CN1835906A - (甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备和生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备和方法，它能保持高密封性能，即使减少了泄料阀的保养频率也是如此。本发明的(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备有一个合成(甲基)丙烯酸羟烷基酯的反应容器，其具有一个位于反应容器里的泄料阀，在反应容器出料时该阀开启，该阀为球阀。本发明的生产(甲基)丙烯酸羟烷基酯方法涉及应用上述(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备生产(甲基)丙烯酸羟烷基酯。

Description

(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备和生产方法
技术领域
本发明涉及(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备及其生产方法。更确切的说，本发明涉及位于反应容器的底部，在反应容器泄料时开启的泄料阀。
本申请要求日本专利申请2003-23441的优先权，其内容通过引用结合与此。
背景技术
通常，(甲基)丙烯酸羟烷基酯一般是以(甲基)丙烯酸和过量的烯化氧作原料在升高的压力下，在40-70℃的温度范围内，在催化剂或聚合抑制剂的存在下在反应容器中合成的。在合成之后，通过增加反应容器的压力，开启上部使其处于大气压力，或者使用泵，将反应容器中产生的反应混合物转入脱气器，蒸馏设备，从而得到高纯度的(甲基)丙烯酸羟烷基酯。
用于生产这种(甲基)丙烯酸羟烷基酯的反应容器有一个泄料阀，它在出料时开启。一般使用冲洗阀作为泄料阀，因为它能防止反应容器中液体蓄集的形成。
图3是一个冲洗阀的横截面图的实例。冲洗阀20有形成通道21的阀体22，阀杆23嵌在阀体22的通道21之中并可以上下运动，阀头26在阀杆23的顶部，阀座25在通道21中，在阀杆23下来后与阀头26相接触。泄料孔24处在阀体22的下部，呈斜下方向。
在这种冲洗阀20中，当阀头26与阀座25相接触时，则通道被堵塞而流动停止，当阀杆23向上移，阀头23与阀座分开时，通道开启。
但是，(甲基)丙烯酸羟烷基酯的合成反应，可能由(甲基)丙烯酸羟烷基酯与(甲基)丙烯酸或二亚烷基二醇单酯(由(甲基)丙烯酸羟烷基酯与烯化氧反应而来)反应而生成二酯副产物。
与其它(甲基)丙烯酸烷基酯相比较而言，作为目标产物的(甲基)丙烯酸羟烷基酯与前述副产物很容易聚合。因此，将含有聚合抑制剂(如酚类化合物，对亚苯基二胺类化合物，胺类化合物，二烷二硫代氨基甲酸铜，或N-氧基化合物)的聚合抑制剂溶液加入反应容器中。但是，在常规的加入方法中，因为聚合抑制剂溶液不会与反应容器的盖部分，上部分等处相接触，与盖部分或上部分相接触的(甲基)丙烯酸羟烷基酯蒸气可能聚合而产生被称为“爆米花”的聚合物。
此外，为了避免杂质和改善其生产率，使用环氧乙烷的加成反应(例如(甲基)丙烯酸羟烷基酯的合成)通常连续进行而不在将反应混合物转移走之后清理反应容器的内部。当反应连续进行很长时间之后，产生的聚合物的量就会连续逐步增加。这种聚合物的部分有时间歇性地剥落并漂浮于反应混合物之中。
如果这种聚合物漂浮在反应混合物之中，在开启冲洗阀并排出反应物时，聚合物可能停留在阀头或阀杆上，这意味着，并非全部聚合物都排泄出来，而是有一部分聚合物留在了反应容器的底部。在这种情况下，当阀杆落下来、冲洗阀关闭而聚合物都保留在底部时，残留的聚合物可能会夹在阀头和阀座的接触面(密封表面)之间并使得密封程度劣化。
