CN1974522B - 处理可聚合材料的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于可聚合材料(12)处理的设备(1)，包含至少一个充气装置(2)以将气体(11)充入可聚合材料(12)中，和加热装置(3)以加热充有气体(11)的可聚合材料(12)，其特征在于设计加热装置(3)以便于可聚合材料(12)经入口(4)反重力(9)流过加热装置(3)，并提供气体(11)在入口(4)的均匀分布方式。本发明还涉及一种加热可聚合材料的方法，用于生产(甲基)丙烯酸的装置，和生产高纯度(甲基)丙烯酸的方法。

Description

处理可聚合材料的设备 
本发明涉及一种处理可聚合材料的设备，包括至少一个用于向可聚合材料中引入气体的充气装置，和加热充有气体的可聚合材料的加热装置。本发明还涉及一种加热可聚合材料的方法，制备高纯度(甲基)丙烯酸的装置和制备高纯度(甲基)丙烯酸的方法。 
对所述的(甲基)丙烯酸应理解为甲基丙烯酸和丙烯酸，其中特别优选丙烯酸。 
众所周知，可聚合材料例如(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯容易通过热和/或光作用和/或过氧化物引发聚合。然而，基于技术安全和经济因素考虑，在生产、加工和/或存储中，聚合反应必须被最小化或阻止，因此对于一种新的可简单有效的减少不可控聚合反应的方法和装置的需求持续存在。另外，通过使用阻聚剂例如对苯二酚或其衍生物可以抑制(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯的聚合也是公知的。氧气的存在也可以抑制聚合反应。 
通常，(甲基)丙烯酸通过不饱和碳水化合物，例如丙烯或异丁烯的催化气相氧化制备。首先得到含(甲基)丙烯醛的气相反应混合物，该混合物在第二次氧化步骤中被氧化，得到含(甲基)丙烯酸的产物气体混合物。然后冷凝该产物气体混合物或使用适当的溶剂吸收，从而得到含(甲基)丙烯酸的液相。这种除含(甲基)丙烯酸和任选的吸收剂外还包含大量不饱和碳水化合物作为原料化合物在气相氧化中形成的副产物的液相然后通过进一步纯化工艺特别是蒸馏来提纯。任选地，(甲基)丙烯酸也可以用适当的醇转化为相应的(甲基)丙烯酸酯。 
然而，在含(甲基)丙烯酸液体的蒸馏纯化或酯化反应中，必须使这些液体加热至能够充分分离或分别酯化所必需的温度，因此加热优选发生 在适当的管束热交换器中。为阻止(甲基)丙烯酸在产生热的方面的压力的蒸馏或酯化过程中分别聚合，通常也加入阻聚剂。 
当前公知的可聚合材料工艺体系在管束热交换器区对聚合反应的发生仍然不能提供足够的可靠性。 
本发明的一个目的是至少部分地缓解现有技术中描述的技术问题。特别的，提出了一种设备，其中提供了极少聚合反应的可聚合材料处理。此外该设备由于结构简单和低维护要求而不同于其它设备。最后，进一步描述了特别适合于该设备的方法和应用，及其中描述的产物。 
通过采用一种可聚合材料处理设备，其中该可聚合材料处理设备包含至少一个用于将气体充入可聚合材料中的充气装置和加热提供有气体的可聚合材料的加热装置，其特征在于设计加热装置以便于可聚合材料经入口反重力流过加热装置，并提供气体在入口处的均匀分布的手段；一种加热可聚合材料的方法，所述方法中本发明设备中的可聚合材料首先富集含氧气体，然后加热；一种制备高纯度(甲基)丙烯酸的装置，该装置包括在液体传输模式中互相连接的装置组件(a)反应器，(b)吸收或冷凝装置，和(c)纯化装置，其中纯化装置(c)包含至少一个本发明的设备；和一种制备高纯度(甲基)丙烯酸的方法实现，所述制备高纯度(甲基)丙烯酸的方法包括以下步骤：(A)在反应器中制备含(甲基)丙烯酸的产物气体混合物，(B)在包含至少一个本发明的设备的纯化装置中纯化产物气体混合物，得到纯度至少99.5重量％的(甲基)丙烯酸。进一步有益的设备实施方案，优选操作方法和由此制备的产品描述于从属权利要求中。需要提及的是权利要求中分别描述的特征可以以任何技术上可行的方式相互组合，进一步阐明本发明的实施方案。 
根据本发明用于可聚合材料处理的设备包括至少一个向可聚合材料中充气的充气装置，和加热充有气体的可聚合材料的加热装置。设计加热装置以便于提供可聚合材料经入口反重力流过加热装置，并提供气体均匀分布在入口的方式。 
