的丙烯醛，0.1616重量％的丙酸，1.0668重量％的糠醛，0.0064重量％的丙烯酸烯丙酯，0.3713重量％的苯甲醛，0.4295重量％的馬來酸酐，1.2712重量％的二丙烯酸，0.0556重量％的吩噻嗪，和0.0350重量％的MEHQ。
從第二提純步驟移出20475kg/h的純凈產(chǎn)物，其具有如下組成99.709重量％的丙烯酸，0.1915重量％的乙酸，0.0428重量％的水，0.0053重量％的甲酸，
0.0002重量％的丙烯醛，0.0210重量％的丙酸，0.0100重量％的糠醛，0.0001重量％的丙烯酸烯丙酯，0.0035重量％的苯甲醛，0.0040重量％的馬來酸酐，0.0119重量％的二丙烯酸，和0.0005重量％的吩噻嗪，將1991kg/h的所述純凈丙烯酸與PTZ混合以得到含有1.5重量％的溶解PTZ的溶液(抑制劑溶液1)。
將38kg/h的所述純凈丙烯酸與MEHQ混合以得到含有30重量％的MEHQ溶液(抑制劑溶液2)。
使用10kg/h的抑制劑溶液1以穩(wěn)定所述分解作用的冷凝液。使用243kg/h的抑制劑溶液1以穩(wěn)定18496kg/h的純凈丙烯酸。
具體地，降膜結(jié)晶按照如下過程進(jìn)行(參見圖13.)。最初將供至降膜結(jié)晶的粗制丙烯酸的冷卻料流通過過濾器F1(為了除去聚合物；篩網(wǎng)寬度約為250μm的籃式過濾器)，然后傳輸進(jìn)入儲(chǔ)罐B1(整個(gè)結(jié)晶設(shè)備由不銹鋼制得；該儲(chǔ)罐配備加熱裝置；儲(chǔ)罐B1的常規(guī)容量為250～600m3；儲(chǔ)罐B1通常不攪拌)。
從那里將粗制丙烯酸通過泵P1以料流2供入層結(jié)晶裝置的儲(chǔ)存容器B2。由于兩步法層結(jié)晶是間歇過程，因此中將來自儲(chǔ)存容器B2的粗制丙烯酸(料流3)間歇地供至第一提純步驟。在上述原料酸部分結(jié)晶后，將殘留的液體殘酸和源于熱析作用(參見隨后對(duì)步驟序列的描述)的熱析酸(sweating acid)作為料流9排入容器B3中。B3中收集的富含雜質(zhì)的丙烯酸通過泵P3作為料流10連續(xù)輸入罐B6中，從那里作為料流11再循環(huán)至所述分離塔的第15個(gè)雙流塔板(從下面開始計(jì)算)。將當(dāng)熱析完成時(shí)留下的提純步驟R1的晶體層在結(jié)晶器中熔融(主要通過間接供熱)，并立即供給在相同結(jié)晶裝置中的第二提純步驟R2(料流4)。將部分結(jié)晶和熱析后留在提純步驟R2中的殘留液體作為料流7排入容器B4中，并通過泵2作為料流8傳輸進(jìn)入儲(chǔ)存容器B2。將熱析后留下的提純步驟R2的晶體在結(jié)晶器中以與提純步驟1中相同的方式熔融，隨后將其作為料流5排入收集容器B5中(使用支流制備抑制劑溶液2)。
在容器S中使用第二提純步驟R2的純凈產(chǎn)物在加入穩(wěn)定劑6(PTZ)的情形下制備抑制劑溶液1(代替和/或以及純凈丙烯酸，也可以采用側(cè)流S3和/或步驟RI的熔融晶體(即S2)制備抑制劑溶液1和/或2)。將抑制劑溶液1作為料流S4添加到容器B5中的提純步驟R2的熔融純凈產(chǎn)物，以在所述純凈丙烯酸中獲得所需的穩(wěn)定劑濃度。進(jìn)料流5是特別用于穩(wěn)定所述分離塔的抑制劑溶液1。以順序RI-R2、RI-R2、RI-R2、......重復(fù)提純步驟。
在平行操作的Sulzer Chemtec AG的兩個(gè)降膜結(jié)晶器中進(jìn)行提純步驟RI和R2。每個(gè)結(jié)晶器含有1278根長度為12m、外徑為70mm的降膜管。管內(nèi)徑為67mm。在所述管中，通過循環(huán)泵供入的待結(jié)晶酸作為降膜流過內(nèi)表面。可以將同樣通過循環(huán)泵供入的換熱介質(zhì)(HTM)以降膜形式傳輸至管的外表面。所用的HTM是凝固點(diǎn)＜-25℃的水/乙二醇混合物(作為選擇可以使用凝固點(diǎn)＜-25℃的水/甲醇混合物)。兩個(gè)結(jié)晶器中的最大進(jìn)料量大約為120t的待提純批料/酸。
