CN103418152A - 填料塔用再分布器、填料塔以及1,1-二氯乙烯单体的蒸馏方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是，提供即使在填料塔中作为蒸馏对象的单体发生聚合化，也能够长时间稳定运转而不堵塞的再分布器和具有该再分布器的填料塔。本发明的另一目的是，提供通过用具有这种再分布器的填料塔长时间稳定地进行1,1-二氯乙烯的粗单体的蒸馏，有效地得到纯化单体的纯化方法。本发明的填料塔用再分布器，是设置在填料塔的填料层下方的再分布器，其特征在于，该再分布器具有引水槽状的环状主体部和引水槽状的分岔部，该环状主体部以与所述填料塔的内壁接触的状态环绕配置，该分岔部从该环状主体部向塔内中央部延伸，该分岔部的端部具有排液口。

Description

填料塔用再分布器、填料塔以及1,1-二氯乙烯单体的蒸馏方法

技术领域

本发明涉及填料塔中使用的再分布器(被称作再分散板或分布器。)、使用该再分布器的填料塔、以及利用该填料塔蒸馏1,1-二氯乙烯单体的蒸馏方法。

背景技术

从含有多成分的原液中分离出目标成分的纯化，通过例如能够除去低沸点成分的蒸馏塔和能够除去高沸点成分的蒸馏塔这两段来进行。作为在两段的纯化中使用的蒸馏塔系统，已经提出了例如具有以下一体型结构的蒸馏塔：将用于除去高沸点成分的第1填充柱和用于除去低沸点成分的第2填充柱并列，使这两根填充柱在上部的填充部彼此连接，且共用冷凝器(参照例如专利文献1。)。单体合成后的粗单体中含有未反应物、副生成物等杂质。高纯度的单体通常用两段纯化来取出。

蒸馏塔通常分为筛板塔(参照例如、专利文献2～4。)和填料塔(参照例如、专利文献5～7。)。

在蒸馏物为反应性物质的场合，在蒸馏中蒸馏物在塔内聚合、附着，有时塔内的通道的一部分会被堵塞。为了抑制这种聚合反应，有对筛板塔的筛板的形状进行专研的技术(参照例如、专利文献2或4。)。另一方面，即使是在填料塔中，也存在同样的蒸馏物聚合的问题，因而有规定两个填料层的空隙率的关系的技术(参照例如、专利文献5。)。

此外，填料塔的再分布器具有多种多样的形状，在专利文献6或7中公开了具体的形状。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－179002号公报

专利文献2：日本特开2004－130232号公报

专利文献3：日本特开2000－300903号公报

专利文献4：日本特开2005－60331号公报

专利文献5：日本特开2001－113101号公报

专利文献6：日本特开平09－239202号公报

专利文献7：日本特开2011－206681号公报

发明内容

发明要解决的课题

在1,1-二氯乙烯单体的蒸馏中，存在在蒸馏塔内聚合的问题。1,1-二氯乙烯单体反应性高，容易在蒸馏塔内聚合化(polymerization。)，所以要添加阻聚剂。但要完全防止蒸馏塔内的聚合是非常困难的。可以预想到例如、如果添加大量阻聚剂，则能够抑制蒸馏塔内的聚合。由于阻聚剂沸点高，所以通常几乎不会向气体侧(蒸馏出的1,1-二氯乙烯单体侧)转移。因此，通常认为，在制造1,1-二氯乙烯系树脂时几乎不存在该阻聚剂造成的聚合障碍。但如果在蒸馏中发生泛溢等事故，则在蒸馏出的1,1-二氯乙烯单体中就有可能会混入阻聚剂。因此，人们希望避免使用大量的阻聚剂。

蒸馏塔中，如果发生1,1-二氯乙烯单体的聚合化，则聚合物气化而成的气体和液化而成的液体会堵塞流路，使蒸馏(纯化)效率降低。特别是在工业生产中的连续蒸馏中，要除去聚合物就要花费大量的清理作业时间，存在蒸馏的运转时间降低的问题。

于是，本发明的目的是，提供即使在填料塔中作为蒸馏对象的单体发生聚合化，也能够长时间稳定运转而不堵塞的再分布器和具有该再分布器的填料塔。而且本发明的另一目的是，提供通过用具有这种再分布器的填料塔长时间稳定地进行1,1-二氯乙烯的粗单体的蒸馏，有效地得到纯化单体的纯化方法。

