專利名稱：無泄水管的多孔板式柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過把無泄水管多孔板設(shè)置在適當?shù)奈恢蒙隙纬傻臒o泄水管的多孔板式柱。本發(fā)明還涉及采用無泄水管的多孔板式柱進行蒸餾的方法。具體地說，本發(fā)明涉及一種把這種無泄水管的多孔板安裝于適當位置的多孔板式柱，其目的在于有效防止容易聚合化合物，如(甲基)丙烯酸或含有此種容易聚合化合物的液體(在下文有時簡稱為“容易聚合化合物”)，形成聚合物，使容易聚合化合物能長時間穩(wěn)定地進行蒸餾。本發(fā)明還涉及采用這種無泄水管的多孔板式柱進行蒸餾的方法。
在無泄水管的多孔板式柱中采用的每一個多孔板都設(shè)有一些孔，孔基本上均勻地分布整個盤的表面，除了夾板和螺栓所用的那些孔外。夾板和螺栓用于將多孔板固定于支承梁和支承環(huán)上。由于這些無泄水管多孔板通常是以分開模式用夾板和螺栓固定在無泄水管的多孔板式柱的內(nèi)側(cè)，因此，由于這種結(jié)構(gòu)原因而使有些部分沒有孔。由此，在柱的多孔板的實際開度比和多孔板單位面積上孔的開度比之間產(chǎn)生了差異。
例如，當通過將這種無泄水管的多孔板安裝在適當位置而形成無泄水管的多孔板式柱出現(xiàn)這種過大的差異并用于蒸餾(甲基)丙烯酸時，就會有問題，也就是與具有較小差異的相同設(shè)備相比，它的蒸餾作業(yè)的分離效率就較低。例如，當差異較大時，將這種大差異無泄水管多孔板安裝在適當位置而構(gòu)成孔板式柱，用于進行(甲基)丙烯酸的蒸餾時，必然會發(fā)生問題，由于生產(chǎn)過程中可能形成聚合物，就必須把設(shè)備停下用人工或化學方法把聚合物從柱中清除。
本發(fā)明人已經(jīng)在美國專利No.6,214,174中提出一種在(甲基)丙烯酸蒸餾期間防止聚合物形成的裝置，即使運行中的柱顯示出差異較大，還提出一種通過在多孔板支承構(gòu)件上開孔來增強防止聚合的方法，這些孔可防止液體在支承構(gòu)件的滯流。發(fā)明人也在歐洲專利No.1,029,573A2中提出一種防止聚合的方法，通過限定無泄水管多孔板中孔的直徑、各孔的中心距、多孔板的厚度、孔的開度比、以及各相鄰多孔板之間的間距來防止液體和氣體形成溝漏，提高了分散度。
但是，他們沒有能夠發(fā)現(xiàn)一種有效的方法來減小柱的多孔板的實際開度比與多孔板單位面積上孔的開度比之間的差異。
具體地，本發(fā)明的目的之一是提供一種無泄水管的多孔板式柱，它所裝備的無泄水管多孔板，只會在柱的多孔板的實際開度比與多孔板單位面積上孔的開度比之間出現(xiàn)很小差異。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種無泄水管的多孔板式柱，是通過把這種無泄水管多孔板安裝在適當?shù)奈恢蒙隙纬桑@種多孔板在蒸餾作業(yè)中有極好的分離效率，還能防止蒸餾作業(yè)中聚合物的形成。此外，還提供一種蒸餾方法，通過使用這種無泄水管的多孔板式柱而使這種蒸餾方法得以實施。
依靠這種方法，在無泄水管的多孔板式柱中的適當位置配置了這種無泄水管多孔板，每個多孔板包括許多塊分開的板片，這就使得有可能限制和縮小以柱直徑為依據(jù)的開度比與以標準孔距為依據(jù)的開度比之間的差異，由于這種構(gòu)成的柱能把由各孔之間的標準中心距確定的開度比A與由柱直徑確定的開度比B之比，A/B，設(shè)定在1.1-1.5的范圍內(nèi)。當蒸餾(甲基)丙烯酸時，如果使用的是將這種無泄水管多孔板安裝在適當位置而構(gòu)成的無泄水管的多孔板式柱，則蒸餾作業(yè)中的分離效率與一般的同類設(shè)備相比可大為提高，因為一般的同類設(shè)備不能限制或縮小這種差異。此外，當這種在適當位置配備了無泄水管多孔板的無泄水管的多孔板式柱用于進行(甲基)丙烯酸蒸餾時，可以有效地抑制或防止聚合物的形成，因為這種差異已如以上所描述的那樣被抑制和縮小。由此，停止運行以便用人工或化學方法清除聚合物的次數(shù)可明顯減少。這樣的事實從經(jīng)濟觀點來看是有效的。
本發(fā)明的另一個特征是，提供了使上面提及的無泄水管多孔板的帶有凹口和(或)液體孔的兩塊單獨的分開板片之間形成聯(lián)接的連接件，使這些凹口和液體孔能非常有效率和有效地發(fā)揮功能。由此，在這些連接件上由柱直徑確定的開度比B與以標準孔距為依據(jù)的開度比A之間的差異被抑制到最小程度。因此，本發(fā)明在(甲基)丙烯酸蒸餾作業(yè)中取得很好的效果。例如，可防止在連接部件中發(fā)生溝漏，提高了分離效率，和防止聚合物形成。
在本發(fā)明中，由于無泄水管的多孔板式柱的特征在于將無泄水管多孔板設(shè)置成使能至少一部分孔覆蓋在支承構(gòu)件上，或能將孔的中心線與支承構(gòu)件之間的距離限定在50mm內(nèi)，所以位于或靠近無泄水管多孔板和支承構(gòu)件互相重疊處的連接件的孔可以使多孔板的工作效率達到最高程度。由此，本發(fā)明如應用于蒸餾(甲基)丙烯酸時，它可獲得如下的效果防止在連接件中發(fā)生溝漏，提高分餾效率，以及防止聚合物的形成。
