KR101143475B1 - 열적불안정 화합물용 고성능 정제방법 - Google Patents

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롬 앤드 하스 캄파니
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Abstract

본 발명은 고성능에서 열적으로 민감한 물질들을 정제할 수 있는 공정및 장치들에 관한 것이다. 장치는 정류부와 스트리핑 부들을 갖고, 상기 스트리핑 부는 5 내지 50 %의 개방영역과, 0.02psi 내지 0.2psi의 압력 강하와 상기 칼럼의 작동 도중에 20% 이상의 트레이 효율을 갖는 스트리핑 트레이를 갖는다.
정류부, 스트리핑(stripping) 트레이, 증류 칼럼, 열적 민감화합물 정제, 정제장치 정제 공정

Description

열적불안정 화합물용 고성능 정제장치및 방법{HIGH CAPACITY PURIFICATION OF THERMALLY UNSTABLE COMPOUNDS}
제 1도는 본 발명에 따른 전형적인 단일 칼럼 구조를 도시한 구성도.
제 2도는 본 발명에 따른 전형적인 이중 칼럼 구조를 도시한 구성도.
제 3도는 본 발명에 따른 증류 트레이의 하나의 전형적인 실시예를 도시한 평면도.
제 4도는 본 발명에 따른 전형적인 수압 작용하에서의 2개의 트레이들을 나타낸 측면도.
제 5도는 본 발명에 따른 온도제어 트레이를 도시한 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1..... 칼럼 2..... 공급 영역
3..... 정류부 4..... 스트리핑 부
6..... 하부 잔류부 혹은 포트 500.... 제 1증류 칼럼
505... 메인/벤트 콘덴서 510.... 중력 분리기
515... 환류 펌프 520.... 리보일러 순환펌프
525... 제1 칼럼 리보일러 545.... 제 1칼럼 하부펌프
600... 제 2증류 칼럼 605.... 메인/벤트 콘덴서
606... 제 2칼럼 진공 시스템 610.... 제 2칼럼 증류액 리시버
620.... 제 2칼럼 리보일러 순환펌프
625.... 제 2칼럼 리보일러 645.... 제 2칼럼 하부 펌프
705.... 제 3칼럼 메인/벤트 콘덴서
706.... 제 3칼럼 진공 시스템 710.... 제 3칼럼 증류 리시버
720.... 진공펌프 725.... 제 3칼럼 리보일러
740.... 제 3칼럼 증류펌프 1010.... 직경
1020.... 트레이 2000.... 거품높이
2010.... 내부액체 2020.... 내부 증기
2040.... 공간 2030.... 스프레이
2100.... 상부 트레이 2200.... 하부 트레이
3010.... 열우물 3200.... 하부 트레이
3300.... 거품 높이 3500.... 열우물 간극
5100... 제 1칼럼 상부 흐름 5111.... 제 1칼럼 비응축성 흐름
5112.... 제 1칼럼 응축 증류흐름 5120.... 제 1칼럼 환류 흐름
5150.... 솔벤트 보충(make-up) 5160... 제 1칼럼하부 흐름
5162.... 제 1칼럼 하부 펌프 공급흐름
5170.... 제 1칼럼 리보일러 복귀 흐름
6100.... 제 2칼럼 공급흐름 6110.... 제 2칼럼상부 흐름
6111.... 제 2칼럼 비응축성 흐름 6112.... 제 2칼럼 응축 증류액
6113.... 제 2칼럼 증류액 흐름 7000.... 제 3칼럼 공급흐름
7111.... 제 3칼럼 비응축성 흐름 7162.... 제제 3칼럼 응축 증류액
7165....제 3칼럼 하부 펌프 공급흐름 7167.... 제 2칼럼 환류
본 발명은 열적 민감성, 불안정성 또는 반응성의 화합물들의 고성능 정제를 위한 방법 및 장치들에 관한 것이다.
