-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
A. TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kolonnenbehandlungsverfahren.
Insbesondere ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Kolonnenbehandlungsverfahren
durch eine Destillationssäule und
dergleichen, das bei der Herstellung verschiedener chemischer Produkte
verwendet wird, und es umfasst das Durchführen einer physikalischen Behandlung,
wie Isolieren einer Behandlungsfluidumkomponente, oder einer chemischen
Behandlung, wie einer Reaktion, eines Behandlungsfluidums, das in
einen kolonnenförmigen
Behandlungsraum, d.h. eine Behandlungskolonne, eingeführt ist,
und das Entnehmen eines gebildeten gewünschten Produkts von der Kolonnenoberseite
durch Verfahren wie Verflüssigung
nach einmaliger Verdampfung.
-
B. TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Bei
Herstellungsverfahren für
verschiedene chemische Produkte wird ein Kolonnenbehandlungsverfahren
unter Verwendung von Kolonnenvorrichtungen, wie einer Destillationskolonne,
einer Absorptionskolonne und einer Abstreifkolonne, großtechnisch
allgemein verwendet.
-
Bei
dem Kolonnenbehandlungsverfahren wird mit der Einführung eines
flüssigen
oder gasförmigen
Behandlungsfluidums in eine Behandlungskolonne eine gewünschte physikalische
oder chemische Behandlung durch Erhitzen oder Rühren des Behandlungsfluidums
in der Behandlungskolonne durchgeführt oder bewirkt, dass eine
Fluidumkomponente getrennt zugeführt
wird; ein Teil eines Fluidums nach der Behandlung in einen oberen
Bereich der Kolonne, d.h. die Kolonnenoberseite, gebracht, durch
Verflüssigung
an der Kolonnenspitze gewonnen und von der Kolonnenoberseite entnommen.
Infolgedessen kann die obige Massenbehandlungsverarbeitung kontinuierlich
und stabil durchgeführt
werden.
-
Bei
einem derartigen Kolonnenbehandlungsverfahren, das von einer Durchführung der
Behandlung der eingeführten
Behandlungsflüssigkeit
mit Ausnahme eines gewünschten
Produkts begleitet ist, können
Verunreinigungen durch Denaturierung oder Polymerisation einer Komponente
in dem Behandlungsfluidum gebildet werden. Die derart gebildeten Verunreinigungen
können
in dem Behandlungsfluidum ohne Entnehmen als gewünschtes Produkt verbleiben
oder sich ansammeln. Ferner kommt es für Verunreinigungen, die am
Anfang in dem Behandlungsfluidum, das in die Behandlungskolonne
eingeführt
wird, enthalten sind, ebenfalls zum Verbleiben oder zur Ansammlung
in der Behandlungskolonne. Diese Verunreinigungen können sich üblicherweise am
Kolonnenboden der Behandlungskolonne sammeln.
-
Die
Verunreinigungen, die in dem Behandlungsfluidum verbleiben und sich
ansammeln, bewirken die Probleme der Verschlechterung der Wärmeübertragungseigenschaften
der Behandlungskolonne durch Ausfällung der Verunreinigungen
als festes Produkt und Haften an der Innenwand der Behandlungskolonne;
des Zupackens verschiedener Rohrleitungen, Geräte und dgl.; der Kontamination
eines gewünschten
Produkts mit einem Teil der Verunreinigungen; und einer Verschlechterung
der Qualität
und des Leistungsvermögens
der chemischen Behandlung, die eine Behandlungslösung durchführt.
-
Das
Problem wird durch ein konkretes Beispiel erläutert. (Meth)acrylsäure und
Ester derselben werden unter Verwen dung einer Destillationsvorrichtung,
die eine Destillationskolonne, einen Wärmetauscher und mit beiden
in Verbindung stehende Rohrleitungen umfasst, gereinigt.
-
Bei
dieser Destillationsbehandlung werden Polymere in der Destillationskolonne
gebildet und an der Innenwand der Destillationskolonne angeheftet, da
(Meth)acrylsäure
und Ester derselben leicht polymerisieren. Wenn die angehefteten
Polymere sich ansammeln, können
auch Situationen wie das Stoppen der Destillationskolonne auftreten.
Es ist notwendig, an der Innenwand angeheftete Polymere durch regelmäßiges Aufbrechen
der Destillationskolonne zu entfernen, um die Behandlungsqualität der Destillationskolonne
aufrecht zu erhalten und stabil zu arbeiten. Daher ist der Arbeitsaufwand
groß und
es kommt zu einer starken Verringerung der Produktivität.
-
Als
Verfahren zur Lösung
dieses Problems ist ein Verfahren, das die Einführung von Sauerstoffgas vom
Kolonnenboden zur Verhinderung einer Polymerisation in der Destillationskolonne
umfasst, in JP-B-34606/1977 und JP-B-61015/1982 offenbart. Ein Verfahren,
das das Entnehmen eines in einer Rektifizierkolonne herabfallenden
Lösungsstroms, das
Abtrennen eines Polymers in der Lösung und das Zirkulieren des
Polymers erneut in die Rektifizierkolonne umfasst, ist in JP-A-239341/1996
offenbart.
-
Weder
das obige Verfahren des Standes der Technik, das das Einführen von
Sauerstoffgas umfasst, noch das obige Verfahren des Standes der Technik,
das die Abtrennung eines Polymers aus einer herabfallenden refluxierenden
Lösung
umfasst, kann in einer Behandlungslösung angesammelte Verunreinigungen,
wie ein Polymer, ausreichend entfernen.