此外，由本發(fā)明提出的這種無泄水管多孔板，其特征是，把支承構(gòu)件上的孔開在適當?shù)奈恢茫敓o泄水管多孔板上的孔設(shè)置在支承構(gòu)件上時，支承構(gòu)件上的孔可以重疊在無泄水管多孔板的相應的孔上。因此，本發(fā)明可以持久地消除液體在相關(guān)支承構(gòu)件內(nèi)或相鄰處的滯流。由此，當本發(fā)明，尤其是用于蒸餾容易聚合化合物或含有容易聚合化合物的液體時，在防止化合物發(fā)生聚合方面具有非同一般的卓越的明顯效果。尤其是能使處于疊置狀態(tài)的許多這樣的無泄水管多孔板有如此有效的功能和作用。
本發(fā)明由于在蒸餾容易聚合化合物或含有容易聚合化合物的液體中采用上述無泄水管的多孔板式柱，能非常成功地防止聚合作用，取得了明顯的效果。
圖2是簡明的說明圖，用于說明，當無泄水管多孔板上的孔按等邊三角形排列時，在定義各孔中心線之間標準孔距確定的開度比A所用文字的含義，以及對以柱直徑為依據(jù)的開度比B所下的定義的含義。圖2a是說明一個三角形單元的簡單說明圖。圖2b是在一個三角形單元中總開孔面積的簡單說明圖，用于說明開度比A。
圖3是簡明的說明圖，用于說明，當無泄水管多孔板上的孔按四邊形排列時，在定義各孔中心線之間標準孔距確定的開度比A所用文字的含義，以及對以柱直徑為依據(jù)的開度比B所下的定義的含義。圖3a是說明一個四邊形單元的簡單說明圖。圖3b是在一個四邊形單元中總開孔面積的簡單說明圖，用于說明開度比A。
圖4是簡單說明圖，用于說明在定義各孔中心線之間標準孔距來確定的開度比A所用文字的含義，和對以柱直徑為依據(jù)的開度比B所下的定義的含義，在上述定義中無泄水管多孔板上的孔按四邊形(正方形除外)排列。
圖5是柱截面示意圖，顯示了一個無泄水管多孔板的典型實施例的典型部分，多孔板由處于無泄水管的多孔板式柱同一級中許多分開的板片所組成，圖中還顯示了支承無泄水管多孔板的支承構(gòu)件。
圖6是說明圖，顯示了如圖5所示的許多多孔板用于無泄水管的多孔板式柱的同一級中時，各相鄰多孔板之間連接件的結(jié)構(gòu)。
圖7是示意性說明圖，當許多分開的板片組成一個無泄水管多孔板時，相鄰的分開板片之間連接件的典型部分。圖7a描述使用固定構(gòu)件把兩個單獨的多孔板固定在一起的情況，相當于圖5和圖6中如Y-Y箭頭所指方向的無泄水管多孔板的橫剖面。圖7b描述使用固定構(gòu)件把多孔板固定到支承構(gòu)件上的情況，相當于圖5和圖6中如X-X箭頭所指方向的無泄水管多孔板橫剖面。
圖8是示意性剖視圖，顯示了在無泄水管多孔板的兩塊單獨分開的板片之間形成聯(lián)接的連接件中布置的凹口和/或液體孔的各種不同形式實施例的典型部分。圖8a是示意剖面圖，顯示無泄水管多孔板的兩塊單獨分開的板片之間連接件外觀的典型部分。圖8b是示意性透視圖，顯示了一種在連接件上布置了許多液體孔的實施例的典型部分。圖8c是示意性透視圖，顯示了一種在連接件布置了凹口和液體孔的實施例的典型部分。圖8d是示意性透視圖，顯示了一種在連接件上布置了凹口的實施例的典型部分。
圖9是示意圖，顯示了一種在分開的板片和支承梁上布置了液體孔的實施例的典型部分。圖9a是示意性平面圖，顯示出支承梁的頂面布置。圖9b是圖9a Z-Z箭頭方向的部分剖視面。


圖10是示意性剖面圖，顯示了一種本發(fā)明提出的無泄水管的多孔板式柱的結(jié)構(gòu)實施例的典型部分，具有如圖5所示的組成若干疊加級的許多無泄水管多孔板。
圖11是示意圖，顯示出，在圖10所示的無泄水管的多孔板式柱中，無泄水管多孔板上的孔處于覆蓋在支承構(gòu)件上的狀態(tài)，以及無泄水管多孔板上的孔處于這些孔的中心線與支承構(gòu)件之間的距離保持在50mm以內(nèi)的狀態(tài)，的典型部分。
圖1是示意圖(略去分開的因素)，顯示了作為根據(jù)本發(fā)明的無泄水管多孔板的實施例的無泄水管多孔板的典型部分，無泄水管多孔板上的孔排列成等邊三角形。在本發(fā)明提出的無泄水管多孔板101中，如圖1所示，能滿足本發(fā)明的下列要求并具有大體上均勻直徑的許多孔103布置在大體上彼此相等的距離L1上并排列成等邊三角形或等腰三角形。
那就是說，本發(fā)明的無泄水管多孔板的特征在于具有的開度比，可使由各孔中心線之間的標準距離來確定的開度比A和以柱直徑為依據(jù)的開度比B所形成的A/B比在1.1-1.5范圍內(nèi)，更好A/B比在1.2-1.4范圍，最好的是1.3-1.4。如果上述A/B比不足1.1，那么這種不足會造成由許多分開的板片所組成的無泄水管多孔板在制造上的困難。相反，如果A/B比超過1.5，會導致孔的排列不均勻，降低液體和氣體的分散度，以及影響到柱的效率和單體的聚合度。順便提及，最好把本發(fā)明的無泄水管多孔板上的孔排列成如圖1所示的三角形，或排列成四邊形。但是這種排列沒有必要特別加以限制。
