JP2003103104A - 易重合性物質の蒸留方法およびこれに使用する蒸留装置。 - Google Patents

易重合性物質の蒸留方法およびこれに使用する蒸留装置。

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクリル酸等のビニル化合物に代表される易
重合性物質の蒸留を行うに際して、重合物の生成を低減
し、蒸留塔の連続運転を可能にする蒸留方法およびこれ
に使用する蒸留装置を提供することである。 【解決手段】 充填層30と、易重合性物質含有液を前
記充填層30に均一に流下させるための液分配器1とを
備えた蒸留塔内において、前記液分配器1の液溜まり部
から前記易重合性物質含有液をオーバーフローさせるこ
とによって、充填層30において重合物の生成を防止す
ることができ、蒸留装置の長期連続運転が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分子中に二重結合
を有するアクリル酸等のビニル化合物で代表される易重
合性物質の蒸留方法およびこれに使用する蒸留装置に関
する。
【従来の技術】
【0002】ビニル化合物の一種であるアクリル酸は、
一般にプロピレンまたはアクロレインの接触気相酸化反
応により製造される。この接触気相酸化反応では、得ら
れた反応生成ガスを冷却し水で捕集して、アクリル酸
(易重合性物質)の他、酢酸やアルデヒド等の副生成物
を含む蒸留原料(易重合性物質含有液)を得、この原料
からアクリル酸を蒸留により分離、濃縮、精製する。
【0003】アクリル酸の蒸留には、通常、内部に充填
層が設けられた蒸留塔、排出された蒸気を凝縮し還流液
(易重合性物質含有液)とするためのコンデンサー等を
備えた蒸留装置が用いられる。前記蒸留塔の塔頂部から
は還流液が供給され、原料供給口からは前記原料が供給
され、ともに充填層内を流下する。この充填層の上部に
は、還流液および原料を均一に充填層に供給するための
液分配器が設けられている。この液分配器としては、通
常、オリフィス型液分配器やパイプオリフィス型液分配
器等が使用されている。これらの液分配器は、還流液や
原料を分散させるための多数の小さな孔が設けられてい
るものである。一方、蒸留塔下部の蒸気入口からは蒸気
が供給され、蒸留塔内を上昇し、前記還流液および原料
と、前記蒸気とが充填層内で向流接触することによりア
クリル酸の蒸留が行われる。
【0004】ところが、易重合性物質であるアクリル酸
は、光や熱等によって重合しやすい性質を有するため、
蒸留工程のような高温雰囲気下での処理ではきわめて重
合しやすくなる。蒸留塔内でアクリル酸が重合しやすい
個所は、通常、アクリル酸が凝縮しやすい部位である。
このように重合物が蓄積しやすい部位としては、蒸留塔
の塔頂部に還流液を供給するための還流パイプや充填物
抜き出し等のために設けられたマンホール等が挙げられ
る。
【0005】これらの部位で蓄積した重合物の一部は、
蒸留塔内を流下する前記還流液や原料に混入することが
ある。このような重合物を含む易重合性物質含有液(還
流液および原料)が前記液分配器に供給されると、液分
配器に形成された孔の一部が塞がれてしまうため、充填
層へ易重合性物質含有液を均一に流下させることができ
なくなる。これにより、充填層内では、易重合性物質含
有液が流下して来ない部分、すなわち液濡れ性のわるい
部分が生じるため、ここで重合物が生成する。
【0006】一旦充填層内で重合物が生成すると、それ
らが核となって次第に成長蓄積して、塔内の圧力、すな
わち充填層の差圧を上昇させ、遂には塔内が閉塞されて
しまうことになる。これが蒸留装置の連続運転を妨げる
大きな要因になっている。また、生成した重合物を除去
するのは非常に困難であり、除去費用は多大となってい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、アクリル酸等のビニル化合物に代表される易重合性
物質の蒸留を行うに際して、充填層内において重合物の
生成を低減し、蒸留装置の連続運転を可能にする蒸留方
法を提供することである。本発明の他の目的は、充填層
内において重合物の生成を低減し、蒸留装置の連続運転
を可能にする蒸留装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、重合物は易重
合性物質含有液中において容易に沈降するという点に着
目し、アクリル酸等の易重合性物質を蒸留する際には、
液溜まり部を有した液分配器を用いて、この液分配器に
易重合性物質含有液を供給し、易重合性物質含有液をオ
ーバーフローさせることによって、たとえ易重合性物質
含有液中に重合物が含まれていても、易重合性物質含有
液を充填層に均一に流下させることができ、しかも前記
液分配器において重合物が沈降するので、重合物が充填
層に流下するのを防止することができるという新たな事
実を見出し、本発明を完成させるに至った。
【0009】すなわち、本発明の易重合性物質の蒸留方
法は、充填層と、易重合性物質含有液を前記充填層に均
一に流下させるための液分配器とを備えた蒸留塔内にお
いて、前記液分配器の液溜まり部から前記易重合性物質
含有液をオーバーフローさせることを特徴とする。ま
た、本発明で使用する液分配器の好ましい形態として