아크릴산과 같은 열적으로 민감하고, 불안정한 또는 반응성의 화합물들의 정제는 전형적으로 연속 진공증류 또는 그 밖의 저압 강하 트레이들을 활용하는 증기-액체 분리공정들에 의해서 시도되고 있다.
열적으로 불안정하고 반응성의 화합물들의 분리에 통상적으로 사용되어지는 공지된 증류 칼럼(columns)(들)은 유압적 불안정, 진동및 예측 불가능한 반응등을 경험하고 있다. 칼럼 트레이들은 건조되어지거나 또는 건조 스폿(dry spots)들을 갖는다. 이러한 칼럼과 트레이들은 중합체 석출, 유체 바이패싱, 불량한 수력학, 불량한 혼합, 흐름 채너링(channeling)및 흐름 불균형 배분, 액체 위핑(weeping) 및 불량한 액체-증기 상호작용들을 경험하게 된다. 이러한 요인들의 어느 하나 또는 그 조합은 감소된 트레이 효율및 불량한 칼럼 성능을 초래할 수 있다.
분리 공정에서 중합체의 존재는 큰 문제이다. 중합체는 칼럼 트레이상에, 또는 칼럼 전체의 어느 곳에도 존재되거나 축적될 수 있다. 증기상 응축, 또는 액체 상 중합반응은 어떠한 내부 칼럼 표면상에서도 성장할 수 있는 균등한 기회를 갖는다. 중합체 부피의 큰 구배(gradients)는 칼럼의 물리적 형상(profile)을 가로질러서 혹은 하부에서 보여질 수 있다. 중합체는 상기 칼럼전체를 통하여 그리고 연관된 장치들로 확산될 수 있다. 그 결과 유출 스트레이너 및 펌프들이 중합체에 의해 막힌다. 상기 칼럼은 자주 청소되어야만 한다. 보수 유지및 정비 작업자의 비용은 큰 것이며, 가동시간은 짧아지게 된다.
열적으로 민감한 화합물에 대한 전통적인 증류 공정에서는, 고온 및/또는 트레이 당(per tray) 높은 압력 강하들이, 원치않는 중합반응을 증대시키고, 효율저하를 포함하는 생산성 저하, 감소된 성능, 장치의 손상, 높은 보수비용및 증가된 에너지 소모비용등을 발생시켜 왔다. 억제제들이 중합 반응을 감소시키도록 사용될 수 있지만, 상기 억제제의 비용은 큰 것이고, 생산제품의 순도를 저하시킨다. 이러한 문제점들로 인해서, 생산자들은 보다 작은 직경의 칼럼들 또는 다수의 칼럼들을 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 시도는 작업하기에 어려운 것이고, 시설 구축에 고비용이 필요한 것이다.
상기 언급된 수력학및 중합체에 관련된 문제점들은 트레이와 칼럼의 효율을 낮추고, 분리공정들이 순도사양을 충족하지 못하도록 하는 것이다. 또한, 그것들은 공정 제어의 어려움들을 발생시키고, 신뢰할 수 없는 센서 데이터를 초래하며, 정확한 공정 시험(simulation)을 방해한다.
아크릴산(acrylic acid)(반응성이고 열적으로 불안정하며 산업적으로 중요한 화합물) 제조자들에 의해서 사용되어지는 상기 정제 공정들은 생산능력이 높아지게 되면, 상기에서 설명한 문제점들을 포함할 뿐만이 아니라, 그것 이상의 문제점들을 경험하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해소하기 위함에 그 목적이 있다.