这里的可聚合材料基本上为液体，由此可通过至少一个充气装置将气 体引入液体中。充气装置可以独立地包含单一充气点；然而，也可以由单独的充气装置来获得更多充气点。在后一种情况中，每个充气点可以独立、分组或统一操作。 
加热装置被设计为具有与可聚合材料接触的热交换表面。加热装置可以采用任何公知的方式加热；然而，优选使用水蒸气加热。加热装置包括用于水蒸气和可聚合材料的分离的流路。热交换介质(可聚合材料，水蒸气)可以任何方向相互传导，特别是逆流。 
入口是特指加热装置的进入口。入口优选设计为直径在500-2500mm 范围内的圆形截面。入口优选水平排列。 
设备如此设计以便于可聚合材料反重力流动。优选地，可聚合材料基本平行于反重力流动。如果可聚合材料流过加热装置的流路同样平行于重力，则尤其有利。这样，可以避免出现流路中发生增加供气累积的区域。在流过加热装置的全过程中，始终维持可聚合材料中气体的均匀分布。由此在加热装置中聚合反应显著减少，个别的甚至完全阻止。 
气体均匀分布在入口的方式保证了在流过加热装置时，可聚合材料的每一流动部分具有基本相同的气体含量，特别是抑制聚合反应的气体的含量，从而在可聚合材料的全部流路中表现出相同的低聚合趋势。该方式可通过在设备中采用充气装置和/或入口和/或分离部件的特定适当实施方案来获得。特别优选下文描述的实施方案。 
设备的直式结构以及可聚合材料中气体的分别均匀供应或分布显著降低了聚合趋势，使得加热装置可以在长时间内高效运转。这样显著降低了费用和维护要求。 
根据设备进一步的实施方案，提出加热装置包含至少一个立式管束热交换器。通过管束热交换器，使可聚合材料通过多个管道传导，在管道周围有热介质(例如水蒸气)流动。这种管束热交换器优选设计高度在4-6m范围内。例如，水平长度在1-2.50m范围内。优选地，将管束热交换器放置在类似柱状的容器中。除管束热交换器外，还可以使用包含有由点焊或缝焊的板束形成的窄通道的板束(lamellar bundle)热交换器作为加热装置。对于管束或板束热交换器各自的精细结构，参考文献为“BasicOperation of Chemical Process Technology”(“GrundoperationenChemischer Verfahrenstechnik”)，Wilhelm R.A.Vauck和Hermann A.Muller，Wiley VCH-Verlag，第11次修订和扩充版，2000，502-506页。该书中公开的关于管束和片束热交换器结构的内容在这里引入作为参考，并构成本发明公开的一部分。 
进一步地提出将至少一个充气装置安装在距加热装置入口 300-1000mm的范围内，优选300-500mm范围。由此形成极其紧凑的设备。通过气体均匀分布方式的相互影响，使得尽管如此小的距离仍然可以得到非常良好的气体分布。然后充气装置例如并没有导向管道，而是导向从管道到加热装置间的过渡区的一种混合室。如果将充气装置相应设计为例如通过多个充气点能自身分布供应的气体，则可以维持极小的距离。 
根据该设备进一步的实施方案，充气装置包含至少一个张角至少为30度的喷嘴。优选喷嘴具有介于40度-50度范围内的张角。这样，气体有利地以至少2巴，优选在3巴范围内的过压，充入液体可聚合材料。对于至少一个喷嘴的位置，其应保证能够提供加热装置入口的均匀充气。因此，例如单一喷嘴应尽可能安装在入口的中心，而多个喷口则应均匀分布地安装在入口截面上和/或周围。特别优选安装喷口以便于气体的流动与可聚合材料的流动方向相反。 
进一步有利地，在充气装置和入口之间提供至少一个流动控制器(flowinfluencer)。特别地，流动控制器具有分配或偏转液体可聚合材料的功能。流动控制器的可能实例为，例如筛子、格栅、孔板等。对于孔板，特别优选其具有最高30％范围内的自由流动截面。孔直径优选在20-30mm范围内。流动控制器也可以任选至少部分地用作气体和/或可聚合材料的导流器，使得部分流体发生湍流或膨胀。使可聚合材料的全部流动均流过流动控制器的实施方案是优选的。 
