專利名稱：用來(lái)輸送含有至少一種(甲基)丙烯酸單體的液體f的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助于輸送泵輸送一種含有至少一種(甲基)丙烯酸單體的液體F的方法，它具有a)一泵腔，b)一驅(qū)動(dòng)腔，c)一將泵腔和驅(qū)動(dòng)腔隔開(kāi)的隔離腔，其中-泵腔包含至少一個(gè)用來(lái)輸送液體F的輸送元件；-以輸入能量將液體F輸送給泵腔；-液體F帶著大于輸入能量的輸出能量離開(kāi)泵腔；-一在驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)的受驅(qū)動(dòng)的軸從驅(qū)動(dòng)腔穿過(guò)隔離腔伸入泵腔；-包含在泵腔內(nèi)的至少一個(gè)輸送元件與伸入泵腔的驅(qū)動(dòng)軸這樣連接，使驅(qū)動(dòng)軸可以向輸送元件傳遞一扭矩；-隔離腔內(nèi)填充有包括阻隔氣體和/或阻隔液體的并不同于液體F的阻隔介質(zhì)；-驅(qū)動(dòng)軸在泵腔內(nèi)部不進(jìn)行支承。
背景技術(shù)：
在本說(shuō)明書中(甲基)丙烯酸單體的寫法是“丙烯酸單體和/或甲基丙烯酸單體”的縮寫。
在本說(shuō)明書中丙烯酸單體的概念是丙烯酸、丙烯酸酯和/或丙烯腈的縮寫。
在本說(shuō)明書中丙烯酸單體的概念是甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯和/或甲基丙烯腈的縮寫。
特別是在本說(shuō)明書中所談到的(甲基)丙烯酸單體包括以下(甲基)丙烯酸酯丙烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸基乙酯，丙烯酸羥丙酯，甲基丙烯酸羥丙酯，丙烯酸縮水甘油酯，甲基丙烯酸縮水甘油酯，丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸正丁酯，甲基丙烯酸正丁酯，丙烯酸叔丁酯，甲基丙烯酸叔丁酯，丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸乙酯，丙烯酸-2-乙基己酯，甲基丙烯酸-2-乙基己酯，丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯和甲基丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯。
(甲基)丙烯酸單體是制造聚合物，它們例如用作粘接劑，以重要化合物原料。
在大規(guī)模生產(chǎn)(甲基)丙烯酸主要通過(guò)合適的C3-/C4-前體化合物，特別是在丙烯酸的情況下是丙烯和丙烷，在甲基丙烯酸的情況下是異丁烯和異丁烷的氣相催化氧化反應(yīng)制造。除了丙烯、丙烷、異丁烯和異丁烷外適合于作為前體的還有其它含有3或4個(gè)碳原子的化合物，例如異丁醇、n-丙醇或異丁醇的甲基醚。
這里通常得到混合氣體產(chǎn)物，必須由所述混合物中通過(guò)吸附法、蒸餾法、萃取法和/或結(jié)晶法分離出(甲基)丙烯酸(參見(jiàn)例如DE-A 1024341)。(甲基)丙烯酸可以用相應(yīng)方法通過(guò)上述C3-/C4-前體化合物的催化氨解氧化反應(yīng)和隨后從氣體混合產(chǎn)物中分離得到。
(甲基)丙烯酸的酯例如通過(guò)(甲基)丙烯酸與相應(yīng)乙醇的直接反應(yīng)得到。然而在種情況下首先也是得到混合產(chǎn)物，必須通過(guò)例如蒸餾法/或萃取法從所述混合物中分離出(甲基)丙烯酸。
特別是與上述分離法相結(jié)合始終要求，輸送或多或少純凈形式的或處于溶液中的(甲基)丙烯酸單體(在本說(shuō)明書中統(tǒng)稱為包有(甲基)丙烯酸單體的液體F)。
這里溶劑既可以是含水的也可以是一種有機(jī)溶劑。按照本發(fā)明基本上不關(guān)注溶劑的特定類型。待輸送溶液中(甲基)丙烯酸單體的含量的重量百分比可以為≥5％，或≥10％、或≥20％，或≥40％、或≥60％、或≥80％、或≥90％、或≥95、或≥99％。