因此，根據(jù)上述無泄水管多孔板上孔的排列形式，將上述兩個開度比A/B作如下定義由各孔中心線之間標準孔距來確定的開度比A＝[在一個三角形(或四邊形)單元中的總的開孔面積/一個三角形(或四邊形)單元的面積]×100％以柱直徑為依據(jù)的開度比B＝總開度面積/柱橫截面面積]×100(％)在上述開度比A定義中所使用的文字作如下詳細說明。
(i)無泄水管多孔板上的孔按等邊三角形排列(為了說明，參見圖2)；用語“三角形單元”是指三角形207，它是由在三角形中的三個孔201，203和205的中心連接而成，如圖2A所示。此等邊三角形207的單邊長度是指“孔距”。用語三角形單元的“面積”是指如圖2a和b所示的三角形207的面積。用語“三角形單元中總開孔面積”是指由如圖2B所示包括在一個三角形單元207中的三個孔201，203和205的各自一部分(影線部分)209，211和213的總面積。
用一個具體例子來繼續(xù)說明，假設(shè)無泄水管多孔板具有下列技術(shù)規(guī)格，柱直徑2500mm，無泄水管多孔板上的孔徑(排列的孔直徑)φ12mm，無泄水管多孔板上孔的數(shù)量(排列的孔數(shù))11768，各孔中心之間的孔距19mm，以及各孔按等邊三角形排列，可按下式進行計算。
根據(jù)各孔中心間的標準孔距確定的開度比A＝(π/4×122÷2)/(1/2×192×sin60°)×100＝36.2％以柱直徑為依據(jù)的開度比B＝(π/4×122×1 1768)/(π/4×25002)×100＝27.1％因此，A/B＝36.2/27.1＝1.34。
(ii)無泄水管多孔板上的孔按正方形排列(為了說明，參見圖3；如果是正方形排列，用語“四邊形單元”是指四邊形309，由排列在四邊形中的四個孔301，303，305和307的中心連接而成，如圖3A所示。此正方形309的單邊長度是指“孔距”。用語“四邊形單元的面積”是指如圖3A所示的四邊形309的面積。用語“四邊形單元中總開孔面積”是指如圖3B所示包括在一個四邊形單元中的四個孔301，303，305和307的影線部分311，313，315和317的總面積。
(iii)無泄水管多孔板上的孔按四邊形排列(為了說明，參見圖4)；當不采用上述兩種形式(i)和(ii)時，就要為一個四邊形單元制定出技術(shù)規(guī)格。
用語“不同于正方形排列的四邊形單元”是指四邊形409，根據(jù)圖4所示的一個四邊形(在此形式中不存在孔距)，由四個孔401，403，405和407的中心線連接而成。用語“四邊形單元的面積”是指如圖4所示的四邊形409的面積。用語“一個四邊形單元中總的開孔面積”是指如圖4所示包括在一個四邊形單元409中的孔401，403，405，407和411的影線部分413，415，417，419和421的總面積。被包括在一個四邊形單元409內(nèi)的孔數(shù)不一定是四個，如圖中所示。
用語“以柱直徑為依據(jù)的開度比B”是指無泄水管多孔板上全部孔的總面積與裝有這種無泄水管多孔板的無泄水管的多孔板式柱的橫斷面面積(柱的斷面面積)之比。
有時，取決多孔板上孔的排列方式，無泄水管多孔板的端部部分可能無法留出足夠的位置來安排一個孔，如圖1所示。因此，本發(fā)明提出，可以在一個無泄水管多孔板內(nèi)把等邊三角形排列、正方形排列和(或)四邊形排列適當組合，使這些孔可以有效地布置在多孔板及其端部部分。由此，這種方法組合的多孔板可以將上述開度比A/B設(shè)定在1.3-1.4的最佳規(guī)范內(nèi)。由于無泄水管多孔板由此能使氣體或液體有效地流至多孔板的端部部分，可以防止液體的滯流，也能有效防止聚合物的形成。即使在同一個無泄水管多孔板上把孔組合成各種不同的排列形式，這個多孔板的開度比A也可以確定，方法是把這個多孔板劃分成若干區(qū)域，每一區(qū)域包括相關(guān)排列形式的孔并給相關(guān)區(qū)段劃定限界。
關(guān)于本發(fā)明無泄水管多孔板上的孔，滿足下面規(guī)定的一些要求，有利于有效地防止容易聚合的化合物在裝有上述無泄水管的多孔板式柱內(nèi)進行蒸餾過程中形成聚合物。
首先，對無泄水管多孔板上的孔在形狀方面不需要加以特加限制，可以設(shè)想有任何不同的形狀，如圓的，橢圓的，三角形的，四邊形的以及其它類似的多邊形。在這些可以想到的形狀中，圓形證明最好，因為所需直徑的圓孔容易加工，可采用一般的沖壓和鉆孔工藝。
在圖1無泄水管多孔板上的孔的用符號d標出的直徑通常在10-25mm范圍內(nèi)，如果孔是圓形的，最好在12-22mm范圍。如果孔徑d不足10mm，這會不利于液體順暢地穿過孔下落并會造成化合物容易發(fā)生聚合。反之，如果這種孔徑超過25mm，這會造成液體在多孔板上滯流，孔距過大也會造成化合物容易聚合。如采用其它形狀的孔，那么這種特定形狀的尺寸可以設(shè)想一個與根據(jù)上述圓孔直徑算出的開度面積相等的面積來確定。
