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Vorliegende Erfindung betrifft ein
Verfahren der rektifikativen Auftrennung von (Meth)acrylmonomere enthaltenden
Fluiden (= das der Rektifikationskolonne zugeführte Fluid) in einer Rektifikationskolonne,
die wenigstens einen Siebboden ohne Ablaufsegment enthält.
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Die Schreibweise (Meth)acrylmonomere
steht in dieser Schrift verkürzend
für "Acrylmonomere und/oder
Methacrylmonomere".
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Der Begriff Acrylmonomere steht in
dieser Schrift verkürzend
für "Acrolein, Acrylsäure und/oder
Ester der Acrylsäure".
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Der Begriff Methacrylmonomer steht
in dieser Schrift verkürzend
für "Methacrolein, Methacrylsäure und/oder
Ester der Methacrylsäure".
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Im besonderen sollen die in dieser
Schrift angesprochenen (Meth)acrylmonomeren die nachfolgenden (Meth)acrylsäureester
umfassen: Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylacrylat,
Hydroxypropylmethacrylat, Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat,
Methylacrylat, Methylmethacrylat, n-Butylacrylat, iso-Butylacrylat,
iso-Butylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, tert.-Butylacrylat, tert.-Butylmethacrylat, Ethylacrylat,
Ethylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat,
N,N-Dimethylaminoethylacrylat und
N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat.
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(Meth)acrylmonomere sind wichtige
Ausgangsverbindungen zur Herstellung von Polymerisaten, die z.B.
als Klebstoffe Verwendung finden.
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(Meth)acrolein und (Meth)acrylsäure wird
großtechnisch überwiegend
durch katalytische Gasphasenoxidation geeigneter C3-/C4-Vorläuferverbindungen,
insbesondere von Propen und Propan im Fall von Acrolein, Acrylsäure bzw.
von iso-Buten und iso-Butan im Fall der Methacrylsäure und
des Methacroleins, hergestellt. Neben Propen, Propan, iso-Buten
und iso-Butan eignen sich als Ausgangsstoffe jedoch auch andere
3 bzw. 4 Kohlenstoffatome enthaltende Verbindungen, beispielsweise
iso-Butanol, n-Propanol oder der Methylether von iso-Butanol. (Meth)acrylsäure kann
auch aus (Meth)acrolein erzeugt werden.
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Dabei wird normalerweise ein Produktgasgemisch
erhalten, aus dem die (Meth)acrylsäure bzw. das (Meth)acrolein
abgetrennt werden muß.
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Diese Abtrennung wird in der Regel
so durchgeführt,
daß die
(Meth)acrylsäure
bzw. das (Meth)acrolein durch Absorption in ein Lösungsmittel
(z.B. Wasser oder ein organisches Lösungsmittel) oder durch fraktionierende
Kondensation des Produktgasgemisches zunächst grundabgetrennt und das
dabei anfallende Kondensat bzw. Absorbat nachfolgend rektifikativ
(in der Regel in mehreren Stufen) unter Erhalt von mehr oder weniger
reiner (Meth)acrylsäure
bzw. (Meth)acrolein aufgetrennt wird (vgl. z.B.
EP-A 717019 ,
EP-A 1125912 ,
EP-A 982289 ,
EP-A 982287 ,
DE-A 19606877 ,
DE-A 1011527 ,
DE-A 10224341 ,
DE-A 10218419 ). Die vorstehend
angesprochene fraktionierende Kondensation soll in dieser Schrift
auch als unter den Begriff Rektifikation fallend betrachtet werden.
Sie unterscheidet sich von der herkömmlichen Rektifikation lediglich
dadurch, dass das aufzutrennende Gemisch der Trennkolonne (der Rektifikationskolonne)
gasförmig
(d.h. vollständig
in die Dampfform überführt) zugeführt wird.
Der in dieser Schrift verwendete Begriff Fluide soll deshalb sowohl
Flüssigkeiten
als auch Gasgemische umfassen.
