CN107073355B - 用于热处理流体混合物的在两个基板之间具有支撑结构的塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于热处理流体混合物的塔(1)，该塔(1)包括：垂直对齐的圆柱形的塔体(2)，其形成了中空的塔腔(3)；多个基板(8)，其以相互垂直间隔的方式安装在中空的塔腔(3)中；以及支撑结构(9)，其在垂直方向上支撑至少一个基板(8)。本发明的塔(1)的特征在于，支撑结构(9)具有多个孔(12)，其使物料通过支撑结构(9)水平交换。本发明还涉及用于所述塔的基板装置，以及涉及塔(1)内至少一种上升的气体和塔(1)内至少一种下降的液体之间的热分离方法。

Description

用于热处理流体混合物的在两个基板之间具有支撑结构的塔
本发明涉及用于流体混合物的热处理的塔。所述塔具有圆柱形的垂直塔体，该塔体形成了塔腔。所述塔还包括多个安装在塔腔内具有垂直间隔的塔盘。此外，所述塔在垂直方向上具有支撑至少一个塔盘的支撑结构。所述塔特别是分离塔。本发明还涉及用于这种塔的塔盘装置，以及涉及塔内至少一种上升的气体和塔内至少一种下降的液体之间的热分离方法。
在分离塔中，气流(上升的)和液流(下降的)在许多情况下逆流传输，所述料流中至少一种特别包含(甲基)丙烯酸单体。由于在各料流之间存在不平衡性，发生传热和传质，这最终导致分离塔内所需的移除(或分离)。在本文中，这种分离方法应被称为热分离方法。
因此，本文中所用的表述“热分离方法”的实例(要素)为分级冷凝(参见，例如DE19924532 A1、DE 10243625 A1和WO 2008/090190 A1)和精馏(在两种情况下，上升的气相与下降的液相逆流传输；分离作用是基于平衡状态下蒸汽组成不同于液体组成)、吸收(至少一种上升的气体与至少一种下降的液体逆流传输；分离作用是基于气体成分在液体中的溶解度不同)和解吸(吸收的逆过程；溶解在液相中的气体通过降低分压而移除；如果溶解在液相中的物质的分压至少部分通过将载气流过液相而降低，则该热分离方法也被称为汽提；可替代地或另外(同时作为一种组合)，分压的降低也可通过降低工作压力来实现)。
例如，从催化气相氧化的产物气体混合物中移除(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛可以这样的方式进行：首先，将(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛通过吸收到溶剂(例如水或有机溶剂)中或通过产物气体混合物的分级冷凝而进行基本移除，随后，将所获得的吸附物或冷凝物进一步分离，以获得具有更高或更低纯度的(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛(参见，例如DE-10332758 A1、DE 10243625 A1、WO 2008/090190 A1、DE 10336386 A1、DE19924532 A1、DE 19924533 A1、DE 102010001228 A1、WO 2004/035514 A1、EP 1125912A2、EP 982289 A2、EP 982287 A1和DE 10218419 A1)。
在本文中，术语“(甲基)丙烯酸单体”为“丙烯酸单体和/或甲基丙烯酸单体”的缩写形式。
在本文中，术语“丙烯酸单体”为“丙烯醛、丙烯酸和/或丙烯酸的酯”的缩写形式。
在本文中，术语“甲基丙烯酸单体”为“甲基丙烯醛、甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸的酯”的缩写形式。
特别地，在本文中所述的(甲基)丙烯酸单体应包含以下(甲基)丙烯酸的酯：丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、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-乙基己基酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸N,N-二甲基氨基乙基酯和甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙基酯。
(甲基)丙烯酸单体是制备聚合物的重要起始化合物，所述聚合物可用作例如胶粘剂或卫生制品中的超吸水性材料。
在工业规模上，(甲基)丙烯醛和(甲基)丙烯酸主要通过合适的C3/C4前体化合物(或C3/C4前体化合物的前体化合物)的催化气相氧化来制备。在丙烯醛和丙烯酸的情况下，所用的这类前体化合物优选为丙烯和丙烷。在甲基丙烯酸和甲基丙烯醛的情况下，异丁烯和异丁烷是优选的前体化合物。
然而，除了丙烯、丙烷、异丁烯和异丁烷外，合适的起始材料也为含3或4个碳原子的其他化合物，例如异丁醇、正丙醇或其前体化合物，例如异丁醇的甲醚。丙烯酸也可通过在气相催化下氧化丙烯醛而获得。甲基丙烯酸也可通过在气相催化下氧化甲基丙烯醛而获得。
在这类制备方法的上下文中，通常获得产物混合物，必须从其中移除(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛。
(甲基)丙烯酸的酯可例如通过(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛与合适的醇的直接反应获得。然而，在这种情况下，也首先获得产物混合物，必须从其中移除(甲基)丙烯酸酯。
进行这些分离工艺的分离塔包括分离内件。在热分离工艺中，这些内件是为了增加实现分离塔内分离的传热和传质的表面积(“交换面积”)。
这种有用的内件包括，例如，规整填料、乱堆填料和/或塔盘，所述塔盘也被称为传质塔盘。通常，所用的分离塔是包括至少一个序列的传质塔盘作为部分分离内件的分离塔。
传质塔盘的目的是在分离塔内提供具有基本连续液相的区域，在该区域上形成了液体层。此外，在液体层内上升并且分布在液相中的蒸汽和/或气流的表面是重要的交换区域。
序列的传质塔盘应理解为意指通常具有相同设计(即完全相同的)、在分离塔内以一个在另一个之上的方式布置的至少两个传质塔盘的序列(顺序)。有利地，就应用而言，在这种传质塔盘的系列(序列)中的两个紧邻的传质塔盘之间的净距离是相等的(意思是在分离塔内，传质塔盘以等距地一个在另一个之上的方式布置)。