無泄水管多孔板的厚度通常在2-8mm范圍內(nèi)，最好在2-4mm范圍內(nèi)。如果這種多孔板的厚度不足2mm，這會不利地使多孔板上的液體由于多孔板產(chǎn)生振動而把液體濺出并且容易部分變干。反之，如果此厚度超過8mm，這就會引起液體在孔內(nèi)滯流并易于發(fā)生聚合的問題。
以柱直徑為依據(jù)的開度比B通常在10-30％范圍內(nèi)，最好在12-27％范圍內(nèi)。假設(shè)孔具有固定的直徑，如果以柱直徑為依據(jù)的開度比B不足10％，這就會引起多孔板上的液體滯流并易于發(fā)生聚合的問題。如果以柱直徑為依據(jù)的開度比B超過30％，這就會引起多孔板上的液體的流動性惡化并易于聚合的問題。
在利用無泄水管多孔板使容易聚合化合物經(jīng)受氣體—液體接觸的技術(shù)必然會造成無泄水管多孔板上的液體在孔內(nèi)下落一定的距離，而氣體則通過孔上升，同時必須把液體保持在多孔板上一定的范圍。這就是說，這種技術(shù)必須控制液體流和氣體流在適當?shù)臓顟B(tài)中通過孔。在此之前，這種控制通常難以實現(xiàn)。由于滿足上述要求，這就有可能控制液體和氣體在極好的狀態(tài)中通過孔下降和上升，并且保證氣體—液體的接觸。此外，當氣體和液體通過孔的流動得到如上所述的恰當控制而液體也必然會適當?shù)乇３衷跓o泄水管多孔板上時，保持在無泄水管多孔板上的液體也就不會出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，裝有這種無泄水管多孔板的無泄水管的多孔板式柱內(nèi)部將會有完全充分的液體濕潤。
確切地說，采用除了達到規(guī)定的開度比A/B之比的要求外，還能滿足本發(fā)明結(jié)構(gòu)要求的無泄水管多孔板能同時并絕對可靠地實現(xiàn)兩種狀態(tài)，一是裝有這種無泄水管多孔板的無泄水管的多孔板式柱的內(nèi)部能保持液體濕潤，另一是防止氣體和液體發(fā)生溝漏和滯流。由此，本發(fā)明的優(yōu)點是還能進一步增強防止聚合的效果。
圖5是示意圖，顯示了一個由許多分開的板片和支承無泄水管多孔板的支構(gòu)件構(gòu)成的無泄水管多孔板的優(yōu)選實施例的典型部分。如圖5所示，一個圓形的無泄水管多孔板601是由總共21塊分開的板片603所組成，17塊彼此尺寸不同近似長方形的分開板片603a，加上4塊近似三角形的分開板片603b。為了便于顯示，圖5略去了在無泄水管多孔板601上的孔。無泄水管多孔板601由作為支承構(gòu)件的支承環(huán)611和支承梁613所支承。在圖5中，相應于這些支承構(gòu)件的區(qū)域以及疊裝無泄水管多孔板601單獨分開板片603端部部分的區(qū)域605由虛線畫出。圖5所示最靠外的圓代表柱壁607的內(nèi)周邊的內(nèi)壁表面，最靠里的內(nèi)圓代表支承環(huán)611的邊緣，中間的圓代表無泄水管多孔板601的外周邊。
圖6是說明圖，顯示相鄰多孔板連接件的結(jié)構(gòu)，用于如圖5所示的無泄水管的多孔板式柱的同一級內(nèi)許多多孔板的相鄰多孔板。如上所述，由許多分開板片構(gòu)成的無泄水管多孔板601布置在無泄水管的多孔板式柱的一個級內(nèi)。如圖6所示，有兩塊或更多分開的板片603安裝在支承環(huán)611和支承梁613上。在分開板片603之間的連接件609上，這些分開板片603的端部部分都保持在幾乎是互相緊密接觸中。為了保持這種緊密接觸狀態(tài)，采用充當緊固件的夾板625和螺栓一螺帽627把板片固定到支承環(huán)611和支承梁613上。此外，最靠外周邊的弧形部分代表無泄水管的多孔板式柱壁607的外周邊607a，在最靠外周邊內(nèi)側(cè)上的弧形部分代表無泄水管的多孔板式柱壁607的內(nèi)壁表面607b，以及它內(nèi)側(cè)上的弧形部分代表無泄水管多孔板(盤)601的外周邊601a，而內(nèi)周邊的弧形部分(虛線)代表支承環(huán)611的邊緣611b。圖中符號P所指的寬度是從支承環(huán)611的外周邊611a至支承環(huán)611邊緣611b的寬度。而圖中符號Q所指的寬度代表無泄水管多孔板601的外周邊601a與無泄水管的多孔板式柱壁的內(nèi)壁表面607b之間的間距。此間距的大小一般在5-30mm范圍內(nèi)。
上述支承環(huán)611用于固定到無泄水管的多孔板式柱的壁607上并支承分開的板片603，這部分板片是用作無泄水管多孔板601的周邊部分。支承梁613被布置成跨接形式，橫跨無泄水管的多孔板式柱的截面，并可支承上述連接件609。上述夾板625把分開的板片603固定到支承環(huán)611上，上述螺栓—螺帽617把分開的板片603固定到支承梁613上。
本發(fā)明，當采用由許多分開板片組成的無泄水管多孔板時，最好在無泄水管多孔板的相鄰分開板片之間形成聯(lián)接的連接件中布置凹口和(或)液體孔。這種情況將在下面參照附圖進行介紹。
