CN1276253A - 用于含有易堵塞性物质的有机化合物的精制塔及精制法 - Google Patents

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Abstract

一种精制塔,设置喷淋接触型的塔板,在该塔板的整个面上形成开孔部。作为上述开孔部的孔径为3—30mm是理想的,并推荐在其开孔部的面积总计为塔板上部面积的10—50%。用上述精制塔能长期连续地进行精制含有易堵塞性物质的(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、苯二甲酸、马来酸等有机化合物。

Description

用于含有易堵塞性物质的有机化合物的精制塔及精制法
本发明涉及一种用于含有易堵塞性物质的有机物精制的精制塔以及用该精制塔的有机物的精制法，特别是涉及一种适用于含有浆液或如不溶性聚合物的固体物(包括粘稠性物质)的液状有机化合物，例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、苯二甲酸、马来酸等精制的精制塔和用该精制塔的精制方法。
人们知道，在通过气液接触从多种成分的混合物中精制特殊成分时所用的具有代表性的精制塔，按气液接触方式不同可分成(a)垂直流向接触型、(b)对流接触型及(c)喷淋接触型的精制塔。
所谓上述(a)的垂直流向接触型的精制塔，如图1A所示，是在精制塔的内部通过下流管3设置多级塔板1，在各塔板1上形成多个孔1a，同时由堰2形成被处理液(或浆液)的滞留部R。然后，从精制塔的上方流下被处理液，同时当从下方上升气体流一流过，则通过上述孔1a所上升的气体在通过被滞留在所述滞留部R内的被处理液中时就进行气液接触。
在(b)对流接触型精制塔中，如图1B所示，设有多个孔4a的塔板4全都架在精制装置的水平方向，并且在上下方向留有适当的间隔，设置成多级，在通过所述孔4a流下的被处理液和通过同孔4a上升的气体之间进行气液接触。
另外，在(c)喷淋接触型精制塔中，如图1C所示，在被处理液以瀑布状从上侧挡板5向下侧挡板6流下时，在潜入该液流上升的气体之间进行气液接触。
当比较上述(a)-(c)所示的各种类型精制塔的气液接触效率时，由于(a)的垂直流向接触型最优越，其次是(b)的对流接触型的优越，因此通用的精制塔几乎都是采用这两种型式的精制塔。
但是，在作为精制对象的被处理液为含有易堵塞性物质的情况下，在塔板1(或塔板4)上所开的所述孔1a(或孔4a)存在由于该易闭性物质所堵塞的情况，不但使以垂直流向或对流的气液接触效率降低，而且阻碍被处理液的流下及气体的上升，难于进行连续作业。因此，当发生了这样的闭封时，必须要进行暂时中止运转用人工方法取除或者用药物的化学方法除去在精制塔内所积集的堵塞物。
本发明是为解决上述问题而作出的，其目的是提供一种精制塔及该精制塔高效的精制法。这种精制塔，即使是在被精制的被处理液为含有易堵塞性物质的有机物的情况下，也可长期不产生塔内的阻塞事故，并且能连续不断地进行精制作业。
能解决上述问题的本发明的精制塔是通过从塔内下降的被处理液与向塔内上升的气体的接触进行被处理液的精制的喷淋型精制塔。
其特征在于在所述精制塔内，设置多级带有被处理液流下用的切口部的挡板，并且在该挡板上全部设有贯通气体用的孔。
为了能更可靠地抑制因易堵塞物质的堵塞，沿水平或者向所述切口部方向倾斜地设置在上述精制塔内所设置的所述挡板是理想的。另外，所述孔的孔径为3-30mm的范围，该开孔的开口面积合计为挡板的俯视平面面积的10-50％，而最好设计成为20-40％的范围。还有，所述挡板的俯视平面面积为所述塔的横截面面积的30％以上是理想的，而最好为55％以上，并且理想的为90％以下，而最好的为80％以下的范围。并且将在所述塔内所设置的任意的挡板与相邻的下侧挡板的被处理液溢流面积为所述塔的横截面积的10％以上是理想的。而最好为20％以上，并且理想的为120％以下，而最好为110％以下的范围。由于这样所设计的精制塔可有效地抑制在塔内因易堵塞性物质的堵塞事故，因此在使用含易堵塞性物质的有机化合物作为被处理液时，也能更有效地发挥其特性。