传质塔盘的最简单的实施方案是滴流式筛板塔盘(trickle sieve tray)。所述塔盘包括板或接合以形成板的板段，其具有基本上平面分布在板上供气体或蒸汽相(在本文中，术语“气体(gaseous)”和“蒸汽(vaporous)”同义使用)上升用的通孔，例如圆孔和/或槽(参见，例如DE 10230219 A1、EP 1279429 A1、US-A 3988213和EP 1029573 A1)。这些之外的任何孔(例如至少一个降液管(至少一个排出段))通常不存在于滴流式筛板塔盘中。由于没有降液管，分离塔内上升的气体(分离塔内上升的蒸汽)和分离塔内下降的液体，必须以相反方向交替流动穿过(相同的)通孔(穿过通道的敞开的横截面)。也可参考穿过通孔的上升气体和下降液体的“双流体(dual-flow)”，这是文献中通常还使用术语“双流塔盘”用于这类传质塔盘的原因。
双流塔盘的通孔的横截面以其本身已知的形式与其负载量匹配。如果横截面太小，上升气体以如此高的速度通过通孔，使得分离塔内下降的液体实际上被夹带而没有分离作用。如果通孔的横截面太大，上升的气体和下降的液体基本上未交换就彼此越过，而且传质塔盘存在干运转(running dry)的风险。
换言之，滴流式筛板塔盘(双流塔盘)起分离作用的工作范围具有两个极限。为了使某些液体层维持在滴流式筛板塔盘上而能够使滴流式筛板塔盘发生分离作用，上升气体必须存在最小极限速度。当气体速度导致液体在滴流式筛板塔盘上积滞并阻碍其滴流通过时，上升气体的速度上限由液泛点(flood point)确定。
工业的双流塔盘的通孔的最长尺寸(＝连接通孔横截面的轮廓上两点的最长直线)通常为10至80mm(参见，例如DE 10156988 A1)。通常，一个滴流式筛板塔盘内的通孔是相同的(换言之，它们全部具有相同的几何形状和相同的横截面(相同的横截面面积))。适当地，就应用而言，横截面是圆的。换言之，优选滴流式筛板塔盘的通孔是圆孔。滴流式筛板塔盘的通孔的相对布置有利地遵循严格的三角形节距(triangular pitch)(参见，例如DE10230219 A1)。当然，也可在一个滴流式筛板塔盘内和相同的滴流式筛板塔盘内构造不同的通孔(以在滴流式筛板塔盘上变化)。
有利地，就应用而言，分离塔内一个序列的滴流式筛板塔盘包括相同设计的滴流式筛板塔盘(相同的滴流式筛板塔盘)，优选以一个在另一个之上等距地布置。
根据DE 10156988 A1，在分离塔内还可采用多个序列的滴流式筛板塔盘，其在双流塔盘内具有均一(优选圆形)的横截面，但随序列而变化(例如从底部向上递减)。
通常，在相应塔盘序列内的每个双流塔盘与分离塔的壁平齐。然而，还存在这样的实施方案：其中在塔壁和塔盘之间存在仅部分地被桥接件中断的中间空隙。除了真实的通孔之外，滴流式筛板塔盘通常至多具有用于将塔盘固定在支撑环或类似物上的孔(参见，例如，DE 10159823 A1)。
在一个序列的滴流式筛板塔盘的正常工作范围内，在分离塔内下降的液体以液滴形式从一个双流塔盘向下滴至另一个双流塔盘，这意味着在双流塔盘之间上升的气相被分开的液相渗透。在每种情况下，一些撞击下层滴流式筛板塔盘的液滴被雾化。流过通孔的气流鼓泡通过在塔盘表面上形成的液体层，在液体和气体之间发生强烈的传热与传质。
根据气体和液体负载，在塔直径>2m的情况下，在滴流式筛板塔盘中具有稍微不平衡分布的液体积聚的趋势，因此塔盘的液体滞留在大面积上变化，或者形成循环波，这首先会不利地影响塔体的机械稳定性，并且其次会降低分离作用，因为在这些条件下，随后的液体分布具有时间依赖性和高度的位置依赖性。为了避免这样的非稳定状态，因此已发现有利的的是，在塔盘横截面上以垂直金属板的形式分布挡板，这防止或至少大大减少塔体内液体的积聚。金属板的高度应近似地对应于所形成的液体泡沫层的高度。这在常规负载下通常为约20cm。
分离塔的横截面通常为圆形。这相应地适于伴随的传质塔盘。
就本文的目的而言，有用的双流塔盘记载于，例如TechnischeFortschrittsberichte[Technical Progress Reports]，第61卷，Grundlagen derDimensionierung von
Figure BDA0001255359680000051
[Fundamentals of the Dimensioning ofColumn Trays]，第198至211页，Verlag Theodor Steinkopf，Dresden(1967)和DE10230219 A1中。
上述的滴流式筛板塔盘——其包括传质塔盘，在该塔盘上没有下降至该塔盘的强制液流——的序列，与具有这种强制液流的传质塔盘的序列不同。
这些传质塔盘的特征在于，除了已经描述的通孔外，其还具有至少一个降液管。在传质塔盘上存在至少一个降流孔，已下降至传质塔盘上的液体流向该降流孔(例如，在出口堰上方(在最简单的实施方案中，其可为具有颈部(烟囱状；在圆形降流孔的情况下，为管)的降流孔的向上延伸))，并且流入给该序列的下方传质塔盘提供进料的竖井(shaft)中，该竖井通常构造为相对于塔的纵向轴线呈中心对称。竖井的横截面可沿该轴变化(例如变窄)或是恒定的。
在一个序列的这样的传质塔盘内，通过传质塔盘的至少一个降液管，从较高传质塔盘下降的液体可以独立于气体或蒸汽——其继续通过传质塔盘通孔上升——作为至少一个液体进料而下降至紧邻的下层传质塔盘。
下降液体和上升气体的流动路径分开的重要基础是用于上升气体的相应降液管的液压密封(液体密封或轴密封)(降液管必须不能形成上升气体越过通孔用的旁路；气流(蒸汽流)必须不能越过通孔穿过降液管而上升)。
这种液压密封可例如通过将降液管下拉(允许其下移)至这样的程度来实现：其足够深地浸入在该序列紧邻的下层传质塔盘的液体层中(在本文中，这种密封也称为“静态密封”)。对于该目的所需的液面可在下层传质塔盘上例如通过适当的出口堰高度来实现。
然而，这种设计具有下述缺点：在上层传质塔盘的降液管的流出横截面正下方的下层传质塔盘的区域(称为进料区)不能具有用于上升气体的任何通孔，因而下层传质塔盘上形成的液体层与上升气体之间不能实现传热和传质。