圖7是示意圖，顯示了在兩塊單獨分開的板片之間形成聯(lián)接的連接件的一個優(yōu)選實例的典型部分。圖8和圖9都是示意圖，顯示了具有設(shè)置在兩塊單獨分開的板片之間形成聯(lián)接的連接件上的凹口和/或液體孔的無泄水管多孔板的實施例的典型部分。把兩塊單獨分開的板片連接在一起是通過，把分開的板片之一的端部部分進行彎曲，把另一塊分開板片的端部疊放到這個彎曲的端部部分上，然后用如圖7A所示的螺栓—螺帽緊固件把兩塊分開的板片的疊置部分固定在一起，或者把兩塊分開的板片的對接端部部分疊放在支承梁上，用螺栓—螺帽把它們固定，如圖7B所示。圖8介紹兩塊單獨分開的板片903a和903b的聯(lián)接，其通過把一塊分開板片的端部部分疊放到另一塊的端部部分上，用如螺栓—螺帽這樣的緊固件901把這兩個互相接觸的端部部分固定在一起。在此情況下，由于兩塊分開板片903a和903b端部疊置部分905的上面?zhèn)鹊倪吔鐑?nèi)缺少通孔部分，這樣必然會形成液體的淤積，這就不可避免地導致液體的滯流，還可能成為形成聚合物的原因。為此，本發(fā)明提出在某部分上沖出適當間隔的液體孔909，該部分不是用圖8b所示的螺栓—螺帽緊固件901進行固定連接件(疊置部分)905的部分；在分開的板片903a上側(cè)的合適部分設(shè)置適當間隔的凹口部分911，該部分不是用如螺栓—螺帽緊固件901固定連接件905的部分；同時在分開的板片903b的下側(cè)沖出液體孔909，沖孔的部位對應于凹口部分911，如圖8c所示；或在分開的板片903a上側(cè)的合適部分設(shè)置凹口部分911，該部分不是用螺栓—螺帽緊固件901固定連接件905的部分；同時在與凹口部分911相對應的部位，在分開板片903b的下側(cè)設(shè)置凹口部分913，于是形成凹口孔915，如圖8d所示；由此使液體能在連接件905形成液體淤積之前通過液體孔909和/或凹口孔915迅速下流，由此防止液體在連接件905中滯流，并有效地防止容易聚合的化合物在連接件905周圍發(fā)生聚合。還可以用其它的方法來實現(xiàn)防止容易聚合化合物料在連接件周圍發(fā)生聚合，那就是在上連接件和下連接件都插入凹口，縮短其它連接件，使液體能流過此凹口孔。在本發(fā)明的A和B的兩個開度比定義中，在計算開度比A和B時把連接件中的液體孔和(或)凹口包括在內(nèi)。當把分開的板片903a，903b的端部部分安裝在諸如圖9所示的支承梁917這樣的支承構(gòu)件上時，同樣采用這樣的方法進行計算。
多孔板一側(cè)的液體孔或凹口孔的直徑(尺寸)應根據(jù)液體在連接部分的滯流程度而變化，因此，不能作單一的規(guī)定。雖然它可以被恰當?shù)匾?guī)定以消除連接件內(nèi)的液體滯流，但是通常是在10-25mm的范圍內(nèi)，最好在12-22mm的范圍內(nèi)。如果液體孔或凹口孔的直徑不足10mm，就會引起液體在液體孔內(nèi)滯流并容易引起聚合的問題，因為連接件的厚度是其它部分的兩倍，或者，液體會在連接件內(nèi)滯流，難以通過液體孔或凹口孔下流，容易引起聚合。如果直徑超過25mm，這會導致液體溝漏和需要增加連接件(疊置部分)寬度的問題，這就很難在分開的板片范圍(連接件除外)內(nèi)開孔，以達到本發(fā)明規(guī)定的兩個開度比A和B之比。
在連接件內(nèi)相鄰液體孔或凹口孔的中心距通常在50-400mm范圍內(nèi)，更好是70-300mm范圍內(nèi)，最好是在100-200mm范圍內(nèi)。如果連接件內(nèi)相鄰液體孔或凹口孔的中心距超過400mm，這就帶來問題，將不可能獲得足夠的面積使液體在連接件內(nèi)聚集并迅速下流，由此，液體會在連接件內(nèi)有較長時間的滯流，容易引起聚合。反之，如果連接件內(nèi)液體孔或凹口孔的中心距不足50mm，這將造成連接件強度不夠，不能與相關(guān)部分接合，從而使無泄水管多孔板制造困難。
當多孔板裝到支承梁上時，支承梁側(cè)的液體孔的位置有可能最終發(fā)生偏移。因此，最好做得比多孔板一側(cè)上的孔大些?？淄ǔＳ?5-150mm范圍的長度，最好在20-100mm的范圍內(nèi)。尤其是在支承梁與多孔板相互重疊的部位，有可能把支承梁一側(cè)的液體孔開成大橢圓形，如圖9所示。即使梁和盤中的孔位偏移時亦能保證穿過多孔板上的孔。順便提及，在支承梁和多孔板不相互重疊的部位，就不需要把支承梁一側(cè)的液體孔做得比多孔板一側(cè)的孔大。參看圖9，液體孔的中心距加工成與多孔板一側(cè)的孔的中心距相等。
至于連接件中的液體孔和凹口部分，通常要把這些孔的隆起和毛刺去掉，這些隆起和毛刺都是在加工期間由于翹曲，而在孔的邊口部分形成。經(jīng)過這種精整，由于隆起和毛刺原因而引起的液體滯流可以得到防止。