-
Obwohl
ein Problem wie das Stoppen einer Destillationsko lonne oder einer
Rektifizierkolonne bei Kurzzeitbetrieb nicht verursacht wird, werden
Polymere schrittweise produziert und an einer Abziehleitung für eine Kolonnenbodenlösung, einer
Förderpumpe
für eine
Kolonnenbodenlösung,
einer Leitung, die Kolonnen wie ein Nachverdampfer umfasst, einem
Wärmetauscher
und Innenbereichen einer Leitung bei Langzeitbetrieb angeheftet
und es wird unmöglich,
die Destillation wegen des Verursachens einer baldigen Blockierung
fortzusetzen. Mit Ausnahme der während
der Behandlung produzierten Polymere können Ausfällungen wie die im vorhergehenden
genannten Verunreinigungen, die in der Behandlungslösung enthalten
sind, und denaturierte Produkte, die während der Behandlung produziert
werden, das gleiche Problem verursachen. Ferner werden Ausfällung und
Polymerisation durch Anheften dieser Polymere und Ausfällungen
in den Rohrleitungen und Geräten
erhöht.
-
Zusätzlich kann überlegt
werden, das Eindringen von Verunreinigungen in eine Behandlungskolonne
durch Filtration einer Behandlungslösung vor Einführen in
die Behandlungskolonne zu verhindern. Jedoch ist dieses Verfahren
für Verunreinigungen,
die in der Behandlungskolonne produziert werden, nicht wirksam.
Verfahren zur Verhinderung des Transports der Verunreinigungen in
eine Behandlungsvorrichtung der nächsten Stufe oder Verhinderung
des Anheftens der Verunreinigungen an Rohrleitungen zur nächsten Stufe
können
durch Filtration der gesamten, vom Kolonnenboden abgezogenen Lösung und
danach Förderung
der Lösung
in die nächste
Stufe überlegt
werden. Jedoch ist es nicht günstig,
das Anheften von Verunreinigungen in der Behandlungskolonne zu verhindern,
und es ist schwierig, die vom Kolonnenboden abgezogene Lösung, die
eine Menge Verunreinigungen enthält,
effektiv zu filtrieren.
-
Diese
früheren
Behandlungsverfahren können
das Anheften von festen Produkten in den Rohrleitungen und Vorrichtungen
nicht ausreichend verhindern.
-
Die
US-A-4 034 005 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer aromatischen
Carbonsäure
hoher Reinheit durch Zuführen
eines im wesentlichen Gleichgewichtshydrolysegemischs eines aromatischen
Nitrils in eine reaktive Destillationskolonne, die bei einer Temperatur
von etwa 200°C
bis etwa 325°C mit
autogenem Druck arbeitet, wobei das Gleichgewichtsgemisch gleichzeitig
einer weiteren Hydrolyse und Destillation von Ammoniak unterzogen
wird, wobei Wasserdampf und Ammoniak von der Kolonnenspitze entfernt
wird, das verbliebene Gleichgewichtshydrolysegemisch einer weiteren
Hydrolyse und Destillation in einem Nachverdampfer unterzogen wird, Dampf
aus dem Nachverdampfer zur Destillationskolonne zurückgeführt wird,
eine wässrige
Lösung
der Produktsäure
aus dem Nachverdampfer entfernt wird, die abgetrennte Lösung gekühlt wird,
das Säureprodukt
abgetrennt wird und, um die Produktreinheit zu verbessern, das wässrige Filtrat
von dem abgetrennten Säureprodukt
in einen unteren Bereich der Kolonne zurückgeführt wird. In einer Ausführungsform
wird das Hydrolysegemisch durch Durchführen einer wässrigen
Hydrolyse eines Nitrils von der Ammoxidation einer aromatischen
Alkylverbindung in einem geschlossenen Reaktor bei etwa 200°C bis etwa
325°C, bis
ein im wesentlichen vollständiges
Gleichgewicht erhalten wird, erhalten.
-
Die
EP-A-0 561 730 offenbart ein Abgasentschwefelungsverfahren, das
die Stufen der Absorption und Abtrennung von Schwefeloxiden aus
einem Verbrennungsabgas unter Verwendung einer Ca-Verbindung und – als Absorptionshilfsstoff – einer organischen
Säure,
die Carboxylgruppen an entgegengesetzten Enden eines geradkettigen
Kohlenwasserstoffs, der 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, aufweist,
in einer Abgasentschwe felungsvorrichtung, der Trennung des aus der
Entschwefelungsvorrichtung ausgetragenen Abwassers in einer Elektrodialysevorrichtung,
die eine abwechselnde Anordnung von einwertigen selektiven Anionenaustauschmembranen
und Kationenaustauschmembranen umfasst, in zwei Lösungen:
eine konzentrierte Lösung,
in der Metall- und Chlorionen konzentriert sind, und eine verdünnte Lösung, in
der die Metall- und Chlorionen verdünnt sind, und wobei die organische
Säure zurückbleibt,
und der anschließenden
Rückführung der verdünnten Lösung als
Absorptionsmittel in die Abgasentschwefelungsvorrichtung umfasst.
-
Die
GB-A-788 212 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Phthalsäure, das
die Stufen der Oxidation eines Xylols mit Luft unter Bildung einer
Toluylsäure,
der Oxidation eines Esters einer Toluylsäure und eines Alkanols, das
nicht mehr als 3 Kohlenstoffatome enthält, unter Bildung eines Phthalsäuremonoesters,
des Erhitzens der Toluylsäure
und des Phthalsäuremonoesters
in einer Umwandlungszone unter Bildung einer Phthalsäure und
eines Esters von der Toluylsäure
und dem Alkanol, der Trennung der Phthalsäure und des Toluylsäureesters
und der Rückführung des
Esters zur weiteren Oxidation umfasst.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
A. AUFGABE DER ERFINDUNG
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Kolonnenbehandlungsverfahrens
unter Verwendung der im vorhergehenden genannten Destillationskolonne
und dgl., wobei das Verfahren die effektive Entfernung fester Verunreinigungen,
wie Ausfällungen
und Polymere, die in einem Behandlungsfluidum enthalten sind oder
produziert werden, und dadurch einen stabilen Betrieb der Kolonnenbehandlung
ermöglicht.
