CN1697797A - 防止(甲基)丙烯酸或其酯的处理装置堵塞的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防止(甲基)丙烯酸或其酯的处理装置堵塞的方法，该方法能够防止连接到装置的气相部分的喷嘴或管道中堵塞的产生，并能确保装置长时间连续稳定运行。防止(甲基)丙烯酸或其酯的处理装置堵塞的方法包括：向连接在处理装置的气相部分的喷嘴或管道中送入具有阻聚作用的气体，其中，送入喷嘴或管道的具有阻聚作用的所述气体的温度不低于气相部分的温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种防止(甲基)丙烯酸或其酯的处理装置堵塞的方法，更详细地说，涉及一种通过向连接在处理装置的气相部分的喷咀或管道送入具有阻聚作用的气体以防止(甲基)丙烯酸或其酯的处理装置堵塞的方法。另外，本说明书中，“(甲基)丙烯酸”通常包括丙烯酸及甲基丙烯酸，而“(甲基)丙烯酸酯”通常包括丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。
背景技术
(甲基)丙烯酸及其酯是容易聚合的化合物。在这些化合物的生产及使用过程中，在用于处理的装置，例如蒸馏塔、蒸发器、热交换器、槽等中，易于经常产生该化合物所不希望有的聚合，导致这些处理装置的操作停止。
为了保证(甲基)丙烯酸及其酯的处理装置稳定地连续操作，必然要求测定工艺条件例如压力、温度、液体水平等。为了测定工艺条件，把测定装置通过喷咀等安装在上述装置上。在这些喷咀等中，尤其是连接在装置的气相部分上的喷咀中，经常观察到(甲基)丙烯酸及其酯的聚合物生成。
为了防止(甲基)丙烯酸及其酯的聚合物生成，向装置内导入阻聚剂例如氢醌和含铜的化合物。然而，导入的这些阻聚剂，仅在装置中的液相中存在，而不含在气相中。为了防止在装置的气相部分中生成聚合物，己知一种向处理装置内送入具有阻聚作用的气体的方法，所述气体如含氧气的气体，例如惰性气体(如，氮气、二氧化碳气和氩气)和空气的混合气或空气(日本专利申请公开2003-231661)。
然而，实际上，上述常用的方法不能完全防止由于(甲基)丙烯酸或其酯的聚合物产生带来的麻烦。按照本发明者的知识，其理由是由于导入装置的具有阻聚作用的气体温度低，(甲基)丙烯酸或其酯易于在其气相部分中发生冷凝，致使在其不含阻聚剂的冷凝溶液中易于生成这些化合物的聚合物，所述冷凝液形成于气相部分中。
发明内容
发明解决的问题
为解决这些普通问题，完成了本发明。本发明的一个目的是提供一种防止(甲基)丙烯酸和其酯的处理装置堵塞的方法，该方法可防止连接在装置的气相部分上的喷咀或管道的堵塞，并保证装置长时间连续稳定地操作。
解决问题的方法
基于上述发现，完成本发明。为了达到该目的，在本发明的第一方面中，提供了一种防止(甲基)丙烯酸或其酯处理装置堵塞的方法，包括：
向连接在装置的气相部分的喷咀或管道送入所述具有阻聚作用的气体，其中向该喷咀或管道送入的所述具有阻聚作用的气体温度不低于气相部分的温度。
发明效果
按照本发明的方法，连接在(甲基)丙烯酸或其酯的处理装置上的喷咀或管道，能有效防止由这些化合物的聚合物等引起的堵塞，致使(甲基)丙烯酸或其酯的处理装置能高效、长时间稳定操作。
附图说明
图1为表示在部分横截面中，用于向连接到本发明中使用的蒸馏塔上的装置中送入防止堵塞用的气体的入口的安装条件的说明图。
实施发明的优选实施方案
下面，详细说明本发明。首先，说明生产丙烯酸的常用方法。丙烯酸可通过下列方法(1)～(3)的任何一个进行生产。
(1)一种方法，该方法包括使丙烷、丙烯及/或丙烯醛进行气相催化氧化的氧化步骤；把得到的含丙烯酸的气体与水接触，以丙烯酸水溶液的形式加以收集的收集步骤；从如此得到的丙烯酸水溶液中使用萃取溶剂萃取丙烯酸的萃取步骤；把得到的含丙烯酸的液体进行蒸馏，把该溶液分离成丙烯酸和溶剂后，从得到的丙烯酸中除去低沸点成分的去除步骤；以及，将所得到的丙烯酸进一步蒸馏的纯化步骤。