在一个替代的实施方案中，降液管的下部流出端被截短至这样的程度，即不再浸入下层传质塔盘上的液体层中。在这种情况下，在至少一个降液管的底端与该降液管延伸至其上的传质塔盘之间，保留了足够大的中间空间，在该空间中形成了泡沫层，并且在积累的液体层(在下层传质塔盘上)和上升气体(穿过该塔盘)之间可进行传热与传质。换言之，在这种情况下，下层传质塔盘上的至少一个降液管的“进料区”也可具有通孔，并因此可增大传质塔盘的可用交换面积，从而提高其分离作用。
在这种情况下，也可以例如借助安装在降液管流出端下方的收集杯(collectingcup)来实现降液管的静液密封。合适地，就应用而言，在这种情况下，收集杯的外壁被截短至这样的程度，即降液管的流出端浸入收集杯中(也可允许降液管的下边缘在收集杯的上边缘处终止)。在塔的操作过程中，向下流过降液管的液体收集在收集杯中，直至液体流过收集杯外壁的上边缘。降液管的下边缘浸入收集杯内存在的液体中，且收集杯形成了降液管的虹吸管状(siphon-like)液体密封。
或者，截短的降液管也可被动态密封。为此，降液管可以例如在其下端用具有出口孔的托盘密封，所述出口孔的尺寸使得液体在降液管内被滞留并防止气体渗透(参见，例如，EP 0882481 A1和DE 10257915 A1)。在这种情况下，通过在出口孔处产生的压降动态地建立了轴密封。换言之，在静态密封的情况下，降液管通过其流出端浸入滞留液而被密封，并且在动态密封的情况下，降液管的流出端的结构特征使流出的液体受到压降的影响，该压降使降液管内流下的液体滞留，由此导致了密封。在最简单的情况下，这种压降可通过选择降液管出口孔横截面小于竖井的平均横截面来产生。
对于这种传质塔盘的序列的分离作用的操作，至少一个降液管的设计是相关的。首先，所选择的至少一个降液管的横截面必须足够大(通常，相应的横截面积大于通孔的横截面积)，以便即使在分离塔的最大负载下，液体仍可通过至少一个降液管稳定地下降，而不会在塔盘上滞留。另一方面，必须确保即使在最小液体负载的情况下，至少一个降液管的液压密封仍然存在。
在低的气体负载下，也存在液体流过通孔的风险。此外，液体必须能够滞留在降液管中，以使得滞留液柱的重量足以将液体输送到与该降液管连接的传质塔盘下方的气体空间中。该滞留高度决定了降液管所需的最小长度，并因此部分地决定了一个序列的相应传质塔盘中所需的塔盘间距。上述滞留高度(滞留长度)的一个重要的部分决定因素是，传质塔盘的压降ΔP。上升气体当其流过通孔时，以及在传质塔盘上的泡沫层的“静压”头均会受到该压降。这是造成以下事实的原因：一个序列的这种传质塔盘的气相中的压力从顶部向下增大。因此，对于在传质塔盘的降液管内滞留液体的“静压”hp，必须至少符合传质塔盘的hp>ΔP的条件。这些关系对本领域技术人员而言是已知的，例如从EP 1704906 A1中已知，因而可以确保的是，在下层传质塔盘上有流入堰，在上层传质塔盘的降液管静态密封在下层传质塔盘的液体层的情况下，即使在下降液体的负载低的情况下仍存在轴密封。然而，流入堰的使用增加了降液管中所需的滞留高度，迫使降液管内滞留的液体流至下层传质塔盘上。总体上，与滴流式筛板塔盘相比，降液管的元件能够拓宽分离作用的工作范围。在本发明的方法中，滞留在降液管中的液体从降液管中流出的有利的速度为，例如1.2m/s。
此外，其能够使下降至传质塔盘上的液体在该塔盘上强制环流。
例如，如果仅一半传质塔盘(优选圆形的)具有至少一个降液管(这意味着全部降流孔在相应的圆形部分中以其全部范围存在)，并且至少两个完全相同的这种传质塔盘的一个序列中，分离塔内的传质塔盘以一个在另一个之上的方式布置，以使得分离塔内的两个传质塔盘——其中一个在向下方向上跟随着另一个——以各自相对于彼此围绕塔的纵轴偏移(转动)180°的方式布置，使得它的降液管位于分离塔的相对侧(在相对的半侧)，从上层传质塔盘通过其至少一个降液管下降至其下方安装的传质塔盘上的液体必须(即，必然地)在该下层传质塔盘上流动，在下层传质塔盘上观察到，从上层传质塔盘(安装在上方)的至少一个降液管的至少一个进料区(从上层传质塔盘的至少一个进料口通过至少一个降液管)至下层传质塔盘的至少一个降液管。换言之，从上层塔盘下降至下层塔盘的液体不可避免地从至少一个进料口穿过该塔盘输送到至少一个出口。
在本文中，在一个序列的相同传质塔盘内的传质塔盘上的这种液体流动应称为错流，一个序列的这种相同传质塔盘称为一个序列的相同错流传质塔盘，且该序列中单个传质塔盘称为错流传质塔盘。
在最简单的情况下，错流传质塔盘是错流筛板塔盘。除了至少一个降液管之外，其还具有用于分离塔内气体上升的通孔，并且对于其构造的有用实施方案原则上是针对滴流式筛板塔盘所提到的那些。错流筛板塔盘同样优选具有圆孔作为通孔，并且就应用而言，有利地是这些同样具有相同的半径。如前所述，在一个序列的错流筛板塔盘中，不考虑该序列中上升气体的流动路径，至少一个降液管允许下降的液体在分离塔内从上层错流筛板塔盘下降(通过通孔)至紧邻的下层错流筛板塔盘。在下层塔盘上，液体以错流的形式从下层塔盘的至少一个进料口——其由上层错流筛板塔盘的至少一个出口形成——流至该下层塔盘的至少一个降液管(流至至少一个出口)，下层错流筛板塔盘上所需的液体高度例如由至少一个出口堰的高度(液体漫过该出口堰可流至至少一个降液管)而得以部分确保。此外，液体通过分离塔内上升蒸汽的积聚压力而保留在错流筛板塔盘上。然而，如果错流筛板塔盘的负载蒸汽降至低于最小值，则结果可能是液体通过通孔滴流，这降低了错流筛板塔盘的分离作用和/或导致错流筛板塔盘干运转。
该干运转的风险可通过下述方式抵消：给至少一个降液管的降流孔提供出口堰，并且沿向上的方向延伸各通孔使其具有颈部(烟囱状；在圆形通孔的情况下，为管)。
通常，将蒸汽偏转罩(泡罩，倒置杯)安装在颈部末端(在最简单的情况下，这些罩可以螺旋连接至颈部的方式(例如在前部和后部)置于其上并有效地套住颈部)，将其浸入滞留在塔盘上的液体中。通过各通孔上升的蒸汽首先流过其颈部流入随附的罩中，在罩中蒸汽被偏转(与错流筛板塔盘相比)，以便然后以与塔盘表面平行的方式从罩流至该塔盘上滞留的液体中(在本发明的方法中，这种“平行流出”通常是有利的，因为其能够“吹走”不想要形成的聚合物颗粒并因此产生自清洁效果)。从相邻的罩(优选等距离地分布在塔盘上)释放的气流(蒸汽流)鼓动滞留在塔盘上的液体并在其中形成泡沫层，在泡沫层中进行传热和传递。这种错流传质塔盘也称为错流泡罩塔盘或错流罩式塔盘(hood tray)。因为即使在低负载的上升气体(蒸汽)的情况下，塔盘上也具有滞留液体，因此不存在干运转的风险，其也被称为液压密封错流塔盘。与错流筛板塔盘相比，液压密封错流塔盘通常需要较高的成本，并且导致穿过其上升的气体有较高的压降。与筛板塔盘的简单的筛网通孔相比，如上述设计(构造)的这些塔盘的通孔也称为泡罩通孔或罩式通孔。
