專利名稱：傳輸可聚合液體的方法和傳輸設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳輸可聚合液體例如丙烯酸或甲基丙烯酸的方法和設(shè)備。更具體而言，本發(fā)明涉及一種利用具有機械密封的泵裝置傳輸可聚合液體的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
已知可聚合液體在制備步驟、貯存或運輸過程中，由于熱或光的作用或由于其它因素而聚合，而經(jīng)常產(chǎn)生問題。已知添加諸如吩噻嗪或酚化合物(如氫醌及其衍生物)等聚合抑制劑，及與含氧氣體接觸是防止產(chǎn)生此類問題(即防止可聚合的化合物發(fā)生聚合)的有效方法。這些是廣泛使用的技術(shù)。
存在使用機械密封作為液體傳輸泵密封的情況。
機械密封包括裝有密封端的能夠沿軸向移動的從動環(huán)(driven ring)和不移動的片形環(huán)(sheet ring)。接觸面已經(jīng)很好地磨光(well ground)，以便通過垂直于軸向并且彼此相對旋轉(zhuǎn)的密封末端面密封流體。
接觸壓力由要密封的液體的壓力、彈簧或另一種液體的壓力、或橡膠、波紋管(bellow)、磁力等給予。
有許多種機械密封。雖然一般通常使用單機械密封，雙機械密封通常用于處理流體例如高粘度流體、高溫或低溫流體和漿液。通過基本功能的組合，機械密封分類為非平衡型、平衡型、旋轉(zhuǎn)型、固定型、內(nèi)流型、外流型、后端面(back-end-face)高壓型、后端面低壓型、內(nèi)部彈簧型、外部彈簧型等。向磨光面施加壓力的固定面壓力密封包括螺旋彈簧、磁力、橡膠、金屬焊接的波紋管等。
為了冷卻和潤滑并防止外來顆粒的聚集，機械密封使用沖洗、淬火、冷卻和其它機構(gòu)。沖洗機構(gòu)用于向軸密封部分的滑動部注入液體(沖洗液體)。利用這種沖洗液體，機械密封被冷卻到合適的溫度范圍。此外，該沖洗液體還不僅起到防止高壓一側(cè)的流體在密封末端面揮發(fā)進(jìn)而提高潤滑性的作用，而且起到防止雜質(zhì)在軸密封部分聚集的作用。
沖洗技術(shù)包括自沖洗，其中將要傳輸?shù)囊后w本身用于沖洗，及外部沖洗，其中注入要傳輸?shù)囊后w之外的液體。
淬火機構(gòu)用于使冷卻液體經(jīng)過軸密封部分的非滑動部。這種淬火機構(gòu)的主要用途是使密封末端面的溫度保持在合適的范圍。但是，在處理揮發(fā)性流體、易于形成結(jié)晶的流體、有害流體等的情況下，為了洗去漏出的流體，經(jīng)常使用淬火機構(gòu)。淬火機構(gòu)的實例包括采用具有輔助襯套的密封蓋的機構(gòu)，及應(yīng)用具有輔助壓蓋的密封蓋的機構(gòu)。
冷卻機構(gòu)是用來注入流體并將其從機械密封中不同于密封端面的其它部分排出的機構(gòu)，目的是使機械密封周圍的溫度保持在合適的范圍內(nèi)。其經(jīng)常用于冷卻處理高溫流體的機械密封。
在傳輸可聚合液體的泵的機械密封部分，經(jīng)常發(fā)生泄漏，因為泵內(nèi)含物自身(可聚合液體)或淤渣或含在內(nèi)含物中的聚合物與滑動部分或另一部分粘結(jié)牢固，或因為機械密封部分產(chǎn)生的熱量使內(nèi)含物聚合，而且得到的聚合物與滑動部分粘結(jié)牢固。
存在使用波紋管狀彈簧薄膜部件等作為防止淤渣等與滑動部分牢固粘結(jié)的密封(波紋管式密封)。但是，該密封在流體通過聚合反應(yīng)聚合的情況下，也有泄漏，因為聚合物產(chǎn)生了并牢固粘結(jié)到密封表面和波紋管部分，降低了擠壓滑動部分的功能或引起工作故障，因為泵軸旋轉(zhuǎn)力在波紋管上集中引起破壞，而進(jìn)一步遭受泄漏。
因此，迄今為止進(jìn)行了維修操作，其中使用水、溫水、蒸汽或氮氣對密封表面的大氣側(cè)沖洗或淬火(實施對空氣的絕緣，例如冷卻、絕熱和清洗)。在要傳輸?shù)囊后w具有高溫的情況下，使用了其中分離布置用于冷卻密封區(qū)域外圍的裝置的技術(shù)。