解决课题的手段

由于具有大量小孔的再分布器类型容易堵塞，本发明人对容易发生堵塞的再分布器的形状进行了研究，结果发现了与具有大量小孔的类型的再分布器完全不同的形状，从而完成本发明。本发明所涉及的填料塔用再分布器是设置于填料塔的填料层下方的再分布器，其特征在于，该再分布器具有引水槽状的环状主体部和引水槽状的分岔部，该环状主体部以与所述填料塔的内壁接触的状态环绕配置，该分岔部从该环状主体部向塔内中央部延伸，该分岔部的端部具有排液口。

本发明所涉及的填料塔用再分布器，优选所述分岔部倾斜成：其设置有所述排液口的端部侧为其在所述环状主体部上的固定位置的下方。这样能够使流入到再分布器中的液体能够有效导入到排液口。

本发明所涉及的填料塔用再分布器，优选有多个所述分岔部以等间隔固定在所述环状主体部上。这样能够使流入到再分布器中的液体不论其流入的位置，都能够以同样的滞留时间导向排液口。

本发明所涉及的填料塔用再分布器，优选在将由所述环状主体部的外周围起来面积设为S1、将距离所述环状主体部的中心为半径Ｒ的圆区域P的面积设为S2时，在以满足数学式1的圆区域P作为横截面的圆筒空间内配置所述排液口，

数学式1：0.01≦S2/S1≦0.90。

这样能够使沿着填料塔的内壁下落的液体返回到填料塔的中心侧，增加填料层中的气液接触机会。

本发明所涉及的填料塔是配置有本发明所涉及的填料塔用再分布器的填料塔，其特征在于，所述填料塔的塔内高度H和塔内径D之比(H/D)为20以上。

本发明所涉及的填料塔优选为，所述填料塔具有填料层，该填料层载置在支持部上，该支持部载置在固定于所述填料塔的内壁上的支持部用架上，所述支持部用架的内侧边缘位于所述环状主体部和从该环状主体部向内侧延长恰好为其槽的宽度量的区域的正上方空间内。这样能够使从支持部用架的边缘滴落的液体被再分布器回收，能够使更多量的液体返回到填料塔的中心侧。

本发明所涉及的1,1-二氯乙烯单体的蒸馏方法，特征在于，使用具有本发明所涉及的填料塔用再分布器的填料塔、或使用本发明所涉及的填料塔，将1,1-二氯乙烯的粗单体蒸馏，而得到纯化单体。

发明效果

通过本发明的再分布器，即使在填料塔中作为蒸馏对象的单体发生聚合化，也能够长期稳定运转，不容易堵塞。本发明的填料塔在H/D大时，填料塔是细长形状，在这种形状的场合、沿着填料塔的内壁下落的液体变得更多，所以通过配置本发明所涉及的填料塔用再分布器，能够减少沿着填料塔的内壁下落的液体，增加填料层中的气液接触机会。通过本发明的1,1-二氯乙烯单体的蒸馏方法，能够使在蒸馏中容易聚合化的1,1-二氯乙烯单体长期稳定地蒸馏。因而可以高效得到纯化单体。

附图说明

图1是显示本实施方式所涉及的一例再分布器的主视图。

图2是显示本实施方式所涉及的一例再分布器的Ａ－Ａ截面图。

图3是用于说明再分布器在填料塔上的安装状态的塔的纵截面局部放大图。

图4是显示本实施方式所涉及的一例填料塔的概念图。

图5是显示比较例1中使用的一例再分布器的主视图。

图6是显示比较例1中使用的一例再分布器的Ｂ－Ｂ截面图。

具体实施方式

接下来，示出实施方式来对本发明进行具体说明，但不应限定这些记载来解释本发明。在发挥本发明效果的前提下，还可以对实施方式进行各种改变。

如图3，本实施方式所涉及的填料塔用再分布器1设置在填料塔100的填料层5的下方。如图1、2和3所示，再分布器1具有以与填料塔100的内壁6接触的状态环绕配置的引水槽状的环状主体部11、和从环状主体部11向塔内中央部延伸的引水槽状的分岔部12(12a、12b、12c、12d)，分岔部12的端部具有排液口13(13a、13b、13c、13d)。