在這種輸送的情況下，必須克服高度差和/或流動(dòng)阻力。這只有通過(guò)給待輸送液體輸入能量才可能實(shí)現(xiàn)。這通常借助于裝置—即也稱為泵的所謂的液動(dòng)機(jī)—來(lái)進(jìn)行。
在1973年Verlag Chemie出版的Ullmann Encyklopdie dertechnischen Chemie、第4版，第3卷、第155至184頁(yè)中介紹了多種可用來(lái)輸送液體的泵。但不是所有的泵都適合于用來(lái)輸送含有(甲基)丙烯酸單體的液體F(例如那種或多或少純凈形式的或處于溶液中的(甲基)丙烯酸單體)。這是由于，一方面(甲基)丙烯酸單體在毒理學(xué)上并不是完全安全的，另一方面由于受熱可易于發(fā)生自由基的聚合反應(yīng)。
因此需要這樣地設(shè)計(jì)所用的泵，使它除了所設(shè)置的用于含有至少一種(甲基)丙烯酸單體的待輸送液體F的入口和出口外不具有無(wú)意間造成的泄漏部位和不密封性。但是同時(shí)所述泵應(yīng)該做成這樣，即沒(méi)有受到極大機(jī)械載荷的構(gòu)件(例如驅(qū)動(dòng)軸的軸承)與液體F相接觸。也就是說(shuō)在受到這種程度的機(jī)械載荷的構(gòu)件上會(huì)產(chǎn)生可造成(甲基)丙烯酸單體不希望的自由基聚合反應(yīng)的熱量。
因此EP-A 1092874在圖3中推薦采用一種輸送泵，以輸送一種包含至少一種(甲基)丙烯酸單體的液體F，所述輸送泵就是本說(shuō)明書開(kāi)頭所述的那種輸送泵。這里阻隔介質(zhì)是一種處于常壓的氣體，并且為了使隔離腔相對(duì)于驅(qū)動(dòng)腔密封推薦一種機(jī)械密封件。EP-A 1092874未能解決隔離腔相對(duì)于泵腔的密封問(wèn)題。
但是在EP-A 1092874的圖3中所推薦的輸送泵的缺點(diǎn)是，泵腔必須位于驅(qū)動(dòng)腔的下方，并且驅(qū)動(dòng)軸必須垂直設(shè)置。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，克服在采用按上述現(xiàn)有技術(shù)的輸送泵時(shí)具有的缺點(diǎn)。
因此提供一種通過(guò)一輸送泵輸送一種含有至少一種(甲基)丙烯酸單體的液體F的方法，這種泵具有
a)一泵腔(3)，b)一驅(qū)動(dòng)腔(5)，和c)一將泵腔和驅(qū)動(dòng)腔相互隔開(kāi)的隔離腔(4)其中-泵腔包含至少一個(gè)用于輸送液體F的輸送元件(7)；-以一輸入能量向泵腔輸送液體F；-液體F以一大于的輸入能量輸出能量離開(kāi)泵腔；一在驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)的受驅(qū)動(dòng)的軸(9)從驅(qū)動(dòng)腔穿過(guò)隔離腔伸入泵腔；-包含在泵腔內(nèi)的至少一個(gè)輸送元件與伸入泵腔的驅(qū)動(dòng)軸這樣連接，使驅(qū)動(dòng)軸可以向輸送元件傳遞一扭矩；-隔離腔內(nèi)填充有包括阻隔氣體和/或阻隔液體的并不同于液體F的阻隔介質(zhì)；--驅(qū)動(dòng)軸在泵腔內(nèi)部不進(jìn)行支承。
這種方法的特征在于阻隔介質(zhì)的壓力大于泵腔中的壓力和驅(qū)動(dòng)腔中的壓力。
驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)隔離腔的段朝向泵腔和朝向驅(qū)動(dòng)腔都分別攜帶有與驅(qū)動(dòng)軸固定和不滲透地連接的滑動(dòng)元件(6)，所述滑動(dòng)元件在驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)的隔離腔的內(nèi)壁上密封地滑動(dòng)(雙向(在兩側(cè))作用的滑動(dòng)元件(例如密封環(huán))密封原理)。