본 발명은, (메트)아크릴산을 포함하는 적어도 하나의 열 감수성 화합물과, 흐름의 총 중량을 기준으로 1 내지 5 중량%의 아세트산을 포함하는 적어도 하나의 다른 화합물을 포함하는 흐름을 정제하기 위한 방법에 있어서, (a) 내부 단면영역 및 상기 내부 단면영역을 가로질러서 연장된 적어도 하나의 트레이를 가지는 분리 용기를 제공하는 단계; (b) 상기 흐름을 적어도 40,000 lb/hr의 유량으로 상기 분리 용기로 공급하는 단계; (c) 상기 분리 용기를 작동시켜 1 mmHg(0.02 psi) 내지 10 mmHg(0.2 psi)의 범위에서 상기 적어도 하나의 트레이의 적어도 하나에 걸친 압력 강하를 유지함으로써 상기 흐름을 정제하는 단계; 및 (d) 흐름의 총 중량을 기준으로, 10,000 ppm 미만의 아세트산을 포함하는 정제된 흐름을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정제하는 단계는, 상기 분리 용기를 작동시켜 1 mmHg(0.02 psi) 내지 6 mmHg(0.12 psi)의 범위에서 압력 강하를 유지함으로써 수행되는 것을 특징으로 한다. 상기 적어도 하나의 트레이는 적어도 하나의 개구를 가지며, 상기 적어도 하나의 개구는 25.0 mm 보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 트레이는, 이중흐름 트레이, 시브 트레이, 밸브 트레이, 천공된 판형 트레이, 연돌 트레이, 다운커머 없는 트레이 및 다운커머 있는 트레이로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 종류인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, (메트)아크릴산을 포함하는 열 감수성 화합물과, 흐름의 총 중량을 기준으로 1 내지 5 중량%의 아세트산을 포함하는 다른 화합물을 포함하는 흐름을 정제하기 위한 방법에 있어서, (a) 8 피트 보다 큰 내경, 내부 단면영역 및 상기 내부 단면영역을 가로질러서 연장된 적어도 하나의 트레이를 가지는 분리 용기를 제공하는 단계; (b) 상기 흐름을 상기 분리 용기로 공급하는 단계; (c) 상기 분리 용기를 작동시켜 1 mmHg(0.02 psi) 내지 10 mmHg(0.2 psi)의 범위에서 상기 적어도 하나의 트레이의 적어도 하나에 걸친 압력 강하를 유지함으로써 상기 흐름을 정제하는 단계; 및 (d) 흐름의 총 중량을 기준으로, 10,000 ppm 미만의 아세트산을 포함하는 정제된 흐름을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 정제하는 단계는, 상기 분리 용기를 작동시켜 1 mmHg(0.02 psi) 내지 6 mmHg(0.12 psi)의 범위에서 압력 강하를 유지함으로써 수행되는 것을 특징으로 한다. 상기 적어도 하나의 트레이는 적어도 하나의 개구를 가지며, 상기 적어도 하나의 개구는 25.0 mm 보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 트레이는, 이중흐름 트레이, 시브 트레이, 밸브 트레이, 천공된 판형 트레이, 연돌 트레이, 다운커머 없는 트레이 및 다운커머 있는 트레이로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 종류인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 본 발명은, 정류부; 적어도 하나의 스트리핑(stripping) 트레이를 갖추고, 상기 스트리핑 트레이는 상기 칼럼의 단면 영역을 가로질러서 연장하며,증기가 통과할 수 있는 트레이 단면영역및 개방 영역들을 갖는 스트리핑 부;를 포함하고, 상기 각각의 개방영역들은 개방 단면영역을 갖추며, 그리고 상기 개방 단면영역들의 모든 총합은 상기 트레이 단면영역의 대략 5% 내지 대략 50%의 범위 값을 갖는 분리장치에 관련된 것이다. 상기 스트리핑 트레이는 장치의 작동 도중에 트레이 압력강하를 발생시키고, 그리고 상기 트레이 압력강하는 대략 1mmHg(0.02psi) 내지 대략 10mmHg(0.2psi)의 범위내이며, 상기 스트리핑 트레이는 칼럼의 작동 도중에 20% 이상의 트레이 효율을 갖는다.
상기 장치는 제 1스트리핑 트레이와 제 2스트리핑 트레이들을 가질 수 있고, 상기 제 1스트리핑 트레이와 제 2스트리핑 트레이들은 적어도 8인치의 수직 거리만큼 떨어져 있다. 스트리핑 트레이가 다운커머(downcomer)를 가질 필요는 없다.