环状主体部11是引水槽状，具有上方敞开的槽15。槽15环绕填料塔100的内壁6。环状主体部11的外周面14优选是仅比塔内壁的横截形状稍小的相似形状。通过这样，在将再分布器1组装到填料塔100中时，能够呈现环状主体部11的外周面14与填料塔100的内壁6接触的状态。结果、能够使沿着塔的内壁落下的液滴没有遗漏地流入环状主体部11的槽15中而被回收。槽15的宽度相对于环状主体部11的直径优选是1.4％以上14.3％以下(例如相对于直径700mm，是10mm以上100mm以下)，更优选是5.7％以上11.5％以下(例如相对于直径700mm，是40mm以上80mm以下)。槽15的深度优选是槽15的宽度的30％以上200％以下的长度，更优选是槽15的宽度的50％以上150％以下的长度。

槽15的底面优选为平坦状。为了提高槽15内的收液效率，也可以以使环状主体部11的内周面侧变低的方式使槽15的底面倾斜。进而，为了使槽15中收集的液体能够有效地流到分岔部12，还可以使槽15的底面倾斜成槽15的底面在安装分岔部12的位置最低。

分岔部12(12a、12b、12c、12d)从环状主体部11的内周面侧向环状主体部11的中心部延伸、即在设置到填料塔中时是向塔内中央部延伸。分岔部12(12a、12b、12c、12d)是引水槽状，所以具有槽16。槽15和槽16各自的底面，为了不妨碍液体流动，而优选是相同高度，或者槽16的底面比槽15的底面低。槽16的宽度相对于环状主体部11的直径优选是2.8％以上28.6％以下(例如相对于直径700mm，是20mm以上200mm以下)，更优选为5.7％以上17.2％以下(例如相对于直径700mm，是40mm以上120mm以下)。槽16的深度优选是槽16的宽度的0％以上200％以下的长度，更优选是槽15的宽度的30％以上150％以下的长度。

排液口13(13a、13b、13c、13d)优选设置在分岔部12在环状主体部11上的固定侧的相反侧、即分岔部12的顶端。这样能够使收集的液体回到塔内的更中央。排液口13的形状只要是能够不积液地进行排液即可，可以是任意形状，但优选如图2所示，不将引水槽状的分岔部12的前端堵住，直接形成开放口的形状。此外，还可以在分岔部12的端部的槽16的底面上设置孔，将该孔作为排液口13。

如图2所示，优选将分岔部12倾斜成设置排液口13的端部侧是其在环状主体部11上的固定位置的下方。这样能够使流入到再分布器中的液体有效地导向排液口13。倾斜的始端17，优选如图2所示，以环状主体部11和分岔部12的界线为基准，在分岔部12侧的任一位置。或倾斜始端17也可以是环状主体部11和分岔部12的界线。分岔部12的倾斜角度，以水平为基准，优选为3～45°，更优选为10～30°。

优选相对于1个环状主体部11固定2～8个分岔部12，更优选固定3～4个。这样能够使流入到再分布器1中的液体较快地再分散。在固定多个分岔部12时，优选多个以等间隔固定在环状主体部11上。这样能够使流入到再分布器1中的液体不论其流入的位置都以同样的滞留时间导向排液口。

再分布器1，在将由环状主体部11的外周面14的外周围起来的面积设为S1、将距离环状主体部11的中心X为半径Ｒ的圆区域P的面积设为S2时，优选在横截面为满足数学式1的圆区域P的圆筒空间T内配置排液口13。

(数学式1)：0.01≦S2/S1≦0.90

通过使沿着填料塔的内壁落下的液体返回到填料塔的中心侧，能够使填料层中的气液接触增多。数学式1中，更优选为0.05≦S2/S1≦0.64，进而优选为0.15≦S2/S1≦0.50。

接下来，参照图3和图4来说明配置再分布器1的填料塔100。本实施方式所涉及的填料塔100，填料塔100的塔内高度H和塔内径D之比(H/D)为20以上。优选为24以上。H/D是这样大的值是指填料塔是细长形状，本实施方式所涉及的再分布器1优选用于细长形状的填料塔。在细长填料塔的场合，下流到填料层5中的液体一旦沿着塔的内壁流动，则难以返回到中心方向，从而使填料层5中液体‐气体的接触恶化。再分布器1通过将沿着内壁流动的液体强制性返回到中央部，能够防止液体‐气体的接触机会减少。

由于塔内的液体在下落中沿着内壁侧移动，所以优选如图4所示，将填料层5和再分布器1作为一组，上下排列多组。例如、3～7组。

在使用开有大量小孔的再分布器时，液体很快就到达内壁，此外，小孔堵塞，在短时间内功能丧失。

本实施方式所涉及的填料塔100中，还可以在填料层5的下方且再分布器1的上方设置收液器(也称作集液器)，但由于本实施方式所涉及的再分布器1具有再分布器的功能和收液器的功能这两者，所以优选不设置收液器。