另外，本发明的精制法，其特征是使用上述结构的精制塔，通过气液接触能高效地精制含有易堵塞性物质的液体的有机化合物，例如(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯。
按本发明，以喷淋接触型的精制塔为基本构成，通过着眼于在该塔内所设置的上述结构的挡板，可以长期不发生堵塞事故并高效连续地进行含有易堵塞性物质的液体有机化合物的精制作业。
在本发明中，所谓精制塔是指包括用于精制目的物的蒸馏塔、吸收塔、解吸塔等的各种塔。
另外，作为导入到本发明中的精制塔中的被处理液，可列举在通常的(甲基)丙烯酸、苯二甲酸、马来酸的制造过程中用接触气相氧化所得到的反应气体的凝聚液、溶剂收集液等，但是不限于这些被处理液。即使被处理液是包含易堵塞物质的有机化合物，例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、苯二甲酸、马来酸等的有机化合物也是适用的。可举例作为在(甲基)丙烯酸中所含的易堵塞性物质的聚合物，对苯二甲酸，富马酸等的析出物；作为在苯二甲酸、马来酸中所含的易堵塞性物质的醛聚合物或醌缩合物等的焦油状物质。
另外，作为导入到本发明的精制塔中的气体可导入由重沸器等产生的蒸汽及在上述接触气层氧化所得到的反应气体等，没有特别的限制。
图4是在喷淋接触型精制塔内设置了挡板的精制塔的概括说明图。从在精制塔10上部所设置的被处理液供给装置(分流器)11向挡板12上供给含有易堵塞性物质的被处理液。然后，所供给的被处理液边逐次向下方的挡板，挡板13、14……逐一流下边与从下方上升的气体(由重沸器产生的蒸汽等)进行气液接触并进行精制。另外在本发明中所谓精制塔也包括蒸馏塔、吸收塔、解吸塔等。
但是，如上所述，在喷啉接触型精制塔中，由于只是在从切口部以瀑布状流动的被处理液与潜入其液膜中上升的气体之间进行气液接触，所以与上述的垂直流向接触型或对流接触型的精制塔相比其气液接触效率低。因此，在本发明中，作为提高气液接触效率的方法，例如如图5所示，在整个塔内所设置的挡板21上全面地形成多个孔30，通过该孔30使上升的气体与被处理液进行气液接触提高精制效率。即，与在以往的喷淋接触型精制塔(如图1C)中在内部所设置的挡板上不形成孔，而只是在从所述的切口部使以瀑布状流下的被处理液在气体通过时进行气液接触不同，在本发明中除通过这种瀑布状液膜时进行气液接触之外，由于通过在各挡板上所开的孔所流下的被处理液与上升到该孔内的气体之间也进行气液接触，因此可大幅度地提高总体气液接触效率，能显著地提高精制效率。
而且在本发明中，基本上采用喷淋接触型并且即使是在各挡板上所开口的孔多少也发生被堵塞，但是通过各挡板的切口部能确保被处理液的下降流及气体的上升流，因此都不产生所谓这些液流和气流受阻碍或塔内堵塞的问题。
另外，如上所述，由于在整个挡板上所形成的孔能起到通过该孔的被处理液与气体进行气液接触的作用，并且孔经过小就容易使易堵塞性物质堵塞，所以直径为3mm以上，而最好为12mm以上是理想的。但是相反，当孔径过大，则气体就不与被处理液接触，由孔内上升降低了气液接触效率，所以孔径为30mm以下，而最好为25mm以下是理想的。
还有，这种孔可以全部是相同形状和同样大小的，或者也可以是不同形状和不同大小的。但是，为了可靠地保证稳定并高的气液接触效率，对各挡板都形成相同形状和同一大小的孔是理想的。并且虽然从防止堵塞的观点看圆形孔最理想，但是根据情况，即使为椭圆形成卵形或者多边形也可以，并这时的开口大小也可参考上述的圆形的直径的大小。
还有，若将各孔大小和开口数设计成该孔的总开孔面为挡板的俯视面积的10-50％的范围，而最好为20-40％的范围，由于能抑制对孔内易堵塞性物质的堵塞并且更加有效地提高气液接触效率所以是理想的。