根据该设备的进一步实施方案，在充气装置前，在可聚合材料流动方向上提供至少一个用于产生交叉流动(cross-flow)的流动调节器(flowconditioner)。该流动调节器优选主要(仅仅)对可聚合材料的流动起作用。引起湍流、旋转等。由此使得可聚合材料在加热装置入口前的膨胀区快速均匀的分散。进一步可能在充气装置中发生穿过可聚合材料的特殊流动。进一步有利地，流动调节器通过在流动方向的特定长度起到一种流动导向的作用。长度不小于300mm是有利地，优选在大于500mm的范围内。 
本文中，尤其有利地，至少一个流动调节器包含多个用于使至少一部 分可聚合材料发生旋转的导流器。这样，特别得到了朝向加热装置入口的可聚合材料的正面流动，通过流动调节器在交叉方向发生了转移。 
此外，提出了一种加热可聚合材料的方法，其中根据本发明设备中的可聚合材料首先富集含氧气体，然后加热。 
可聚合材料优选为烯属不饱和化合物，选自由丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯组成的组，其中甲基丙烯酸酯特别优选是甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯，丙烯酸酯特别优选是丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯。最优选的可聚合材料为丙烯酸。 
此外，根据本发明优选引入气体的可聚合材料包含除上述烯属不饱和化合物之外的其它副产物。 
根据本发明方法的一个特定实施方案，可聚合材料是基于 
(α1)50-99.5重量％，特别优选60-99重量％的(甲基)丙烯酸， 
(α2)0.0001-20重量％，优选5-15重量％的分离剂， 
(α3)0.0001-5重量％，特别优选0.001-1重量％的水， 
(α4)0.0001-10重量％，特别优选0.5-5重量％的二聚(甲基)丙烯酸，和 
(α5)0.1-15重量％，特别优选0.5-10重量％的其它副产物， 
其中组分(α1)-(α5)的总和为100重量％。 
在以丙烯酸作为可聚合材料处理的情况下，分离剂优选能与水形成共沸物的有机溶剂。特别优选甲苯作为分离剂。在处理丙烯酸的情况下，副产物优选为选自原白头翁素、丙酸、马来酸、马来酸酐、醛例如糠醛、苯甲醛、或丙醛和阻聚剂例如对苯二酚或吩噻嗪的化合物。 
根据本发明方法的另一个特定实施方案，可聚合材料是基于 
(β1)0-1重量％，特别优选0.0001-0.1重量％(甲基)丙烯酸， 
(β2)50-99重量％，特别优选60-98重量％(甲基)丙烯酸酯， 
(β3)0.0001-1重量％，特别优选0.01-0.5重量％水， 
(β4)0-2重量％，特别优选0.0001-1重量％的醇，和 
(β5)0.5-10重量％，特别优选1-5重量％的更多副产物， 
其中组分(β1)-(β5)的总和为100重量％。 
醇优选为选自甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、异丁醇或叔丁醇的伯醇，最优选正丁醇，酯相应优选为甲酯、乙酯、丙酯或丁酯。副产物除阻聚剂外为例如选自二正丁醚、醋酸正丁酯和丁酸丁酯的化合物。 
对于引入可聚合材料中的气体，优选为氧气或含氧气体混合物，例如空气。 
根据本发明用于加热可聚合材料方法的特定实施方案，可聚合材料为根据下面方法作为底部产物得到的组合物： 
A)催化气相氧化丙烯形成含丙烯醛的第一产物气体混合物； 
B)催化气相氧化丙烯醛形成含丙烯酸的第二产物气体混合物； 
C)在骤冷塔中冷凝第二产物气体混合物得到丙烯酸水溶液； 
D)在作为共沸剂的甲苯的存在下，共沸蒸馏丙烯酸水溶液，以得到底部产物和初产物。 
根据本发明方法的特定实施方案，富集氧气的可聚合材料加热到温度至少为80℃的温度，优选至少为85℃，特别优选至少90℃。如果是再次经蒸馏塔处理的可聚合材料，通常其以约70-80℃的温度流入。根据这里提出的方法，高至91℃的温度上升可以得到，这充分考虑到了加热装置内的短停留。例如，可聚合材料的流动速率为2-5m/s。这使得在加热装置中极好的传热是必需的，其可通过前述手段来保证，因为聚合反应基本不再阻碍传热。 
然后优选可聚合材料以500-3000m3/h的平均体积流量供应。这具有相当可观的经济后果，例如因为丙烯酸的生产可以非常快速和大规模实施。 
对于与蒸馏装置协同运转的加热装置，建议相对于前述体积流，含氧气体以60-180kg/h的平均质量流量供应。阻聚气体的用量一方面能够有效避免在加热装置中发生聚合，另一方面用量少，原因是气体均匀分布，所以过量提供是不必要的。 
