專利名稱：蒸餾裝置及蒸餾方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蒸餾甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的裝置及方法。
蒸餾是加熱汽化由沸點(diǎn)不同的兩種以上液體混合物構(gòu)成的原料液，凝聚以低沸點(diǎn)為主要成分的蒸汽進(jìn)行液體混合物成分的分離操作。在成分間相對(duì)揮發(fā)性差別大的情況下成分的分離是容易的。然而，通常僅使液體的一部分汽化和凝聚還不能以希望的濃度進(jìn)行成分的分離，因此，通過(guò)使部分凝聚液從塔頂回流向塔板或充填物的表面并使在蒸餾塔上升的蒸汽與從塔頂流下的液體適當(dāng)?shù)亟佑|，一般可從塔頂分餾出低沸點(diǎn)成分，而由塔底取出高沸點(diǎn)成分。另外，蒸餾塔的效率(性能)可由塔規(guī)格與液體和氣體的流量及物性進(jìn)行理論計(jì)算。
但是，在向蒸餾塔投入原料液或回流液時(shí)，若這些投入液的分散性差，則由于投入液不均勻地流下經(jīng)蒸餾塔內(nèi)，因此，直到投入液變均勻?yàn)橹?，即使在塔板式的情況需要有多個(gè)塔板，在充填式的情況需要數(shù)10mm的充填物，也不能得到理論上應(yīng)得的規(guī)定的效果，尤其要指出在蒸餾塔的直徑大的情況或投入液的粘度大表面張力也大的情況或者分離油相和水相兩種液相的投入液的情況等，投入液容易不均勻流下、蒸餾效率低，其中在蒸餾甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯的情況存在如下使蒸餾效率降低的問(wèn)題。


圖1是通過(guò)蒸餾甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯(以下稱甲基丙烯酸等)的塔板式蒸餾塔10的一例截面說(shuō)明圖，以用含有上述甲基丙烯酸等為主要成分、醋酸為雜質(zhì)的原料液為例進(jìn)行說(shuō)明。上述原料液由塔壁向蒸餾塔內(nèi)供給(L1)。低沸點(diǎn)組分的醋酸由于在塔內(nèi)加熱被汽化向塔內(nèi)上升，由塔頂送到冷凝器20(L2)被凝聚后，被排出到體系外(L3)。另一方面，甲基丙烯酸等高沸點(diǎn)組分由塔底被送到下工序(L4)，一部分精制液通過(guò)重沸器被返回蒸餾塔(L5)。另外，在凝聚液中由于不僅含雜質(zhì)醋酸還含有上述甲基丙烯酸等，為了提高甲基丙烯酸等的效率使其中一部分作為回流液返回塔內(nèi)(L6)、在蒸餾塔內(nèi)通過(guò)使之再次汽液接觸使上述甲基丙烯酸等流到塔底。
然而，由于上述甲基丙烯酸等是非常容易聚合的化合物，因此在上述原料液或回流液中一般含有氫醌或酚噻嗪等阻聚劑，并且從蒸餾塔內(nèi)的下部(L7)供給氧，也可采用抑制聚合的方法。
但是，不能完全防止聚合，由于發(fā)生聚合逐漸地降低了精制效率。因此，要比較頻繁地進(jìn)行停止蒸餾塔的運(yùn)行除去聚合物的作業(yè)。
為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種蒸餾方法及蒸餾裝置，該方法是蒸餾甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的方法，能防止上述甲基丙烯酸等的聚合并且可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)以高純度進(jìn)行精制。
為解決上述問(wèn)題本發(fā)明的蒸餾方法，是蒸餾甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的方法，主要目的在于，通過(guò)使供給蒸餾塔內(nèi)的投入液遍及蒸餾塔整個(gè)水平截面并且均勻地分散，防止在蒸餾塔內(nèi)的聚合。作為上述投入液為蒸餾前的原料液、在塔外凝聚并返回蒸餾塔內(nèi)的回流液或蒸餾后的精制液等，可列舉將一種以上的上述投入液分成兩處以上供給蒸餾塔內(nèi)的方法，或噴霧化上述投入液供蒸餾塔內(nèi)的方法。
作為蒸餾塔在采用塔板式蒸餾塔的情況下，在投入液供給位置下的塔板上的液體組成的偏差在上述塔板上任一處的上述液體中的任一成分的濃度為平均濃度的±30％以內(nèi)是理想的，并且，使供給液均勻地分散之外，使所述投入液的供給部分的壓力損失為50mmH2O以上是理想的。
