用于在(甲基)丙烯酸單體處理容器中分配液體的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學工藝和相關(guān)聯(lián)的處理設(shè)備，尤其是用于(甲基)丙烯酸單體的制備的方法及處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在(甲基)丙烯酸單體的制備中，存在許多蒸氣-液體接觸操作，其需要在處理容器內(nèi)的大的截面面積上均勻地分配液流。大多數(shù)的這些處理操作涉及(甲基)丙烯酸單體流的收集或提純，例如，驟冷、冷凝、吸收和蒸餾操作。這些操作通常在類似于直立的缸的處理容器中執(zhí)行，例如，塔體或柱體。此類處理容器通常在大約0.3米(1英尺)直到大約9.2米(30英尺)的直徑范圍中。
[0003]液體分配設(shè)備大體上位于可存在的任何接觸加強內(nèi)部構(gòu)件上方的處理容器的上部中。在操作中，處理液體穿過分配設(shè)備，分成且分裂成一系列片、流和微滴，且然后在重力的影響下向下流過容器，同時蒸氣同時向上穿過容器。在穿過液體的表面發(fā)生液體與蒸氣之間的質(zhì)量和能量傳遞；當存在高液體表面面積以促進與蒸氣的接觸時，例如，大量液滴均勻地分配至容器的截面各處時，處理效率提高。
[0004]各種類型的液體分配裝置包括管、塔盤、槽、旋轉(zhuǎn)電樞和渦流盤。此類裝置旨在在較大面積上分配液流，且經(jīng)常與其它內(nèi)部構(gòu)件如填料床、規(guī)整填料或蒸餾塔盤組合，其用于進一步分配液流，以最大化覆蓋且生成大量液體表面面積。這些裝置包括固定分配器，如，描述了包括安裝在底部的噴灑嘴的典型的基于管路的分配器的美國專利第3，969，447號和描述了典型的槽型分配器的美國專利第3，392，967號中描述的那些。還描述了借助于安裝到旋轉(zhuǎn)軸上來圍繞中心軸線回轉(zhuǎn)的分配器(美國專利第3，079，092號；第1，464，816號；第470，375號；GB1161560)。此類分配器的實例還在描述包括底部排放管的旋轉(zhuǎn)槽的GB726151和描述用于矩形截面的容器中的旋轉(zhuǎn)分配電樞和擋板的組合的美國專利第3，353，802號中描述。最后，還提出了各種構(gòu)造的渦流盤來作為用于分配濃縮液體進料流的器件；例如，此裝置在美國專利申請第2011/144384號中描述，其中連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器(CSTR)進料流由安裝在攪拌器軸上的渦流盤有力地偏轉(zhuǎn)。
[0005]然而，當前的液體分配裝置具有的缺點在于它們提供單體蒸氣可在其上冷凝且形成聚合物累積的(甲基)丙烯酸單體處理容器的蒸氣空間內(nèi)的較大的處理面對表面。聚合物固體的累積是(甲基)丙烯酸單體的制備的常見問題，因為污垢可干擾容器的正常操作，且擾亂發(fā)生在容器內(nèi)的預(yù)期化學工藝。消除污垢可能需要昂貴的清潔操作和過程停機時間。具體而言，(甲基)丙烯酸單體處理容器(如，驟冷容器、吸收器、接觸冷凝器、洗滌器、換熱器、蒸餾塔、反應(yīng)器和儲存罐)的蒸氣空間中的冷凝聚合物的形成是公知且一直存在的問題。驟冷容器也可稱為驟冷塔、噴霧冷卻器、驟冷冷卻器、接觸冷卻器和驟冷系統(tǒng)。