-
B. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Ein
Kolonnenbehandlungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung gemäß Anspruch
1 umfasst: das Einführen
eines Behandlungsfluidums in eine Behandlungskolonne, das Durchführen einer physikalischen
und/oder chemischen Behandlung des Behandlungsfluidums in der Behandlungskolonne,
das Entnehmen eines Teils eines Fluidums nach der Behandlung von
der Kolonnenoberseite und das Abziehen eines verbliebenen Fluidums,
das nicht von der Kolonnenoberseite entnommen wurde, sondern verblieben
ist, von der Kolonnenbodenseite. Und mit fortschreitender Behandlung
in der Behandlungskolonne umfasst das Verfahren ferner das kontinuierliche
Durchführen
der
Stufe (a) des Abziehens des Behandlungsfluidums von der
Kolonnenbodenseite aus der Behandlungskolonne,
Stufe (b) des
Entfernens fester Verunreinigungen aus dem in
Stufe (a) abgezogenen
Behandlungsfluidum und
Stufe (c) des Zurückführens des Behandlungsfluidums,
aus dem die festen Verunreinigungen in Stufe (b) entfernt wurden,
in die Behandlungskolonne.
-
Diese
und andere Aufgaben und die Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der im folgenden angegebenen detaillierten Offenbarung
vollständiger
ersichtlich.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Strukturdarstellung einer Behandlungsvorrichtung einer Art
und Weise zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine Strukturdarstellung einer Behandlungsvorrichtung einer weiteren
Art und Weise zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung.
-
Erklärung
der Symbole:
-
- 10: Destillationskolonne, 12: Einführungseinlass, 16: Abziehauslass, 14:
Entnahmeauslass, 18: Rückführungseinlass, 20:
Einführungsleitung, 22:
Entnahmeleitung, 30: Nachverdampfer, 32: Zirkulationsleitung, 40:
Siebfilter, 42: Pumpe, 44: Zirkulationsleitung, 52: Förderleitung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Kolonnenbehandlungsverfahren
-
Eine
turmförmige
Behandlungsvorrichtung, d.h. eine Behandlungskolonne, kann derart
verwendet werden, dass physikalische Behandlungsverfahren, wie Destillation,
Absorption, Abstreifen, Rektifikation, Abtrennung, Extraktion, Adsorption,
Sammeln und weitere, oder chemische Behandlungsverfahren oder Behandlungsverfahren,
bei denen die physikalischen und chemischen Behandlungsverfahren gleichzeitig
durchgeführt
werden, durchgeführt
werden können.
-
Insbesondere
wird das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung für
eine Behandlungskolonne zur Durchführung einer physikalischen
Behandlung verwendet und noch besser für eine Destillationskolonne
oder Rektifizierkolonne von den Behandlungskolonnen zur Durchführung einer
physikalischen Behandlung verwendet. Der Grund hierfür liegt
darin, dass ein Behandlungsfluidum bei den physikalischen Behandlungen
wie Destillation, Absorption und Rektifikation häufig einer vergleichsweise
hohen Temperatur ausgesetzt wird und sich ein festes Produkt leicht
in der Säule,
insbesondere auf der Kolonnenbodenseite wegen der Polymerisation
oder des Brennens eines Behandlungsfluidums dann ansammeln kann.
Von diesen weisen die Destillationskolonne und die Rektifizier kolonne
Bereiche, in denen es leicht zu einer Polymerisation und einem Brennen kommt,
beispielsweise einem Nachverdampfer an der Bodenseite, und an denen
sich das feste Produkt am stärksten
ansammeln kann, auf. Diese Behandlungskolonnen können stabil durch Verwendung
des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
betrieben werden.
-
Eine
fundamentale Form der Behandlungskolonne kann gleich der einer üblichen
Behandlungskolonne sein.
-
Eine
Behandlungskolonne, die ein Behandlungsfluidum durchlaufen kann,
umfasst einen Einführungseinlass
zur Einführung
des Behandlungsfluidums. Der Einführungseinlass ist üblicherweise
in der Mitte der Behandlungskolonne platziert. Jedoch kann der Einführungseinlass
an beliebiger Stelle von der Kolonnenoberseite bis zur Kolonnenbodenseite entsprechend
den Behandlungsbedingungen der Behandlungskolonne platziert sein.
Die Kolonnenbodenseite wird in der Bedeutung von nicht nur wörtlich dem
Kolonnenboden sondern auch einschließlich einer Position, die vergleichsweise
niedriger als die Behandlungskolonne mit dem im folgenden genannten Entnahmeauslass
ist, auch wenn die Position in der Richtung eines seitlichen oder
mittleren Bereichs der Behandlungskolonne ist, verwendet. Die Einführungseinlässe können in
einem Bereich oder mehreren Bereichen platziert sein.
-
Das
Behandlungsfluidum ist eine Flüssigkeit oder
ein Gas. Das Behandlungsfluidum umfasst eine Behandlungskomponente,
die ein anorganisches oder organisches Behandlungsmaterial, ein
Lösemittel
und dgl. umfasst. Das Behandlungsfluidum kann ein festes Produkt
umfassen. Eine Art des Behandlungsfluidums kann eingeführt werden
und mehrere Arten der Behandlungsfluida können ausgehend von dem gleichen
Einfüh rungseinlass
oder einem anderen Einführungseinlass
in die Behandlungskolonne eingeführt
werden. Das Behandlungsfluidum kann in die Behandlungskolonne kontinuierlich
oder intermittierend eingeführt
werden.