連接件中的液體孔和凹口部分不需要在形狀方面加以特別限制。液體孔通常是圓形的，因為是用沖壓或鉆孔加工而成。不必要限于這種特定形狀，也可以有任何形狀，例如橢圓形，三角形，或四邊形。同樣，凹口部分也可以采取任何形狀，除了如圖8c所示的半圓形外，可以是三角形，四邊形，以及其它的多邊形。
從排除氣體或液體發(fā)生溝漏或滯流的觀點出發(fā)，連接件的上表面最好是平的。因此，像最好恰當選擇螺栓和螺釘這樣的緊固件，以免在連接件的上表面一側(cè)上產(chǎn)生任何隆起。當兩個連接件是疊置時，最好把加強構(gòu)件和支承構(gòu)件布置在下表面一側(cè)上，以便使上表面一側(cè)保持是平坦的平面。由于這樣做，在蒸餾容易聚合化合物期間可以更有效地防止聚合物的形成，因為氣體或液體已被排除發(fā)生溝漏或滯流。
當采用無泄水管的多孔板式柱蒸餾容易聚合化合物時，這種柱裝備的是無泄水管多孔板，每個多孔板是由不少于兩塊能滿足上述要求的分開板片組成，在此條件下，氣體和液體流經(jīng)無泄水管多孔板的孔時能得到更有效的控制。此外，由于把這種無泄水管多孔板布置成許多級，這就使得有可能絕對可靠地實現(xiàn)兩種狀態(tài)，一種是液體保持無泄水管的多孔板式柱內(nèi)部的濕潤，另一種狀態(tài)是排除氣體和液體發(fā)生溝漏或滯流。由此，這就可能通過保持氣體—液體接觸而使氣相部分永遠保持與含有聚合抑制劑的液體相接觸，并促進聚合抑制劑的充分分散，以及通過排除溝漏或滯流以提高防止聚合的效果。結(jié)果是，聚合物的形成可以得到有效防止。
現(xiàn)在，下面將介紹本發(fā)明的無泄水管的多孔板式柱。如圖10所示，本發(fā)明提出的無泄水管的多孔板式柱1003，由布置成一個個疊層級形式的許多能達到本發(fā)明結(jié)構(gòu)要求的無泄水管多孔板1001構(gòu)成。在這種無泄水管多孔板1001的配置中，如能進一步完成下列一些要求，將更有效地防止容易聚合化合物在蒸餾期間形成聚合物。
布置在無泄水管的多孔板式柱1003內(nèi)的無泄水管多孔板1001的間距H通常最好是在0.1D-0.5D的范圍內(nèi)，此處D是指無泄水管的多孔板式柱1003的直徑。如果無泄水管多孔板1001豎向分隔在無泄水管的多孔板式柱1003內(nèi)的間距H不足0.1D，也就是柱直徑的10％，這會導致氣體溝漏的問題，從而引起被蒸餾化合物容易聚合。如果此間距超過0.5D，即柱直徑的50％，也會有問題，會過度拖長氣體的滯留時間，導致被蒸餾化合物容易在氣相部分中聚合。
單個無泄水管多孔板1001的水平公差通常小于8mm，最好小于4mm。如果無泄水管多孔板1001的水平公差超過8mm，這就成為問題，會增加液體在無泄水管多孔板1001上的傾斜，加劇氣體或液體的溝漏，以致容易發(fā)生聚合。有時，這里所使用的用語“水平公差”是指無泄水管多孔板1001的最高點與最低點之間的差。
如圖10所示，無泄水管的多孔板式柱在側(cè)面裝有進料口1005，蒸氣入口1007，以及回流口1009，在柱的頂部有蒸氣出口1011，而在柱的底部有液體出口1013。進料口1005布置在無泄水管的多孔板式柱1003的中間級內(nèi)，回流口1009布置在最上面一級的無泄水管多孔板1001上，蒸氣入口1007布置在無泄水管多孔板1001的最下面一級的底下。
進料口1005用于完成供應容易聚合化合物的功能，根據(jù)容易聚合化合物的液體成分，可以布置在無泄水管的多孔板式柱1003的通過中間級的頂部或它的底部。蒸氣出口1011連接至冷凝器(圖上未示出)。容易聚合化合物的蒸氣通過此蒸氣出口1011排出，然后在冷凝器中冷凝，部分冷凝物被提取，其余的通過回流口1009再次被引入。
液體出口1013連接至再沸器(圖上未示出)。在無泄水管的多孔板式柱1003內(nèi)的容易聚合化合物通過此液體出口1013被部分地提取并繼續(xù)流向再沸器。在再沸器內(nèi)，液體再次蒸發(fā)并至少以氣體—液體混合物的狀態(tài)通過蒸氣入口1007被引入無泄水管的多孔板式柱1003。
有時，用于進料和再引入上述容易聚合化合物的氣體或液體的設(shè)備不需要局限于上面介紹的那種形式，可以從在此之前為此用途已經(jīng)使用過的各種不同結(jié)構(gòu)中選擇。
在本發(fā)明的無泄水管的多孔板式柱中，至少在無泄水管多孔板上的一部分孔的位置要適當安排，使這些孔的中心離支承構(gòu)件之間的距離可以在50mm以內(nèi)，最好在25mm以內(nèi)，尤其是孔的中心距最好亦與此相同或在15mm以內(nèi)。無泄水管多孔板被支承在無泄水管的多孔板式柱內(nèi)，如參照圖5和圖6已解說過的那樣，采用了如支承環(huán)611或支承梁613這樣的支承構(gòu)件。非?？拷@樣的支承構(gòu)件的無泄水管多孔板上的孔最好在無泄水管多孔板上作恰當?shù)陌才?，可以使i)能完全疊置在如圖11支承環(huán)1103那樣的支承構(gòu)件上，如無泄水管多孔板1101的孔1107a；或部分疊置，如孔1107b，以及/或ii)中心離如圖11中支承環(huán)1103那樣的支承構(gòu)件的距離在50mm內(nèi)，如無泄水管多孔板1011的孔1107a和孔1107c那樣的距離，如圖11所示。