본 발명은 아크릴산을 정제하는 일 실시예에서 사용될 수 있고, 50 중량%보다 높은 농도(concentration)의 아크릴산을 갖는 하부 흐름을 생산할 수 있다.
본 발명은 종래의 증류 칼럼을 개조를 통하여, 즉 상기 스트리핑 부내의 적 어도 2개의 트레이들을 하나의 트레이로서 대체하여 상기 장치의 작동도중에 대략 4mmHg(0.08psi) 내지 대략 6mmHg(0.12psi) 범위내의 트레이 압력강하를 생성하도록 하여 달성될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 공급 유입구, 상부 출구, 하부 출구, 환류(reflux) 입구 및 리보일러(reboiler) 복귀 유입구등을 갖는 증류 칼럼을 갖출 수 있고, 상기 칼럼은 또한, 칼럼 내경에 의해서 경계지워지는 칼럼 내부 단면영역을 갖는다. 상기 증류 칼럼은 상기 공급 유입구상에 위치된 정류부와 상기 공급 유입구 하부에 위치된 스트리핑 부를 감싸 형성할 수 있다.
본 발명은 칼럼 내경에 의해서 형성된 내표면을 갖는 벽을 구비한 증류 칼럼을 구비할 수 있고, 여기서 상기 개방 영역들은 증기가 충분한 속도에서 관통하여 흐르도록 하여 적어도 하나의 스트리핑 트레이의 표면상에 존재하는 액체를 포집하도록 하고, 액체 이송을 제공하여 상기 액체가 내표면에 접촉하고 상기 내표면을 적시도록 한다.
본 발명은 충분한 트레이들을 갖는 다른 실시예들을 포함하여 8 또는 그 이상의 이론적 분리 단들을 제공하고, 여기서 상기 정류부는 충분한 정류 트레이들을 갖추어 적어도 4개의 이론적 분리 단을 제공하며, 그리고 상기 스트리핑 부는 충분한 트레이들을 갖추어 적어도 4개의 이론적 분리 단들을 제공한다.
본 발명의 어떠한 실시예들도 반응성의 그리고/또는 열적으로 불안정한 화합물들을 정제하도록 사용될 수 있다. 본 발명은 10 중량% 보다 적은 아크릴산 성분을 갖는 상부 흐름을 생성할 수 있다.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 열적 민감성, 불안정성 또는 반응성의 화합물들의 고성능 정제를 위한 방법 및 장치들에 관한 것이다. 본 발명은 보다 적은 수의 트레이들을 활용하고, 높아진 온도 또는 칼럼 압력을 필요로 하지 않고 고 순도의 분리를 이루는 증류 공정을 포함한다. 상기 트레이들은 트레이및 칼럼 효율을 향상시키기 위하여 설계된 개방 영역및 압력 강하를 가지며, 보다 작은 수의 트레이들을 갖추고도 원하는 제품 사양에 도달한다.
본 발명은 분리를 실현하기 위한 장비, 원하는 제품 순도를 얻기 위한 공정및, 본 발명의 기계적 및/또는 성능파라메터들을 얻기 위하여 종래의 칼럼들을 개조하는 방법들을 포함한다.
이러한 분리 공정은 연속 증류, 반응성 증류, 공비증류(azeotropic distillation), 추출증류, 다성분 증류, 단일 및 다중 플래쉬 증류, 증기-액체 평형공정및, 질량이동을 위한 증기 액체 접촉을 활용하는 임의의 공정들을 포함하며, 이들에 한정되지 않는다. 상기 장치는 수직및 수평 압력및 진공 용기들, 분리를 이루는 반응기들및, 증기-액체 접촉및 분리를 제공하는 열교환 공정및 장비들을 포함할 수 있다.