屬于結(jié)晶裝置的容器B2至B5是容量為40～150m3的不攪拌的輕度加熱容器(纏繞著裝有適宜的可加熱的水/乙二醇混合物的輕度加熱管)。
兩個(gè)結(jié)晶器與加熱/冷卻系統(tǒng)相連，通過所述系統(tǒng)可以根據(jù)需要改變流過結(jié)晶管外表面的傳熱介質(zhì)的溫度。
所述加熱/冷卻系統(tǒng)主要由傳輸冷卻和加熱能量的壓縮冷凍裝置和在不同溫度下緩沖傳熱介質(zhì)的儲(chǔ)罐構(gòu)成。
在單個(gè)提純步驟R1或R2中的過程如下所述。向結(jié)晶器中加入待提純的酸后和在循環(huán)所述酸的同時(shí)，使用傳熱器來啟動(dòng)冷卻程序。在溫度降低的同時(shí)，一個(gè)逐漸增厚的晶體層冷凍在結(jié)晶管的內(nèi)表面上。當(dāng)已達(dá)到所需量的冷凍酸時(shí)，停止冷卻和酸循環(huán)，并將殘留的液體酸排出。然后在熱析<p>表7從產(chǎn)犢至產(chǎn)后80天，生物CH4對(duì)泌乳奶牛(高產(chǎn)者)生產(chǎn)力的影響。
埃氏巨球形菌補(bǔ)充對(duì)動(dòng)物健康和飼育場(chǎng)性能的作用。
貫穿飼育場(chǎng)試驗(yàn)全過程中，每只動(dòng)物給予的活CH4平均為每只動(dòng)物每劑2×1011個(gè)菌落形成單位(cfu)。大部分有關(guān)結(jié)果呈現(xiàn)在表8至11中。在飼育場(chǎng)中，第三至五周的時(shí)期一般被認(rèn)為是飲食適應(yīng)方面最關(guān)鍵的。在第一周和第兩周期間，飲食依然具有較高的粗飼料含量，粗飼料含量逐漸降低；攝入在相對(duì)低水平開始，并逐漸升高。僅僅從第三周開始，飲食含有最低的粗飼料水平(以及最高的精飼料水平)，而攝入迅速增高。在第六周開始之前，動(dòng)物通常被認(rèn)為適應(yīng)了該飲食。第三周至第五周的確是動(dòng)物適應(yīng)高精飼料飲食的關(guān)鍵時(shí)期。
表8飼育場(chǎng)中多個(gè)時(shí)期CH4處理與對(duì)照(無CH4加入)的平均日采食量(每只動(dòng)物每天的飼養(yǎng)物質(zhì)公斤數(shù))。塔板，這些塔板還是以380mm的塔板間隔等距排列。這21個(gè)雙流塔板的最后一個(gè)設(shè)計(jì)具有鋸齒狀溢流的溢流溝槽作為分布塔板。
在高于最后一個(gè)所述雙流塔板800mm處，分離塔開始以圓錐體方式擴(kuò)張。在高于最后一個(gè)所述雙流塔板1500mm處，上述擴(kuò)張中止于塔徑6.50m處。
在此高度，即高于最后一個(gè)所述雙流塔板1.50m處，開始等距(塔板間隔＝1500mm)排列28個(gè)常規(guī)單流索爾曼塔板。設(shè)計(jì)所述索爾曼塔板使得索爾曼塔板的罩體中傳輸齒縫的排布導(dǎo)致在連續(xù)的溝槽中液體流動(dòng)方向在橫向流動(dòng)方向上分別相反。
所述索爾曼塔板的開孔率為14％。通氣筒表面與齒縫出口表面之比為0.8。通氣筒高度和溢流堰高度為40mm。泡罩的底部間隔(齒縫下邊和塔板的距離)為10mm。齒縫高度為15mm。傾斜齒縫與罩體縱向邊緣之間的角度為30度。罩體縱向邊緣的最大長度為800mm。在塔的周邊區(qū)域，為了與塔的圓度相適應(yīng)，罩體的長度減少至最多200mm。在橫向流動(dòng)方向上設(shè)置成一行的兩個(gè)罩體間的距離為66mm。以塔板的橫截面為基準(zhǔn)，降液管的排液表面為1.5％。罩體的兩個(gè)縱向下邊緣的寬度為64mm。
在最高所述索爾曼塔板的高度處，分離塔又開始以圓錐體方式變窄。在高于最高索爾曼塔板700mm處，這種變窄結(jié)束，塔徑又縮至6.00m。
在高于最高索爾曼塔板1.70m處設(shè)置第三收集塔板(具有16個(gè)大致均勻分布的固定通氣筒的通氣筒塔板，通氣筒高度＝1.50m)。
從第三收集塔板處移出溫度為58.1℃、壓力為1.24巴的534403kg/h酸水。
酸水的組成為9.3861重量％的丙烯酸，4.4554重量％的乙酸，83.2650重量％的水，0.5429重量％的甲酸，2.2754重量％的甲醛，