-
Der
innere Bereich der Behandlungskolonne ist vollständig leer, wobei er ein Trennelement
oder Leitelement zur Steuerung eines Stroms des Behandlungsfluidums
umfasst, einen Wärmeaustauschmechanismus
zum Erhitzen oder Kühlen
des Behandlungsfluidums, einen Rührmechanismus
zum Rühren
des Behandlungsfluidums umfasst oder mit einem festen Produkt zur
Umsetzung mit dem Behandlungsfluidum oder Ausüben bestimmter Wirkungen auf
dieses gepackt ist. Diese inneren Mechanismen können in Kombination mit der
gleichen Mechanismusstruktur wie die einer üblichen Behandlungskolonne
entsprechend dem Unterschied der obigen Behandlung zur Behandlung
des Behandlungsfluidums platziert sein.
-
Als
Einrichtungen, die an der Behandlungskolonne befestigt sind, können ein
Nachverdampfer und dgl. außerhalb
der Behandlungskolonne angebracht sein. Der Nachverdampfer führt das
Behandlungsfluidum in die Behandlungskolonne zurück und er steuert die Temperatur
des Behandlungsfluidums.
-
Ein
Entnahmeauslass zum Entnehmen eines Teils des erhaltenen Fluidums
infolge der Behandlung des Behandlungsfluidums ist an der Kolonnenoberseite
der Behandlungskolonne platziert. Ein zu entnehmendes gewünschtes
Produkt kann ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Die Kolonnenoberseite,
an der der Entnahmeauslass platziert ist, bedeutet nicht nur die
Kolonnenspitzenposition, sondern sie umfasst auch eine Position
von einem Seitenbereich in der Umgebung der Behandlungskolonnenspitze
bis mittleren Bereich der Behandlungskolonne und sie bedeutet eine
zur Kolonnenspitze relativ nahe Position im Vergleich zu dem im
folgenden genannten Abziehauslass für verbleibendes Fluidum. Daher
kann die Kolonnenoberseite eine niedrigere Position als die unmittelbare
mittlere Position der gesamten Höhe der
Behandlungskolonne bedeuten. Die Entnahmeauslässe können an mehreren Bereichen
wie der Spitze und der Mitte der Behandlungskolonne platziert sein.
-
Ein
Abziehauslass zur Extraktion von verbleibendem Fluidum, das in der
Behandlungskolonne verbleibt und nicht aus dem obigen Entnahmeauslass
entnommen wird, ist an der Kolonnenoberseite der Behandlungskolonne
platziert. Das verbliebene Fluidum wird als Abwasser verworfen oder
genutzt, um ein weiteres gewünschtes
Produkt in der nächsten
Stufe zu erhalten. Das verbliebene Fluidum ist üblicherweise eine Flüssigkeit.
Das verbliebene Fluidum wird aus der Behandlungskolonne kontinuierlich oder
intermittierend extrahiert. Die Kolonnenbodenseite, an der der Abziehauslass
platziert ist, bedeutet eine zum Kolonnenboden relativ nahe Position
im Vergleich zur Anbringungsposition des Entnahmeauslasses und sie
bedeutet nicht nur den Boden der Behandlungskolonne.
-
Entfernung von Verunreinigungen
-
Mit
Ausnahme der Behandlungskolonne ist ein Behandlungsfluidumzirkulationsweg
an der Kolonnenbodenseite der Behandlungskolonne platziert, um das
Behandlungsfluidum in der Behandlungskolonne aus der Behandlungskolonne
abzuziehen und das Behandlungsfluidum erneut in die Behandlungskolonne
zurückzuführen, und
Verunreinigungen werden auf diesem Zirkulationsweg entfernt.
-
Die
Behandlungskolonne weist einen Abziehauslass und einen Rückführungseinlass
für das
Behandlungsfluidum in Verbindung mit dem Zirkulationsweg auf. Anbringungspositionen
des Abziehauslasses und Rückführungseinlasses
können
unter Berücksichtigung
der Betriebsbedingungen für
ein Behandlungsverfahren der Behandlungskolonne passend bestimmt
werden. Der Abziehauslass ist vorzugsweise am Kolonnenboden platziert.
Der Rückführungseinlass
ist vorzugsweise an der Kolonnenbodenseite und am Kolonnenboden
oder einer zum Kolonnenboden nahen Stelle und noch besser am Kolonnenboden
platziert. Die Verunreinigungen können effizient durch Abziehen
eines Behandlungsfluidums an der Kolonnenbodenseite, wo sich die
Verunreinigungen ansammeln können,
entfernt werden. Ein Behandlungsfluidum, aus dem Verunreinigungen entfernt
sind, wird in das Behandlungsfluidum mit den gleichen Komponentenverhältnissen
an der Kolonnenbodenseite zurückgeführt. Daher
ist es schwierig, einen schlechten Einfluss auf die Behandlung in
der Behandlungskolonne auszuüben.
-
Der
Zirkulationsweg kann eine herkömmliche
Rohrleitung umfassen. Der Zirkulationsweg kann eine Pumpe als Fließmittel
zum Fließen
des Behandlungsfluidums im Zirkulationsweg umfassen. Je größer die
Zirkulationsmenge des Behandlungsfluidums im Zirkulationsweg ist,
desto effektiver können
die Verunreinigungen entfernt werden. Jedoch kann die Menge in passender
Weise unter Berücksichtigung der
Mengen und Eigenschaften der festen Verunreinigungen in der Behandlungslösung bestimmt
werden. Eine Menge der Behandlungslösung, die üblicherweise die 0,05- bis
100-fache, vorzugsweise 0,1- bis 20-fache, noch besser 0,2- bis
5-fache Gewichtsmenge der von der Behandlungskolonne geförderten verbliebenen
Lösung
beträgt,
wird in dem Zirkulationsweg zur Entfernung der Verunreinigungen
zirkuliert.