如果無泄水管多孔板上非?？拷С袠?gòu)件的這些孔的中心進一步移動至孔1107c的內(nèi)側(cè)，將會帶來這樣的一些問題，如損壞柱壁附近液體的流動，阻止柱的橫斷面的充分有效利用，會趨于降低柱的效率和導致正在蒸餾的化合物的聚合。反之，如果討論中的這些孔被安排在孔1107a的外側(cè)，將會帶來這樣的問題，如增加被支承環(huán)阻塞的孔的數(shù)量，造成液體在孔內(nèi)滯流和容易出現(xiàn)聚合。因此，孔的排列要使孔能部分地疊置在支承環(huán)上，如孔1107b那樣，已證明這樣是最好的。圖11所示最靠外的周邊圓代表柱壁1105的內(nèi)壁面，在中間的圓代表無泄水管多孔板1101的外周邊，以及內(nèi)周邊的圓代表支承環(huán)1103的邊緣。
支承環(huán)的寬度通常在20-100mm范圍內(nèi)，最好在30-80mm范圍內(nèi)。如果此寬度不足20mm，這就會造成不能十分可靠地支承多孔板的問題。如果寬度超過100mm，也會有問題，會減少柱的可利用橫斷面，同時，還會損壞氣體和液體沿柱壁部分的流動性并容易引起正在蒸餾的化合物的聚合。處于多孔板外周邊與柱壁之間的支承環(huán)最好在環(huán)上加工出液體孔1109，這是為了不讓液體在支承環(huán)上出現(xiàn)滯流。圖11示出支承環(huán)上的若干液體孔1109的典型部分。
此外，將無泄水管多孔板的有孔部分布置到支承構(gòu)件上以便完全或部分疊放，如i)中所述的那樣，最好是以恰當?shù)姆绞皆谥С袠?gòu)件上開孔，使支承構(gòu)件上的孔與無泄水管多孔板上相對應的孔可以重合。更確切地說，當諸如孔1107a那樣的圓孔進行布置時，要全部疊置在如支承環(huán)1103那樣的支承構(gòu)件上，例如，在支承環(huán)1103上加工出與孔1107a同樣的圓孔時，要把孔位布置適當，使支承環(huán)1103上的孔和無泄水管多孔板上的孔1107a可以重合，這樣就可滿足要求。此外，當如孔1107b那樣的圓孔進行布置，要部分疊置在如支承環(huán)1103那樣的支承構(gòu)件上時，這就要用恰當?shù)姆绞缴霞庸こ雠c孔11 07b的一部分相同的圓孔狀局部凹口，這樣在支承環(huán)1103形成的孔狀凹口與無泄水管多孔板的孔的一部分可以重合。這些重合的孔或凹口部分創(chuàng)造了有利條件，能有效地排除液體在支承構(gòu)件上的滯流和因液體的滯流而出現(xiàn)聚合。在這種情況下在支承構(gòu)件上設(shè)置的無泄水管多孔板的孔，被包括進用于求出本發(fā)明提出的兩個開度比A和B之比的那些孔中。另外，當支承構(gòu)件就是多孔板本身或支承梁時，最好把孔布置在離開支承構(gòu)件折疊部分50mm以內(nèi)，如圖7a和圖7b所示。
本發(fā)明提出的蒸餾方法，其特征在于，采用上述無泄水管的多孔板式柱用于完成蒸餾過程。本發(fā)明的蒸餾方法能有效地用于蒸餾，特別是，容易聚合化合物或含有容易聚合化合物的液體。采用這種特殊物質(zhì)作為蒸餾對象的理由是，這種方法能在蒸餾容易聚合化合物料中顯示出特別明顯的效果。例如，這是因為本發(fā)明的無泄水管的多孔板式柱所具有的結(jié)構(gòu)在蒸餾過程中的分離效率方面顯得非常優(yōu)越，還因為這種結(jié)構(gòu)在蒸餾過程中防止聚合物的形成方面有卓越的效果。
作為容易聚合化合物料的典型例子，可以列出(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸的酯類，例如甲基異丁烯酸鹽，乙基(甲基)異丁烯酸鹽，(正)丁(甲基)異丁烯酸鹽，以及羥脯氨酰(基)(甲基)異丁烯酸鹽。本發(fā)明提出的蒸餾過程包括用蒸餾法凈化天然的容易聚合化合物的操作，以及把含有容易聚合化合物料的溶液進行蒸餾，因此分離和清除規(guī)定的化合物的操作。
順便提及，用語“蒸餾過程”用在本說明書時，其包括凈化上述容易聚合化合物的操作，共沸脫水的操作，耗散操作，殘余溶劑的分離操作，以及吸收操作。本發(fā)明的無泄水管的多孔板式柱用于上述蒸餾過程時特別有效。
板直徑2300mm以間隔疊層的形式安裝多孔板，間距為450mm，柱的上部是蒸餾部分，中部裝有原料進料管，在下列條件下進行含水丙烯酸溶液的共沸分餾操作，采用甲基異丁酮作為共沸溶劑。
進料溶液成分丙烯酸65％重量H2O32％重量乙酸2％重量其它雜質(zhì)1％重量進料流的數(shù)量9000公斤/小時回流數(shù)量11000公斤/小時柱頂壓力185高壓帕斯卡第37級的溫度90℃每個無泄水管多孔板被分成15塊板片。在兩塊相鄰分開板片之間形成聯(lián)接的連接件上共有60個12mm的孔，如圖8b所示。