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Ester der (Meth)acrylsäure sind
z.B. durch direkte Umsetzung von (Meth)acrylsäure und/oder (Meth)acrolein
mit den entsprechenden Alkoholen erhältlich. Allerdings fallen auch
in diesem Fall zunächst Produktgemische
an, aus denen die (Meth)acrylsäureester
z.B. rektifikativ abgetrennt werden müssen.
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Die vorstehend angesprochenen, (Meth)acrylmonomere
enthaltenden, Fluide bzw. Flüssigkeiten
können
die (Meth)acrylmonomere sowohl in mehr oder weniger reiner Form
als auch in Lösung
befindlich enthalten.
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Das Lösungsmittel kann dabei sowohl
wässrig
als auch ein organisches Lösungsmittel
sein. Die spezifische Art des Lösungsmittels
ist erfindungsgemäß im wesentlichen
unbeachtlich. Der Gehalt an (Meth)acrylmonomeren kann ≥ 2, ≥ 5 Gew.-%,
oder ≥ 10
Gew.-%, oder 20 Gew.-%, oder ≥ 40
Gew.-%, oder ≥ 60
Gew.-%, oder ≥ 80
Gew.-%, oder ≥ 90
Gew.-%, oder ≥ 95
Gew.-%, oder ≥ 99
Gew.-% betragen.
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Die rektifikative Auftrennung der
beschriebenen (Meth)acrylmonomere enthaltenden Fluide bzw. Flüssigkeiten
kann je nach ihrer Zusammensetzung sowohl so erfolgen, dass sich
die (Meth)acrylmonomere am Kopf der Rektifikationskolonne anreichern,
als auch so, dass sich die (Meth)acrylmonomere im Sumpf der Rektifikationskolonne
anreichern. Selbstredend können
auch im oberen, unteren oder mittleren Teil der Rektifikationskolonne
die (Meth)acrylmonomere angereichert enthaltenden Fraktionen entnommen
werden.
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In allen Fällen (insbesondere den vorgenannten)
können
zur in Rede stehenden rektifikativen Auftrennung Rektifikationskolonnen
verwendet werden, die wenigstens einen Siebboden ohne Ablaufsegment
enthalten (vgl. z.B.
DE-A
19924532 ). Selbstverständlich
können
diese Rektifikationskolonnen aber auch ausschließlich Siebböden ohne Ablaufsegment als
alleinige trennwirksame Einbauten der Rektifikationskolonne enthalten
(vgl. z.B.
DE-A 10156988 und
EP-A 1029573 ).
Es können
aber auch andere trennwirksame Einbauten wie z.B. Glockenböden oder
Packungen mitverwendet werden.
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Die Rektifikation kann dabei sowohl
unter Normaldruck als auch unter reduziertem Druck durchgeführt werden.
Typische Sumpftemperaturen liegen im Bereich von 100 bis 250°C und typische
Kopfdrucke betragen 80 bis 500 mbar.
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Die (Meth)acrylmonomere häufig begleitende
Lösungsmittel
sind vielfach Diphenyl enthaltend, z.B. Mischungen aus Diphenylether,
Diphenyl und o-Dimethylphthalat. Ein z.B. für die Absorption von (Meth)acrylmonomeren
häufig
verwendetes Lösungsmittel
enthält
ca. 57,4 Gew.-% Diphenylether, 20,7 Gew.-% Diphenyl und 20 Gew.-%
o-Dimethylphthalat.
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In der Regel wird bei den in dieser
Schrift zur Rede stehenden Rektifikationen die Rektifikationskolonne
mittels sogenannter Polymerisationsinhibitoren polymerisationsinhibiert.
Diese werden üblicherweise
am Kopf der Kolonne aufgegeben, können zusätzlich aber auch dem Sumpf
zugefügt
werden und auch bereits in der aufzutrennenden, die (Meth)acrylmonomere
enthaltenden, Flüssigkeit
zugesetzt sein. Typische Vertreter solcher Polymerisationsinhibitoren
sind Phenothiazin, 2-Methoxyphenol und 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-N-oxyl.
Bezogen auf den Gehalt der (Meth)acrylmonomeren werden häufig bis
zu wenigen hundert Gew.-ppm an Polymerisationsinhibitoren eingesetzt.