填料塔100中的再分布器1和填料层5的安装例如如下。如图3所示，在填料塔100的内壁上、与塔的横截面并行地环绕、固定有支持部用架4，在支持部用架4上设置有被称作栅板、支撑体、支持体或填料支持板等的支持部3。支持部用架4优选是连续环绕型。支持部用架4也可以有断续部分。支持部3上配置有规整填料或不规整填料。规整填料或不规整填料形成填料层5。在填料层5和支持部3的下方，在填料塔100的内壁上、与塔的横截面并行地环绕固定有支撑环2。在支撑环2上设置再分布器1。支撑环2优选为连续环绕型。支撑环2也可以有断续部分。

如图3所示，本实施方式所涉及的填料塔100，支持部用架4的内侧边缘4a优选位于环状主体部和由该环状主体部向内侧延长恰好为其槽的宽度量的区域的正上方空间U内。这样能够使从支持部用架4的内侧边缘4a滴落的液体被再分布器1回收，使更多量的液体回到填料塔的中心侧。

如图4所示，填料塔100由多个塔墩30c串联连接而成塔体。优选塔墩30c每一个都具有再分布器1。填料塔100的塔顶部30a介由管道L30与凝缩器(回流冷凝器)34连接。填料塔100还可以具有图中没有示出的回流管道。在填料塔100的塔底部30b设置有再沸器35。塔底部30b介由管道L33与蒸馏残渣用罐52连接。蒸馏对象物被从进料口31供给到塔内。

填料塔100可以多个串联连接，这样能够提高纯化效率。填料塔100可以多个并联连接，这样能够提高蒸馏量。

本实施方式所涉及的1,1-二氯乙烯单体(偏氯乙烯)的蒸馏方法涉及由1,1-二氯乙烯单体合成后得到的粗1,1-二氯乙烯单体的纯化。即、该蒸馏方法是使用具有本实施方式所涉及的填料塔用再分布器1的填料塔100将1,1-二氯乙烯的粗单体蒸馏，得到纯化单体的蒸馏方法。例如、将2座填料塔100串联连接。使第1填料塔为用于除去粗1,1-二氯乙烯单体中含有的低沸点成分的填料塔，使第2填料塔为从除去了低沸点成分后的粗1,1-二氯乙烯单体中回收纯化了的1,1-二氯乙烯单体的填料塔。

工序1中，向第1填料塔供给粗1,1-二氯乙烯单体，从第1填料塔的塔顶部分离出低沸点成分，从第1填料塔的塔底部回收除去了低沸点成分的粗1,1-二氯乙烯单体。接下来，在工序2中，向第2填料塔供给除去了低沸点成分的粗1,1-二氯乙烯单体，从第2填料塔的塔顶部回收纯化了的1,1-二氯乙烯单体，从第2填料塔的塔底部回收高沸点馏分。

通过上述工序1和工序2蒸馏1,1-二氯乙烯单体的方法仅是举例，在使用具有本实施方式所涉及的填料塔用再分布器1的填料塔100的前提下，还可以进行改变。例如、还可以接着进行作为与工序2同样的纯化工序的工序3。

1,1-二氯乙烯单体(下文中有时称作“VD”)通常是通过将氯乙烯(下文中有时称作“VC”)或1,2‐二氯乙烷(下文中有时称作“EDC”)进行氯化，形成1,1,2‐三氯乙烷(下文中有时称作“112TCE”)，接下来用碱来脱氯化氢，从而合成。该合成后的粗1,1-二氯乙烯单体中的1,1-二氯乙烯单体的纯度是例如90质量％以上。杂质是例如、VC、二氯乙烯(下文中有时称作“DCE”)三氯乙烯(下文中有时称作“Tricl”)、112TCE。低沸点成分是沸点比VD(沸点31.7℃)低的成分，例如VC(沸点：－13.7℃)。高沸点成分是沸点比VD高的成分例如DCE(沸点47.5～60.4℃)、Tricl(沸点86.6℃)、112TCE(沸点113.3℃)。

下面说明VD的蒸馏过程。先分成沸点低于31.7℃的成分和沸点为31.7℃以上的成分(低沸点成分的除去)。接下来，分成沸点为31.7℃以下的成分和沸点高于31.7℃的成分(剩下高沸点成分，回收VD)。