错流泡罩塔盘最重要的部件是泡罩(参见，例如DE 10243625 A1和Chemie-Ing.-Techn.第45卷，1973/No.9+10，第617至620页)。根据泡罩(蒸汽偏转罩、罩)的构造和布置，错流泡罩塔盘被分为例如错流圆形泡罩塔盘(通孔、烟囱状管(颈部)和泡罩(蒸汽偏转罩)的横截面为圆形(例如圆柱形泡罩塔盘或平板形泡罩塔盘))、隧道式错流塔盘(通孔、烟囱状管和泡罩(罩)的横截面是矩形；其泡罩的通道一个接一个地布置在彼此并排布置的行内，其中矩形的长边平行于液体的错流方向排列)和错流
Figure BDA0001255359680000091
塔盘(通孔、烟囱状管和泡罩(罩)的横截面是矩形；其泡罩的通道一个接一个地布置在彼此并排布置的行内，其中矩形的长边与液体的错流方向呈直角)。错流Thormann塔盘记载在例如，DE 19924532A1和DE 10243625 A1中，并且现有技术在这两篇文献中获悉。
错流泡罩塔盘中的泡罩边缘可具有极为不同的形式(参见，DE 10243625 A1和Chemie-Ing.Techn.第45卷，1973/No.9+10，第617至620页)。Chemie-Ing.Techn.第45卷，1973/No.9+10，第618页的图3示出了一些锯齿状和沟槽状边缘的实例。锯齿和沟槽通常这样成型，以使得从泡沫罩中逸出而进入传质塔盘上滞留的液体中的蒸汽非常容易地溶解在大量气泡或蒸汽射流中。上述图3和DE 10243625 A1中的各图也示出了具有锯齿状结构的泡罩边缘的示例性实施方案，其锯齿还配备有导向翅片(导向表面)(“槽弯曲开口”)。导向翅片旨在对从锯齿状槽弯曲开口(引导气体逸出沿斜方向进入液体中)逸出的气流(蒸汽流)施加切向的逸出方向，这样周围的液体接收到定向移动脉冲，其与泡罩(蒸汽偏转罩)的布置共同导致错流泡罩塔盘上的定向液体流动，在该传质塔盘上观察，其叠加在已经建立的错流上(通常，这种槽弯曲开口也称为加压槽)。例如，在一个序列的错流Thormann塔盘中，下层错流Thormann塔盘上的液体不直接流过塔盘，而以上述方式，以曲折方式从至少一个进料口流至至少一个出口。每种情况下，在错流方向上以一个接一个的方式布置的错流Thormann塔盘的两个罩之间的空间形成了液体流动的通道。此外，错流Thormann塔盘的详细构造通常以这样的方式：液体在两个通道中逆流流动，在每种情况下这两个通道在错流方向是连续的(参见，例如，DE 10243625 A1的图3)。以这种方式产生的曲折的错流延长了流体从至少一个进料口到至少一个出口的流动路径，这提高了错流Thormann塔盘的分离作用。
如前所述，与错流筛板塔盘相比，在错流泡罩塔盘上，从泡罩中逸出的气体以平行于塔盘表面的方式引入错流泡罩塔盘上滞留的液体中。摩擦力和浮力确保，随着从泡罩边缘逸出气流的距离的增加，越来越多的其子料流在与错流泡罩塔盘成直角的方向上偏转，并最终从液体层中逸出。随着泡罩的气体负载增加，从其逸出的气流的速度增大，这增加了泡罩边缘(“泡罩的有效范围”)与上述偏转发生处之间的距离。
刚性泡罩的有效范围对气体负载的依赖性可通过将错流传质塔盘的通孔构造(设计)为阀门(为阀门通孔)来抵消。所得的错流传质塔盘被称为错流阀式塔盘(参见，例如DD279822 A1、DD 216633 A1和DE 102010001228 A1)。
因此，在本文中，术语“错流阀式塔盘”涵盖了具有限制冲程板、压载(ballast)阀或提升阀(浮动襟翼(floating flap))的通孔(塔盘洞)的错流传质塔盘，其将蒸汽通孔尺寸调节至相应的柱负载。
在简单的构造中，为了上述目的，塔盘的通孔用可向上移动的覆盖物或板(盘)覆盖。在上升气体通过期间，盖(板、盘)被相应的导向结构(导向笼)——另外安装在各通孔上(其通常被紧固在塔盘上)——中的气流顶起，并最终到达对应于气体负载(代替导向笼，该盘也可以具有固定在塔盘上的可向上移动的阀门腿，其向上移动有上限)的冲程高度。穿过通孔上升的气流在上升盖(板、盘)的底部以类似于泡罩(在泡罩通孔的情况下)的方式偏转，并且从在上升的板(盖、盘)的下方形成的逸出区逸出，并且如泡罩塔盘的情况一样，以与塔盘平行的方式进入塔盘上滞留的液体中。因此冲程板控制气体逸出区的尺寸并自动调整柱负载，直至将导向笼的上端限制在最大可冲程高度内。板可以具有向下指向的间隔件，使得在低气体负载下，阀门仅关闭至这样的程度：由间隔件提供的空隙仍允许水平气体流出与错流液体剧烈混合。间隔件也抵消了阀门盘在塔盘上的粘附。通过对错流阀式塔盘阀门元件合适的构造，可以调节阀门元件的吹送方向，并因此可以另外影响错流阀式塔盘上的强制液体流动(参见，例如，DD 216633 A1)。错流阀式塔盘的原理和可用于本文目的的阀式塔盘，可在例如Technische Fortschrittsberichte,第61卷,Grundlagen derDimensionierung von
Figure BDA0001255359680000111
第96至138页中找到。除了上述移动阀外，本领域技术人员还知晓固定阀门。这些通常为盘状单元，或梯形单元，或矩形单元，其穿过塔盘并通过向上指向的固定腿连接至塔盘。
特别是在分离塔的直径相对较大的情况下，在错流传质塔盘上，由至少一个进料口直至到达至少一个出口的出口堰自然地形成了明显的液体梯度(液体的滞留高度的梯度提供错流(至有限的程度))。其结果是，比较而言，在液体高度相对低的区域中，由于所形成的抗力较低，因此上升的蒸汽(上升的气体)可更容易穿过液体层。这可最终导致错流传质塔盘的气体负载不均匀(优选地流经液体高度较低的区域(较小的流动阻力))，其减弱了塔盘的分离作用。在这个方面，通过下述方式可产生补偿效应：例如，在错流泡罩塔盘的情况下，使用可调节高度的泡罩(或者也可改变泡罩尺寸)；或者，例如在错流阀式塔盘的情况下，使用具有不同重量的板(盖)，使得传质塔盘在其横截面上基本均匀地产生气体(其中错流传质塔盘上的液体高度较低，适当地，就应用而言，泡罩的高度在相对较低的水平下进行选择，或者冲程板(冲程盖)的重量在相对较高的水平下进行选择；泡罩的高度也可例如通过可控地缩短相应烟囱状管的长度来降低，在其末端泡罩被任选地螺栓连接；可替代地或另外地，例如，泡罩边缘的锯齿形/槽形结构也可改变，以便实现所需的流动阻力补偿；理想地，在错流传质塔盘上进行调节，使得在分离塔的操作中，存在于错流泡罩塔盘上的每个泡罩对上升气体产生相同的流动阻力)。否则，错流传质塔盘的通道(通孔)通常有利地均匀配置。