另外，為解決上述問(wèn)題本發(fā)明的蒸餾裝置，為蒸餾甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的裝置，其原料液、回流液或精制液中的一種以上的投入液的供給裝置為具有兩處以上的供給口，在所述供給口設(shè)置壓力損失發(fā)生裝置(例如，孔板等)是理想的的。
并且，如以噴霧化供給裝置為原料液、回流液或精制液中的一種以上的投入液的供給裝置是理想的。
下面對(duì)附圖作簡(jiǎn)單地說(shuō)明。
圖1為現(xiàn)在蒸餾方法的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖。
圖2為現(xiàn)在液體供給方法的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖。
圖3為本發(fā)明的液體供給方法的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖。
圖4為本發(fā)明的液體供給方法的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖。
圖5為本發(fā)明的液體供給方法的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖。
圖6為本發(fā)明的液體供給方法的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖。
圖中，10蒸餾塔；11噴嘴分配器；12分配器；13托盤；14分配器；15噴霧裝置；20凝聚器；30重沸器。
下面說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖2是在蒸餾甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯等時(shí)所采用的現(xiàn)在的蒸餾塔一部分截面的說(shuō)明圖，由在蒸餾塔10的壁面上所設(shè)置的一個(gè)噴嘴11供給原料液，雖未圖示，但返回蒸餾塔的回流液或精制液也與上述原料液同樣由一個(gè)噴嘴供給。
本發(fā)明者們就在圖2所示蒸餾塔中不能防止聚合的原因進(jìn)行調(diào)查，其結(jié)果弄清造成的原因是由于所述的原料液、回流液或精制液的投入液不均勻地流下蒸餾塔內(nèi)，在上述投入液的供給方法上有問(wèn)題。也就是說(shuō)，如蒸餾甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯，則在液相側(cè)塔內(nèi)部中液體組成容易不均，并且阻聚劑常常存在不均，另外，在氣相側(cè)氣體偏流，為抑制聚合所供給的氧的分散性變差。而且，由于液體不均勻流下蒸餾塔內(nèi)，因此有蒸餾塔內(nèi)的溫度局部地變高、在蒸餾塔內(nèi)部的構(gòu)成材料表面可形成有液體停留、或干燥的地方。這樣，在蒸餾塔內(nèi)能形成局部地非常易于聚合的位置，由于生成聚合物結(jié)果需要停止運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行除去蒸餾塔內(nèi)聚合物的作業(yè)。特另是，由于蒸餾塔的直徑變大容易發(fā)生聚合，或者在供給液的粘性高表面張力大的情況或分離油相和水相兩液相的供給液的情況中，液體容易不均勻流下，并且蒸餾效率明顯降低。
因此，本發(fā)明的蒸餾方法，通過(guò)使供給蒸餾塔的投入液遍及整個(gè)蒸餾塔水平截面均勻地被分散并防止在蒸餾塔內(nèi)聚合，為盡可能均勻地供給液體，可采用將一種以上的投入液分成兩處以上供給蒸餾塔內(nèi)，或噴霧化供給蒸餾塔內(nèi)的方法。
對(duì)任一的投入液來(lái)說(shuō)，投入液的供給處愈多愈理想，推薦為四處以上。但是，使向塔內(nèi)均勻地流下是重要的，因此，多個(gè)供給口以塔軸心為中心對(duì)稱地設(shè)置是理想的。并且，由各供給口所供給的液體量盡可能相等是理想的，為抑制供給量的偏差在投入液的供給口內(nèi)設(shè)置孔板，噴嘴、減壓閥等使供給部的壓力損失的50mmH2O以上是理想的。在設(shè)置孔板的情況下，壓力損失設(shè)定為100-200mmH2O是理想的。由于即使壓力損失過(guò)多，其效果也達(dá)到飽和，因此，壓力損失若為500mmH2O以下即可。并且，在噴霧時(shí)的壓力損失通常為3000-10000mmH2O。