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Nachdem die für diese Schrift besonders relevanten
(Meth)acrylmonomere enthaltenden Fluide bzw. Flüssigkeiten vorstehend näher beschrieben
sind, soll näher
auf die Siebböden
ohne Ablaufsegment eingegangen werden. In der Literatur wird für solche
Böden häufig auch
der Begriff Dual-Flow-Böden
verwendet. Darunter werden in dieser Schrift Platten mit einfachen
Durchtrittsstellen (Löcher,
Schlitze etc.) verstanden, die vielfach auch als Regensiebböden bezeichnet
werden.
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Durch die Abwesenheit von Ablaufsegmenten
(Ablaufschächten)
treten das aufsteigende Gas und die in der Kolonne absteigende Rücklaufflüssigkeit
entgegengesetzt strömend
durch die gleichen Durchtrittsstellen des Bodens. Der Querschnitt
der Durchtrittsstellen wird in an sich bekannter Weise der Belastung
der Kolonne angepasst. Ist er zu klein, strömt das aufsteigende Gas mit
so hoher Geschwindigkeit durch die Durchtrittsstellen, dass die
in der Kolonne absteigende Rücklaufflüssigkeit
im wesentlichen ohne Trennwirkung mitgerissen wird. Ist der Querschnitt
der Durchtrittsstellen zu groß,
bewegen sich aufsteigendes Gas und absteigender Rücklauf im
wesentlichen ohne Austausch aneinander vorbei und der Boden läuft Gefahr
trocken zu laufen. D.h., der Arbeitsbereich für Dual-Flow-Böden ist
durch 2 Grenzpunkte festgelegt. Eine minimale Grenzgeschwindigkeit
muß vorhanden
sein, damit auf dem Boden eine gewisse Flüssigkeitsschicht gehalten wird, um
ein Arbeiten des Bodens zu ermöglichen.
Die obere Grenze ist durch den Flutpunkt festgelegt, wenn die Geschwindigkeit
zum Stau der Flüssigkeit
auf den Böden
führt und
ein Durchregnen verhindert wird. Im normalen Arbeitsbereich regnet
die in der Rektifikationskolonne rücklaufende Flüssigkeit
in Tropfen von Dual-Flow-Boden
zu Dual-Flow-Boden, d.h. zwischen den Böden wird die geschlossene Gasphase
von einer zerteilten Flüssigkeitsphase
durchsetzt. Die auf dem Regensiebboden auftreffenden Tropfen werden
teilweise versprüht.
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In der Regel schließt jeder
Dual-Flow-Boden bündig
mit den Kolonnenwänden
ab. Es gibt aber auch Ausführungsvarianten,
bei denen zwischen Kolonnenwand und Boden ein Zwischenraum besteht,
der nur teilweise durch Brücken
unterbrochen ist. Neben den eigentlichen Durchtrittsöffnungen
weist er allenfalls noch Öffnungen
auf, die z.B. eine Befestigung des Bodens auf Auflageringen oder ähnliches
ermöglichen
(Vgl. z.B.
DE-A 10159823 ).
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Die ältere Anmeldung
DE-A 10156988 empfiehlt
zur rektifikativen Behandlung von (Meth)acrylmonomere enthaltenden
Flüssigkeiten
Rektifikationskolonnen mit Dual-Flow-Böden mit Durchtrittsöffnungen,
deren Querschnitt zwar innerhalb eines Dual-Flow-Bodens konstant
ist, mit zunehmendem Abstand des Bodens vom Zulauf der zu behandelnden
Flüssigkeit
jedoch abnimmt.
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Die Längstausdehnung der Durchtrittsöffnungen
beträgt
in typischer Weise
10 bis 80 mm gemäß der Lehre der
DE-A 10156988 . Nachteilig
an der Lehre der
DE-A
10156988 ist jedoch, dass sie keine Aussage darüber macht,
wie die Durchtrittsöffnungen
innerhalb eines Dual-Flow-Bodens relativ zueinander angeordnet werden
sollen. Das gleiche gilt für
die Lehre der
EP-A 1029573 .
In beiden Schriften werden lediglich kreisförmige Bohrungen als bevorzugte
Durchtrittsöffnungen
empfohlen.