0.0374重量％的丙烯醛，0.0079重量％的丙酸，0.0087重量％的糠醛，0.0189重量％的甲酸烯丙酯，0.0002重量％的苯甲醛，和0.0001重量％的MEHQ。
將移出的26618kg/h酸水(58.1℃)與54kg/h抑制劑溶液2(17.6℃)一起再循環(huán)至最高索爾曼塔板處。
將移出的7249kg/h酸水供至焚燒。
在15℃下將移出的300321kg/h酸水再循環(huán)至第六個(gè)如下所述的浮閥塔板(從下面開始計(jì)算)。
在12.7℃下將移出的200214kg/h酸水再循環(huán)至最高的如下所述的浮閥塔板。
在第14個(gè)索爾曼塔板(從下面開始計(jì)算)處，于15.1℃下供入1742kg/h的抑制劑溶液1。
在高于第三收集塔板2300mm處，等距設(shè)置11個(gè)雙流浮閥塔板(塔板間隔＝500mm)。排液堰的高度為35mm。開孔率為18％，兩個(gè)連續(xù)浮閥塔板的降液管的排液表面積之和為塔橫截面的10％。所用的浮閥為Stahl，DE，Viernheim的VV12浮閥。
該塔頂部的壓力為1.2巴。在該塔頂部，溫度為14℃的164001kg/h廢氣離開分離塔，其組成如下0.0563重量％的丙烯酸，0.0293重量％的乙酸，0.8212重量％的水，0.0015重量％的甲酸，0.1829重量％的丙烯醛，0.0004重量％的糠醛，0.0006重量％的甲酸烯丙酯，
2.2830重量％的CO2，0.7459重量％的CO，0.6989重量％的丙烷，0.3713重量％的丙烯，3.8711重量％的O2，和90.9375重量％的N2。
在間接換熱器中，將所述廢氣加熱至38℃，然后將97099kg/h的該廢氣作為稀釋氣體通過循環(huán)氣體壓縮機(jī)再循環(huán)進(jìn)入氣相氧化中，并將66902kg/h的所述廢氣供至焚燒。
所述索爾曼塔板的操作特點(diǎn)是單個(gè)索爾曼塔板的壓降變化為每個(gè)塔板至多1毫巴。這導(dǎo)致雙流塔板的壓降變化為每個(gè)雙流塔板至多0.5毫巴。
在最初7個(gè)索爾曼塔板(從下面開始計(jì)算)區(qū)域中平均壓降為每個(gè)索爾曼塔板大約8毫巴，隨著塔高增加，降至每個(gè)索爾曼塔板5毫巴。
2.實(shí)施例(穩(wěn)態(tài)操作)過程如對(duì)比實(shí)施例所述，區(qū)別在于設(shè)計(jì)索爾曼塔板使得在橫向流動(dòng)方向上的兩個(gè)連續(xù)流動(dòng)溝槽的罩體的傳輸齒縫分別成對(duì)設(shè)計(jì)成在兩個(gè)這樣緊接著的連續(xù)溝槽中的液體流動(dòng)不再彼此相反，而是連續(xù)成對(duì)的流動(dòng)溝槽在相同方向上傳輸，流動(dòng)方向僅在不同對(duì)之間變化。
此外，為與流向改變處毗連的每個(gè)罩體在整個(gè)罩體長度(最大為800mm，最小為200mm)上的中間處提供高100mm的導(dǎo)向板。此外，在橫向流動(dòng)方向上設(shè)置成一行的與流向改變處毗連的兩個(gè)罩體間的距離從50mm減少至25mm。
當(dāng)多相催化氣相氧化的產(chǎn)物氣體混合物的組成和量相同并且從分離塔中移出的粗制丙烯酸具有基本相同的組成時(shí)，所述酸水中的丙烯酸含量從9.3861重量％降至7.5重量％，這證實(shí)了根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)的索爾曼塔板的改進(jìn)分離作用。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明改進(jìn)的索爾曼塔板區(qū)的壓降變化從每塔板1毫巴降至每塔板0.3毫巴，并且雙流塔板區(qū)的壓降變化從每雙流塔板0.5毫巴降至每雙流塔板0.1毫巴。這使得分離塔得以在大體上更加穩(wěn)定的方式下操作，這可以從以下方面看出安裝在從底部開始計(jì)算的第45個(gè)塔板的調(diào)節(jié)溫度的變化較小(當(dāng)?shù)?5個(gè)塔板的溫度升高，回流進(jìn)入分離塔的酸水增加，當(dāng)該溫度降低時(shí)，回流進(jìn)入分離塔的酸水較少)以及移出的粗制丙烯酸的品質(zhì)變化減小。