在括號(hào)內(nèi)所填寫的數(shù)字標(biāo)號(hào)是指本說(shuō)明書的
圖1，圖1示出根據(jù)本發(fā)明所用的輸送泵的示意圖。標(biāo)號(hào)(1)和(2)表示液體F進(jìn)入和離開(kāi)輸送泵的入口和出口部位。
按照本發(fā)明隔離腔內(nèi)的壓力最好比泵腔內(nèi)與滑動(dòng)元件相對(duì)的部位上的壓力至少大1bar。這個(gè)壓力差通常為≥2bar或≥3bar。通常這個(gè)壓力差≤10bar。
如果在按本發(fā)明的方法中采用氣體作為阻隔介質(zhì)，那么它優(yōu)選是一種包含氧氣的氣體，因?yàn)榉肿討B(tài)的氧對(duì)(甲基)丙烯酸單體起抑制聚合的作用。特別是和通常包含在液體F中的聚合抑制劑，例如吩噻嗪或甲氧基苯酚，共同作用發(fā)揮這種抑制聚合的作用。當(dāng)然在根據(jù)本發(fā)明的方法中液體F也可以包含任何其它已知聚合抑制劑。
這種阻隔氣體的氧氣含量最好為4至21％的體積百分比。對(duì)于閃點(diǎn)(按DIN EN 57確定)≤50℃的待輸送液體F特別優(yōu)選采用氧氣含量為4-10％體積百分比的阻隔氣體。
如果在本發(fā)明的方法中采用一種阻隔液體(例如2-乙基己醇)，則最好這樣選擇所述阻隔液體，使其和待輸送液體F和包含在其中的(甲基)丙烯酸單體相容。按照本發(fā)明優(yōu)選的阻隔液體是包括乙二醇和水的混合物或者所述兩種液體本身。這里特別優(yōu)選的是乙二醇的含量為30-40％重量百分比的混合物。所謂的乙二醇/水混合物具有特別良好的粘度特性，此外在正常外界環(huán)境下具有較好的抗凍性，按照本發(fā)明阻隔液體比阻隔氣體優(yōu)選。
按照本發(fā)明優(yōu)選采用的泵是離心泵和側(cè)流道泵。所述泵通常包括滑動(dòng)環(huán)密封件作為起密封作用的滑動(dòng)元件。所述滑動(dòng)環(huán)密封件包括一與驅(qū)動(dòng)軸固定連接并隨驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的滑動(dòng)環(huán)和一固定在隔離腔內(nèi)壁中的對(duì)應(yīng)環(huán)。
一彈簧通常以1至2bar的預(yù)緊力將滑動(dòng)環(huán)壓靠在對(duì)應(yīng)環(huán)上。所述預(yù)緊力在運(yùn)行時(shí)補(bǔ)充在滑環(huán)密封件之間所存在的阻隔介質(zhì)升高的壓力。通過(guò)阻隔介質(zhì)與泵的壓力側(cè)存在的壓力相比提高的壓力防止待輸送介質(zhì)F從泵腔內(nèi)流出。圖2示出了滑動(dòng)環(huán)密封件的原理。其中表示a＝旋轉(zhuǎn)的滑動(dòng)環(huán)；b＝殼體壁；c＝對(duì)應(yīng)環(huán)；d＝彈簧；e＝軸；f＝圓形密封環(huán)(它或波紋管可以相對(duì)于軸和殼體壁b密封)。
由于阻隔介質(zhì)內(nèi)提高的壓力通?？偸怯幸恍┳韪艚橘|(zhì)進(jìn)入待輸送的液體F。在阻隔液體的情況下在1m3/h至4000m3/h的輸送量時(shí)這個(gè)泄漏率為0.2至5ml/h。對(duì)于阻隔氣體對(duì)于同樣的輸送量阻隔氣體的泄漏率為120至150Nml/h。按照本發(fā)明泄漏率適當(dāng)?shù)赜梢粌?chǔ)存容器連續(xù)地補(bǔ)充。
阻隔介質(zhì)，例如阻隔液體，也可以對(duì)滑動(dòng)面的潤(rùn)滑做出貢獻(xiàn)。關(guān)于計(jì)算和設(shè)計(jì)軸向滑動(dòng)環(huán)密封件的詳細(xì)說(shuō)明可參見(jiàn)E.Mayer的Berechnungund Konstruktion von axialen Gleitringdichtung，Konstruktion 20，第213-219頁(yè)(1968)。一般來(lái)說(shuō)阻隔介質(zhì)中(甲基)丙烯酸單體的含量在重量百分比上小于流體F中的含量。