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Intensive eigene Untersuchungen haben
jedoch ergeben, daß die
Relativanordnung der Durchtrittsöffnung
eines Dual-Flow-Bodens von entscheidendem Einfluß auf die Trennleistung des
Bodens bei einer rektifikativen Auftrennung von (Meth)acrylmonomere
enthaltenden Fluiden bzw. Flüssigkeiten
ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Gehalt des Fluids bzw.
der Flüssigkeit
an (Meth)acrylatmonomeren 2 bis 5 Gew.-%, oder 10 bis 35 Gew.-%,
oder ≥ 95
Gew.-% beträgt.
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In diesem Zusammenhang wurde auch
gefunden, daß die
in
1 der
EP-A 1029573 als mögliche Relativanordnung
graphisch dargestellte unregelmäßige Dreiecksteilung
(die Lage der Schwerpunkte der Bohrungen weicht von einer Lage auf
gedachten Geraden deutlich ab) nicht voll zu befriedigen vermag.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
bestand daher darin, für
die rektifikative Auftrennung von (Meth)acrylmonomere enthaltenden
Fluiden (insbesondere den im Vorstehenden dargestellten Fluiden)
in einer Rektifikationskolonne, die wenigstens einen Siebboden ohne
Ablaufsegment enthält,
dahingehend eine verbesserte Relativanordnung der Durchtrittsöffnungen
des Regensiebbodens zur Verfügung
zu stellen, daß der
Regensiebboden eine verbesserte Trennleistung aufweist.
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Demgemäß wurde ein Verfahren der rektifikativen
Auftrennung von (Meth)acrylmonomere enthaltenden Fluiden in einer
Rektifikationskolonne, die wenigstens einen Siebboden ohne Ablaufsegment
enthält,
gefunden,
das dadurch gekennzeichnet ist,
daß sowohl
die Anordnung der Schwerpunkte der im Siebboden enthaltenen Durchtrittsöffnungen
als auch die Anordnung der Durchtrittsöffnungen selbst eine regelmäßige ist,
die sich aus einer Grundmenge dieser Schwerpunkte und Durchtrittsöffnungen
dadurch erzeugen läßt, daß man im
Siebboden eine viereckige Elementarzelle definiert, die die Grundmenge
enthält
und von deren vier Kanten jeweils zwei zueinander parallel und gleich
lang sind, und diese Elementarzelle regelmäßig wiederkehrend entlang ihrer
Kanten verschiebt, wobei die Länge
des Verschiebungsvektors jeweils die Länge der Kante der Elementarzelle
ist, entlang der die Verschiebung erfolgt.
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Zwei Kanten der Elementarzelle werden
erfindungsgemäß dann als
zueinander parallel betrachtet, wenn der von ihren Richtungen eingeschlossene
Winkel ≤ 0,2°C beträgt. Bevorzugt
beträgt
der vorgenannte Winkel weniger als 10, besonders bevorzugt weniger
als 5 und ganz besonders bevorzugt weniger als 2 Winkelminuten.
Am besten beträgt
dieser Einschlußwinkel °.
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In ähnlicher Weise werden zwei
parallele Kanten der Elementarzelle erfindungsgemäß dann als
gleich lang betrachtet, wenn ihr Längenunterschied, bezogen auf
die halbe Summe ihrer Längen,
1%, bevorzugt ≤ 0,5%,
besonderes bevorzugt ≤ 0,25%,
und ganz besonders bevorzugt < 0,1%
beträgt.
Am besten sind die Längen
identisch. Sind die Längen
nicht gleich, ist die Länge
des anspruchsgemäßen Verschiebungsvektors gleich
der halben Längensumme.
Im Normalfall wird die Elementarzelle nicht mehr als zehn Schwerpunkte
von Durchtrittsöffnungen
enthalten. Meist enthält
sie ≤ 8,
häufig ≤ 5 oder ≤ 4 Schwerpunkte
von Durchtrittsöffnungen.