本发明还涉及一种用于生产高纯度(甲基)丙烯酸的装置，包括在液体传输模式中互相连接的装置组件 
(a)合成反应器， 
(b)吸收或冷凝装置，和 
(c)纯化装置， 
其中纯化装置(c)包含至少一个根据本发明的处理可聚合材料的设备。 
对于反应器(a)，可以使用任何本领域技术人员公知的通常在生产(甲基)丙烯酸中使用的反应器。优选的反应器为具有催化剂填充床的管束反应器，和包含催化剂覆盖的热板(thermo-plate)或带有催化剂填充床填充物的热板反应器。除与催化剂有关的反应空间外，该反应器还包含有冷却介质流动的传热空间。本发明优选的反应器描述于例如EP-A-0700893和DE-A-10108380中。 
吸收或冷凝装置(b)优选为EP-A-1319648中描述的所谓的“骤冷塔”。在该骤冷塔中，第二次氧化步骤(在该步骤中(甲基)丙烯醛被氧化为(甲基)丙烯酸)中得到的(甲基)丙烯酸和在氧化时出现的反应水全部冷凝以形成(甲基)丙烯酸水溶液。原则上，优选的冷凝装置为具有能有效分离组分的冷凝器，特别是具有填充材料和/或板，例如鼓泡塔盘、筛板、阀板和/或双流塔板。这样，气态产物混合物中的可凝结组分经冷却被分凝。由于气体混合物包含高沸点、中沸点和低沸点馏分以及不可冷凝组分导致的杂质和稀释气体，因此可以在塔中相应位置提供一个或多个侧出口。不同于常规冷凝，塔中的冷凝已经能够分离出各个组分。适合的塔包括至少一个冷却装置，所有常规传热器或热交换器均是适用的，通过传热器或热交换器在冷凝时形成的热被间接(从外部)除去。优选使用管束热交换器、板式热交换器和空气冷却器。适宜的冷却介质，对于空气冷却器为空气，对于其它冷却装置为冷却流体，特别为水。如果只使用一个冷却装置，则应将其安装在冷凝出低沸点馏分的塔顶部。由于含(甲基)丙烯酸的气体混合物含有多种馏分，事实上需要在塔的不同位置安装多个冷却装置，例如在塔的较低位置用于冷凝出高沸点馏分的冷却装置和在塔顶用于冷凝出低沸点馏分的冷凝装置。在生产丙烯酸时，其通过塔中部的一个或多个 侧出口以馏分的形式移出。 
除气态反应组分的冷凝外，也可以将其在吸收塔内并与吸收液紧密接触，该吸收液具有可按此方式有效分离和吸收的组分。 
在骤冷塔中得到的丙烯酸水溶液，其中在冷凝塔中优选以侧线馏分的形式分离的丙烯酸，或者通过适当的溶剂吸收后得到的丙烯酸溶液然后在适当的纯化装置(c)中进一步纯化。该纯化装置(c)包含至少一个本发明用于可聚合材料处理的设备。根据本发明用于(甲基)丙烯酸的装置的特定实施方案，纯化装置(c)包含蒸馏装置，其以这样的方式与本发明的设备相连，即将至少一部分蒸馏装置的底部产物通过输送元件，优选通过泵从蒸馏装置中移出，并在根据本发明的设备中处理，例如与气体接触并加热，然后返回蒸馏装置。 
根据本发明的特定实施方案，冷凝装置(b)是骤冷塔且纯化装置(c)是蒸馏塔，在其中由骤冷塔中得到的丙烯酸水溶液在作为共沸剂的甲苯存在下，共沸蒸馏。 
本发明还涉及一种制备高纯度(甲基)丙烯酸的方法，包括处理步骤： 
(A)在反应器中制备含(甲基)丙烯酸的产物气体混合物， 
(B)在包含至少一个根据本发明设备的纯化装置中，纯化产物气体混合物，得到纯度为至少99.5重量％，特别优选为至少99.8重量％，更优选为至少99.9重量％的(甲基)丙烯酸。 
根据处理步骤(A)，在根据本发明的反应器中，生产含(甲基)丙烯酸的产物气体混合物。优选地，将两个反应器成序列使用，从而在第一反应器中，分别发生将丙烯或异丁烯或其它适宜的原料化合物氧化为(甲基)丙烯醛的反应，和在第二反应器中，发生使(甲基)丙烯醛转化为(甲基)丙烯酸的转化。然而根据本发明也可以想到，在一个反应器中通过一步氧化反应得到(甲基)丙烯酸。 
在步骤(B)中，使含(甲基)丙烯酸的产物气体混合物纯化。这里，至少一个包含(甲基)丙烯酸及在纯化(甲基)丙烯酸时产生的副产物的产 物流在根据本发明的装置中处理。纯化优选包含至少一个蒸馏步骤。 
本发明同样还涉及使用上述方法可得到的高纯度(甲基)丙烯酸。 