沖洗和淬火對防止粘結(jié)到機械密封的密封表面和滑動部分是有效的。但是，當(dāng)泵里的流體是不允許內(nèi)部含有水的流體，或與水或與包含在水中的空氣反應(yīng)的流體時，沖洗或淬火不能防止淤渣或聚合物的產(chǎn)生，但是在洗去已經(jīng)產(chǎn)生的淤渣或聚合物方面是有效的。
換言之，機械密封的密封表面通過在固定于泵主體上的固定側(cè)密封面部件和布置于旋轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)側(cè)密封面部件之間的空間中包圍的流體形成薄膜而潤滑，該被包圍流體由薄膜的表面張力而避免泄漏。因為沖洗液體和空氣為被混合的狀態(tài)，而且在它們之間的界面上彼此接觸，可聚合的那幾種受到了聚合反應(yīng)。
本發(fā)明的目的是抑制在機械密封中聚合，從而可長期避免工作故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明傳輸可聚合液體的方法是用具有機械密封和向機械密封提供沖洗液體的沖洗液體管線的泵，傳輸可聚合液體的方法，其特征在于沖洗液體管線裝備有過濾器、添加聚合抑制劑的裝置或沖洗液體冷卻器。
另外，本發(fā)明的傳輸可聚合液體的設(shè)備是使用具有機械密封和向該機械密封提供沖洗液體的沖洗液體管線的泵，傳輸可聚合液體的設(shè)備，其特征在于所述沖洗液體管線裝備有過濾器、添加聚合抑制劑的裝置或沖洗液體冷卻器。
根據(jù)本發(fā)明，通過在機械密封的沖洗液體管線中或為該沖洗液體管線布置過濾器、添加聚合抑制劑的裝置或沖洗冷卻器，抑制了可聚合液體在機械密封中聚合并避免了泵工作故障。


圖1是機械密封結(jié)構(gòu)實例的橫截面圖。
順便提及，在圖中的標(biāo)記數(shù)字具有以下意義1代表旋轉(zhuǎn)軸，11代表旋轉(zhuǎn)側(cè)密封面，20代表過濾器，22代表波紋管，24代表固定側(cè)密封面，30代表沖洗液體導(dǎo)入口，40代表淬火蒸汽入口，以及41代表淬火排出口。
具體實施例方式
本發(fā)明的傳輸方法意圖用于傳輸易于聚合的液體。其特別適合于用機械密封類型的泵，在制備步驟、貯存工具等中傳輸包含(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯單體、丙烯腈等的液體的情況。丙烯酸酯的實例包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯，丙烯酸2-羥基乙酯，丙烯酸2-羥基丙酯，丙烯酸甲氧基乙酯等。甲基丙烯酸酯的實例包括甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯等。
在本發(fā)明中，該可聚合的液體是使用具有機械密封的泵傳輸?shù)?，通過并且在機械密封的沖洗液體管線中或為該沖洗管線布置過濾器、添加聚合抑制劑的裝置，或沖洗液體冷卻器來防止在機械密封中聚合。
如背景技術(shù)所述，存在不同類型的機械密封包括不平衡型、平衡型、旋轉(zhuǎn)型、固定型、向內(nèi)流動型、向外流動型、后末端面高壓型、后末端面低壓型、內(nèi)部彈簧型、外部彈簧型等。關(guān)于彈簧，也有不同類型。在本發(fā)明中，可以使用任何類型的機械密封。
而且，這種機械密封不但不限于結(jié)構(gòu)、平衡類型等，而且也不限于滑動表面的材料和構(gòu)成密封的材料。沖洗液體也不具體地限定于種類等。
要用于機械密封部分的沖洗液體是甚至當(dāng)其進(jìn)入可聚合液體時，也不影響要傳輸?shù)目删酆弦后w的一種液體。
該沖洗液體不總是干凈的，并且有雜質(zhì)例如聚合物存在于該液體中的情況。這種雜質(zhì)可以粘結(jié)到包裝的滑動部分，而引起驅(qū)動環(huán)工作故障，導(dǎo)致泄漏。在這種情況下，在沖洗液體管線中布置過濾器來除去固體雜質(zhì)。雖然可以只布置一個過濾器，可以將過濾器安排在兩個或更多的步驟中。至于過濾器的篩目大小，優(yōu)選為20～200目，特別優(yōu)選30～100目。在過濾器之前和之后連接U形管測壓計以檢測過濾器堵塞是有利的。當(dāng)過濾器比20目粗，存在不能充分除去固體的情況。相反，當(dāng)過濾器比200目細(xì)，過濾器引起壓降增加，導(dǎo)致傳輸所需能量增加。因此，如此細(xì)的過濾器是經(jīng)濟上不合算的。