-
Ein
Verunreinigungenentfernungsbereich zur Entfernung der festen Verunreinigungen
aus dem Behandlungsfluidum ist in dem Zirkulationsweg außerhalb
der Behandlungskolonne plat ziert. In dem Verunreinigungenentfernungsbereich
werden feste Verunreinigungen aus dem Behandlungsfluidum durch verschiedene
chemische oder physikalische Mittel, die als herkömmliche
Chemikalienherstellungstechniken bekannt sind, entfernt. Von diesen werden
vorzugsweise die physikalischen Mittel verwendet. Die physikalischen
Mittel sind häufig
hervorragender im Hinblick auf die Entfernungswirkung als die chemischen
Mittel, da die physikalischen Mittel die festen Verunreinigungen
direkt entfernen können. Konkret
kann eine Filtration durch ein Siebfilter, ein Filter und dgl. verwendet
werden. Ferner wird nach Einführung
des Behandlungsfluidums in einen Dünnschichtverdampfer eine aus
dem Dünnschichtverdampfer
abgezogene Lösung
in das Siebfilter eingeführt
und die Verunreinigungen können
entfernt werden. Nach Einführung
des Fluidums in das Siebfilter kann ein aus dem Siebfilter abgezogenes
Behandlungsfluidum in den Dünnschichtverdampfer
eingeführt
werden.
-
Die
Anbringungspositionen des Verunreinigungenentfernungsbereichs sind
nicht speziell beschränkt,
wenn der Verunreinigungenentfernungsbereich in dem Zirkulationsweg,
den das Behandlungsfluidum durchläuft, platziert ist. Der Zirkulationsweg, der
den Verunreinigungenentfernungsbereich aufweist, kann als weiterer
Weg neben dem Weg zum Abziehen des obigen verbleibenden Fluidums
angeordnet werden oder er kann den Abziehweg und einen Teil des
Wegs teilen. In Bezug auf diese geteilte bzw. gemeinsame Form zweigt
der Zirkulationsweg stromabwärts
von dem Verunreinigungenentfernungsbereich ab und ein Verzweigungsweg
kann mit dem Rückführungseinlass
der Behandlungskolonne verbunden sein und der andere Verzweigungsweg kann
mit dem Abziehweg für
das verbleibende Fluidum verbunden sein. Ferner kann ein Bereich
des Zirkulationswegs für
die Behandlungslösung
zu einem Nachverdampfer, der als Zusatzgerät zur Behandlungskolonne platziert
ist, gemeinsam mit dem Zirkulationsweg des Verunreinigungenentfernungsbereichs
sein.
-
Die
Bildung von Polymeren kann durch Verwendung eines Polymerisationsinhibitors
verhindert werden, wenn die obige Behandlung in der Behandlungskolonne
durchgeführt
wird. Beispiele für
den Polymerisationsinhibitor umfassen Hydrochinon, Methochinon,
Phenothiazin, Kupfersalzverbindungen, Mangansalzverbindungen, p-Phenylendiaminverbindungen,
N-Oxylverbindungen
und Nitroverbindungen.
-
Eine
Behandlung durch Verwendung der Behandlungskolonne kann ferner stabil
und über
einen langen Zeitraum durch Zugabe von molekularem Sauerstoff in
das Behandlungsfluidum zusätzlich
zu dem Polymerisationsinhibitor durchgeführt werden. Der molekulare
Sauerstoff kann an einer beliebigen Position des Wegs, über den
das Behandlungsfluidum fließt,
zugeführt
werden und Beispiele hierfür umfassen
eine Rohrleitung vor der Einführung
in die Behandlungskolonne, den Behandlungskolonnenboden oder eine
-seite, Geräte
wie einen Nachverdampfer, die als Zusatzgerät an der Behandlungskolonne,
einer Leitung, dem Verunreinigungenentfernungsbereich, der Leitung
hierfür
und dem Weg zum Abziehen des obigen verbleibenden Fluidums platziert
sind.
-
Die
Zugabemenge des molekularen Sauerstoffs kann in passender Weise
entsprechend dem Zweck bestimmt werden, doch ist es beispielsweise günstig, wenn
der molekulare Sauerstoff in einem Bereich von 0,1 bis 1,0 Vol.-%
pro verdampfte Dampfmenge von (Meth)acrylsäure oder einem Ester derselben
in einer Destillationskolonne für (Meth)acrylsäure und
dgl. zugegeben wird.
-
Verwendungsmöglichkeiten
-
Die
vorliegende Erfindung ist für
verschiedene Kolonnenbe handlungsverfahren, die die im vorhergehenden
genannte Behandlungskolonne verwenden, gemäß der Definition in Anspruch
1 verwendbar.
-
Die
vorliegende Erfindung wird für
Behandlungen wie Destillation und Absorption in einem Herstellungsverfahren
für (Meth)acrylsäure oder (Meth)acrylsäureester
genutzt. Konkret kann, wenn die vorliegende Erfindung für Reinigungsbehandlungen,
die nach der Herstellung von (Meth)acrylsäure und dgl. durchgeführt werden,
verwendet wird, das Problem der Bildung und Anheftung von Polymeren gelöst werden.
-
Eine
Verbindung, die der Durchführung
der obigen Behandlung in der Behandlungskolonne unterzogen wird,
ist aus (Meth)acrylsäure
und Estern ausgewählt.
Beispiele für
den als Produkt zu verwendenden Acrylsäureester umfassen Methylacrylat, Ethylacrylat,
Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat und 2-Hydroxypropylacrylat.
Beispiele für
den als Produkt zu verwendenden Methacrylsäureester umfassen Methylmethacrylat,
Butylmethacrylat, 2-Hydroxyethylmethacrylat
und 2-Hydroxypropylmethacrylat.