此外，本发明涉及一种制备含(甲基)丙烯酸聚合物的方法，从而使得可由前述方法得到的高纯度(甲基)丙烯酸聚合。聚合反应优选为以溶液聚合形式发生，由此特别优选反应由槽板带式输送器引导。这种情况下可以直接使用水相或者将贫水相(water-poor phase)相应地稀释。通常，聚合反应发生在基于介质含水量为20-80体积％的介质中。 
此外，本发明涉及可由上一段描述的方法制备的聚合物。 
该聚合物优选是一种吸收性聚合物，其根据ERT 440.1-99对0.9重量％NaCl水溶液的最大吸收量在10-1000，优选为15-500，特别优选20-300ml/g的范围内。关于吸收性聚合物及其制备方法的更多细节可以参见“Modern Superabsorbent Polymer Technology”，F.L.Buchholz，A.T.Graham，Wiley-VCH，1998。 
根据本发明的高纯度(甲基)丙烯酸或聚合物可用于制备纤维、成形体、薄膜、泡沫、超吸收性聚合物或卫生用品。 
下文中本发明及其技术领域将通过附图更加严密的说明，但本发明并不仅限于此。需要提及的是附图中阐明的尺寸关系并不代表实际的尺寸关系，除非在附图说明中明确说明。附图表示： 
图1：根据本发明设备的第一实施方案的示意图， 
图2：另一个实施方案设备的详细示意图， 
图3：流动控制器的实施方案， 
图4：另一个设备的详细实施方案， 
图5：流动调节器的实施方案的示意图， 
图6：(甲基)丙烯酸生产的部分示意图，和 
图7：经过流动调节器的流动剖面示意图。 
图1表示用于可聚合材料12处理的设备1，其具有将气体11引入可聚合材料12的充气装置2，和加热装置3用于加热充有气体11的可聚合 材料12。设计加热装置3以便于可聚合材料12经入口4反重力9流过加热装置3。 
可聚合材料12以流体形式流过在充气装置2处的反应物入口5。这里充气装置2设计为具有安置于轴线13中央的喷嘴系统。充气装置2以张角19的将气体11(特别的含氧气的阻聚剂)分散在流体，可聚合材料12中。充气装置2安装在与加热装置3的入口4间距16的位置，使得张角19扩展到入口4的全部截面。由此提供气体均匀分布于可聚合材料中的适宜方式。 
富集气体11的可聚合材料12的物流进入加热装置3，并以基本与重力9反向并平行的流动方向10流过。加热装置3内部，可聚合材料12经分离的流路传导到产物出口6。加热通过蒸气类介质发生，该蒸气介质经蒸气入口7供给，并经冷凝物出口8排出。这样，加热的距离产生了，其基本对应于加热装置3的高度14。通常，这样的加热装置3，特别地设计为管束热交换器时，其被设计为具有在500mm-2500mm范围内的宽度15。 
图2表示设备的另一实施方案的细节，其中反应物入口5是弯曲的，且在曲线中提供用于充气装置2的供给。充气装置2则在可聚合材料12中分散气体11，因此张角19应具有能够封闭入口4的尺寸。为此，充气装置由气体11的输送装置33操作，保证了在反应物入口5或在混合室21中分别具有至少2巴的过压。充气装置2包含独立喷嘴18，其优选设计为锥形喷射喷嘴并中央放置。 
喷嘴18的下游、可聚合材料12和气体11首先流过设计为孔板式的流动控制器20，从流动控制器20流出后，流动控制器20引起部分流动的湍流，使得气体-材料混合物发生均匀分布。由此保证在管束热交换器17中的管道内气体11具有基本相同的浓度。 
图3中对这样的流动控制器20的部分视图做了说明。流动调节器包括多个例如孔径23约为25mm的孔22，孔22应以例如相互间距24放置，以使得孔22均匀分布，因此孔22的总和约占流动控制器20总表面的约 30％。 
图4描述了具有多个充气装置2的设备1的进一步实施方案。这里，可聚合材料12首先通过反应物入口5流入管束热交换器17的入口4前的混合室21。在由反应物入口5到混合室21的过渡区设置有流动控制器25。其具有将至少部分流入的可聚合材料12引向充气装置2的作用。这样，可聚合材料12以与充气方向29相反的方向流动，并实现了均匀分布。 
图5显示了该流动调节器25的实施方案。其由外圆柱体27和内圆柱体28构成，在二者中间设置有多个导流器26。导流器26以外圆柱体27上的外角30和内圆柱体28上的内角31安装。为使流体转向径向方向，流动调节器25包含“盖”型的流动控制器20。其中产生的冲击压力具有使部分流体沿导流器26流动的作用，从而产生旋转。通常，该流动调节器25具有足够大以覆盖反应物入口5的直径32。 