穿过(从上至下)错流传质塔盘的孔——其横截面积通常比错流传质塔盘的所有其他孔的总横截面积小200倍以上(不包括至少一个降液管的横截面积)——不构成用于气体穿过错流传质塔盘而上升的(分离)通孔，因此不计为其中的一部分。例如，这些孔可为极小的空孔，当分离塔关闭后，通过这些空孔，液压密封的错流塔盘可排空。这些孔也可用于螺钉连接的目的。
具有至少一个降液管的传质塔盘的序列——其中至少一个进料口和至少一个出口存在于例如(圆形)传质塔盘的相同的半侧中，或者，其中至少一个进料口在塔盘的中间且至少一个出口在塔盘的边缘——不构成本申请(本发明)意义上的错流传质塔盘的序列。
如上述所设计的错流传质塔盘的效率通常小于理论塔板(理论分离阶段)的效率。在本文中，理论塔板(或理论分离阶段)应理解为通常是指分离塔的空间单元，所述分离塔包括分离内件，并且被用于热分离工艺，根据热动平衡该热分离工艺产生物质的富集。换言之，术语“理论塔板”既适用于具有传质塔盘的分离塔，也适用于具有规整填料和/或乱堆填料的分离塔。
现有技术建议在分离塔(包括那些具有分离内件的那些)内使用至少两个相同的错流传质塔盘的序列，其用于进行分离塔内至少一种上升的气流与分离塔内至少一种下降的液流的热分离工艺，并且其中至少一个料流包含至少一种(甲基)丙烯酸单体。例如，文献DE 19924532 A1、DE 10243625 A1和WO 2008/090190 A1建议在分离塔内另外使用一个序列的相同液压密封的错流传质塔盘，用于进行包含丙烯酸的产物气体混合物的分级冷凝的工艺，该产物气体混合物来自用分子氧非均相催化气相部分氧化丙烯酸的C3前体，所述分离塔从底部向上包括，首先是双流传质塔盘，随后是液压密封的错流传质塔盘。
在现有技术中所推荐的多个序列的错流传质塔盘的特征在于，在每种情况下，在从其至少一个进料口至其至少一个降液管的错流方向上，该序列中两个连续错流传质塔盘的下层塔盘，仅在至少一个进料口与至少一个降液管(至少一个降流孔)之间的区域有通孔(参见，例如DE 10243625 A1的图3和图4；DD 279822 A1的图1；DD 216633 A1的图1和Chemie-Ing.-Techn.第45卷,1973/No.9+10,第617至620页的图1)。
本发明特别涉及其中使用上述塔盘的塔。
通常，用于热分离方法的分离塔包括支撑元件作为塔的支撑结构。WO 2004/092108 A1记载了例如其中传质塔盘通过双T支撑件支撑的分离塔。
在具有非常高的内径的塔中，出现了这样的问题，即塔腔内安装的塔盘变得不稳定。为了使直径大于例如5m的塔体内的塔盘稳定，已经使用支撑结构，以便在垂直方向上支撑塔盘。然而，在此出现的问题是，塔内流体混合物的热处理被劣化。分离作用显著降低。
因此，本发明的目的是提供一种在本文开始所述类型的塔，其中，即使当塔体具有高的直径时，完全分离性能也得以确保。此外，将详述用于这种塔的塔盘装置以及塔内至少一种上升的气体与塔内至少一种下降的液体之间的热分离方法。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的塔、具有权利要求17的特征的用于所述塔的塔盘装置和具有权利要求18的特征的方法来实现。有利的构造和改进由从属权利要求明显看出。
因此，已发现用于流体混合物的热处理的塔，所述塔具有形成塔腔的圆柱形的垂直塔体、在塔腔内以垂直间隔的方式安装的多个塔盘以及在垂直方向上支撑至少一个塔盘的支撑结构。本发明的塔的特征在于，支撑结构具有多个孔，该孔使水平传质能通过该支撑结构。
在本文中，支撑结构应理解为意指该支撑结构垂直地支撑塔内的至少一个塔盘。因此，支撑结构以这样的方式安装在塔内，即其可实现支撑功能。此外，设计支撑结构的材料强度，以使得可实现支撑功能。因此，更特别地，支撑结构不应理解为意指这样的挡板：其被固定在塔盘上并且旨在防止存在于塔盘上的液体的波浪式刺激。
特别地，所述塔的塔盘水平排列并且以垂直间隔的方式安装在塔腔内。这形成了例如沿向下方向排列的水平表面，其由支撑结构支撑。
在非常高的塔直径的情况下，必须使用在塔盘间隔范围内具有垂直距离的支撑件。这产生了这样的级联区域：其不具有横向交换，并且其中由于错流所致的不平衡分布不能被充分地抵消。在最坏的情况下，可形成其中液体和气体几乎完全分开传输的区域。已经发现，该效果导致在高塔直径下的分离作用的不利降低。
因此，已经发现，在非常高的塔直径的情况下，由于支撑结构阻止塔盘中水平方向上的传质，因此产生了分离性能的劣化。在这种情况下，结果是由于两个垂直相邻塔盘之间的支撑结构而产生水平级联。在本发明的塔中，支撑结构具有防止这种级联的孔，因为其使水平传质能通过该支撑结构。其结果是，在塔盘支撑件——其中支撑高度在塔盘间隔的范围内——的情况下，分离性能降低的不利影响不再产生。
在通过支撑结构的垂直截面中，孔占支撑结构的截面积的比例特别是在30％至90％的范围内，优选在40％至80％的范围内且更优选在50％至60％的范围内。对于孔在支撑结构的截面积的比例的这些数值范围特别适用于通过支撑结构的所有垂直截面。
已经发现，如前言中所述的，特别是在使用用于流体混合物的热处理、特别是分离的塔的情况下，只有当塔盘上的液体可以充分错流时，才可确保充分的分离作用。在许多方法中，为此目的，孔占支撑结构的垂直横截面面积的比例必须为至少40％、优选至少50％。根据所进行的分离过程，在大于5m的大的塔直径的情况下，例如，当孔占支撑结构的垂直横截面面积的比例较小时，在分离作用方面产生显著的劣化。
在塔的一个优选构造中，支撑结构具有至少一个支撑件。在此情况下，在支撑件的垂直壁表面中形成孔。该支撑件可为例如双T支撑件、T支撑件、U支撑件或Z支撑件。在此情况下，在每种情况下均在支撑件的垂直壁中形成孔。