與按排壓原理工作的往復(fù)泵和旋轉(zhuǎn)活塞泵不同，離心泵和側(cè)流道泵按動(dòng)力學(xué)原理工作。通過(guò)轉(zhuǎn)輪(與驅(qū)動(dòng)軸連接的輸送元件)的旋轉(zhuǎn)將功以轉(zhuǎn)輪動(dòng)能的形式傳遞到待輸送的液體F上。在轉(zhuǎn)輪后面，在一導(dǎo)輪和/或螺旋形殼體內(nèi)絕大部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)變成靜壓力(壓力能，能量守恒定律)。在原理上轉(zhuǎn)輪是一上面安裝有葉片的簡(jiǎn)單的盤，如圖3示例性所示的那樣。
通過(guò)葉片形成葉片通道，其橫截面通常從內(nèi)向外由于圓周變大而大大加大(見(jiàn)圖3中的虛線)。通過(guò)這種葉片通道可以甩出這么多待輸送液體F，即可流入轉(zhuǎn)輪中部的液體F。因此與活塞泵不同在離心泵和側(cè)流道泵中待輸送流體F在運(yùn)行時(shí)持續(xù)/不變地流動(dòng)。
與圖3中所示的開(kāi)放式轉(zhuǎn)輪不同也可以采用封閉式轉(zhuǎn)輪(圖4)。這里葉片通道簡(jiǎn)單地通過(guò)一中心有一孔的第二盤覆蓋。
圖5示出一轉(zhuǎn)輪的俯視圖。葉片曲線通常這樣分布，即當(dāng)一水滴滴落到一旋轉(zhuǎn)的光滑圓盤中部時(shí)，該曲線就如同盤上的水滴從一跟隨旋轉(zhuǎn)的觀察者的角度看的自然軌跡。這種葉片稱為“反向彎曲”葉片。但是原則上也可以采用略微向前彎曲的葉片和螺旋形的—即本身扭轉(zhuǎn)的向后彎曲的—葉片，所述葉片以其邊緣一直伸到轉(zhuǎn)輪入口內(nèi)，并如船用螺旋槳一樣抓取液體F(參見(jiàn)圖6和7，俯視圖)。
圖8a、8b示例性地示出一離心泵(一離心泵腔的)的工作原理。所述泵包括泵殼體(a)和在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的設(shè)有葉片(c)的轉(zhuǎn)輪(b)組成。液體F通過(guò)抽吸管接頭(d)軸向進(jìn)入。液體F被離心力徑向向外引導(dǎo)，并用這種方式由轉(zhuǎn)輪加速到高速度。泵殼體具有從所有葉片通道截獲液體F的作用，由此可以集中地將其通過(guò)壓力出口(f)輸出。但是殼體同時(shí)還具有將液體F的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成壓力的作用。為此通常利用這個(gè)事實(shí)，即橫截面擴(kuò)大使液體F的速度降低并由此使壓力升高。為了擴(kuò)大橫截面通常采用兩種殼體結(jié)構(gòu)上的實(shí)施形式。在單級(jí)泵中或在多級(jí)離心泵的最后一級(jí)之后常常采用螺線形殼體。所述殼體以螺線形(e)包圍轉(zhuǎn)輪。橫截面向壓力出口方向擴(kuò)大(見(jiàn)圖8b中逐漸變大的圓半徑)。由此流過(guò)的液體F變慢，這意味著同時(shí)壓力增加。
特別是在多級(jí)泵中，也可以代替螺線而采用固定不動(dòng)的導(dǎo)輪(g)。導(dǎo)輪裝在殼體內(nèi)，并設(shè)計(jì)成環(huán)形腔。它包圍轉(zhuǎn)輪。在導(dǎo)輪內(nèi)設(shè)有相互形成向外連續(xù)擴(kuò)大的通道(圖9和10)的導(dǎo)向葉片(h)。在這種實(shí)施形式中液體F不是直接被甩入殼體內(nèi)，而是首先流過(guò)導(dǎo)輪的葉片通道。通過(guò)沿流動(dòng)方向的擴(kuò)大所述通道同樣又使流動(dòng)速度變慢和致使由此引起的壓力升高。導(dǎo)輪通道的方向通常和轉(zhuǎn)輪通道的方向相反，并在導(dǎo)輪的內(nèi)周向上相當(dāng)于輸送液體從轉(zhuǎn)輪中輸出速度的方向。導(dǎo)輪的另一個(gè)作用是，在兩級(jí)離心泵中積聚液體F并將其引向第二級(jí)的入口。