还有，对于构成被处理液的下降流路及气体的上升流路的所述切口部(通常也称之为窗口部，如图2的符号28)的精制塔横截面积的开口面积比例(窗口面积比例)对提高气液接触效率也是重要的，设计成通常为10％以上，而最好为20％以上，理想的为70％以下，而最好为45％以下的范围是理想的。当开口面积比例不到10％，则气体通过口过小，由于气体通过速度变大容易引起液泛。但是当超过70％容易造成短通路，存在引起效率降低的可能性，并得不到足够的气液接触效率。另外，各挡板的所述窗口面积比例可以都相同(实际上为50％以下是理想的)、也可以组合设置不同窗口部面积比例的挡板(例如，10％与70％等的组合)。
并且，在上下相邻的挡板间的被处理液溢流面积(一般称之为窗帘开口部，参照图3的符号29)的面积比例(窗帘开口部面积比例)为塔的横截面的10-120％的范围是理想的，而为进一步提高喷淋接触效率最好为20-110％的范围。
在不到10％时，容易引起液泛，而一超过120％，就不能再令其提高气液接触功率，而只是使装置大型化是不理想的。
挡板的形式有各式各样，可以适当选择并采用如图6A式的环盘式及图6B-6D所示的扇形的挡板。另外，作为扇形挡板式的具体实例，也可以采用图6C所示的双流式挡板或图6D所示的多流式挡板。在任何一个情况下，在切口部边缘不设置堰使在挡板的上面不能滞留部是理想的。但是，在其下方加斜度设置挡板时(图7A-B)，为了减少挡板上的液面升起，在切口部全都设置堰是理想的。通常用直线堰、带凹口堰等任何一种堰都可用。另外，对堰的高度没有特别的限定，堰高度对级间隔为5-40％是理想的。斜度为10°以下是理想的。另外，当设置堰在挡板上面能形成滞留部，在该部分堆积易堵塞性物质并且容易堵塞在该部分上所开口的孔，因此，堰的高度与斜度的关系，即使塔板接合部与堰上面一样高是理想的。为了能更可靠地抑制向各挡板上面易堵塞性物质的堆积附着。得到高气液接触效率，至少将各挡板水平设置，并且设置挡板使流体从上侧挡板向下侧挡板流下并接住，是理想的。
另外，将精制塔的温度设定在目的物[即(甲基)丙烯酸、苯二甲酸、马来酸]的熔点以上使能进行气液接触作业的温度。例如，在为(甲基)丙烯酸(酯)时，理想的为20-150℃，而最好为40-100℃。
按上述构成的本发明，能有效地用于精制含有例如如下述的易堵塞性物质的各种液体有机化合物。
下面对附图进行简单的说明。
图1A-C为表示气液接触方法的说明图。
图2为窗口部位置的说明图。
图3为窗口帘开口部位置的说明图。
图4A-4B为表示在本发明的方法中能采用的精制塔的概要说明图。
图5为表示在本发明的精制塔所用理想的挡板的代表例的说明图。
图6A-D为表示在喷淋接触型精制塔中所设置的挡板的变换形式的说明图。
图7A-7B为表示能在本发明方法中采用的精制塔的概要说明图。
图中，1、4-塔板，12、13、14、21、35-挡板，2、36-堰，3-下降管，21-上侧挡板，22-下侧挡板，27-精制塔主体，11-分流器，15-气体出口，16-气体入口，17-液体出口，18-液体入口。
下面，通过实施例对本发明给予进一步详细的说明，但是本发明不限于下述实施例，只要在本发明的范围内适当地改变设计进行实施都包括在本发明的技术范围内。
实施例1
使用设置有如表1所示结构的挡板的喷淋接触型精制塔，并以12m3/小时从塔项供给含对苯二甲酸浆液等的易堵塞性物质的下述组成的(甲基)丙烯酸水溶液，同时从塔底部以2Nm3/小时的速度由重沸器供给作为阻聚剂的空气并形成上升气流，在塔顶压力：200Torr、塔顶温度：68℃、蒸馏出量/送料量等于4％、塔底压力：210Torr条件下使气液接触进行精制。由塔底部所得的精制物的组成如下，该精制作业连续运转1年，但是，完全设有产生精制塔堵塞的问题。
输送液组成：甲基丙烯酸  35％
            2-甲基丙烯醛  400ppm
            浆液浓度  0.2％；
挡板塔板规格：孔径  25mm；
              开孔率  30％(对塔板面积)；