每個無泄水管多孔板由寬75mm的支承梁支承，如圖9所示，以及由一個50mm寬的支承環(huán)支承，并在環(huán)上設(shè)有73個直徑12mm的孔，如圖11所示。支承梁在與多孔板的孔疊置的位置設(shè)有44個孔，在未與多孔板疊置的位置中有22個孔，每個孔的直徑為12mm。所有多孔板上的孔數(shù)總共有8647個。靠近支承構(gòu)件的無泄水管多孔板上的孔的中心位置離支承環(huán)內(nèi)端部的距離在10mm范圍內(nèi)，離分開板片的彎折部分和支承梁彎折部分的距離在8mm范圍內(nèi)。
溶解于回流液體中用作聚合抑制劑的銅二丁二硫代氨基甲酸酯和甲苯醌以分別為45ppm重量和45ppm重量的相應濃度(都與丙烯酸蒸氣的數(shù)量成比例)經(jīng)由柱的頂部送入柱內(nèi)。分開地，把分子氧氣按0.3％容積(與丙烯酸蒸氣的數(shù)量成比例)的濃度送入柱的底部。
此時，從相鄰孔之間的標準中心距求得的開度比A是31.7％，以柱的直徑為依據(jù)的開度比是23.5％，這兩個開度比之比A/B是1.35。
采用此設(shè)備的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)蒸餾物含有0.1％濃度(重量)的丙烯酸和0.6％濃度(重量)的乙酸，以及發(fā)現(xiàn)通過柱底部出來的提取物含有94.9％濃度(重量)的丙烯酸，2.7％濃度(重量)的乙酸，以及70ppm(重量)的甲基異丁酮。
經(jīng)過一個月的連續(xù)運行，對柱內(nèi)部進行了檢查，在柱內(nèi)確實沒有發(fā)現(xiàn)聚合物的痕跡。比較示例1按照示例1的程序進行了連續(xù)運行，但是作了一些改變，把第31至第40無泄水管多孔板的技術(shù)規(guī)格從上列的改成如下所示的規(guī)格。
多孔板上相鄰孔之間的中心距(孔距)19.2mm相鄰分開板片之間的連接件中無液體孔支承梁中無液體孔所有多孔板孔的總數(shù)8448靠近支承環(huán)的無泄水管多孔板孔的中心位置離支承環(huán)內(nèi)端的距離在55mm范圍內(nèi)，離分開板片彎折部分和多孔板彎折部分的距離亦在55mm范圍內(nèi)。
從相鄰孔中心的標準中心距求得的開度比A是35.4％，兩個開度比之比A/B是1.54。
采用此設(shè)備的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)餾出物和柱的底部液體中含有同樣程度的丙烯酸和乙酸，柱的底部液體中發(fā)現(xiàn)含有260ppm濃度(重量)的甲基異丁酮。
經(jīng)過一個月的連續(xù)運行，對柱的內(nèi)部進行了檢查，在多孔板的連接件、支承梁的上側(cè)、以及支承環(huán)的上側(cè)，發(fā)現(xiàn)已形成大量的聚合物，總共有26公斤。
權(quán)利要求
1.一種裝有無泄水管多孔板的無泄水管的多孔板式柱，每個多孔板由許多分開的板片所組成，其特征在于，具有的開度比可使從各孔中心線的標準中心距求得的開度比A和以柱的直徑為依據(jù)的開度比B所形成A/B之比的范圍為1.1-1.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述無泄水管的多孔板式柱，其特征在于，所述開度比B是在10-30％范圍內(nèi)，所述孔直徑是10-25mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述無泄水管的多孔板式柱，其特征在于，在所述無泄水管的多孔板的相鄰板片之間的連接部分中設(shè)有凹口和/或液體孔。
4.一種無泄水管的多孔板式柱，其特征在于，把無泄水管的多孔板的一部分孔設(shè)置成使這些孔的中心距支承構(gòu)件的距離保持在50mm內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述無泄水管的多孔板式柱，其特征在于，所述支承構(gòu)件上設(shè)有孔，當把無泄水管的多孔板的孔設(shè)置到所述支承構(gòu)件上時，使所述支承構(gòu)件的孔與所述無泄水管的多孔板的孔重合。
6.一種容易聚合化合物或含有容易聚合化合物的液體的蒸餾方法，其特征在于，采用了在權(quán)利要求1-5中任何一項所述的無泄水管的多孔板式柱。
全文摘要
一種無泄水管的多孔板，其以柱直徑為依據(jù)的開度比與實際開度比之間只有很小的差異。通過設(shè)置這種無泄水管的多孔板組裝成無泄水管的多孔板式柱。這種無泄水管的多孔板的特征在于其A/B比在1.1－1.5范圍內(nèi)，此處A是指從各孔標準中心距求得的開度比，B是指以柱直徑為依據(jù)的開度比。
文檔編號C07C51/44GK1398656SQ0212710
公開日2003年2月26日 申請日期2002年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月23日
發(fā)明者松本行弘, 坂元一彥, 真田健次 申請人:株式會社日本觸媒