當(dāng)然也可以采用導(dǎo)輪和螺線形殼體的組合。即液體F可以在到達(dá)螺線形殼體之前，首先在導(dǎo)輪內(nèi)積聚。
根據(jù)轉(zhuǎn)輪形狀和由此根據(jù)流體F流出方向的不同可以分為徑向泵、半軸向泵(也稱對(duì)角線或螺旋轉(zhuǎn)輪泵)和軸向泵(螺旋槳泵)。
到此為止主要僅說(shuō)明了泵腔，而下面應(yīng)該說(shuō)明驅(qū)動(dòng)腔?？焖龠\(yùn)行的原動(dòng)機(jī)，如電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或蒸汽渦輪機(jī)以直接聯(lián)接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)輪。所述聯(lián)接通過(guò)一驅(qū)動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)軸的支承件只能裝在驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)，如EP-A1092874的圖3所示。但是在一些情況下也可支承在隔離腔內(nèi)。按照本發(fā)明有利的是，離心泵和側(cè)流道泵簡(jiǎn)單地支承驅(qū)動(dòng)軸就足夠了。這是由轉(zhuǎn)輪較輕決定的。
但是根據(jù)本發(fā)明的方法的泵腔也可以設(shè)計(jì)成多級(jí)離心泵，如在由柏林W.KohlhammerVerlag 1998年第4版，Pumpen in Feuerwehr，Teil I，Einfhrung in die Hydromechanik，Wirkungsweise der Kreiselpumpen中所述。按照本發(fā)明優(yōu)選采用單級(jí)離心泵。
在一側(cè)流道泵腔(參見(jiàn)圖11)中，一具有開(kāi)放式葉片(b)的狹窄轉(zhuǎn)輪(a)在殼體(c)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，在殼體內(nèi)除葉片外一側(cè)流道在大部分周向上環(huán)繞延伸。所輸送的液體是沿軸線，而是通過(guò)一縫隙(d)從端面進(jìn)入葉片腔，其中同時(shí)將已經(jīng)在腔內(nèi)的液體通過(guò)離心力向外推動(dòng)。在葉片端部區(qū)域內(nèi)液流在殼體壁上轉(zhuǎn)向到側(cè)流道內(nèi)，在那里液流沿一螺旋形軌跡行進(jìn)，并在一段路程后重新進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。對(duì)于一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)這個(gè)過(guò)程在抽吸接頭到壓力接頭的路程上根據(jù)流量的不同重復(fù)例如10至50次。在葉片腔內(nèi)液體除沿徑向外還被加速到轉(zhuǎn)輪的周向速度。流體質(zhì)點(diǎn)以這種周向速度和與它疊加的循環(huán)速度從轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)進(jìn)入側(cè)流道內(nèi)。在接下來(lái)的螺旋形軌跡上循環(huán)速度分量由于壁摩擦僅略微減小，而周向速度分量基本上僅由于壓力上升而大大變慢。合成流動(dòng)的動(dòng)能損失不斷在轉(zhuǎn)輪中重新得到補(bǔ)償。
側(cè)流道泵具有比離心泵低的效率，但卻產(chǎn)生一較高的輸送壓力。
按本發(fā)明所用的泵例如如由德國(guó)Hermetic-Pumpen GmbH制造。