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Im Normalfall ist diese Anzahl von
Schwerpunkten einer Elementarzelle ≤ 10 %, meist ≤ 7 %, vielfach ≤ 5 % und häufig ≤ 3 % aller
im Regensiebboden enthaltenen Schwerpunkte von Durchtrittsöffnungen.
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Unter dem Schwerpunkt einer Durchtrittsöffnung soll
der gedachte Massenschwerpunkt verstanden werden, der entsteht,
wenn man die Durchtrittsöffnung
mit einer homogenen Masse füllt,
die an jeder Stelle der Öffnung
die gleiche Fülldicke
aufweist.
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Prinzipiell können die Durchtrittsöffnungen
des erfindungsgemäß mitzuverwendenden
wenigstens eines Regensiebbodens jedwede geometrische Form aufweisen.
D.h., die Durchtrittsöffnungen
können
Kreise, Ellipsen, Rechtecke, Dreiecke, Polygone oder Schlitze sein.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft weisen alle Durchtrittsöffnungen
eines erfindungsgemäß mitzuverwendenden
wenigstens einen Regensiebbodens die gleiche geometrische Form und
den gleichen Querschnitt auf. In diesem Fall ist die Differenz zwischen
dem größten und
dem kleinsten Querschnitt der von der Elementarzelle erfassten Durchtrittsöffnungen
bevorzugt ≤ 1
%, besser ≤ 0,75
%, noch besser ≤ 0,5
%, noch besser ≤ 0,25
%, noch besser ≤ 0,1
% und am besten 0 %, bezogen auf die Fläche des größten erfassten Querschnitts. Bevorzugt
ist diese geometrische Form kreisförmig. Selbstredend können sich
innerhalb der erfindungsgemäß relevanten
Elementarzellen aber auch Durchtrittsöffnungen von unterschiedli cher
geometrischer Form und unterschiedlichem Querschnitt befinden.
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Die erfindungsgemäß geforderte regelmäßige Anordnung
der Schwerpunkte soll dann als gegeben betrachtet werden, wenn bei
der regelmäßig wiederkehrenden
Verschiebung der Elementarzelle entlang ihrer Kanten in wenigstens
90 % (bevorzugt wenigstens 95 %, besonders bevorzugt wenigstens
98 %, ganz besonders bevorzugt wenigstens 99 % bzw. 99,9 % und am
besten 100 %) aller Fälle
die Position des durch die Verschiebung erzeugten idealen Bildschwerpunktes
und die Position des im Siebboden vorhandenen zugehörigen realen
Schwerpunktes um ≤ 1
%, bevorzugt ≤ 0,75
%, besonders bevorzugt um ≤ 0,5
%, ganz besonders bevorzugt um ≤ 0,3
% und noch besser um ≤ 0,1
% der Hälfte
der Längen-Summe
der beiden möglichen
Verschiebungsvektoren voneinander entfernt sind. In der Regel wird
dieser Abstand zwischen idealem und realem Schwerpunkt in der entsprechenden
Anzahl der Fälle ≤ 0,1 mm, bevorzugt
0,05 mm und besonders bevorzugt ≤ 0,02
mm betragen. Im Idealfall fallen idealer und realer Schwerpunkt
in allen Fällen
zusammen.
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Die erfindungsgemäß geforderte regelmäßige Anordnung
der Durchtrittsöffnungen
soll dann als gegeben betrachtet werden, wenn einerseits jeweils
vorstehende regelmäßige Anordnung
der Schwerpunkte gegeben ist (d.h., die jeweilige vorstehende Bedingung
erfüllt
ist) und andererseits bei der regelmäßig wiederkehrenden Verschiebung
der Elementarzelle entlang ihrer Kanten in wenigstens 90 % (bevorzugt
wenigstens 95 %, besonders bevorzugt wenigstens 98 %, ganz besonders
bevorzugt wenigstens 99 % bzw. 99,9 % und am besten 100 %) aller
Fälle die
Fläche
der durch die Verschiebung erzeugten idealen Durchtrittsöffnung und
die Fläche
der im Siebboden vorhandenen zugehörigen realen Durchtrittsöffnung so
weitgehend miteinander überlappen,
daß die
Summe aus der nicht überlappenden
Restfläche
der durch die Verschiebung erzeugten idealen Durchtrittsöffnung und
der nicht überlappenden
Restfläche
der zugehörigen
realen Durchtrittsöffnung, bezogen
auf die Fläche
der durch die Verschiebung erzeugten idealen Durchtrittsöffnung,
(nachstehend S Rest genannt) ≤ 1 %, bevorzugt ≤ 0,75 ≤, besonders
bevorzugt ≤ 0,5
%, ganz besonders bevorzugt ≤ 0,3
% und noch besser ≤ 0,1
% beträgt.