-
Wirkungen und Vorteile der
Erfindung
-
Das
Kolonnenbehandlungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ermöglicht
das Verhindern des Anhaftens von Verunreinigungen an angebrachten
Vorrichtungen oder Rohrleitungen einer Behandlungsvorrichtung und
dadurch die stabile Durchführung
einer angestrebten Behandlung, da feste Verunreinigungen wie Ausfällungen
und Polymere, die in einer Behandlungslösung, die einer physikalischen
oder chemischen Behandlung in einer Behandlungskolonne unterzogen
wird, produziert werden, mit einem Verunreinigungenentfernungsbereich,
der in einem Zirkulationsweg eingerichtet ist, effektiv entfernt
werden können.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine
Art und Weise zur Durchführung
der Erfindung, die in 1 erläutert ist, erklärt einen
Fall, der für
eine Destillationsbehandlung von (Meth)acrylsäure verwendet wird.
-
(Meth)acrylsäure wird
als Behandlungslösung,
die aus einem Gemisch mit anderen Komponenten besteht, zugeführt. Die
Behandlungslösung wird
ausgehend von einer Einführungsleitung
(20) in eine Destillationskolonne (10) durch einen
Einführungseinlass
(12) eingeführt.
Der Einführungseinlass (12)
ist an einer Seite der Destillationskolonne (10) etwa in
der Mitte derselben längs
einer vertikalen Richtung platziert.
-
Die
(Meth)acrylsäure
enthaltende Behandlungslösung
wird in der Destillationskolonne (10) erhitzt. Ein Destillat,
das in der Kolonne durch Verdampfen aufsteigt, wird an der Kolonnenspitze
verflüssigt
und aus einem Entnahmeauslass (14) in eine Entnahmeleitung
(22) entnommen. Die erhaltene entnommene Lösung umfasst
Wasser, ein Lösemittel oder
(Meth)acrylsäure.
Die Entnahmeleitung (22) weist einen Weg auf, der unterwegs
abzweigt und zur Destillationskolonne (10) zurückführt.
-
Ein
Nachverdampfer (30) ist unter der Destillationskolonne
(10) platziert. Die Destillationskolonne (10)
und der Nachverdampfer (30) sind durch eine Zirkulationsleitung
(32), die die Zirkulation zwischen beiden bewirkt, verbunden.
Eine Behandlungslösung,
die aus einem Abziehauslass (16), der am Kolonnenboden
der Destillationskolonne (10) platziert ist, abgezogen
wird, wird in den Nachverdampfer (30) über die Zirkulationsleitung
(32) eingeführt,
im Nachverdampfer (30) erhitzt, danach über die Zirkulationsleitung (32)
etwa am Kolonnenboden der Destillationskolonne (10) zurückgeführt. Auf
diese Weise wird die Temperatur der Behandlungslösung in der Destillationskolonne
(10) innerhalb einer festgelegten Temperatur eingestellt
und die Destillation stabil durchgeführt. Eine Behandlungslösung zirkuliert
in der Zirkulationsleitung (32) spontan durch spontane
Konvektionsströme,
die durch Erhitzen im Nachverdampfer (30) bewirkt werden.
-
Die
Zirkulationsleitung (32) verzweigt sich zwischen dem Abziehauslass
(16) und dem Nachverdampfer (30) und sie ist mit
einer Zirkulationsleitung (44) verbunden. Die Zirkulationsleitung
(44) ist mit einem Siebfilter (40) und einer Pumpe
(42) nacheinander verbunden und mit der Destillationskolonne
(10) am Rückführungseinlass
(18), der am Kolonnenboden der Destillationskolonne (10)
platziert ist, verbunden.
-
Ein
Teil der Behandlungslösung,
der aus dem Abziehauslass (16) der Destillationskolonne (10)
abgezogen wird, wird durch die Zirkulationsleitung (44)
zwangsweise gefördert,
durch das Siebfilter (40) filtriert und in der Behandlungslösung enthaltene feste
Verunreinigungen werden entfernt, wonach die erhaltene Lösung in
die Destillationskolonne (10) durch den Rückführungseinlass
(18) zurückgeführt wird.
-
Infolgedessen
wird in Bezug auf die Behandlungslösung in der Destillationskolonne
(10) das Verbleiben und Ansammeln der festen Verunreinigungen verhindert
und das Problem des Anhaftens der festen Verunreinigungen an einer
Innenwand der Destillationskolonne (10) und dgl. gelöst. Wenn
die festen Verunreinigungen in der Behandlungslösung in der Destillationskolonne
(10) nicht angesammelt werden, haften die festen Verunreinigungen
nicht an dem Nachverdampfer (30) und der Zirkulationsleitung desselben
(32).
-
Des
weiteren verzweigt sich die Zirkulationsleitung (44) zwischen
der Pumpe (42) und dem Rückführungseinlass (18)
und sie ist mit einer Förderleitung
(52) verbunden. Die Förderleitung
(52) ist eine Leitung zur Förderung einer verbliebenen
Lösung, die
an der Destillationskolonne (10) behandelt wurde, in ein
nächstes
Behandlungsverfahren. Eine Behandlungslösung, in der die festen Verunreinigungen durch
das obige Siebfilter (40) entfernt sind, wird als verbliebene
Lösung
gefördert.
Infolgedessen kann ein Anhaften der festen Verunreinigungen an der
Förderleitung
(52) und ein Transport in das nächste Verfahren verhindert
werden.
-
Anlage, die für ein Herstellungsverfahren
für Acrylsäure verwendet
wird
-
Eine
Anlage, die für
ein Herstellungsverfahren für
Acrylsäure
verwendet wird, die eine Destillationsbehandlung von (Meth)acrylsäure umfasst,
die in der obigen Art und Weise zur Durchführung der Erfindung erklärt ist,
ist in 2 erläutert.
-
Die
in 1 erläuterte
Destillationskolonne (10) wird als Azeotroptrennungskolonne
verwendet. Die Azeotroptrennungskolonne (10) und Rohrleitungen
und Einrichtungen in der Umgebung der Kolonne sind gleich denen
der Destillationskolonne (10) in 1.