图6说明了通过设备1和基本上安装在其后的蒸馏塔38的原料输送，其在丙烯酸的生产中是常见的。可聚合材料12通过泵34输送并具有约80℃的温度，经气体11(阻聚剂)的充气装置2的反应物入口5供给。然后气体-原料混合物流过加热装置3。全部设备1具有约10m的尺寸41。使用这种类型的设备1，可以将相当高体积流量的可聚合材料12在非常短的时间内，加热到在产物出口6处具有90℃范围内的温度。可聚合材料的驻留小于10秒，这取决于设备1的尺寸41。然后加热的但仍然是流体的气体-原料混合物流向蒸馏塔38，并经入口40引入。在这期间，液体压力下降并以蒸气形式上升通过蒸馏塔38中独立的分离板39。冷凝物收集在蒸馏塔38的收集器37中，并经流出口36回流到泵34。该循环也可通过存储器35补充，这使得如果需要，可以加入额外的可聚合材料12。 
图7显示了流动调节器25中的流动关系。流动调节器25由导流器26拉动。在中心，反应物入口5用虚线标示。流入中心区的可聚合材料12的量至少部分地通过施加于上部的流动控制器20(未显示)转向，并导向至导流器26。因此在图7的示意图中，平静区44应理解为靠近中心，而 在反应物入口5的边缘区形成了常规流42。在分别流过流动调节器25或导流器26时，出现了流动加速43，其由黑色区域表示。同时可聚合材料12的旋转45出现。这导致可聚合材料12在混合室中特别均匀的运动，因此阻聚剂可以极好的分散。 
相关标记列表 
1.设备 
2.充气装置 
3.加热装置 
4.入口 
5.反应物入口 
6.产物出口 
7.蒸气入口 
8.冷凝物出口 
9.重力 
10.流动方向 
11.气体 
12.原料 
13.轴 
14.高度 
15.长度 
16.距离 
17.管束热交换器 
18.喷嘴 
19.张角 
20.流动控制器 
21.混合室 
22.孔 
23.孔径 
24.距离 
25.流动调节器 
26.导流器 
27.外圆柱体 
28.内圆柱体 
29.充气方向 
30.外角 
31.内角 
32.直径 
33.输送装置 
34.泵 
35.存储器 
36.流出口 
37.收集器 
38.蒸馏塔 
39.分离板 
40.入口 
41.尺寸 
42.常规流 
43.流动加速 
44.平静区 
45.旋转 

Claims (14)

1.用于处理可聚合材料(12)的设备(1)，包含至少一个用于将气体(11)充入可聚合材料(12)中的充气装置(2)和加热提供有气体(11)的可聚合材料(12)的加热装置(3)，其中设计加热装置(3)以便于可聚合材料(12)经入口(4)反重力(9)流过加热装置(3)，并提供气体(11)在入口(4)处的均匀分布的手段，其特征在于至少一个充气装置(2)以300mm-1000mm范围内的间距(16)安装到加热装置(3)的入口(4)处，并且充气装置(2)包含至少一个喷嘴(18)，其张角(19)至少为30°。
2.根据权利要求1的设备(1)，其特征在于加热装置(3)包含至少一个立式管束热交换器(17)。
3.根据权利要求1或2的设备(1)，其特征在于在充气装置(2)和入口(4)之间提供至少一个流动控制器(20)。
4.根据权利要求1或2的设备，其特征在于在充气装置(2)之前，从可聚合材料(12)的流动方向(10)上看，提供至少一个用于产生交叉流动的流动调节器(25)。
5.根据权利要求4的设备，其特征在于至少一个流动调节器(25)包含多个用于使至少部分可聚合材料(12)产生旋转的导流器(26)。
6.可聚合材料(12)的加热方法，其中权利要求1-5任意一项定义的设备中的可聚合材料(12)首先富集含氧气体(11)，然后加热。
7.根据权利要求6的方法，其中将富集氧气的可聚合材料(12)加热到至少80℃的温度。
8.根据权利要求6或权利要求7的方法，其中可聚合材料(12)是(甲基)丙烯酸。
9.根据权利要求6或7的方法，其特征在于可聚合材料(12)以500-3000m3/h范围内的平均体积流量供给。
10.根据权利要求8的方法，其特征在于可聚合材料(12)以500-3000m3/h范围内的平均体积流量供给。
11.根据权利要求6或7的方法，其特征在于含氧气体(11)以60-180kg/h的平均质量流量供给。
12.根据权利要求8的方法，其特征在于含氧气体(11)以60-180kg/h的平均质量流量供给。