[0006]當(甲基)丙烯酸單體蒸氣在沒有阻聚劑的情況下冷凝在處理面對表面上時，冷凝聚合物形成在處理容器內(nèi)。已知冷凝聚合物累積在其上發(fā)生的處理面對表面包括處理容器的頂蓋和壁；容器噴嘴和入孔(manway)的內(nèi)表面；儀器和緊急泄壓裝置；內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如蒸餾塔盤、填料、擋板和支承結(jié)構(gòu)；以及甚至在直接地連接到此容器上的處理管線的內(nèi)表面上。例如，美國專利第3，717，553號教導(dǎo)了蒸餾塔盤下方的干燥壁區(qū)域易于聚合物累積且建議潤濕它們；美國專利第7，892，403號教導(dǎo)了用于固定噴灑嘴的支承件可累積冷凝聚合物，并建議將此類支承部件置于容器外；以及美國專利第6，983，758號教導(dǎo)了固定噴灑嘴和相關(guān)聯(lián)的供應(yīng)管線的存在提供了累積冷凝聚合物的表面，且低流動區(qū)域如噴嘴和入孔也易于冷凝聚合物累積。
[0007]存在用于清潔處理容器的罐清潔噴嘴的許多改型。罐清潔噴嘴的共同特征為依靠高度加壓的噴霧或液體射流來經(jīng)由液體沖擊除去累積的污垢。這些裝置旨在在處理設(shè)備未操作時的清潔周期期間間斷地使用。此外，除去的任何結(jié)垢材料必須仍從處理容器除去，或其僅將結(jié)垢問題轉(zhuǎn)移至工藝的不同部分。
[0008]因此，所需的是可在(甲基)丙烯酸單體處理容器的內(nèi)部截面上均勻地分配液體的同時抑制冷凝聚合物的形成的液體分配設(shè)備和/或方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個方面提供了一種在處理容器內(nèi)均勻地分配處理液體的方法，包括:
a)將處理液體提供至安裝在具有截面面積的處理容器內(nèi)的包括液體分配頭的防結(jié)垢液體分配器；
b)引起防結(jié)垢液體分配器的旋轉(zhuǎn)運動；以及
c)在處理容器內(nèi)的截面面積上均勻地分配處理液體。
[0010]本發(fā)明的方法還包括在步驟(c)期間，同時地利用處理液體的一部分自清洗至少一個防結(jié)垢液體分配器，且/或在步驟(c)期間，將處理液體提供至多個防結(jié)垢液體分配器，其中在步驟(C)期間，各個防結(jié)垢液體分配器同時以處理液體的一部分彼此相互清洗。
[0011]在均勻分配期間以一部分處理液體同時地自清洗防結(jié)垢液體分配器并未在現(xiàn)有技術(shù)中公開，也未提出。
[0012]本發(fā)明的另一方面，步驟(b)中的旋轉(zhuǎn)運動通過將動力流體和處理液體中的至少一者供應(yīng)至液體分配頭來實現(xiàn)。
[0013]又一方面，處理容器是(甲基)丙烯酸單體處理容器，且處理液體包括一種或多種阻聚劑。
[0014]本發(fā)明的另一方面提供了一種用于在處理容器內(nèi)均勻地分配處理液體的系統(tǒng)，包括處理流體的供給、固定導(dǎo)管，以及附接到導(dǎo)管，優(yōu)選附接到固定導(dǎo)管的端部上的液體分配頭。液體分配頭是動力的，由流體，優(yōu)選由處理流體供能，且包括至少一個處理液體輸送端口，優(yōu)選多個液體輸送端口。至少一個處理液體輸送端口構(gòu)造成在液體分配頭運動時提供+ 10°或更大的液體覆蓋角。
[0015]本發(fā)明的又一個方面提供了一種包括所述系統(tǒng)的處理容器。
[0016]本發(fā)明的又一個方面提供了一種用于在(甲基)丙烯酸單體蒸氣-液體接觸容器的內(nèi)部截面上均勻地分配液體而不會將冷凝聚合物累積在分配設(shè)備上的簡單且成本效益合算的方法。
[0017]本發(fā)明的又一個方面提供了一種用于(甲基)丙烯酸單體處理容器(例如，驟冷容器、吸收器、接觸冷凝器、洗滌器、換熱器、蒸餾塔、反應(yīng)器和儲存罐)的蒸氣空間內(nèi)的處理面對表面的隨附地潤濕以進一步減小聚合物累積在處理容器內(nèi)的潛在可能的方法。