所述泵能夠克服15m或更高的輸送高度。按照本發(fā)明有利的是，泵腔和驅(qū)動(dòng)腔不必上下疊置，而是按照本發(fā)明優(yōu)選地相互并排設(shè)置。這種水平的布置使得必須水平支承驅(qū)動(dòng)軸，這保證較長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間。驅(qū)動(dòng)腔可設(shè)計(jì)成包括如EP-A1092874圖3中所示的驅(qū)動(dòng)裝置。按照本發(fā)明泵腔優(yōu)選地由高級(jí)合金鋼1.4571(根據(jù)DIN EN 10020)制成。但也可以由塑料、混凝土、陶瓷或灰鑄鐵制成。優(yōu)選采用碳化硅(SiC)作為滑動(dòng)元件(滑動(dòng)環(huán)密封件)的材料。
代替按本發(fā)明所用的帶驅(qū)動(dòng)軸的輸送泵，原則上也可以采用不帶驅(qū)動(dòng)軸的泵，例如隔膜泵，尤其是壓縮空氣隔膜泵。所述泵同樣滿足作為本發(fā)明的目的的基礎(chǔ)的必要特征(所輸送的液體與機(jī)械負(fù)荷大的零件如軸承沒(méi)有接觸，液體F沒(méi)有泄漏)。但是其性能不如按本發(fā)明所用的泵強(qiáng)。
在原理上隔膜泵和活塞泵一樣工作。其中由塑料或高級(jí)合金鋼制成的柔性的隔膜代替活塞。
隔膜—其升、降通過(guò)閥交替地吸入和排出液體—通過(guò)與例如一驅(qū)動(dòng)桿的直接連接產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。隔膜將工作腔(泵腔)與驅(qū)動(dòng)裝置完全隔開(kāi)。因此在這種泵中不存在與本發(fā)明相關(guān)的密封問(wèn)題。此外可能的驅(qū)動(dòng)裝置支承件必須在工作腔之外。
本發(fā)明所采用的輸送泵的常見(jiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)是流量(m3/h)2至4000輸送高度(m)小于等于60輸送液體F的粘度(mPas)0.5至50
轉(zhuǎn)數(shù)(min-1)800至3000接下來(lái)應(yīng)該明確，在本說(shuō)明書中支承件應(yīng)該非常普遍性地理解為用來(lái)支承和引導(dǎo)相互相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件的機(jī)械元件，其中所述支承件承受所出現(xiàn)的力。并將所述力傳遞到殼體，構(gòu)件或基礎(chǔ)部上。
如果(甲基)丙烯酸單體是(甲基)丙烯酸，則本發(fā)明的方法特別適用。尤其是當(dāng)(甲基)丙烯酸重量百分比含量≥95％時(shí)。但是如果所輸送的液體不含有(甲基)丙烯酸單體而是含有其它非飽和單體，例如(甲基)丙烯醛，則本發(fā)明也適用。
示例例1通過(guò)聚丙烯與分子態(tài)氧的兩級(jí)催化氣相氧化反應(yīng)產(chǎn)生一種具有以下組分的氣態(tài)的氣體混合產(chǎn)物9.84％重量百分比的丙烯酸，0.4％重量百分比的乙酸，4.4％重量百分比的水，0.11％重量百分比的丙烯醛，0.21％重量百分比的甲醛，0.07％重量百分比的馬來(lái)酸酐，以及小于100％重量百分比的其它物質(zhì)丙酸、糠醛、丙烷、丙烯、氮、氧和一氧化碳。
這種氣態(tài)的氣體混合產(chǎn)物在一噴霧冷卻器(直接冷卻器，淬冷器)中通過(guò)噴入粗制丙烯酸(4000l/h)冷卻(粗制丙烯酸的溫度為95℃；用于直接冷卻的粗制丙烯酸作為起始濃度包含1.1％重量百分比的水和1000重量ppm的吩噻嗪作為聚合抑制劑)。這里用于淬冷的粗制丙烯酸借助一循環(huán)泵通過(guò)一熱交換器循環(huán)運(yùn)行，并始終重新調(diào)整到95℃。
采用一按本發(fā)明的的離心泵—HK型號(hào)的Hermetic泵，(生產(chǎn)商德國(guó)Hermetic-Pumpen GmbH)—作為循環(huán)泵。采用2-乙基己醇作為阻隔液。泄漏率為每天14克2-乙基己醇。阻隔液處于一4bar的壓力下。隔離腔配備由SiC(轉(zhuǎn)盤的材料)制成的雙向作用滑動(dòng)環(huán)密封件。驅(qū)動(dòng)軸水平支承。