Im Idealfall ist SRest = O.
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Erfindungsgemäß günstige Elementarzellen weisen
die Geometrie eines Rechtecks (vgl. 1, 3 (rechteckig flächenzentrierte
Elementarzelle) und 5), eines Quadrats (vgl. 2) oder einer Raute (vgl. 4) auf. Dies gilt auch dann,
wenn in 3 zwischen der
längeren
Kante d und der kürzeren
Kante a die Beziehung d = a⋅√3 nicht
erfüllt
ist oder in 4 die Kanten
nicht gleich lang und/oder der eingeschloßene Winkel nicht 60° beträgt.
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Besonders bevorzugt ist eine Anordnung
der Durchtrittsöffnungen,
bei der die Elementarzelle ein flächenzentriertes Quadrat ist
(d.h., entsprechend 3,
mit vier identischen Kantenlängen).
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Im übrigen kann der wenigstens
eine mitzuverwendende Regensiebboden ohne Ablaufsegment wie in der
DE-A 10156988 oder
wie in der
EP-A 1029573 beschrieben
gestaltet und in der Kolonne angeordnet sein.
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Erfindungsgemäße Verfahren sind demnach solche,
in denen Rektifikationskolonnen zum Einsatz kommen, die als trennwirksame
Einbauten Böden
enthalten, von deren Anzahl wenigstens einer, bevorzugt mehr als
einer (bevorzugt ≥ 10
%, oder ≥ 20
%, oder ≥ 30
%, oder ≥ 40
%, oder ≥ 50
%, oder ≥ 60
%, oder ≥ 75
% aller Böden)
und besonders bevorzugt alle erfindungsgemäße Regensiebböden sind,
wobei Regensiebböden
mit kreisförmigen
Durchtrittsöffnungen
bevorzugt sind. Günstig
ist es, wenn zudem alle Kreisöffnungen innerhalb
eines Regensiebbodens den gleichen Querschnitt aufweisen.
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Erfindungsgemäß bevorzugt sind Verfahren
in Rektifikationskolonnen; die als trennwirksame Einbauten ausschließlich Regensiebböden der
erfindungsgemäß zu verwendenden
Art enthalten. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Durchtrittsöffnungen
kreisförmig
sind. Vor allem auch dann, wenn sich die Lochdurchmesser gemäß
DE-A 10156988 von
Boden zu Boden verändern.
Sie können
aber auch über
alle Böden
konstant sein. Die Dicke des im erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden
wenigstens einen Regensiebbodens beträgt vorteilhaft 2 mm bis 12
mm.
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Das Öffnungsverhältnis (Verhältnis der Gesamtfläche aller
Durchtrittsöffnungen
des wenigstens einen erfindungsgemäß zu verwendenden Regensiebbodens
zur Gesamtfläche
dieses Regensiebbodens) beträgt erfindungsgemäß zweckmäßig in der
Regel 0,1 bis 0,3.
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Der Abstand T zweier nächstliegender
Schwerpunkte in einem erfindungsgemäß mitzuverwendenden wenigstens
einen Regensiebboden beträgt üblicherweise
1,2 d bis 3 d, wobei d die Länge
der Längstausdehnung
der größeren Durchtrittsöffnung ist
(im Fall eines Kreises der Kreisdurchmesser). d beträgt in typischer Weise 10 bis
80 mm, häufig
10 bis 25 mm.
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Enthält die beim erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzte Rektifikationskolonne mehrere aufeinanderfolgende erfindungsgemäß mitzuverwendende
Regensiebböden,
beträgt
deren Abstand zweckmäßig 0,1 D
bis 0,5 D, wobei D der Durchmesser der Böden bzw. der Innendurchmesser
der Rektifikationskolonne ist.