圖3是表示由設(shè)置在蒸餾塔10的壁面上的多個(gè)噴嘴11供給原料方法的說(shuō)明圖，圖4是表示由設(shè)置在蒸餾塔內(nèi)部的分配器12的液孔12a向托盤13散布液體方法的說(shuō)明。在這些蒸餾塔中，通過(guò)設(shè)置多個(gè)液孔或噴嘴等供給口，就可不設(shè)很多的供給閥而向托盤上供給液體，能謀求改善投入液的分散性。
圖5是表示本發(fā)明在向塔頂供給回流液的實(shí)例的說(shuō)明圖，是由帶有四處噴霧供給口的分配器14向托盤13上噴霧回流液。這樣，當(dāng)向塔頂供給回流液時(shí)，從盡可能防止伴隨向塔頂餾去氣體飛濺角度看雖然向下噴霧是理想的，但是在設(shè)置在蒸餾塔內(nèi)部的塔頂端及配氣管等材料的表面容易發(fā)生聚合的情況下，向上噴霧使?jié)駶?rùn)這些材料的表面能謀求防止聚合。另外，為提高防止伴隨飛濺的效果之外，也可以進(jìn)行液滴大的噴霧。
圖6是表示本發(fā)明的供給液的供給方法的說(shuō)明圖，是表示在托盤13上設(shè)置噴霧裝置15并供給噴霧液體的方法，同樣，在向塔中間位置供給液體時(shí)，托盤的間隔比較狹窄、在噴霧與托盤或充填物的距離變短的情況下，與向下噴霧相比，由于向上噴霧的方法使液體的分散性變好，因此是理想的。
另外，投入液的成分不論為原料液、回流液或精制液的任一種為均勻狀是理想的，具體地說(shuō)，在投入液供給位置下的塔板上的液體組成的偏差，及在上述塔板上任一處的上述液體的任一種成分的濃度為平均濃度的±30％以內(nèi)是理想的，更理想的為±20％以內(nèi)。另外，為謀求供給液成分組成的均勻化，供給噴霧化原料液及回流液的兩種原料液是理想的，雖然既使噴霧化原料液或回流液中的任何一種就可以，但是還是噴霧化兩者更理想。
按本發(fā)明，既使在蒸餾塔的直徑大時(shí)也能均勻地分散投入液，既使投入液的粘性高表面張力大時(shí)氣液接觸效率也高，或者既使在油相與水相的兩液相容易分離的情況也可以使之均勻分散。
以下，通過(guò)實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但是下述的實(shí)施例并不限定本發(fā)明，只要按照本發(fā)明的主要構(gòu)思作任何變更設(shè)計(jì)都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍之內(nèi)。
實(shí)施例用內(nèi)裝內(nèi)徑2200mm，塔板數(shù)為50級(jí)的不銹鋼制(SUS316)的篩板托盤的不銹鋼制(SUS316)的蒸餾塔，按下述從已有的實(shí)施例和本發(fā)明實(shí)施例的方法進(jìn)行丙烯酸的精制。作為原料液，丙烯酸的濃度為96重量％，醋酸的濃度為2重量％，用含有氫醌50ppm的液體作阻聚劑，以9200kg/小時(shí)向蒸餾塔內(nèi)(從塔頂?shù)?0級(jí)托盤上)供給。蒸餾中的塔頂溫度設(shè)定為63℃，壓力設(shè)定為40mmHg。按回流液量為8400kg/小時(shí)，回流液中的氫醌濃度100ppm，由塔頂?shù)酿s出液量為1200kg/小時(shí)，由塔下部的氧供給量為10Nm3/小時(shí)的條件進(jìn)行蒸餾，測(cè)定塔底的醋酸濃度，同時(shí)以取投入原料液的任意八處托盤上的液體，了解氫醌濃度的偏差。并且，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1個(gè)月后，檢查分解點(diǎn)測(cè)定塔內(nèi)的聚合物量。
已有的實(shí)施例用圖1及圖2所示的蒸餾塔，由塔壁面一處同時(shí)供給原料液和回流液進(jìn)行蒸餾一個(gè)月。其結(jié)果，塔底醋酸濃度為1430ppm，氫醌濃度的偏差為平均濃度的-63-+72％，塔內(nèi)聚合物量為15kg。
本發(fā)明實(shí)施例1由設(shè)置在塔壁面四處的噴嘴分配供給原料液和回流液體。另外，在各噴嘴內(nèi)設(shè)置孔板，以在孔板部的壓力損失為150mmH2O供給液體，進(jìn)行一個(gè)月的蒸餾。其結(jié)果，塔底的醋酸濃度為850ppm，氫醌濃度的偏差為平均濃度的-27-+23％，塔內(nèi)聚合物量為2Kg。
本發(fā)明實(shí)施例2原料液的供給與本發(fā)明實(shí)施例1相同，回流液按圖5所示由四處噴霧化供給，進(jìn)行一個(gè)月的蒸餾。其結(jié)果塔底的醋酸濃度為120ppm，氫醌濃度的偏差為平均濃度的-11-+8％，塔內(nèi)聚合物量為0.5kg。