-
Ein
Speichertank (102) ist in der Entnahmeleitung (22)
der Azeotroptrennungskolonne (10) platziert. Die Entnahmeleitung
(22) ist mit der Kolonnenspitze einer Acrylsäuresammelkolonne
(110) verbunden und Acrylsäure wird dort aufgefangen.
-
Die
Einführungsleitung
(20) der Azeotroptrennungskolonne (10) ist mit
dem Kolonnenboden der Acrylsäuresammelkolonne
(110) verbunden. Die Behandlungslösung wird als Ausgangsmaterial
in die Azeotroptrennungskolonne (10) mit Acrylsäure, die
in der Acrylsäuresammelkolonne
(110) über
die Azeotroptrennungskolonne (10) aufgefangen wurde, eingeführt.
-
Die
Förderleitung
(52) der Azeotroptrennungskolonne (10) ist mit
einer Trennkolonne von niedrigsiedendem Produkt (120) und
einer Trennkolonne von hochsiedendem Produkt (130) nacheinander
verbunden. Das niedrigsiedende Produkt und das hochsiedende Produkt
in der von der Förderleitung
(52) geförderten
verbliebenen Lösung
werden jeweils durch die Trennkolonnen (120, 130)
getrennt.
-
Bei
der erläuterten
Art und Weise zur Durchführung
der Erfindung ist der Verunreinigungenentfernungsbereich, wie das
Siebfilter (40), nur an der Azeotroptrennungskolonne (10)
platziert. Jedoch kann der Verunreinigungenentfernungsbereich an anderen
Behandlungskolonnen, wie der Sammelkolonne (110), der Trennkolonne
von niedrigsiedendem Produkt (120) und der Trennkolonne
von hochsiedendem Produkt (130), platziert sein.
-
Ausführungsbeispiele
-
Im
folgenden wird die vorliegende Erfindung durch die folgenden Beispiele
einiger bevorzugter Ausführungsformen
im Vergleich mit nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispielen genauer
erläutert.
Jedoch ist die Erfindung nicht auf die im folgenden angegebenen
Beispiele beschränkt.
-
Beispiel 1
-
Eine
Acrylsäurelösung wurde
unter Verwendung einer Destillationsvorrichtung, die die in 1 angegebenen
Bestand teile aufweist, destilliert.
-
Eine
Destillationskolonne (die mit 40 Teilen zweiflutiger Böden ausgestattet
ist) mit einem Kolonnendurchmesser von 1,8 m umfasst einen Entnahmeauslass
und eine Entnahmeleitung an der Kolonnenspitze. In der Mitte der
Kolonne ist die Kolonne mit einer Einführungsleitung, der eine Behandlungslösung als
Ausgangsmaterial zugeführt
wird, und einem Einführungseinlass
ausgestattet. Unter der Kolonne ist die Kolonne mit einer Zirkulationsleitung,
die die Behandlungslösung
zirkuliert, und einem Siebfilter in der Leitung ausgestattet. Ferner
ist die Kolonne mit einem Nachverdampfer des Typs mit vertikaler Hülle und
Rohr (Innendurchmesser des Rohrs 30 mm, Rohrlänge 4000 mm und Rohrzahl 310
Teile) ausgestattet und das Behandlungsfluidum zirkuliert spontan
und durchläuft
ein Rohr des Nachverdampfers.
-
Ein
Reaktionsgas, das Acrylsäure,
die durch katalytische Gasphasenoxidation von Propylen hergestellt
wurde, und eine Acrylsäurelösung (Acrylsäure 65 Gew.-%,
Essigsäure
2 Gew.-%, Wasser 31 Gew.-% und andere 2 Gew.-%), die durch Absorption von
in dem Reaktionsgas enthaltener Acrylsäure in Wasser erhalten wurde,
wurde als die Behandlungslösung
verwendet. Die Behandlungslösung
wurde an dem zwanzigsten Boden der Destillationskolonne mit einer
Rate von 6300 kg pro Stunde zugeführt.
-
Methylisobutylketon
wurde als refluxierte Lösung
verwendet und der Kolonnenspitze in einer Rate von 8500 kg pro Stunde
zugeführt.
-
Die
Destillationskolonne wurde mit einem Betriebsdruck von 150 hPa und
einer Kolonnenbodentemperatur von 100°C betrieben, Wasser und Methylisobutylketon
wurden von der Kolonnenspitze abgetrennt und rohe Acrylsäure als
verblei bende Lösung
wurde von dem Kolonnenboden mit einer Rate von 5160 kg pro Stunde
gewonnen.
-
Dann
wurden 30 ppm Dibutyldithiocarbaminsäurekupfersalz und 200 ppm Hydrochinon
(jede Menge bezogen auf die verdampfte Acrylsäuremenge) als Polymerisationsinhibitoren
verwendet und der refluxierten Lösung
von der Kolonnenspitze aus zugegeben und zur Einführung gelöst. Ferner
wurden 0,3 Vol.-% von molekularem Sauerstoff, bezogen auf die verdampfte
Menge von Acrylsäure,
vom Kolonnenboden der Destillationskolonne aus zugegeben.
-
Die
vom Boden abgezogene rohe Acrylsäurelösung wurde
in das Siebfilter eingeführt
und die von dem Siebfilter erhaltene Lösung wurde in den Rückführungseinlass
mit einer Rate von 860 kg pro Stunde durch Verwendung einer Förderpumpe
der Kolonnenbodenlösung
zirkuliert. Ferner wurde ein Teil der Lösung von dem Siebfilter zu
einer Förderleitung
gefördert
und mit einer Rate von 4300 kg pro Stunde außerhalb gewonnen.