【附圖說明】
[0018]為了更完全地理解本發(fā)明，通過圖示提供了以下附圖，在附圖中:
圖1示出了結(jié)合本發(fā)明的實施例的蒸氣-液體接觸容器；
圖2A-2G繪出了可并入本發(fā)明的各種實施例的分配器的類型；
圖3示出了結(jié)合本發(fā)明的另一個實施例的蒸氣-液體接觸容器；以及圖4A-4C示出了可并入本發(fā)明的各種實施例的分配器的附加類型。
【具體實施方式】
[0019]如說明書和權(quán)利要求各處在此使用的術(shù)語"(甲基)丙烯酸單體〃包括α，β-不飽和羧酸和酯，已知在沒有阻聚劑存在的情況下處理時形成聚合物的一組化合物。此類(甲基)丙烯酸單體大體上理解為包括丙烯醛和異丁烯醛、丙烯酸和甲基丙烯酸，以及丙烯酸和甲基丙烯酸的酯。具體而言，本發(fā)明涉及制備選自由丙烯醛、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-辛酯、丙烯酸2-( 二甲基氨基)乙酯、異丁烯醛、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸2-( 二甲基氨基)乙酯構(gòu)成的集合的一種或多種化合物。本發(fā)明還可有益地用于本文沒有明確指出的其它(甲基)丙烯酸單體的制備，包括但不限于所謂的丙烯酸和甲基丙烯酸的〃特種〃酯，如包括在產(chǎn)品手冊 Norsocryl? SPECIALITY ACRYLIC AND METHACRYLICMONOMERS (Arkema，2005 年 4 月)中的那些。
[0020]本發(fā)明使用可連續(xù)地操作的液體分配器，以每當操作處理時均勻地分配液體到處理容器的各處。通過均勻地供應(yīng)充足的液體體積，優(yōu)選以高微滴表面面積，加強了在蒸汽-液體接觸容器中的質(zhì)量和能量傳遞，蒸汽-液體接觸容器例如(甲基)丙烯酸單體收集和提純設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的各種實施例，液體分配器的自清洗以及處理面對表面的隨附地潤濕在聚合物固體累積之前進行，從而防止了它們形成。
[0021]本發(fā)明的實施例可使用防結(jié)垢液體分配器，其包括固定導(dǎo)管(管)，其可為任何定向(例如，水平、傾斜、垂直)，但優(yōu)選垂直地定向在容器內(nèi)。防結(jié)垢分配器還包括附接到所述導(dǎo)管上的動力流體供能液體分配頭，液體分配頭包括至少一個處理液體輸送端口。分配頭能夠旋轉(zhuǎn)運動，且附接到垂直導(dǎo)管的一端上。分配頭優(yōu)選為緊湊的以用于分配器的容易安裝/拆除來維護和檢查。緊湊設(shè)計還允許了分配器以最小的支承或內(nèi)部支撐安裝，這提供了不太復(fù)雜且廉價安裝的分配器。緊湊設(shè)計還允許了如果期望的話，將多個分配器安裝在單個容器內(nèi)的選項。
[0022]在優(yōu)選實施例中，垂直地定向的導(dǎo)管的上端穿過處理容器頭的管路噴嘴，且防結(jié)垢分配器的分配頭附接到垂直地定向的導(dǎo)管的下端上。當處理相容液體的供給提供至防結(jié)垢液體分配器時，處理液體經(jīng)由導(dǎo)管流至分配器頭，且經(jīng)由一個或多個液體輸送端口排放且排放到處理容器中。參看圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的液體分配器(301)，其具有固定垂直導(dǎo)管(303)，導(dǎo)管(303)具有附接到下端上的緊湊的移動分配頭(304)。優(yōu)選的是，