优选地，支撑结构具有多个支撑件，在这种情况下，也在支撑件的垂直壁中形成孔。例如沿水平方向间隔开的支撑件可在垂直方向上支撑塔盘。
在本发明塔的一个工作实施例中，支撑件的高度相当于相邻塔盘之间的垂直距离，使得支撑件布置在相邻塔盘之间。以此方式，即使在非常大的塔直径的情况下，也提供了用于塔盘的稳定的支撑结构。
在本发明塔的一个工作实施例中，至少一些孔仅由设置在塔盘上表面上的元件而在向下方向上被界定。因此，孔延伸得非常远，直到塔盘的上表面。以此方式，存在于塔盘上表面上的液体可在水平方向上几乎不受阻碍地流过支撑件。
除非另有明确说明，否则空间术语“顶部”、“底部”、“水平”和“垂直”指的是塔在操作期间的方向。
在本发明塔的另一种构造中，支撑结构为网格或骨架(framework)。网格包括支撑件，该支撑件由多个对角布置并且在交叉点处彼此连接以形成格子的棒状物构成。骨架为多个在任一端彼此连接的棒状物的结构。每个棒状物是至少一个框架(frame)的一部分。因此，框架为由棒状物构成的多边形。支撑结构的这种构造为特别良好的水平传质提供了非常大的孔，即使在非常高的塔直径的情况下，支撑结构也为塔盘提供了足够的稳定性。
支撑结构特别设置在塔盘上，并且从下方支撑在其上方布置的塔盘。在这种情况下，有利的是，无需将支撑结构自身固定在塔体内。支撑结构设置在固定在塔体内的下层塔盘上，并以此方式支撑在其上方的塔盘，特别是在塔盘的中间区域。以这种方式，也可在塔体内提供对塔盘特别稳定的结构。
在本发明塔的另一种构造中，在至少部分孔中，孔的下边界边缘由支撑结构设置其上的塔盘形成，从而这部分孔使水平传质能沿该塔盘的平面不受阻碍的通过这些孔。因此，在这些孔的情况下，支撑结构在向下方向上是开口的，使得液体可流过塔盘上的这些孔。以此方式，可在支撑结构设置其上的塔盘上提供特别良好的水平液体交换。
或者，孔的下边界边缘不是由塔盘本身形成，而是由设置在塔盘上面的支撑结构的元件形成。然而，该元件仅非常窄，使得其仅轻微地削弱塔盘平面上的水平传质。
在本发明塔的另一种构造中，支撑结构具有至少一个支撑件。该支撑件包括上层水平臂、垂直臂和下层水平臂，上层水平臂支撑上层塔盘，垂直臂穿过下层塔盘，并且下层塔盘由下层水平臂从下方支撑。
在该构造中，支撑结构的孔在垂直臂中形成。一些孔、特别是下层孔，可布置在垂直臂中，使得孔的下边缘布置在下层塔盘的上表面的水平位置处。通过支撑结构的这种构造，提供了非常良好的水平传质，而该支撑结构同时具有非常良好的稳定性并且可支撑两个塔盘。
在本发明塔的一个改进中，至少两个孔以垂直间隔的一个在另一个之上的方式布置。这意味着，至少在一些区域中，以一个在另一个之上方式布置的两个孔在垂直方向上重叠。以一个在另一个之上的方式布置的孔的横向边界特别布置在相同的垂直面上。此外，以一个在另一个之上的方式布置的两个孔的形状特别是相同的。它们可任选地以镜面对称的方式布置。所述孔可例如具有梯形形状。该构造有利地实现了这样的效果，即在不同水平面上的两个塔盘之间的传质得以确保，并且同时维持了支撑结构的高稳定性。
在另一种构造中，孔以具有垂直间隔的至少两个水平行的方式布置。两个水平行的孔可特别以彼此水平偏置的方式布置。以此方式，在不同水平面上能够进行传质，同时不会损害支撑结构的稳定性。
在本发明塔的一种构造中，孔具有蜂窝状结构。例如，至少一些孔是六边形的。以此方式，可以为塔盘提供特别高的稳定性，并且同时能够使塔盘上的水平传质通过蜂窝状结构。
其他分离内件可设置在支撑件与塔盘之间形成的区域中。该分离内件改进了用作分离塔的塔中的质量分离。
这些其他的内件可例如，以填料、特别是规整或有序填料，和/或乱堆填料床的形式提供。在乱堆填料中，优选包括环形、螺旋状形、鞍形填料、拉西(Raschig)环、Intos环或鲍尔(Pall)环、贝尔(Berl)或英特勒(Intalox)鞍形、Top-Pak等的那些填料。特别适合于本发明使用的萃取塔的规整填料为，例如，购自Julius Montz GmbH in D-40705 Hilden中的规整填料，例如Montz-Pak B1-350规整填料。优选使用由不锈钢板制成的穿孔的规整填料。具有有序填料的填料塔是本领域技术人员本身已知的，并且记载在例如Gebrüder SulzerAktiengesellschaft in Winterthur,Switzerland的Chem.-Ing.Tech.58(1986)no.1,第19-31页和Technische Rundschau Sulzer 2/1979,第49页及之后的页中。
本发明的塔可特别用作分离塔。该分离塔具有一个序列的塔盘，特别是传质塔盘。所用的传质塔盘特别是在本文开始时所提及的塔盘，即没有强制流的传质塔盘，例如滴流式筛板塔盘和双流塔盘；以及具有强制液体流的传质塔盘，例如错流传质塔盘、特别是错流泡罩式塔盘、错流罩式塔盘、错流Thormann塔盘以及错流阀式塔盘。
本发明塔内两个紧邻塔盘之间的净距离特别不超过700mm，优选不超过600mm或不超过500mm。适当地，就应用而言，塔盘序列内的净距离为300至500mm。通常，塔盘间隔应不小于250mm。
在本文中，塔体的高的直径应理解为意指至少5m的直径。本发明塔的塔体特别具有至少5m、且特别是大于5m、优选大于7m的最大水平程度。如果塔体具有圆形截面，则最大水平程度为塔体的内径。
塔体的高度为例如大于5m，特别是大于10m。然而，塔体的高度也可超过30m或40m。
本发明还涉及用于流体混合物的热处理的塔的塔盘装置，所述塔盘装置包括在塔的塔腔内布置的塔盘和用于塔盘的具有多个孔的支撑结构，其使传质能以平行于塔盘的方式通过该支撑结构。如果塔盘装置的塔盘在塔中以水平排列的方式使用，则支撑结构的孔使水平传质能通过该支撑结构。在塔中使用塔盘装置的情况下，可获得如在上述塔中相同的优点。
本发明还涉及如上所述的塔内的至少一种上升的气体与塔内的至少一种下降的液体之间的热分离方法。在这种情况下，上升的气体和/或下降的液体特别包含(甲基)丙烯酸单体。
已经发现，在热分离方法——其中上升的气体或下降的液体包含(甲基)丙烯酸单体——的情况下，水平方向的传质是特别重要的。为了确保足够的分离作用，在这种情况下，特别要求孔占支撑结构的水平横截面面积的比例大于40％，特别是大于50％。