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Bevorzugt sind die erfindungsgemäß mitzuverwendenden
Regensiebböden
aus Edelstahl, insbesondere Edelstahl 1.4571 (nach DIN EN 10020)
gefertigt.
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Abschließend sei nochmals festgehalten,
daß als
Ergebnis der vorliegenden Erfindung Regensiebböden mit einer streng regelmäßigen Anordnung
der Durchtrittsöffnungen
im Bezug auf ihre rektifikative Trennwirkung auf (Meth)acrylmonomere
enthaltende Fluide bzw. Flüssigkeiten
gegenüber
Regensiebböden
mit unregelmäßiger Anordnung
der Durchtrittsöffnungen überlegen
sind. Selbstverständlich
können
die erfindungsgemäß zu verwendenden
Rektifikationskolonnen auch für
andere thermische Trennverfahren wie z.B. Extraktionen oder Strippungen
oder für
rektifikative Auftrennungen anderer Fluide bzw. Flüssigkeiten
eingesetzt werden.
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Erfindungsgemäß mitzuverwendende Regensiebböden zeichnen
sich auch durch eine geringe Neigung zur Polymerisatbildung aus.
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Es versteht sich von selbst, daß im Peripheriebereich
des wenigstens einen Siebbodens ohne Ablaufsegment nur noch eine
Teilabbildung der Elementarzelle auf die dort befindlichen Durchtrittsöffnungen
möglich ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere
für die
in der
DE-A 19924532 ,
DE-A 10115277 ,
EP-A 982289 ,
EP-A 982287 und
EP-A 982288 beschriebenen
Verfahren der fraktionierenden Kondensation bzw. Rektifikation.
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Beispiele (die Bodennummerierung
steigt innerhalb der Kolonne von unten nach oben)
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Beispiel 1
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Einer Bodenkolonne, die 40 äquidistante
(40 cm) Dual-Flow-Böden
aufwies, wurden pro Stunde 120 t eines Gemisches aus 67 Gew.-% Diphyl® (Gemisch
aus ca. 25 Gew.-% Diphenyl und ca. 75 Gew.-% Diphenylether), 16
Gew.-% Dimethylphthalat, 15,8 Gew.-% Acrylsäure, 300 gew.-ppm Phenothiazin
sowie als Restmenge geringe Mengen an Verbindungen wie Benzaldehyd,
Essigsäure,
Propionsäure,
Furfurale, Ameisensäure
und Formaldehyd zugeführt.
Die Rektifikationskolonne wurde mit einem Rücklaufverhältnis von 2,2 betrieben. Der
Kolonnensumpf wurde mit einem Zwangsumlaufverdampfer beheizt und
die Brüden
wurden mit einem Einspritzkondensator kondensiert, der auf eine
Temperatur von 45°C
gekühlten
Rücklauf
ein spritzte. Die Sumpftemperatur betrug 214°C, der Kopfdruck lag bei 225
mbar. Die Gemischzufuhr erfolgte auf dem 10ten Boden. Auf dem Boden 32 wurde
die abgetrennte Acrylsäure
entnommen. Die Böden 30, 31 und 32 waren
zu Versuchszwecken austauschbar; unterhalb von Boden 30 (auf
Boden 29) und unmittelbar oberhalb von Boden 32 war
eine Probenentnahmevorrichtung eingebaut, die es erlaubte, eine
Probe aus der entsprechenden Flüssigphase
zu entnehmen. Oberhalb des 40. Bodens war ein Flüssigkeitsverteiler eingebaut,
der pro Stunde ca. 60 t Rücklauf,
stabilisiert mit 280 gew.-ppm Phenothiazin, in die einen Durchmesser
von 3,50 m aufweisende Rektifikationskolonne verteilte. Der Verteiler
bestand aus drei oben geöffneten,
parallel angeordneten, quaderförmigen
Kästen,
die eine Länge
von 3 m, eine Breite von 20 cm und eine Höhe von 25 cm aufwiesen. Das obere
Ende jedes Kastens war als Zackenwehr ausgeführt.