一般而言，在用酯化反应，酯交换反应之后，加成反应等反应生产(甲基)丙烯酰基酯时，以(甲基)丙烯酸或其酯，和具有低毒性和低爆炸性的醇作为主要原料，因此无需高度密封操作。但是，当用高毒性和高爆炸性的烯化氧生产这种(甲基)丙烯酸羟烷基酯时，则需要高密封性能。为了满足这种需要，在(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产中，需要中断连续生产，清除反应容器底部的聚合物，进行维护。其结果是，生产率不够高。
维持冲洗阀高封度的方法已进行过讨论，例如日本实用新型已公开申请平5-8141(图1)中建议，使用不会从反应容器漏出反应混合物的容器底部的泄料阀用的阀座。
但是，在聚合物在反应混合物中流动时，即使冲洗阀具有实用新型以公开申请平5-8141中所述的容器底部泄料阀阀座，少量的聚合物仍含残留在反应容器中，因此不能够足够地防止聚合物被夹在密封面之间。因此，仍不能保持高密封性。
发明内容
针对上述缺点完成了本发明。本发明的一个目的是提供(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备及其生产方法，使即使在减小卸料阀维护频率的情况下仍能保持高密封性能。
为了解决上述问题而进行了广泛研究，结果，发明了如下(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备及其生产方法。
即，本发明的(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备的特点在于具有一个合成(甲基)丙烯酸羟烷基酯用的反应容器和一个卸料阀。该阀位于反应容器之中，在反应容器泄料时开启，在反应容器中的泄料阀是球阀。
根据本发明的(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备，(甲基)丙烯酸羟烷基酯优选(甲基)丙烯酸羟乙基酯。
本发明的生产(甲基)丙烯酸羟烷基酯的方法的特征在于用前述生产(甲基)丙烯酸羟烷基酯的设备生产(甲基)丙烯酸羟烷基酯。
附图简述
图1是本发明的(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备的事实方案的侧视图。
图2A和2B是构成本发明的(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备的事实方案的球阀的剖面图，其中2A是球阀完全开启时的剖面图，2B是球阀完全关闭时的剖面图
图3是冲洗阀的一个例子的剖面图。
实现本发明的最佳模式
参考图1解释本发明的(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备(此后称为生产设备)。
生产设备1包含有合成(甲基)丙烯酸羟烷基酯用的反应容器2和作为泄料阀的球阀5，该阀通过导管4安装在反应容器2的底部3处，在反应容器泄料时该阀开启。
球阀5(如图2A所示)包括安装在管状阀体6内的球8，该球是圆的，可以转动，且具有通孔7，阀体6的内表面的一部分和球8的外表面的一部分互相密切接触。当球8置于使通孔7与阀体内的通道9A和9B连通的位置时，则球阀5开启。而如图2B所示，当球8置于其没有通孔7的表面堵塞住阀体6内的通道9A和9B时，球阀5关闭。使球阀5的球8转动的驱动元件没有画在图中。
优选通孔7的内径几乎与置于阀体6内的通道9A和9B的内径相同。如果通孔7的内径几乎与置于阀体6内的通道9A和9B的内径相同，可防止聚合物堵塞通孔7。
优选将球阀5安置在尽可能接近反应容器2的位置上。如果球阀5位于接近反应容器2的位置，反应容器2中的混合物液体蓄集就会很小。
为防止被聚合物堵塞，优选从反应容器2到球阀5的导管4垂直延伸。如果导管4是弯曲状的，聚合物就可能堵塞通道。