は、ウェアー型液分配器が挙げられる。なお、本発明に
おいて、易重合性物質含有液とは、アクリル酸等の易重
合性物質を含んだ還流液や原料のことをいう。
【0010】本発明の蒸留装置は、充填層と、易重合性
物質含有液を前記充填層に均一に流下させるための液分
配器とを備えた蒸留装置であって、前記液分配器が前記
易重合性物質含有液を溜めるための液溜まり部が形成さ
れた複数の樋からなり、この樋に前記易重合性物質含有
液をオーバーフローさせるための複数のノッチが形成さ
れていることを特徴とし、前記蒸留方法において好適に
使用することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図1に示
す。図1は、本発明において、易重合性物質を蒸留する
ための蒸留装置を示す概略図である。
【0012】この蒸留装置は、内部にラシヒリング等を
充填した充填層30、31、32を備える蒸留塔、排出
された蒸気を凝縮するためのコンデンサー40等からな
る。前記蒸留塔において、原料は原料供給口33、33
から塔内に供給される。一方、下部の蒸気入口34から
は蒸気が導入され、原料と向流接触しながら上昇し、上
部の塔頂部35から排出される。
【0013】排出された蒸気は配管39を通じてコンデ
ンサー40に送られ、冷却水により冷却されて凝縮液と
なる。この凝縮液の一部はポンプ41により配管42を
通じて還流液入口36から還流液として塔内へ供給さ
れ、前記した原料と同様に、蒸留塔内を流下して蒸気と
向流接触する。凝縮液の残りは配管43を通じて留出液
として回収される。還流液と留出液との比率は調整弁4
4、45により調整される。なお、37は缶出液を排出
する缶出液出口で、38はマンホールである。
【0014】充填層30、31、32の上部には、還流
液や原料を前記充填層30、31、32に均一に流下さ
せるためのウェアー型液分配器1が設置されている。こ
のウェアー型液分配器1は、易重合性物質の蒸留におい
て好適に使用することができる。図2は、ウェアー型液
分配器1を示す斜視図である。図2に示すように、ウェ
アー型液分配器1は、複数の樋2と、これらの樋2に易
重合性物質含有液を均一に分配するために樋2の上部に
設けられた樋3とを備えている。樋2および樋3は、易
重合性物質含有液を溜めるための液溜まり部2b、3b
をそれぞれ有している。樋2および樋3の上部には、易
重合性物質含有液をオーバーフローさせるための複数の
V字型ノッチ2a、3aがそれぞれ設けられている。
【0015】図3は、前記蒸留装置における塔頂部35
周辺の蒸留塔内部を示す概略図である。図3に示すよう
に前記ウェアー型液分配器1は、充填層30の上部に設
置されている。配管42を通じて還流液入口36から塔
内へ導入された還流液は、還流パイプ46の下面に設け
られた開口部46aからウェアー型液分配器1の樋3に
供給される。供給された還流液は、ノッチ3aからオー
バーフローして、その下部に設置されている複数の樋2
へ供給される。樋2へ供給された還流液は、ノッチ2a
からオーバーフローして、矢印48で示すように、充填
物押さえ50を経て充填層30に均一に流下する。
【0016】前記したように、アクリル酸等の易重合性
物質は、重合物を生成しやすい性質を有しているため、
還流パイプ46やマンホール38等で生成した重合物が
還流液中に混入することがある。このような重合物を含
んだ還流液がウェアー型液分配器1の樋3に供給される
と、樋3において重合物は容易に沈降するため、ノッチ
3aから還流液をオーバーフローさせることで、重合物
と還流液とを分離することができる。また、樋3におい
て還流液から重合物を完全に除去できなかった場合で
も、樋3の下部に設置されている樋2において、樋3と
同様に重合物の沈降を利用して、重合物と還流液とを分
離することができるので、還流液を充填層30に均一に
流下させることができ、しかも重合物が充填層30に流
下するのを防止することができる。これにより、充填層
30において、液濡れ性のわるい部分が生じないので、
重合物の生成を防止することができる。なお、ウェアー
型液分配器1の樋2、3に沈降した重合物は、その沈降
量に応じて、定期的に除去すればよい。
【0017】前記ウェアー型液分配器1の樋2、3に設
けるノッチ2a、3aの長さ、幅、個数等は、充填層3
0へ還流液がほぼ均一に流下するように設定するのが好
ましく、還流量、樋2、3の容積等を考慮して決定すれ
ばよい。
【0018】また、前記ウェアー型液分配器1の蒸留塔
内における設置場所は特に限定されず、必要に応じて設
置場所、個数を決定すればよい。すなわち、上記のよう
に塔頂部35に設置する以外に、充填層31、32の上
部(原料供給口33、33の下部)のみに設置したり、
塔頂部35および充填層31、32の上部すべてに設置
することもできる。これにより、重合物が生じやすい箇
所において、重合物の生成を防止することができる。
【0019】また、蒸留操作においては、重合防止剤を
還流液に添加してもよい。重合防止剤としては、例えば
ジブチルジチオカルバミン酸金属塩(銅、マンガン等)、
フェノチアジン、メトキノン、ハイドロキノン等の1種
または2種以上が挙げられる。重合防止剤の添加量は、
還流液100重量部に対して約0.005〜0.1重量
部であるのがよい。
【0020】前記易重合性物質としては、アクリル酸の