離開(kāi)噴霧冷卻器的含有待分離的丙烯酸的冷卻的氣體混合物在最下面的底部之下被引入一蒸餾塔內(nèi)，該蒸餾塔配備有27個(gè)泡罩塔盤并在塔頂上配備一噴霧冷凝器。塔頂?shù)臏囟葹?0℃，蒸餾塔的底部溫度為90℃。
在噴霧冷凝器內(nèi)形成的主要由水組成的冷凝液被甩出，并在添加300重量ppm的氫醌并在一熱交換器內(nèi)冷卻后作為溫度為17℃的噴淋液通過(guò)噴霧冷凝器作為回流被重新送到最上面的塔板。回流比為4。
積聚在蒸餾塔底部的粗制丙烯酸被部分甩出(430g/h)，部分(250g/h)在添加1000重量ppm的吩噻嗪后被輸回到塔的第十三泡罩塔盤(從下面開(kāi)始數(shù))用于抑制蒸餾塔的聚合反應(yīng)，而部分(約15l/h)首先被引導(dǎo)通過(guò)一熱交換器，然后以100℃的溫度被輸回到塔的第二泡罩塔盤(從下面開(kāi)始算)，以調(diào)整塔溫。
另外一部分在塔底部積聚的粗制丙烯酸經(jīng)過(guò)一連接在淬冷器前面的熱交換器以102℃的溫度回輸?shù)嚼鋮s器，以補(bǔ)償淬冷卻內(nèi)的液體，調(diào)節(jié)液面高度。
甩出的原丙烯酸包含97.2％重量百分比的丙烯酸，1.6％重量百分比的乙酸，0.024％重量百分比的丙酸、0.4％重量百分比的馬來(lái)酸，0.005％重量百分比的丙烯醛、0.02％重量百分比的糠醛，和1.2％重量百分比的水以及500重量ppm的吩噻嗪和300重量ppm的氫醌。
上述方法在10天內(nèi)不間斷地運(yùn)行。在10天結(jié)束時(shí)整個(gè)淬冷回路包括泵沒(méi)有聚合物沉積。
對(duì)比例1和例1一樣處理，但是采用德國(guó)Almatce Maschinenbau GmbH的由聚四氟乙烯(PTFE)制成FP-100系列Almatce泵的壓縮空氣隔膜泵作為淬冷器中的循環(huán)泵。泵完全由特氟隆制成。這里在10天后整個(gè)淬冷回路包括泵也沒(méi)有聚合物沉積。
對(duì)比例2和例1一樣處理。采用德國(guó)Hermetic-Pumpen GmbH制造的ZML型Hermetic泵型的齒輪泵作為淬冷器中的循環(huán)泵。在齒輪泵中所輸送的液體通過(guò)相向旋轉(zhuǎn)和相互接合的齒輪排壓并由此向前輸送。
齒輪的驅(qū)動(dòng)軸由于其重量(較重)也支承在泵腔內(nèi)。這個(gè)滑動(dòng)軸承由石墨碳制成。
在不到10個(gè)小時(shí)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)齒輪泵由于形成聚合物而阻塞。
對(duì)比例3和例2一樣，但是滑動(dòng)軸承由SiC制成。在不到10小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)齒輪泵由于形成聚合物阻塞。
對(duì)比例4和例1中一樣處理。采用型號(hào)為MKP 32-160的CP泵型的離心泵(德國(guó)CP-Pumpen AG)作為淬冷器內(nèi)的循環(huán)泵。泵腔和驅(qū)動(dòng)腔通過(guò)一金屬壁隔開(kāi)。泵腔內(nèi)的驅(qū)動(dòng)通過(guò)磁耦合進(jìn)行。驅(qū)動(dòng)軸在泵腔內(nèi)用一個(gè)由SiC制成的軸承支承。
在不到10小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)離心泵由于產(chǎn)生聚合物阻塞。
例2和例1中一樣處理。采用型號(hào)為HK的Hermetic泵(Hermetic-PumpenGmbH)型的離心泵作為淬冷器內(nèi)的循環(huán)泵。按照本發(fā)明通過(guò)一采用干運(yùn)轉(zhuǎn)的、非接觸的和氣體潤(rùn)滑軸密封件改裝所述泵，并為其配備雙向作用的由SiC制成的滑動(dòng)環(huán)密封件。
用處于4bar壓力下的空氣作為阻隔氣體。