下面是使用前述生产设备生产(甲基)丙烯酸羟烷基酯的方法(此后称为生产方法)的描述。在(甲基)丙烯酸羟烷基酯是由(甲基)丙烯酸和烯化氧在反应容器2之中进行反应而生产的的前提下，生产方法可以采用任何一种方法。下面是一种作为例子的普通生产方法。即，位于反应容器的底部3的球阀5完全关闭，将(甲基)丙烯酸和超过(甲基)丙烯酸量的烯化氧以及催化剂置于反应容器2中，接着它们在升高的压力下反应得到包括(甲基)丙烯酸羟烷基酯的反应混合物，而后残留在反应混合物中的烯化氧用真空脱气处理除去。然后，球阀5充分打开，反应混合物转移到纯化设备中用蒸馏等方法进行纯化等，以得到高纯(甲基)丙烯酸羟烷基酯。在泄料之后，再完全关闭球阀准备下一次反应。
对于用该生产设备和生产方法生产(甲基)丙烯酸羟烷基酯并没有特别限制，例如，(甲基)丙烯酸羟烷基酯包括(甲基)丙烯酸羟乙酯，(甲基)丙烯酸羟丙酯等等。在本发明中，(甲基)丙烯酸羟烷基酯中特别优选(甲基)丙烯酸羟乙酯，因为其生产量通常很大，在这种情况下使用时本发明的效果很好。
在上述生产设备和生产方法中，如果聚合物9(像“爆米花”等，它们在反应容器2的盖部分或上部分形成)剥落而与反应混合物相混合，这种聚合物易于与反应混合物一起流动而不会使阀堵塞，因为泄料阀是球阀5。因此，可以防止聚合物夹在密封表面之间，所以可以在长时期内保持高密封性能，即使泄料阀维护频率降低也不会影响生产效率。除此而外，由于防止了烯化氧的渗漏，本发明在工业和环保方面也极为有用。
下面一系列实例对本发明作具体描述，尽管本发明并不局限于下述实例。
(实施例)
在生产甲基丙烯酸羟烷基酯用的其底部装有作为泄料阀的球阀的反应容器(容积5m3)中。放置34kmol甲基丙烯酸，38kmol环氧乙烷和0.15kmol甲基丙烯酸铁并使之在60℃进行反应。然后在反应容器中进行真空脱气处理后，充分开启球阀，将反应混合物转移到纯化设备中以得到高纯甲基丙烯酸羟乙酯。在这种情况下，施加在球阀上的压力最大为400kPa(表压)最小为2.0kPa(绝对压力)。
每隔七天评价一次密封度，此时将400kPa压力施加于球阀的主要一面，其次要一面则涂以肥皂水。其结果是，连续进行了在880批反应之后也没有发现渗漏。换句话说，在没有维护的情况下仍保持着高密封性。
(对比实施例)
除了作为泄料阀的球阀被换成冲洗阀之外以和实施例1完全相同的方法生产甲基丙烯酸羟乙酯。其结果是，在连续生产进行第七批时发现了渗漏，在维护之后才重新开始生产。但是，在重新生产到第196批时又发现渗漏，维护后重新运行。然而，重新运行到第105批时又发现渗漏，又进行了维护。如上所述，维护的频率很高，生产效率下降。
(参考实例)
在容积15m3的反应容器(其底部装有作为泄料阀的冲洗阀)中，放入44kmol丁醇，75kmol甲基丙烯酸甲酯，0.03kmol钛酸四丁氧酯(作催化剂)，在100到130℃反应，得到甲基丙烯酸丁酯(BMA)。在这种情况下，甚至在连续生产1600批之后也没有发现渗漏。
工业应用性
根据本发明，因为可以防止(甲基)丙烯酸羟烷基酯聚合物夹在密封表面之间，即使降低球阀的维护频率仍能保持其高密封性。另外，在本发明中，(甲基)丙烯酸羟烷基酯优选甲基丙烯酸羟乙酯。

Claims (3)

1.(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产设备，包括：
用于合成(甲基)丙烯酸羟烷基酯的反应容器；和
位于反应容器底部、在反应容器泄料时开启的泄料阀，其中
泄料阀是球阀。
2.权利要求1的设备，其中(甲基)丙烯酸羟烷基酯是(甲基)丙烯酸羟乙酯。
3.(甲基)丙烯酸羟烷基酯的生产方法，包括：
应用权利要求1或2的设备生产(甲基)丙烯酸羟烷基酯。
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