添加聚合抑制劑的裝置可以為沖洗液體管線布置。聚合抑制劑的實例包括苯酚化合物例如氫醌、N-甲基醌(甲氧基氫醌)，連苯三酚、鄰苯二酚和間苯二酚；N-烴氧基化合物例如叔丁基硝基氧(tert-butyl nitroxide)，2，2，6，6-四甲基-4-羥基哌啶基-1-氧基、2，2，6，6-四甲基哌啶基-1-氧基、2，2，6，6-四甲基哌啶子基氧基、4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶子基氧基和4，4′，4″-三(2，2，6，6-四甲基哌啶子基氧基)亞磷酸鹽；吩噻嗪化合物例如吩噻嗪、雙(α-甲基芐基)吩噻嗪、3，7-二辛基吩噻嗪和雙(α，α′-二甲基芐基)吩噻嗪；銅化合物例如氯化銅、乙酸銅、碳酸銅、丙烯酸銅、二甲基二硫代氨基甲酸銅、二乙基二硫代氨基甲酸銅、二丁基二硫代氨基甲酸銅和水楊酸銅；錳鹽化合物例如乙酸錳；苯二胺例如對-苯二胺；亞硝基化合物例如N-亞硝基二苯胺；脲化合物例如尿素；以及硫脲化合物例如硫脲。這些化合物可以單獨或兩種或三種結(jié)合使用。
聚合物抑制劑可以以在合適溶劑中的溶液的形式添加。用于例如氫醌或N-甲基醌溶劑的實例包括水、乙酸、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、芳香化合物、酮、醇、這些的一種或多種的混合物等。
溶劑優(yōu)選為在處理要傳輸?shù)目删酆弦后w的工藝中使用的，和甚至在其進(jìn)入產(chǎn)物中也未造成任何影響的溶劑。順便提及，未在工藝中使用的溶劑也可以應(yīng)用，只要其不引起工藝問題而且甚至當(dāng)其進(jìn)入產(chǎn)物中也不施加任何影響。
當(dāng)要使用的沖洗液體是與要被傳輸?shù)目删酆弦后w相同的可聚合液體時，為添加用于沖洗液體管線布置添加聚合抑制劑的裝置是優(yōu)選的。當(dāng)可聚合液體用作沖洗液體的情況下，要添加的聚合抑制劑量優(yōu)選為在要被傳輸?shù)目删酆弦后w中的聚合抑制劑的濃度的大約0.1～3倍。
特別當(dāng)沖洗液體是可聚合液體時，為沖洗液體管線布置沖洗液體冷卻器是有利的。這意圖防止由于機械密封的滑動的熱量，作為沖洗液體的可聚合液體加熱直到聚合。用該冷卻器冷卻沖洗流體至100℃或更低，特別是至25～50℃是所希望的。
在本發(fā)明中，當(dāng)要傳輸?shù)目删酆弦后w具有高溫時，可以布置機械密封的蒸汽淬火機構(gòu)。
實施例下面將解釋實施例和對比例。
實施例1使用圖1所示的外部沖洗類型的機械密封泵，作為從含有大量丙烯酸重冷凝物的塔排出殘渣的泵。使用塔的原料液體作為外部沖洗液體。在沖洗管線中，將100目過濾器平行地布置，將U形測壓計布置在過濾器的上游側(cè)和下游側(cè)，因此當(dāng)過濾器部分的壓差增加時，管線可以轉(zhuǎn)換。也進(jìn)行了蒸汽淬火。
結(jié)果，可以將液體傳輸1年而沒有引起任何問題。
下面解釋圖1所示的機械密封。
布置旋轉(zhuǎn)軸1以使得穿過外殼2、密封蓋3和末端蓋4。已經(jīng)將旋轉(zhuǎn)側(cè)密封面11通過旋轉(zhuǎn)側(cè)套10與旋轉(zhuǎn)軸1連接。已經(jīng)將波紋管22和面支架23通過由密封蓋3支持的過濾器20和固定側(cè)套21布置。固定側(cè)密封面24已經(jīng)與面支架23連接。密封面24由波紋管22逆著密封面11方向推動，由此密封面11和24彼此滑動。沖洗液體管線與在套2上形成的沖洗液體導(dǎo)入口30連接，并通過導(dǎo)入口30傳輸沖洗液體。密封蓋3具有蒸汽淬火入口40，而末端蓋4具有淬火排出口41。
實施例2使用自沖洗型機械密封泵作為從含有大量丙烯酸的塔中排出餾出物的泵。運轉(zhuǎn)泵，同時將聚合抑制劑以相當(dāng)于100ppm的量添加到?jīng)_洗液體中。結(jié)果，該液體可以傳輸1年而沒有引起任何問題。
對比例1運轉(zhuǎn)實施例2的泵，而沒有向沖洗液體中加入聚合抑制劑。結(jié)果，因為在機械密封部分的聚合，在3個月后出現(xiàn)了泄漏。因此停止運轉(zhuǎn)。