本发明的热分离方法可以是，例如，用于从包含丙烯酸的产物气体混合物中分离丙烯酸的分级冷凝的方法，所述产物气体混合物来自用分子氧非均相催化气相氧化丙烯酸的C3前体化合物(特别是丙烯和/或丙烷)以得到丙烯酸。
分离塔(冷凝塔)可按照如文献DE 10243625 A1和WO 2008/090190 A1中所述进行构造，区别是其中所用的塔盘由本发明的塔盘装置构成，即包括所述的支撑结构。
以下参照附图来说明本发明的塔的工作实施例和本发明方法的工作实施例。
图1示出了本发明的一个工作实施例中的塔的示意图，
图2示出了图1中所示的工作实施例的塔的横截面，
图3示出了图1中所示的工作实施例中的塔的垂直截面的局部视图，其中具有支撑结构的第一实例，
图4示出了图1中所示的工作实施例中的塔的垂直截面的局部视图，其中具有支撑结构的第二实例，以及
图5示出了图1中所示的工作实施例中的塔的垂直截面(垂直于图4中所示的垂直截面)的局部视图，其中具有支撑结构的第二实例。
下文中所述的工作实施例涉及分离塔1，该分离塔1例如在用于从包含丙烯酸的产物气体混合物中分离丙烯酸的分级冷凝方法中，所述产物气体混合物来自用分子氧非均相催化气相部分氧化丙烯酸的C3前体化合物(特别是丙烯和/或丙烷)以得到丙烯酸。
图1以示意性的方式示出了本身已知的分离塔1。其包括圆柱形塔体2，它的轴垂直对齐。塔体2基本上为中空圆柱体。这意指，塔体2的壳体7形成了塔腔3。塔体2由不锈钢制成。在外部，分离塔1通常以常规方式热绝缘。分离塔1的高度为40m。塔体2的壳体7的内径均为7.4m。
在垂直方向上，分离塔1被分为三个区域：上部区域A被称为塔头。在塔头处设置有进料口4，通过该进料口4可将液体引入塔腔3中。此外，用于排出气体混合物的废气管线13在顶部处形成。
在塔头下方，形成了区域B。在该区域中，进行分级冷凝。排出管线14设置在该区域内，粗丙烯酸通过该排出管线14排出。
在区域B下方，在区域C中形成了塔底。在塔底，具有用于将产物气体混合物引入塔腔3的入口5。此外，塔底具有用于底部液体的出口6。
在区域B中，固定在塔腔3中的多个塔盘8是水平的并且彼此垂直地间隔开。塔盘8用作分离内件，其改进分离塔1的分离。塔盘8为滴流式筛板塔盘。也可使用通过前言提到的那些塔盘中的其他塔盘。
图2示出了分离塔盘1的区域B中两个塔盘8之间的水平横截面。在塔腔3中，在塔体2的壳体7内，存在支撑结构9，其支撑沿垂直方向设置在其上面的塔盘8。在图2所示的工作实施例中，支撑结构9具有在水平方向上彼此间隔开的两个支撑件10。支撑件10彼此平行排列，并且在支撑件10的纵向方向上从壳体7的一侧延伸至壳体7的相对侧。支撑件10可各自为双T支撑件。
图3示出了穿过分离塔1的垂直横截面的局部视图。该局部视图示出了壳体7的截面和在壳体7的区域内的三块塔盘8的截面。塔盘8由壳体7上的突出物11支撑。然而，由于塔体2的直径非常高，因此塔盘8需要其他支撑件，特别是在中间。为此，根据本发明，设置了支撑结构9，在这里所述的工作实施例中，支撑结构9包括图3所示的截面上可识别的支撑件10。
这些支撑件10的构造在下文中详细说明。
支撑件10设置在下层塔盘8上。支撑件10——构造为双T支撑件——的上表面，从下方支撑在其上方的塔盘8的下表面。因此，支撑件10的高度对应于两个相邻塔盘8之间的垂直净距离H。该工作实施例中的净距离H均为400mm。
支撑件10在垂直壁中具有多个孔12。孔12形成了蜂窝状结构。一些孔12为六边形的。孔12使水平传质能通过由支撑件10形成的支撑结构9。
至少一些孔12仅通过在塔盘8的上表面上设置的元件15从下方界定。因此，一些孔12延伸得非常远，直到塔盘8的上表面。以此方式，对于存在于塔盘8的上表面上的液体，可以在水平方向上几乎不受阻碍地流过支撑件10。
支撑件的蜂窝状结构被构造成使得孔12占支撑件10的垂直横截面积的比例在约50％至60％的范围内。
如图3所示，在该蜂窝状结构中，至少两个梯形孔12以垂直间隔的一个在另一个之上的方式布置。这些孔12以相对于水平镜像轴镜像对称的方式布置，该水平镜像轴在以一个在另一个之上的方式布置的两个孔12之间的中间位置处延伸。
在另一个工作实施例中，支撑结构9为网格或骨架。在此情况下，在穿过支撑结构9的垂直截面中的孔可占支撑结构9的截面积的比例最高达90％。网格或骨架也可设置在塔盘8上，并且从下方支撑布置在其上方的塔盘8。然而，网格或骨架也可固定在塔盘8下方的壳体7上，并从下方支撑塔盘8，但是与下方的塔盘间隔开。
内件可以任选地布置在孔12内或布置在至少一些孔12内。这种内件可为填料，特别是规整填料或有序填料，和/或乱堆填料。
支撑结构9的另一个实施例示于图4和图5中。使用了两个双T支撑件17-1和17-2，其由壳体7的区域内的突出物11支撑。支撑件17-1和17-2具有上层水平臂17-1-1和17-2-1，其从下方支撑上层塔盘8。支撑件17-1和17-2还具有垂直臂17-1-3和17-2-3，其各自从上层水平臂17-1-1和17-2-1向下延伸。下层塔盘8中设置有槽状孔16，支撑件17-1的垂直臂17-1-3或支撑件17-2的垂直臂17-2-3穿过该槽状孔16。在下层塔盘8的下方，设置在垂直臂17-1-3和17-2-3上的下层水平臂17-1-2和17-2-2从下方支撑下层塔盘8。因此在该情况下，支撑结构9支撑了两个塔盘8。
下层孔18布置在垂直臂17-1-3和17-2-3中，使得孔18的下边缘布置在下层塔盘8的上表面的水平处。以此方式，液体可不受阻碍地在下层塔盘8的上表面上循环。
支撑件17-1、17-2的蜂窝状结构例如这样形成，使得孔18占支撑件17-1、17-2的垂直截面积的比例在约50％至60％的范围内。
如图5所示，孔18以在两个水平行上具有垂直间隔的方式布置。在此情况下，两个水平行的孔18彼此水平偏移地布置。
上述支撑结构9与塔盘8一起形成用于流体混合物的热处理的塔1、特别是分离塔1的塔盘装置。
以下描述了本发明方法的工作实施例，其用上述分离塔1进行。
所述方法是在分离塔1内至少一种上升的气体和分离塔1内至少一种下降的液体之间的热分离方法。上升气体和/或下降液体特别包含(甲基)丙烯酸单体。