他、メタクリル酸等の共役酸またはそのエステル、アミ
ド、ニトリル等の誘導体(アクリル酸メチル、メタクリ
ル酸メチル、アクリルアミド、アクリロニトリル等)、
共役アルデヒドおよびケトン(アクロレイン、メタクロ
レイン、メチルビニルケトン等)、ハロゲン化ビニル
(塩化ビニル等)、ビニル基置換芳香族化合物(スチレ
ン等)、カルボン酸ビニル(酢酸ビニル等)、ビニルエ
ーテル(メチルビニルエーテル等)、1,3―ジオレフ
ィン(ブタジエン、イソプレン等)、エチレンおよびア
ルキル置換エチレン(プロピレン等)が挙げられる。
【0021】なお、本発明で使用する液分配器として
は、上記の一実施形態で示したウェアー型液分配器1に
限定されることはなく、前記液分配器が前記易重合性物
質含有液を溜めるための液溜まり部が形成された複数の
樋からなり、この樋に前記易重合性物質含有液をオーバ
ーフローさせるための複数のノッチが形成されているも
のであれば使用することができる。
【0022】
【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて本発明を
詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定さ
れるものではない。
【0023】実施例 アクリル酸を蒸留により精製するために、理論段数6段
の蒸留装置を用いて長期連続運転を行った。この蒸留装
置における充填層の上部には、図2に示すウェアー型液
分配器1を設置した。原料供給口からの原料供給量は6
t/時とし、還流量は4.4t/時とした。また、重合
防止剤として少量のフェノチアジンおよびメトキノンを
還流液に添加した。運転時の缶温(蒸留塔下部の液温)
は83℃、塔頂圧力は50Torrであった。連続運転
の間、定期的に各充填層の差圧上昇傾向と、充填層内の
充填物への重合物付着状況とを調べた。
【0024】比較例 理論段数13段の蒸留装置を用い、液分配器として、オ
リフィス型液分配器(還流液および原料を分散させるた
めの多数の小さな孔が設けられた液分配器)を使用し、
原料供給量を7.1t/時とし、還流量を3.9t/時
とした他は、実施例と同様にして長期連続運転を行っ
た。運転時の缶温は78℃、塔頂圧力は40Torrで
あった。連続運転の間、定期的に充填層の差圧上昇傾向
と、充填層内の充填物への重合物付着状況とを調べた。
【0025】実施例および比較例の長期連続運転結果を
表1に示す。
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、液溜まり部を有した液
分配器を用いて、この液分配器に易重合性物質含有液を
供給し、易重合性物質含有液をオーバーフローさせるこ
とによって、たとえ易重合性物質含有液中に重合物が含
まれていても、易重合性物質含有液を充填層に均一に流
下させることができ、しかも前記液分配器において重合
物が沈降するので、重合物が充填層に流下するのを防止
することができる。これにより、充填層において重合物
の生成を防止することができ、蒸留装置の長期連続運転
が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である蒸留装置を示す概略
図である。
【図2】本発明の一実施形態で使用するウェアー型液分
配器を示す斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態である蒸留装置における塔
頂部周辺の蒸留塔内部を示す概略図である。
【符号の説明】
1 ウェアー型液分配器 2 樋 2a ノッチ 2b 液溜まり部 3 樋 3a ノッチ 3b 液溜まり部
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 良節 愛媛県新居浜市惣開町5番1号 住友化学 工業株式会社内 Fターム(参考) 4D076 AA07 AA16 AA21 BB04 CC24 JA02 4H006 AA02 AD11 BD82 BS10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】充填層と、易重合性物質含有液を前記充填
    層に均一に流下させるための液分配器とを備えた蒸留塔
    内において、前記液分配器の液溜まり部から前記易重合
    性物質含有液をオーバーフローさせることを特徴とする
    易重合性物質の蒸留方法。
  2. 【請求項2】前記液分配器がウェアー型液分配器である
    請求項1記載の易重合性物質の蒸留方法。
  3. 【請求項3】前記易重合性物質がビニル化合物である請
    求項1または2記載の易重合性物質の蒸留方法。
  4. 【請求項4】充填層と、易重合性物質含有液を前記充填
    層に均一に流下させるための液分配器とを備えた蒸留装
    置であって、前記液分配器が前記易重合性物質含有液を
    溜めるための液溜まり部が形成された複数の樋からな
    り、この樋に前記易重合性物質含有液をオーバーフロー
    させるための複数のノッチが形成されていることを特徴
    とする、請求項1〜3のいずれかに記載の蒸留方法に使
    用する蒸留装置。
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