泄漏率為100Nml/h。
在運(yùn)行10天后整個(gè)淬冷回路包括泵仍然始終沒(méi)有聚合物沉積。
權(quán)利要求
1.借助于輸送泵輸送一種含有至少一種(甲基)丙烯酸單體的液體F的方法，它具有a)一泵腔，b)一驅(qū)動(dòng)腔，c)一將泵腔和驅(qū)動(dòng)腔隔開(kāi)的隔離腔，其中-泵腔包含至少一個(gè)用來(lái)輸送液體F的輸送元件；-以輸入能量將液體F輸送給泵腔；-液體F帶著大于輸入能量的輸出能量離開(kāi)泵腔；-一在驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)的受驅(qū)動(dòng)的軸從驅(qū)動(dòng)腔穿過(guò)隔離腔伸入泵腔；-包含在泵腔內(nèi)的至少一個(gè)輸送元件與伸入泵腔的驅(qū)動(dòng)軸這樣連接，使驅(qū)動(dòng)軸可以向輸送元件傳遞一扭矩；-隔離腔內(nèi)填充有包括阻隔氣體和/或阻隔液體的并不同于液體F的阻隔介質(zhì)；-驅(qū)動(dòng)軸在泵腔內(nèi)部不進(jìn)行支承，其特征為阻隔介質(zhì)的壓力大于泵腔中和驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)的壓力，驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)隔離腔的段朝向泵腔和朝向驅(qū)動(dòng)腔都分別攜帶有與驅(qū)動(dòng)軸固定和不滲透地連接的滑動(dòng)元件，所述滑動(dòng)元件在驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)的隔離腔的內(nèi)壁上密封地滑動(dòng)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征為所述輸送泵是一離心泵或一側(cè)流道泵。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為所用的阻隔介質(zhì)是一種包括乙二醇和水的混合物。
4.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為所用的阻隔介質(zhì)是一種含有氧氣的氣體。
5.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征為所述隔離腔以0.2至0.5ml/h的速率損失阻隔介質(zhì)。
6.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征為所述隔離腔以120至150Nml/h的速率損失阻隔介質(zhì)。
7.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征為所述阻隔介質(zhì)含有30至40％重量百分比的乙二醇。
8.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征為所述阻隔介質(zhì)含有4至21％體積百分比的氧氣。
9.按權(quán)利要求1至8之任一項(xiàng)所述的方法，其特征為所述滑動(dòng)元件由SiC制成。
10.按權(quán)利要求1至9之任一項(xiàng)所述的方法，其特征為所述液體是一種含有≥95％重量百分比的(甲基)丙烯酸的(甲基)丙烯酸。
全文摘要
借助于泵輸送含有至少一種(甲基)丙烯酸單體的液體F的方法，其中泵腔和驅(qū)動(dòng)腔通過(guò)一隔離腔隔開(kāi)，隔離腔填充處于較高壓力下的阻隔介質(zhì)，并用雙向作用的滑動(dòng)環(huán)密封件密封。
文檔編號(hào)F04D7/02GK1666024SQ03815093
公開(kāi)日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者V·迪爾, D·馬科普洛斯, J·施羅德, M·布萊希施米特 申請(qǐng)人:巴斯福股份公司