實施例3使用自沖洗型(液體溫度70℃)作為從丙烯酸純化塔排出殘渣的泵。為沖洗液體管線布置了冷卻用熱交換器。運轉(zhuǎn)泵，同時將液體的溫度降低至25～30℃。結(jié)果，液體可以傳輸1年而沒有引起任何問題。
對比例2運轉(zhuǎn)實施例3的泵，而沒有冷卻沖洗液體。結(jié)果，由于在機械密封部分的聚合，在第3個月出現(xiàn)了泄漏。因此停止運轉(zhuǎn)。
實施例4使用機械密封泵作為排出含有大量丙烯酸的殘渣的泵。使用粗丙烯酸作為外部沖洗的沖洗液體(液體溫度20℃)。將60目過濾器布置在沖洗液體的主管線上，使用外部沖洗，操作每個泵。結(jié)果，泵沒有任何問題，而且液體可以傳輸1年而沒有引起任何問題。
對比例3使用自沖洗的沖洗液體，運轉(zhuǎn)實施例4的泵。結(jié)果，由于在機械密封部分的聚合，在2～3個月出現(xiàn)了泄漏。因此停止運轉(zhuǎn)。
盡管已經(jīng)參照其具體實施方案詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以對本發(fā)明作出各種改變或修飾而不脫離其構(gòu)思和范圍。
本申請基于2001年11月22日提交的日本專利申請(申請?zhí)枮?001-357917)，其全部內(nèi)容引入本文作為參考。
工業(yè)實用性如上所述根據(jù)本發(fā)明，可以在長時間穩(wěn)定地傳輸可聚合液體而不引起任何機械密封的問題。
權(quán)利要求
1.一種用泵傳輸可聚合液體的方法，該泵具有機械密封和向該機械密封提供沖洗液體的沖洗液體管線，其特征在于所述沖洗液體管線裝備有過濾器、添加聚合抑制劑的裝置或沖洗液體冷卻器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的傳輸可聚合液體的方法，其特征在于所述沖洗液體冷卻器是熱交換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的傳輸可聚合液體的方法，其特征在于所述可聚合液體是含有烯雙鍵的化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的傳輸可聚合液體的方法，其特征在于所述含有烯雙鍵的化合物是(甲基)丙烯酸或其酯、苯乙烯或丙烯腈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的傳輸可聚合液體的方法，其特征在于所述過濾器是20～200目的過濾器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的傳輸可聚合液體的方法，其特征在于所述聚合抑制劑是選自苯酚化合物、N-烴氧基化合物、吩噻嗪化合物和銅化合物中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項的傳輸可聚合液體的方法，其特征在于所述要提供給機械密封的沖洗液體具有100℃或更低的溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一項的傳輸可聚合液體的方法，其特征在于所述沖洗液體是與要傳輸?shù)目删酆弦后w相同種類的可聚合液體。
9.一種用泵傳輸可聚合液體的設(shè)備，該泵具有機械密封和向該機械密封提供沖洗液體的沖洗液體管線，其特征在于所述沖洗液體管線裝備有過濾器、添加聚合抑制劑的裝置或沖洗液體冷卻器。
全文摘要
一種能夠長期穩(wěn)定地傳輸聚合液體而不產(chǎn)生任何機械密封的問題的傳輸聚合液體的方法和設(shè)備，該方法包括通過泵傳輸聚合液體的步驟，所述泵具有用于將沖洗液體提供給機械密封的密封面(11)和(24)的沖洗液體管線和用于的機械密封的沖洗液體入口(30)；在所述設(shè)備的沖洗液體管線中，安裝有過濾器、聚合抑制劑添加裝置或沖洗液體冷卻裝置。
文檔編號F16J15/34GK1585867SQ02822520
公開日2005年2月23日 申請日期2002年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月22日
發(fā)明者矢田修平, 強力正康, 清水禎弘 申請人:三菱化學(xué)株式會社