본 명세서와 청구범위를 통하여, 다르게 지적되지 않는 한, 퍼센트에 대한 기준은 중량 퍼센트이며, 모든 온도들은 섭씨(centigrade) 온도이다. 다르게 특정되지 않는 한, 상기 범위들의 끝점(endpoints)들은 근사처리되고(approximated), 당업자들의 지식 범위내에서 각각의 점으로 부터 사소하게 다르다고 여겨지는 다른 값(즉, 각각의 끝점에 대해 '대략' 또는 '근사' 또는 '거의'등이 부가된 값)들을 포함하는 것으로 간주된다. 또한, 본 명세서와 청구범위에서는, 그 내에 열거된 범위와 비율 제한값들은 조합가능한 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 1-20 및 5-15들이 특정 파라메터에 대해서 열거된다면, 1-5, 1-15, 5-20 또는 15-20들의 범위들도 또한 의미되는 것으로 이해되어야 한다. 그리고, 용어 "다량(major amount)"은 그 전체 성분의 중량으로 50%보다 큰 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "소량(minor amount)"은 그 전체 성분의 중량으로 50%보다 작은 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "폐수(wastewater)"는 불순물들, 유기 화합물들 및/또는 부가물들이 그 내부에 함유된 모든 물 흐름을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 유사한 방식으로 용어 "폐가스(wastegas)"는 불순물들 및/또는 부가물들이 그 내부에 함유된 가스 혹은 가스 혼합체를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 용어 "(메트)아크릴산((meth)acrylic acid)"은 아크릴산및 메트 아크릴산들을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 용어 "아크릴산"은 "(메트) 아크릴산"및 관계된/유사한 화합물들을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, "(메트)아크릴로니트릴((meth)acrylonitrile)"는 아크릴로니트릴및 메트아크릴로니트릴들을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 상기 용어 "메트아크릴로니트릴"은 아크릴로니트릴을 포함하며, 그 역(the reverse)또한 참(true)이다. "(메틸)스틸렌((Methyl)styrene)"은 동일 패턴을 따른다. "(메틸)스티렌"은 스티렌과 메틸스티렌 모두를 포함한다. 상기 용어 "스티렌"은 메틸스티렌을 포함하며 그 역(the reverse)또한 참(true)이다. 다르게 언급되지 않는 한, ppm 값들은 중량기준이다. 용어 "거품높이(froth height)"와 "액체레벨"들은 동의어(synonymously)로 사용된다. 다르게 특정되지 않는 한, 압력은 절대압력이다.
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본 발명의 공정및 설비(장치)는 액체-증기 분리에 의해서 요구되는 화합물의 정제를 실행하는 데에 필요한 모든 성분들을 포함한다.
도 1은 본 발명의 전형적인 단일 칼럼 구조의 실시예(단일 칼럼 실시예)를 도시한 구성도이다. 도 1에 도시된 작동유니트들은, 증류칼럼(1), 메인/벤트 콘덴서(5), 진공 제트 또는 그 밖의 진공 시스템(30), 내측/후 콘덴서(35), 중력 분리기(10), 환류 펌프(15), 증류 생성물펌프(40), 리보일러(25), 리보일러 순환 펌프(20), 하부생성물펌프(45)등이다. 상기 증류 칼럼은 공급 영역(zone)(2), 정류부(3)및, 스트리핑 부(4)를 포함한다.