塔底液组成：甲基丙烯酸  37％
            2-甲基丙烯醛  200ppm
                         表1
  精制塔A   精制塔B   精制塔C
塔径(mm)     750     4500     155
级间隔(mm)     400     500     150
开孔部面积比例(％)     31.0     30.6     31.9
孔径(mm)     25     25     12
窗口部面积比例(％)     21.4     21.4     21.5
窗帘部面积比例(％)     60.1     12.5     106.6
实施例2
使用上述表1的精制塔B，冷却含有易堵塞性物质的甲基丙烯酸。以1020Nm3/小时向挡板上供给气体(甲基丙烯酸2vol％、2-甲基丙烯醛0.6vol％、水12vol％、其他85.4vol％)，并从塔顶输送19m3/小时的甲基丙烯酸19wt％水溶液和塔底液500m3/小时，进行气体的吸收(冷却)。另外，作业在塔顶压力930mmHg，71℃下进行。其结果，可以连续运转1年，由塔底得到实施例1的输送液。
实施例3
使用上述表1的精制塔，除由塔顶供给含易堵塞性物质的甲基丙烯酸水溶液的供给量用0.5m3/小时代替外与上述实施例1同样的进行精制，仍然能连续运转1年。
比较例1
除设置全都不形成孔的挡板(参照图1)以外完全与所述实施例1相同进行精制塔的连续运转。其结果，虽然可以连续运转1年，但精制效率如下，与所述实施例相比，可以确认是非常差的。
塔底液组成：甲基丙烯酸  37％，
            2-甲基丙烯醛  700ppm。
比较例2
使用所述图1B所示的对流接触型的精制塔(直径：设置完全均匀开口10mm孔的塔板)，并与所述实施例1同样地进行精制塔的连续作业。其结果，塔底压力上升到230Torr，在不到1周不溶物堵塞塔板的孔，不得不停止运转。
由上述构成的本发明，能提供一种精制塔及精制法，利用液精制塔，作为精制液，即使在使用含有易堵塞物质的有机化合物时，也能长期不产生塔内堵塞并能连续高效地进行精制作业。

Claims (9)

1.一种精制塔，是通过在塔内下降的被处理液与在该塔内上升的气体的接触进行该被处理液精制的喷淋型的精制塔，其特征在于在该塔内设置有多级具有被处理液流下用的切口部的挡板，并且在该挡板上全都设置有贯通空气体和液体用的孔。
2.根据权利要求1所述的精制塔，其特征在于沿水平或所述切口部分方向向下倾斜地形成所述挡板。
3.根据权利要求1所述的精制塔，其特征在于所述孔的孔径为3-30mm，该开孔的开口面积总计为挡板上部面积的10-50％。
4.根据权利要求1所述的精制塔，其特征在于所述挡板的俯视平面面积为所述塔的横截面积的30-90％。
5.根据权利要求1所述的精制塔，其特征在于在所述塔内所设置的任意挡板与相邻下侧挡板的被处理液溢流面积为所述塔的横截面积的10-120％。
6.根据权利要求1所述的精制塔，其特征在于所述被处理液为含有易堵塞性物质的有机化合物。
7.根据权利要求6所述的精制塔，其特征在于有机化合物为(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、马来酸或苯二甲酸。
8.一种含有易堵塞性物质的有机化合物的精制法，其特征在于是使用通过在塔内下降的被处理液与在该塔内上升的气体的接触进行该被处理液精制的喷淋接触型的精制塔，在该精制塔内设置多级具有被处理液流下用的切口部的挡板，并且在该挡板上全都设置贯通气体和液体用的孔的精制塔，精制含有易堵塞性物质的液状的有机化合物。
9.根据权利要求8所述的精制法，其特征在于有机化合物为(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、马来酸或苯二甲酸。
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