(2)一种方法，该方法包括使丙烷、丙烯及/或丙烯醛进行气相催化氧化的氧化步骤；把得到的含丙烯酸的气体与水接触，以便以丙烯酸水溶液的形式加以收集的收集步骤；在共沸分离塔内，把如此得到的丙烯酸水溶液在共沸剂存在下进行蒸馏，并从塔底取出含丙烯酸的溶液的共沸分离步骤；把如此得到的含丙烯酸的溶液进行蒸馏，以从其中除去醋酸的分离步骤；和把得到的丙烯酸进一步蒸馏的纯化步骤。
(3)一种方法，该方法包括使丙烷、丙烯及/或丙烯醛进行气相催化氧化的氧化步骤；把得到的含丙烯酸的气体与有机溶剂接触，以丙烯酸的有机溶剂溶液的形式加以收集，并同时从其中除去水和醋酸的收集/分离步骤；以及，把得到的丙烯酸的有机溶剂溶液进一步蒸馏的蒸馏步骤。
尽管这里省略了(甲基)丙烯酸酯的生产方法的细节，但可以通过包括下列步骤的方法生产(甲基)丙烯酸酯，该方法包括使(甲基)丙烯酸和醇，在催化剂例如有机酸和阳离子交换树脂存在下反应的的酯化反应步骤；和为了获得作为从塔顶蒸出馏分的酯，把如此得到的粗(甲基)丙烯酸酯溶液进行萃取、蒸发和蒸馏的步骤。
如此得到的(甲基)丙烯酸酯的例子包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸正壬酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙酯和(甲基)丙烯酸二甲氧基氨基乙酯。
用于本发明方法的(甲基)丙烯酸或其酯的处理装置(下面仅简称为“处理装置”)，包括生产(甲基)丙烯酸或其酯和保存如此得到的(甲基)丙烯酸或其酯使用的全部装置。处理装置的实例包括反应器、蒸馏塔、收集塔、蒸发器、热交换器、槽、萃取器、分解反应器等。这些装置中，典型的是蒸馏塔及分解反应器，尤其是蒸馏塔。
蒸馏塔的例子包括：孔板塔、泡-罩塔、填充塔和这些塔的组合(例如，孔板塔和填充塔的组合)。可使用这些蒸馏塔，而不管是否有溢流堰或降液管。
蒸馏塔中使用塔盘的例子包括：具有降液管的塔盘，例如泡-罩塔盘、孔板塔盘、鼓泡塔盘、超级流量(flux)塔盘和最大流量塔盘，以及不具有降液管的塔盘例如双重塔盘。
蒸馏塔中使用的填料的例子可包括具有各种形状例如实心圆柱形、空心圆柱形、鞍形、球形、立方体形和棱锥形的常用填料；以及目前可商购的具有特定形状的规则或不规则高性能填料。
规则填料的例子可包括：网形规则填料，例如Sulzer Brothers Limited生产的“SULZER PACKING”、Sumitomo Heavy Industries Ltd.生产的“SUMITOMO SULZER PACKING”和 Mitsui Bussan Co.Ltd.生产的“TECHNOPACK”；片形规则填料，例如Sumitomo Heavy Industries Ltd.生产的“MELAPACK”，Mitsui Bussan Co.，Ltd.生产的“TECHNOPACK”和Mitsubishi Kagaku Engineering Co.，Ltd.生产的“M.C.PACK”；以及栅形规则填料，例如Cork Inc.生产的“FLEXI-GRID”。
规则填料的例子还可包括Grich Inc.生产的“JEMPACK”，Montz Inc.生产的“MONTZPACK”，Tokyo Special Wire Netting Co.Ltd.生产的“GOODROLLPACKING”，NGR Insulators，Ltd.生产的“HONEYCOMB PACK”，NagaokaCorporation生产的“IMPULSE PACKING”。
不规则填料的例子可包括腊希环、BASF AG生产的“POLE-RING”，Mass-Transfer Inc.生产的“CASCADE MINI-RING”，Norton Inc.生产的“IMTP”，Norton Inc.生产的“INTERLOCKS SADDLE”，Nittetsu Kakoki Co.，Ltd.，生产的“TERALET”，Nikki Co.，Ltd.生产的“FLEXI-RING”等。
这些填料可以任意两种或多种组合使用，也可以与常规使用的塔盘组合使用。