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Nach einer Laufzeit von 10 Tagen
wurden an den oben erwähnten
Probestellen Proben entnommen. Die entnommenen Acrylsäuren wiesen
die in Tabelle 1 aufgeführten
Zusammensetzungen auf.
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Die Relativanordnung der Durchtrittsöffnungen
war in den Regensiebböden 30 bis 32 wie
folgt:
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- – Elementarzelle:
in idealer Weise wie in 3,
mit d = a⋅√3, wobei
d die längere
und a die kürzere
Kante der Elementarzelle ist; d = 58,88 mm.
- – die
Elementarzelle enthielt fünf
Schwerpunkte von Durchtrittsöffnungen,
davon vier auf den Eckpunkten der Elementarzelle;
- – die
Durchtrittsöffnungen
waren alle kreisförmig
mit einem einheitlichen Zieldurchmesser von 15 mm, der in allen
Fällen
im Schwankungsbereich ± 0,01
mm erfüllt
war;
- – der
Abstand zweier nächstliegender
Schwerpunkte innerhalb der Elementarzelle betrug 34 mm;
- – das Öffnungsverhältnis lag
bei 0,16;
- – bei
regelmäßig wiederkehrender
Verschiebung der Elementarzelle entlang ihrer Kanten war in 99,6
% aller Fälle
die Position des durch die Verschiebung erzeugten idealen Bildschwerpunktes
und die Position des im Siebboden vorhandenen zugehörigen realen
Schwerpunktes um ≤ 0,1
% der Länge
der hälftigen
Verschiebungsvektorsumme voneinander entfernt;
- – bei
regelmäßig wiederkehrender
Verschiebung der Elementarzelle entlang ihrer Kanten war in 99,8
% aller Fälle
SRest ≤ 0,1
%
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Vergleichsbeispiel
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Wie in Beispiel 1, die Böden
30,
31 und
32 wurden
jedoch durch Böden
gemäß
1 der
EP-A 1029573 ersetzt.
6 dieser Schrift, die eine
Originalkopie der vorgenannten
1 ist,
weist die Abweichungen von der Ideallinie aus.
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In allen drei Austausch-Böden waren
die Vorgaben der Böden
aus Beispiel 1 bis auf die folgenden beiden Ausnahmen erfüllt:
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- – bei
regelmäßig wiederkehrender
Verschiebung der Elementarzelle entlang ihrer Kanten war nur in
89 % aller Fälle
die Position des durch die Verschiebung erzeugten idealen Bildschwerpunktes
und die Position des im Siebboden vorhandenen zugehörigen realen
Schwerpunktes um ≤ 1
% der Länge
der hälftigen
Verschiebungsvektorsumme voneinander entfernt;
- – bei
regelmäßig wiederkehrender
Verschiebung der Elementarzelle entlang ihrer Kanten war in nur
86 % aller Fälle
SRest ≤ 1
%.
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Nach einer Laufzeit von 10 Tagen
wurden wie in Beispiel 1 Proben entnommen. Die Analysenergebnisse
lauten:
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Beispiel 2
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Wie in Beispiel 1. Alles war identisch,
die Elementarzelle der Böden 30 bis 32 war
jedoch quadratisch flächenzentriert
(wie in 3, aber mit
a = d = 45 mm).
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Nach einer Laufzeit von 10 Tagen
wurden wie in Beispiel 1 Proben entnommen. Die Analysenergebnisse
lauten:
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Beispiel 3
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Wie in Beispiel 1. Alles war identisch,
die Elementarzelle der Böden 30 bis 32 war
jedoch rechteckig wie in 1.
Die Kantenlängen
betrugen 28 mm und 35 mm.
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Nach einer Laufzeit von 10 Tagen
wurden wie in Beispiel 1 Proben entnommen.
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Die Analysenergebnisse lauten:
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Entsprechend den durchgeführten Versuchen
ergibt sich folgende Abstufung der Wirksamkeit:
Beispiel 2 > Beispiel 1 > Beispiel 3 > Vergleichsbeispiel.