13.用于生产高纯度(甲基)丙烯酸的装置，包括在液体传输模式中互相连接的装置组件
(a)合成反应器，
(b)吸收或冷凝装置，和
(c)纯化装置，
其中纯化装置(c)包含至少一个根据权利要求1-5中任意一项的设备。
14.生产高纯度(甲基)丙烯酸的方法，包括以下步骤：
(A)在反应器中制备含(甲基)丙烯酸的产物气体混合物，
(B)在包含至少一个根据权利要求1-5中任意一项的设备的纯化装置中纯化产物气体混合物，得到纯度至少99.5重量％的(甲基)丙烯酸。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004005863A1 (de) * 2004-02-05 2005-09-08 Stockhausen Gmbh Reaktor mit einem einen Einsatz aufweisenden Wärmetauscherbereich
DE102006036177B4 (de) * 2006-07-21 2013-05-08 Evonik Degussa Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure mit verminderter Autoxidationsneigung
DE102006039205A1 (de) * 2006-08-22 2008-03-20 Stockhausen Gmbh Auf nachwachsenden Rohstoffen basierende Acrylsäure und wasserabsorbierende Polymergebilde sowie Verfahren zu deren Herstellung mittels Dehydratisierung
DE102008001435A1 (de) * 2008-04-28 2009-10-29 Basf Se Verfahren zur Übertragung von Wärme auf eine monomere Acrylsäure, Acrylsäure-Michael-Oligomere und Acrylsäurepolymerisat gelöst enthaltende Flüssigkeit
DE102009058058A1 (de) * 2009-12-14 2011-06-16 Basf Se Verfahren zur Polymerisationsinhibierung von (Meth)acrylsäure und/oder Meth)acrylsäureestern
JP6021338B2 (ja) * 2012-01-17 2016-11-09 キヤノン株式会社 放射線発生装置及びそれを用いた放射線撮影装置
DE102013217386A1 (de) 2013-09-02 2015-03-05 Evonik Industries Ag Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure
CA2929816C (en) * 2013-11-06 2018-03-13 Watt Fuel Cell Corp. Chemical reactor with manifold for management of a flow of gaseous reaction medium thereto
US20230250045A1 (en) 2020-06-05 2023-08-10 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method for producing easily polymerizable compound

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6498272B1 (en) * 1999-03-06 2002-12-24 Basf Aktiengesellschaft Method for producing acrylic acid