上述蒸馏塔的操作条件，因蒸馏原料的组成、回收率、蒸出的丙烯酸的纯度等而异。然而，由于丙烯酸是容易聚合的化合物，所以，优选将蒸馏温度及压力设定的尽可能低。更具体地是，蒸馏塔的底部温度通常在60℃～100℃的范围内，而蒸馏塔的顶部压力通常在1～27kPa的范围内。
还有，在蒸馏时，为了抑制(甲基)丙烯酸或其酯的聚合物的产生，可往其中添加任一种公知的阻聚剂。阻聚剂的例子可以包括：N-烃氧基化合物例如叔丁基硝基氧、2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶基-1-烃氧基、2，2，6，6-四甲基哌啶基-1-烃氧基、2，2，6，6-四甲基哌啶子基-烃氧基、4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶子基-烃氧基和4，4’，4”-三1-(2，2，6，6-四甲基哌啶子基-烃氧基)亚磷酸盐；酚化合物例如氢醌、甲基醌、连苯三酚、儿茶酚及间苯二酚；吩噻嗪化合物例如吩噻嗪、双-(α-甲基芐基)吩噻嗪、3，7-二辛基吩噻嗪和双-(α-二甲基芐基)吩噻嗪；以及，铜化合物例如氯化铜、醋酸铜、碳酸铜、丙烯酸铜、二甲基二硫代氨基甲酸铜、二乙基二硫代氨基甲酸铜及二丁基二硫代氨基甲酸铜。这些阻聚剂可以两种或多种组合使用。
连接于处理装置气相部分的喷咀或管道在其中可设置用于监测(甲基)丙烯酸或其酯的工艺条件，例如压力、温度、液体水平等的测定装置。测定装置的实例包括分析计例如压力计、液面计、温度计、氧气分析器和pH计。
压力计的具体例子可包括薄膜型压力计、波纹管形压力计和波登管型压力汁。温度计的具体例子包括热电偶温度计、电阻温度计及双金属型温度计。液面计的具体例子包括压力型液面计、压差型液面计、及计液波管型液面计。
另外，处理装置的壳体的材料以及喷咀、再沸器、冷凝器、排气冷凝器、回流槽、管道、及作为连接装置的泵的材料不特别限制，只要这些材料在其温度条件下对处理的化合物显示适当的耐腐蚀性即可。这些材料的实例包括碳钢、不锈钢例如SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L、SUS317、SUS317L及SUS327，以及哈斯特洛伊耐蚀镍基合金。
引起处理装置的喷咀或管道堵塞的聚合物是(甲基)丙烯酸或其酯的聚合物，它们来自这些化合物的迈克尔加成物、(甲基)丙烯酸或其酯的自由基聚合物等。
迈克尔加成物的实例可包括：(i)丙烯酸的迈克尔加成物；(ii)丙烯酸酯的迈克尔加成物；(iii)醇的迈克尔加成物。丙烯酸的迈克尔加成物(i)的具体例子包括丙烯酸二聚物(下面仅简称“二聚物”)、丙烯酸三聚物(下面仅简称“三聚物”)、丙烯酸四聚物(下面仅简称“四聚物”)以及β-羟基丙酸。
丙烯酸酯的迈克尔加成物(ii)是通过丙烯酸加成上述丙烯酸酯，如具有2～8个的烷基酯或丙烯酸环烷基酯所得到的化合物。丙烯酸酯的迈克尔加成物(ii)的具体例子包括：β-丙烯酰氧基丙酸酯例如β-丙烯酰氧基丙酸甲酯、β-丙烯酰氧基丙酸乙酯、β-丙烯酰氧基丙酸丁酯以及β-丙烯酰氧基丙酸2-乙基己酯。醇的迈克尔加成物(iii)是通过醇或水加成到丙烯酸酯上所得到的化合物。醇的迈克尔加成物(iii)的具体例子包括：β-烷氧基丙酸酯、二聚体、三聚体或四聚体的酯、β-羟基丙酸和β-羟基丙酸酯。
(甲基)丙烯酸或其酯的自由基聚合物是通过使(甲基)丙烯酸或其酯的C＝C键开裂，及将如此开裂的化合物彼此结合而生成的聚(甲基)丙烯酸或其酯。在(甲基)丙烯酸酯的生产方法中，由于使用(甲基)丙烯酸作原料，所以，所得到的自由基聚合物可能呈(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯的共聚物的形式。另外，自由基聚合物还可能呈通过使其加成(甲基)丙烯酸或其酯而获得迈克尔加成聚合物的形式。
根据本发明，防止堵塞的方法的特征在于，在不低于气相部分温度的温度下，把具有阻聚作用的气体送入连接在处理装置的气相部分上的喷咀或管道中。
参照图1对根据本发明的防止堵塞的方法的实施例加以说明。图1是表示在部分横截面中，用于向连接到本发明中使用的蒸馏塔上的装置中送入防止堵塞用的气体的入口的安装条件的说明图。