도 1에 도시된 공정은 공급 흐름(100)을 포함하며, 이는 공급 영역(2)에서 증류 칼럼(1)으로 공급된다. 상기 칼럼의 증기들은 정류부(3)를 통하여 상승하고, 상기 칼럼내의 액체는 스트리핑 부(4)를 통하여 낙하한다. 상기 증류 칼럼(1)은 상부 출구를 가지며, 상부 흐름(110)은 메인/벤트 콘덴서(5)로 공급된다. 상기 메인/벤트 콘덴서(5)로 부터의 응축물은 응축된 증류액(112)을 형성하고, 솔벤트 보급액(solvent make up; 150)과 혼합되어 중력 분리기(10)로 공급된다. 상기 응축된 증류액(112)은 또한 제트(jet) 응축액(113)을 포함한다. 상기 제트 응축액(113)은 진공 제트(30)를 통하여 흡인된 흐름(111)으로 부터 얻어진 것이고, 내부/후 콘덴서(35)로 공급된다. 비-응축물들은 상기 내부/후 응축기(35)로 부터 비-응축 벤트 흐름(140)을 통하여 제거된다. 상기 내부/후 응축기(35)에 의해서 생성된 액체들은 제트 응축액(113)을 구성하고, 이는 응축된 증류액(112)과 혼합된다. 상기 중력 분리기(10)는 환류 흐름(116)을 생성하여 환류 펌프(15)로 공급되도록 하고, 증류 칼럼(1)에 환류(120)를 제공하는 것이다. 상기 중력 분리기(10)로 부터의 증류액 흐름(115)은 증류액 생성물펌프(40)로 공급되어 증류액 생성물 흐름(130)을 생산한다. 또한, 상기 증류 칼럼(1)은 하부 흐름(160)을 생산하며, 이는 리보일러 순환기 펌프(20)로 공급된다. 상기 리보일러 순환기 펌프(20)는 상기 하부 흐름을 티 부재(a tee)로 펌핑하며, 그곳에서 상기 하부 흐름은 리보일러 공급흐름(161)과 하부 생성물 펌프공급 흐름(162)으로 나뉘어진다. 상기 리보일러(25)는 리보일러 복귀흐름(170)을 생성한다. 상기 하부 생성물펌프(45)는 하부 생성물 흐름(180)을 펌핑한다.
도 2는 본 발명을 활용하는 분할(split)칼럼 구조로서 알려진 이중 칼럼 구조 실시예(이중 칼럼 실시예)를 도시한다. 본 실시예에서, 정류부와 스트리핑 부는 다수의 칼럼들과 용기들로 분배될 수 있다. 이중 또는 분할 칼럼 구조에 의하여 증류 혹은 분리를 실행하는 것은 도 2에 도시된 장비들의 일부 혹은 그 모두를 포함할 수 있다. 그리고, 도2에는 도시되지 않은, 그렇지만 상기 공정에는 전형적으로 활용되어지는 부가적인 장비를 포함할 수 있다.
본 발명에서 전형적으로 활용되어지는 증류 용기(들)(칼럼, 탑등)은 내경, 내부 단면영역, 일정 두께와 외경을 갖는 칼럼 벽, 증류 트레이, 선택적인 패킹(packing)(또는 증기-액체 접촉을 증진시키기 위한 다른 수단)및 다양한 다른 내부 부재들을 갖는다. 조작기구(accesses)들이 제어장비및 보수유지를 위하여 전형적으로 제공된다. 상기 칼럼의 하부는 잔류액 체적을 갖는 하부 포트와 하부 출구를 포함할 수 있다. 도 3-5는 전형적인 칼럼과 트레이 구조를 나타낸다.
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도 1에 도시된 바와 같은 전형적인 증류 용기(들)은 아래의 부분 또는 영역들을 포함할 수 있다: 공급 트레이와 내부부재들을 갖는 공급 영역(2); 정류부(또는 정류 영역)(3); 상기 공급 유입구 하부의 스트리핑 부(또는 스트리핑 영역)(4)및 하부 잔류부 혹은 포트(6). 이러한 영역들은 각각 상부방향으로 증기와 하부방향으로 액체들이 통과하도록 된 능력을 갖는다.
본 발명의 발명 개념(concept)은 어떠한 직경의 용기에도 적용가능하다. 실시예들은 8피트 보다 큰 직경의 칼럼들을 포함한다. 30 피트 혹은 그 이상의 직경들을 갖는 칼럼들이 본 발명과 함께 사용가능하다. 바람직한 칼럼들의 직경은 10 내지 15피트이다. 실험예 3의 칼럼은 14피트,4인치(")의 직경을 갖는다.
증류 칼럼은 전형적으로 정류부 및 스트리핑 부들 사이에 통상적으로 위치된 공급 유입구에서 공급 흐름을 받는다. 일 실시예에서, 톨루엔 용액과 톨루엔/아세트산 공비물(azeotrope)들은 정류부내에서 아크릴산으로 부터 분리된다. 상기 톨루엔/용액 공비물과 톨루엔/아세트산 공비물및 아세트산들은 스트리핑 부에서 아크릴산으로부터 스트리핑되어진다.