本实施方式所涉及的1,1-二氯乙烯单体的蒸馏方法，优选向供给第2填料塔的、除去了低沸点成分的粗1,1-二氯乙烯单体中添加聚合抑制剂。这样能够降低第2填料塔的维修次数。

实施例

接下来，列举本发明的实施例来进行说明，但本发明并不受这些例子限定。

(实施例1)

在填料塔内使用图1所示的再分布器，用1,1-二氯乙烯单体的蒸馏方法进行蒸馏。再分布器的外径是700mm、环状主体部的槽的宽度是30mm、环状主体部的槽的深度是30mm、分岔部的槽的宽度是60mm、分岔部的槽的深度是30mm、分岔部的倾斜角度是15°、由(数学式1)求出的S2/S1为0.29。使分岔部的前端为开放口，将其作为排液口(60×30mm)。结果、在6个月间、没有发生由1,1-二氯乙烯单体的塔内聚合化造成的堵塞，能够连续运转。

(比较例1)

在填料塔内中使用图5和图6所示的具有小孔50的类型的再分布器，用1,1-二氯乙烯单体的蒸馏方法进行蒸馏。再分布器的外径是700mm、小孔50的孔径是8mm。结果过了2个月后，小孔50堵塞，运转停止。

附图标号说明

1   再分布器

2   支撑环

3   支持部

4   支持部用架

4a  支持部用架的内侧边缘

5   填料层

6   填料塔的内壁

11  环状主体部

12(12a、12b、12c、12d)   分岔部

13(13a、13b、13c、13d)   排液口

14  环状主体部的外周面

15、16   槽

17  倾斜的始端

L30、L33   管道

30a 塔顶部

30b 塔底部

30c 塔墩

31  进料口

34  凝缩器

35  再沸器

52  蒸馏残渣用罐

100 填料塔

T   圆筒空间

X   环状主体部的中心

P   距离环状主体部的中心X、半径为Ｒ的圆区域

U   环状主体部和从环状主体部向内侧延长恰好为其槽的宽度量的区域的正上方空间

HW  热水

Claims (8)

1.一种填料塔用再分布器，是设置在填料塔的填料层下方的再分布器，其特征在于，

该再分布器具有引水槽状的环状主体部和引水槽状的分岔部，该环状主体部以与所述填料塔的内壁接触的状态环绕配置，该分岔部从该环状主体部向塔内中央部延伸，该分岔部的端部具有排液口。

2.如权利要求1所述的填料塔用再分布器，其特征在于，所述分岔部倾斜成其设置有所述排液口的端部侧为其在所述环状主体部上的固定位置的下方。

3.如权利要求1或2所述的填料塔用再分布器，其特征在于，多个所述分岔部以等间隔固定在所述环状主体部上。

4.如权利要求1或2所述的填料塔用再分布器，其特征在于，在将由所述环状主体部的外周围起来面积设为S1、将距离所述环状主体部的中心为半径Ｒ的圆区域P的面积设为S2时，在以满足数学式1的圆区域P作为横截面的圆筒空间内配置所述排液口，

数学式1：0.01≦S2/S1≦0.90。

5.如权利要求3所述的填料塔用再分布器，其特征在于，在将由所述环状主体部的外周围起来面积设为S1、将距离所述环状主体部的中心为半径Ｒ的圆区域P的面积设为S2时，在以满足数学式1的圆区域P作为横截面的圆筒空间内配置所述排液口，

数学式1：0.01≦S2/S1≦0.90。

6.一种填料塔，是配置有权利要求1～5的任一项所述的填料塔用再分布器的填料塔，其特征在于，所述填料塔的塔内高度H和塔内径D之比H/D为20以上。

7.如权利要求6所述的填料塔，其特征在于，所述填料塔具有填料层，该填料层载置在支持部上，该支持部载置在固定于所述填料塔的内壁上的支持部用架上，

所述支持部用架的内侧边缘位于以下区域的正上方的空间内，所述区域为所述环状主体部和从该环状主体部向内侧延长恰好为其槽的宽度量的区域。

8.一种1,1-二氯乙烯单体的蒸馏方法，其特征在于，使用具有权利要求1～5的任一项所述的填料塔用再分布器的填料塔、或权利要求6或7所述的填料塔，来蒸馏1,1-二氯乙烯的粗单体，得到纯化单体。

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