本發(fā)明實(shí)施例3回流液按圖5的方法，而原料液按圖6的方法，分別由四處噴霧供給。其結(jié)果，塔底醋酸濃度為80ppm，氫醌濃度的偏差為平均濃度的-2-+3％，塔內(nèi)聚合物量為0.1kg。
以上的結(jié)果匯總在表1。
表1
由表1的結(jié)果可知，本發(fā)明實(shí)施例能防止蒸餾塔內(nèi)的聚合，并且能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期高純度精制。
本發(fā)明由于按上述構(gòu)成，在蒸餾甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的方法中，能提供一種可防止上述甲基丙烯酸等聚合，以高純度進(jìn)行長(zhǎng)期精制的蒸餾方法及蒸餾裝置。
權(quán)利要求
1．一種蒸餾方法，是蒸餾甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的方法，其特征在于通過(guò)使供給蒸餾塔內(nèi)的投入液遍及蒸餾塔整個(gè)水平截面并且均勻地分散防止在蒸餾塔內(nèi)的聚合。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸餾方法，其特征在于所述的投入液為原料液、回流液或精制液中的一種以上。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸餾方法，其特征在于將一種以上的所述投入液分成兩處以上供給蒸餾塔內(nèi)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的蒸餾方法，其特征在于將一種以上的所述投入液噴霧化供給蒸餾塔內(nèi)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的蒸餾方法，其特征在于所述蒸餾塔為塔板式蒸餾塔。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸餾方法，其特征在于所述投入液供給位置下的塔板上的液體組成的偏差，其上述塔板上任一處的上述液體中的任一成分的濃度為在平均濃度的±30％以內(nèi)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的蒸餾方法，其特征在于在所述投入液供給部的壓力損失為50mmH2O以上。
8．一種蒸餾裝置，是蒸餾甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的裝置，其特征在于原料液、回流液或精制液中的一種以上的投入液的供給裝置是具有兩處以上的供給口。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的蒸餾裝置，其特征在于在所述供給口設(shè)置壓力損失發(fā)生裝置。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸餾裝置，其特征在于所述壓力損失發(fā)生裝置為孔板。
11．一種蒸餾裝置，是蒸餾甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的裝置，其特征在于原料液、回流液或精制液中的一種以上的投入液的供給裝置是噴霧化供給裝置。
全文摘要
一種蒸餾甲基丙烯酸等的方法是通過(guò)使蒸餾塔內(nèi)所供給的投入液遍及蒸餾塔整個(gè)水平截面使均勻分散防止在蒸餾塔內(nèi)聚合。投入液是蒸餾前的原料液、在塔外凝聚并返回蒸餾塔的回流液或蒸餾后的精制液等，可用將一種以上的投入液分成兩處以上向蒸餾塔內(nèi)供給的方法或噴霧化投入液供給蒸餾塔內(nèi)的方法。另外，一種蒸餾裝置，其一種以上的原料液、回流液或精制液的投入液的供給裝置具有兩處以上的供給口，若采用噴霧化供給裝置是理想的。
文檔編號(hào)C07B63/00GK1227132SQ99100690
公開(kāi)日1999年9月1日 申請(qǐng)日期1999年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月20日
發(fā)明者松本行弘, 荒川和清, 百百治, 巖戶博夫, 高村守 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日本觸媒