测定装置(3)通过喷咀(2)装配到限定蒸馏塔(10)的气相部分的塔壁(11)上。喷咀(2)上装配有气体送入口(4)，通过该气体送入口，可在不低于气相部分温度的温度下，把具有阻聚作用的气体吹至喷咀(2)内。
作为具有阻聚作用的气体，可以使用氧气及/或含有氮的氧化物的气体。具有阻聚作用的气体的具体例子包括：惰性气体与氮的氧化物及/或空气的混合气、空气等。惰性气体的例子包括氮气、氩气、二氧化碳和水蒸汽。
当将惰性气体与氧气及/或氮的氧化物组合使用时，惰性气体对氧气及/或氮的氧化物的体积比一般是2∶98～96∶4。
具有阻聚作用的气体的温度不低于气相部分的温度，优选比处理装置的气相部分的温度高0～30℃。当送入具有阻聚作用的气相部分的气体的温度低于气相部分的温度时，易于使(甲基)丙烯酸或其酯冷凝。
具有阻聚作用的气体的加热方法并不特别限制，只要能确保必要的气体温度即可。例如，可采用热交换器的加热方法或将所述气体与在过程中或过程之外产生的加热气体进行混合的方法。热交换器的实例包括竖型固定管板型热交换器、横型固定管板型热交换器、U字管型热交换器、套管型热交换器、螺旋型热交换器、长方块状热交换器及板状热交换器。
具有阻聚作用的气体的送入速度未作特别限制，只要能保持必须的气体温度即可。此外，送入喷咀的直径及设置角度等也未作特别限制，只要能保持必须的气体温度即可。
实施例
下面通过实施例更详细地说明本发明，但这些实施例仅用于说明而不是限制本发明的范围。
实施例1
往塔体直径1,400mm的蒸馏塔中，以进料速率为7.5吨/小时导入含2.9重量％的醋酸及6重量％甲苯的丙烯酸溶液。蒸馏塔塔顶压力为6kPa、塔顶温度为50℃及塔底温度为92℃下进行操作，因此，从塔底得到不含甲苯及醋酸的丙烯酸。分别在该蒸馏塔的塔顶及塔底的气相部分设置的3/4英寸的喷咀上安装压力计。在以0.02m/s的流速通过送入口分别对塔顶设置的喷咀送入加热至53℃的空气(氧气浓度21摩尔％)及对塔底设置的喷咀送入加热至98℃的空气(氧气浓度21摩尔％)的同时，连续进行蒸馏塔的操作。结果证实，使蒸馏塔的操作稳定运行6个月。
比较例1
除了通过送入口送入喷咀的空气温度是24℃(外部空气温度)以外，采用与实施例1所述同样的方法。在蒸馏塔的操作从起始操作2周后，压力计上表示的压力值在逐渐上升。因此，在蒸馏塔的操作从起始操作4周后，蒸馏塔的操作停止，检查其内部。结果证实，喷咀被丙烯酸的聚合物堵塞。
实施例2
采用与实施例1使用的同样的蒸馏塔，以进料速率6吨/小时往其中导入含0.3重量％的乙醇及1.8重量％的水的丙烯酸乙酯溶液。蒸馏塔于塔顶压力为63kPa、塔顶温度为76℃及塔底温度为90℃下进行操作，因此，从塔底得到不含乙醇及水的丙烯酸乙酯。分别在该蒸馏塔的塔顶及塔底的气相部分安装的3/4英寸的喷咀上安装压力计。在以0.01m/s的流速通过送入口分别对塔顶设置的喷咀连续送入加热至78℃的空气(氧气浓度：6摩尔％，氮气浓度：94mol％)及对塔底设置的喷咀连续送入加热至95℃的空气(氧气浓度：6摩尔％；氮气浓度：94摩尔％)的同时，连续进行蒸馏塔的操作。结果证实，使蒸馏塔的操作稳定运行3个月。
比较例2
除了通过送入口送入喷咀的空气温度是24℃(外部空气温度)以外，采用与实施例2所述同样的方法。在蒸馏塔的操作从起始操作3周后，压力计上表示的压力值在逐渐上升。由此，在蒸馏塔的操作从起始操作5周后，蒸馏塔的操作停止，检查其内部。结果证实，喷咀被丙烯酸乙酯的聚合物堵塞。
Claims (3)
1.一种防止(甲基)丙烯酸或其酯的处理装置堵塞的方法，包括：
向连接到处理装置的气相部分的喷咀或管道中送入具有阻聚作用的气体，其中送入喷咀或管道的具有阻聚作用的所述气体的温度不低于气相部分的温度。
2.按照权利要求1的方法，其中，上述具有阻聚作用的气体是氧气或含氮的氧化物的气体。
3.按照权利要求1或2的方法，其中，上述具有阻聚作用的气体具有的温度比气相部分的温度高0～30℃。
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