在所述分离方法中，用于从包含丙烯酸的产物气体混合物中分离丙烯酸的分级冷凝是在包括分离内件的分离塔1中进行，所述产物气体混合物来自用分子氧非均相催化气相部分氧化丙烯酸的C3前体化合物(尤其是丙烯和/或丙烷)以得到丙烯酸。由底部向上，分离塔包括，首先是双流塔盘，然后是错流罩式塔盘，如上所述其从下方得以支撑。另外，所述方法按照文献DE 19924532 A1、DE 10243625 A1和WO 2008/090190 A1中所述进行。
术语丙烯酸的“C3前体”包含从正式意义上来说通过还原丙烯酸而获得的那些化合物。已知的丙烯酸的C3前体为例如丙烷、丙烯和丙烯醛。然而，化合物如丙三醇、丙醛或丙酸也应被计入C3前体中。由这些化合物开始，用分子氧非均相催化气相部分氧化为至少部分氧化脱氢。在相关的非均相催化气相部分氧化反应中，所述丙烯酸的C3前体(通常由惰性气体稀释，例如分子氮、CO、CO2、惰性碳氢化合物和/或水蒸气)以与分子氧的混合物形式在高温和任选的高压下通过过渡金属混合氧化物催化剂，氧化转化为含有丙烯酸的产物气体混合物。
典型地，基于存在(其中)的特定组分的总量计，包含丙烯酸的产物气体混合物——来自在固态催化剂上用分子氧非均相催化气相部分氧化丙烯酸的C3前驱体(例如丙烯)——具有如下内含物：
Figure BDA0001255359680000211
作为剩余物的惰性气体，例如氮气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷
和/或丙烷。
部分气相氧化本身可按照现有技术所述的进行。由丙烯开始，部分气相氧化可例如以在EP 700 714 A1和EP 700893 A1中所述的两步连续氧化法进行。然而，应当理解，也可以采用DE 19740253 A1和DE 19740252A1中所述的气相部分氧化。
通常，离开部分气相氧化的产物气体混合物的温度为150℃至350℃，经常为200℃至300℃。
为了分级冷凝，在热的产物气体混合物进入分离塔1的区域C(底部)之前，首先将所述热的产物气体混合物直接冷却和/或间接冷却至100至180℃的温度。分离塔1内存在的操作压力通常为0.5至5巴，经常为0.5至3巴，且在很多情况下为1至2巴。
参考标记列表
1 塔、分离塔
2 塔体
3 塔腔
4 进料口
5 入口
6 出口
7 壳体
8 塔盘
9 支撑结构
10 支撑件
11 突出物
12 孔
13 废气管线
14 排出管线
15 元件
16 孔
17-1、17-2 支撑件
17-1-1、17-1-2 水平臂
17-2-1、17-2-2 水平臂
17-1-3、17-1-3 垂直臂
18 孔

Claims (18)

1.用于流体混合物的热处理的塔(1)，具有
圆柱形的垂直塔体(2)，其形成塔腔(3)，
多个塔盘(8)，其以垂直间隔的方式安装在塔腔(3)中，其中每个塔盘与塔壁平齐，以及
支撑结构(9)，其在垂直方向上支撑至少一个塔盘(8)，
其中，
支撑结构(9)具有多个孔(12；18)，其使水平传质能通过该支撑结构，
孔(18)以垂直间隔的至少两个水平行布置，其中至少两个孔(12；18)以垂直间隔的一个在另一个之上的方式布置，
支撑结构(9)设置在塔盘(8)上，并从下方支撑在其上方布置的塔盘(8)。
2.根据权利要求1所述的塔(1)，其中在垂直截面上通过支撑结构(9)的孔(12；18)占支撑结构(9)的截面积的比例在30％至90％范围内。
3.根据权利要求1所述的塔(1)，其中在垂直截面上通过支撑结构(9)的孔(12；18)占支撑结构(9)的截面积的比例在40％至80％范围内。
4.根据权利要求1所述的塔(1)，其中在垂直截面上通过支撑结构(9)的孔(12；18)占支撑结构(9)的截面积的比例在50％至60％范围内。
5.根据权利要求1所述的塔(1)，其中支撑结构(9)具有至少一个支撑件(10)，并且孔(12；18)在支撑件(10)的垂直壁表面中形成。
6.根据权利要求1所述的塔(1)，其中支撑结构(9)具有多个支撑件(10)，并且孔(12；18)在支撑件(10)的垂直壁表面中形成。
7.根据权利要求5或6所述的塔(1)，其中一个支撑件(10)或多个支撑件(10)的高度相当于相邻塔盘(8)的垂直间隔，使得一个支撑件(10)或多个支撑件(10)布置在相邻塔盘(8)之间。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的塔(1)，其中支撑结构(9)为网格或骨架。
9.根据权利要求1所述的塔(1)，其中在至少部分孔(12；18)中，孔(12；18)的下层边界边缘由支撑结构(9)设置在其上的塔盘(8)或元件(15)形成，从而这部分孔(12；18)使水平传质能沿该塔盘(8)的平面基本上不受阻碍的通过孔(12；18)。
10.根据权利要求1所述的塔(1)，其中支撑结构(9)具有至少一个支撑件(17-1)，其包括上层水平臂(17-1-1)、垂直臂(17-1-3)和下层水平臂(17-1-2)，上层水平臂(17-1-1)支撑上层塔盘(8)，垂直臂(17-1-3)穿过下层塔盘，并且下层塔盘由下层水平臂(17-1-2)从下方支撑。
11.根据权利要求1所述的塔(1)，其中两个水平行的孔(18)以彼此水平偏置的方式布置。
12.根据权利要求1所述的塔(1)，其中孔(12；18)具有蜂窝状结构。
13.根据权利要求1所述的塔(1)，其中至少一些孔(12；18)为六边形的。
14.根据权利要求1所述的塔(1)，其中塔体(2)的最大水平距离大于5m。
15.根据权利要求1所述的塔(1)，其中塔体(2)的最大水平距离大于7m。
16.用于流体混合物的热处理的塔(1)的塔盘装置，包括布置在塔(1)的塔腔(3)内的塔盘(8)和用于塔盘(8)的支撑结构(9)，该支撑结构(9)具有使传质能以平行于塔盘(8)的方式通过该支撑结构(9)的多个孔(12；18)，
其中孔(18)以垂直间隔的至少两个水平行布置，其中至少两个孔(12；18)以垂直间隔的一个在另一个之上的方式布置，
支撑结构(9)设置在塔盘(8)上，并从下方支撑在其上方布置的塔盘(8)。
17.在权利要求1至15中任一项所述的塔(1)内至少一种上升的气体和该塔(1)内至少一种下降的液体之间的热分离方法。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，上升的气体和/或下降的液体包含(甲基)丙烯酸单体。
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