分離塔和包含于其中的塔板的材料由1.4571型不銹鋼構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板，其適于用作氣液相間傳質(zhì)用的分離塔的內(nèi)部構(gòu)件，并具有相互平行排列的可傳輸液體的分離溝槽以及排列在上述溝槽之間的被較長罩體掩蓋的氣體通道，所述罩體的兩個(gè)縱向下邊緣浸入上述溝槽的液體中并且具有帶有導(dǎo)向面的出氣齒縫，該導(dǎo)向面引導(dǎo)氣體斜向排出進(jìn)入所述液體中，從而在所述溝槽內(nèi)產(chǎn)生液體料流方向，所述罩體的長邊在與所述液體橫向流動(dòng)方向成直角的方向上排列，其中在橫流方向上的至少兩個(gè)連續(xù)溝槽中罩體的導(dǎo)向面的排列方式使得這些溝槽中的液體以相同方向流動(dòng)，并且另外所述液體以曲折流動(dòng)方式在所有溝槽上傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板，其中所述溝槽被與該溝槽成直角的橫向溝槽中斷。
3.如權(quán)利要求2所述的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板，其中所述橫向溝槽具有在兩個(gè)流動(dòng)方向相反的塔板區(qū)彼此毗連處的收縮。
4.如權(quán)利要求3所述的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板，其中通過在末端彼此排列更加接近的氣體通道和/或罩體形成所述收縮。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板，其中將突出于所述罩體上的導(dǎo)向板固定在至少一些罩體的上側(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板，其中將導(dǎo)向板至少加在那些區(qū)分相反流動(dòng)方向的塔板區(qū)的罩體上側(cè)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板，其中所述罩體上側(cè)具有在該罩體至少一端的直至末端的平化。
8.一種分離塔，其包含至少一個(gè)如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板。
9.一種分離塔，其包含從底部到頂部首先是雙流塔板和然后是如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板作為內(nèi)部構(gòu)件。
10.一種熱分離方法，其中所述方法在如權(quán)利要求8或9所述的分離塔中進(jìn)行。
11.一種用于在包含液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板作為分離內(nèi)部構(gòu)件的分離塔中將丙烯酸C3前體與分子氧多相催化氣相部分氧化得到的含有丙烯酸的產(chǎn)物氣體混合物進(jìn)行分級(jí)冷凝的方法，其中所述方法包括使用如權(quán)利要求8或9所述的分離塔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板、一種包含液壓密封錯(cuò)流傳質(zhì)塔板的分離塔以及所述分離塔在熱分離過程中的用途。
文檔編號(hào)B01D9/00GK1681569SQ03822439
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2003年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月19日
發(fā)明者J·蒂爾, U·哈蒙, B·格貝爾, H·揚(yáng)森, B·凱貝爾 申請(qǐng)人:巴斯福股份公司