-
Nach
kontinuierlichem Betrieb der Destillationskolonne über 90 Tage
unter diesen Betriebsbedingungen wurde über die gesamte Zeit ein stabiler Betriebszustand
erhalten. Nach Stoppen des Betriebs wurde in keinster Weise detektiert,
dass feste Produkte an einem Abziehauslass der Kolonnenbodenlösung, der
Förderpumpe
der Kolonnenbodenlösung,
der Zirkulationsleitung bzw. dem Nachverdampfer angeheftet waren.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Eine
Acrylsäurelösung wurde
gemäß Beispiel
1 destilliert, wobei jedoch die Lösung von dem Siebfilter nicht
zu einem Rückführungseinlass
zirkuliert wurde, sondern die gesamte Lösung zur Förderpumpe gefördert wurde.
-
Der
Betrieb wurde am 25. Tag gestoppt, da festgestellt wurde, dass der
Druck des Nachverdampfers im Betrieb stieg. Als Ergebnis nach einer Überprüfung wurde
festgestellt, dass feste Produkte an einem Abziehauslass der Kolonnenbodenlösung, der
Förderpumpe
der Kolonnenbodenlösung,
der Zirkulationsleitung und dem Nachverdampfer angeheftet waren
und insbesondere von 310 Teilen der gesamten Röhren des Nachverdampfers 107
Röhrenteile
mit den festen Produkten blockiert waren.
-
Beispiel 2
-
Rohes
Butylacrylat wurde mit einer Destillationskolonne (die mit 20 Teilen
zweiflutiger Böden
ausgestattet war) mit einem Kolonnendurchmesser von 1,2 m destilliert.
Die Destillationskolonne umfasst eine Zufuhrleitung von refluxierter
Lösung
an der Kolonnenspitze und einen Behandlungslösungseinführungseinlass am Kolonnenboden.
Die Kolonne ist mit einem Nachverdampfer des Typs mit horizontaler Hülle und
Rohr mit erzwungener Zirkulation (Rohrinnendurchmesser 30 mm, Rohrlänge 4000
mm und Rohrzahl 70 Teile) ausgestattet und ein Verfahrensfluidum
durchläuft
ein Rohr des Nachverdampfers. Ferner ist die Kolonne mit einem Zirkulationsweg
für eine
Behandlungslösung
und einem Siebfilter ausgestattet.
-
Rohes
Butylacrylat (Butylacrylat 97,5 Gew.-%, Butylbutoxypropionat 1,8
Gew.-% und andere 0,7 Gew.-%), das durch eine Veresterungsreaktion
von Acyrlsäure
und Butanol hergestellt wurde, wurde als die Behandlungslösung verwendet.
Die Behandlungslösung
wurde dem Kolonnenboden mit einer Rate von 4700 kg pro Stunde zugeführt. Von der
Kolonnenspitze abdestilliertes Butylacrylat wurde der Kolonnenspitze
mit einem Rückflussverhältnis von
0,3 zugeführt.
Die Destillationskolonne wurde mit einem Betriebsdruck von 70 hPa
und einer Kolonnenbodentemperatur von 90°C betrieben. Gereinigtes Butylacrylat,
das keine hochsiedenden Verunreinigungen enthielt, wurde von der
Kolonnenspitze mit einer Rate von 4500 kg pro Stunde abdestilliert
und Butylacrylat, das konzentrierte hochsiedende Verunreinigungen
enthielt, wurde vom Kolonnenboden mit einer Rate von 400 kg pro
Stunde abgezogen. Dann wurden 150 ppm Hydrochinonmonomethylether
der refluxierten Lösung
von der Kolonnenspitze zugesetzt und zur Einführung gelöst. Ferner wurden 0,3 Vol.-%
an molekularem Sauerstoff, bezogen auf die verdampfte Menge von
Butylacrylat, vom Kolonnenboden der Destillationskolonne aus zugegeben.
-
Eine
Behandlungslösung,
die zwangsweise vom Kolonnenboden der Destillationskolonne abgezogen
wurde, wurde dazu gebracht, das Siebfilter mit einer an einer Zirkulationsleitung
platzierten Pumpe zu durchlaufen. Ein Teil der Lösung, die das Siebfilter durchlaufen
hatte, wurde zum Kolonnenboden mit einer Rate von 200 kg pro Stunde
zirkuliert und ein Teil der verbliebenen Lösung wurde zu einer Förderleitung
gefördert
und außerhalb
mit einer Rate von 200 kg pro Stunde gewonnen.
-
Nach
kontinuierlichem Betrieb der Destillationskolonne über 60 Tage
unter diesen Betriebsbedingungen wurde über den gesamten Zeitraum ein stabiler
Betriebszustand erhalten. Nach Stoppen des Betriebs wurde in keinster
Weise detektiert, dass feste Produkte an einem Abziehauslass der
Kolonnenbodenlösung,
der Förderpumpe
der Kolonnenbodenlösung,
der Zirkulationsleitung bzw. dem Nachverdampfer anhafteten.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Rohes
Butylacrylat wurde gemäß Beispiel
2 destilliert, wobei jedoch die Lösung, die das Siebfilter durchlaufen
hatte, nicht in einen Rückführungseinlass
zurückgeführt wurde,
sondern die gesamte Lösung
außerhalb
gewonnen wurde.
-
Der
Betrieb wurde am 21. Tag gestoppt, da festgestellt wurde, dass der
Hüllendruck
des Nachverdampfers im Betrieb stieg. Als Ergebnis wurde nach der Überprüfung festgestellt,
dass feste Produkte an einem Abziehauslass der Kolonnenbodenlösung, der
Förderpumpe
der Kolonnenbodenlösung, der
Zirkulationsleitung und dem Nachverdampfer hafteten und insbesondere
von 70 Teilen der gesamten Röhren
des Nachverdampfers 22 Teile der Röhren mit den festen Produkten
blockiert waren.