CN1496972A (zh) * 2002-10-17 2004-05-19 巴斯福股份公司 （甲基）丙烯酸和（甲基）丙烯酸酯的制备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5230787Y1 (zh) * 1969-12-03 1977-07-13
DE3721865A1 (de) * 1987-07-02 1989-01-12 Basf Ag Verfahren zur herstellung von methacrylsaeure
DE4431949A1 (de) * 1994-09-08 1995-03-16 Basf Ag Verfahren zur katalytischen Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure
DE19501326A1 (de) * 1995-01-18 1996-07-25 Basf Ag Verfahren der rektifikativen Abtrennung von (Meth)acrylsäure aus einem (Meth)acrylsäure als Hauptbestandteil und niedere Aldehyde als Nebenbestandteile enthaltenden Gemisch in einer aus Abtriebsteil und Verstärkerteil bestehenden Rektifiaktionskolonne
US5839828A (en) * 1996-05-20 1998-11-24 Glanville; Robert W. Static mixer
DE19709471A1 (de) * 1997-03-07 1998-09-10 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von (Meth)acrylsäure
DE19746689A1 (de) * 1997-10-22 1999-04-29 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von (Meth)acrylsäure
DE19962616A1 (de) * 1999-12-23 2001-06-28 Basf Ag Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem dampfförmigen aromatischen Kohlenwasserstoff und einem Sauerstoff enthaltenden Gas
JP2002191962A (ja) * 2000-12-27 2002-07-10 Nippon Shokubai Co Ltd 気液接触反応装置およびそれを用いた化学品の製造方法
DE50209465D1 (de) * 2001-10-16 2007-03-29 Sulzer Chemtech Ag Rohrstück mit einer Einspeisestelle für ein Additiv
DE10336386A1 (de) * 2003-08-06 2004-03-04 Basf Ag Verfahren zur absorptiven Grundabtrennung von Acrylsäure aus dem Produktgasgemisch einer heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation von Propen zu Acrylsäure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6498272B1 (en) * 1999-03-06 2002-12-24 Basf Aktiengesellschaft Method for producing acrylic acid
CN1496972A (zh) * 2002-10-17 2004-05-19 巴斯福股份公司 （甲基）丙烯酸和（甲基）丙烯酸酯的制备

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