본 발명에서, 증류 트레이들은 각각의 정류부 및 스트리핑 부들내에서 존재한다. 각각의 트레이 또는 각각의 부분은, 상기 칼럼의 온도, 흐름 및 성분 프로파일들에 따라서 또는 각각의 개별 트레이에서의 조건들에 따라서 서로 다른 기준(예를 들면, 압력 강하, 트레이 수력학등)으로 설계될 수 있다. 상기와는 다르게, 동일 사양으로 설계된 하나 이상의 트레이 또는 트레이들을 갖는 것도 보통이다. 정류부에서의 트레이들은 정류 트레이들로 불리운다. 스트리핑 부내의 트레이들은 스트리핑 트레이들로 불리운다.
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도 3은 전형적인 증류 트레이를 도시한 평면도이다. 상기 트레이는 구멍들로 나타내어진 개방 영역들과, 솔리드(solid) 영역들 모두를 포함한다. 상기 구멍(1000)은 그 트레이상에 포함된 다수개의 구멍들이 전형적인 것이다. 상기 구멍 아닌 표면을 형성하는 금속판재 또는 그 밖의 재료들이 트레이(1020)로서 나타나 있다. 상기 트레이는 직경(1010)을 갖는다.
도 4는 작동상태하의 전형적인 칼럼 트레이를 도시한다. 도 4는 상부 트레이(2100)와 하부 트레이(2200)를 나타낸다. 이러한 예시는 칼럼을 통하여 상승하는 화살표로 도시된 증기를 보여주고, 별개의 화살표로 도시된 액체가 칼럼의 하부로 상기 트레이를 통하여 하향으로 통과하는 것을 도시한다. 상기 트레이 사이 공간(2040)은 상부 트레이(2100)와 하부 트레이(2200) 사이에서 도시되고 있다. 거품 높이(2000)는 하부 트레이(2200)상에서 액체 레벨을 갖는 것으로 도시되어 있다. 상기 칼럼을 통하여 하향으로 벌크 액체(bulk liquid)(2010)의 이동이 있다. 상기 칼럼을 통하여 상부측으로 벌크 증기(bulk vapor)(2020)의 이동이 있다. 상기 증기가 구멍들 또는 개방영역을 통하여 상승하는 경우, 그것은 액체를 포집하는 제트 흐름(jet streams)을 형성하여 스프레이(2030)를 생성한다. 이러한 스프레이는 상기와 같이 생성되어 상기 거품을 통과하는 것으로 도시되어 있고, 상기 칼럼 직경의 내측을 적시게 될 것이다.
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도 5는 하부 트레이(3200)상에서, 액체 레벨과 거품 높이(3300)를 갖는 증류 트레이를 도시하고 있으며, 여기서 열우물(thermowell)(3010)이 액체 레벨내의 거품 높이(3300) 아래에 위치되어 있다. 트레이 상의 액체 높이는 상기 거품 높이(3300)이하일 것이다. 또한, 상기 예시는 액체 레벨(3300)과, 상기 하부 트레이와 열우물 하부 직경사이의 높이를 나타내고 있다. 도 5는 또한, 열우물 간극(3500), 칼럼 쉘(3030)및, 상부 트레이(3100)로 부터 낙하하는 잘 분배된 내부 액체(3020)를 도시한다.
어떠한 종류의 트레이들이라도 본 발명에서 잠재적으로 사용가능하지만, 아래의 실험예 1,2및 3들은 정류부와 스트리핑 부들 모두 내에 사용된 이중흐름 트레이들을 나타낸다. 다른 수용가능한 트레이 종류들의 예들은 시브 트레이(sieve tray), 밸브 트레이, 연돌 트레이(chimney trays), 다운커머 구비형 트레이들을 포함하며, 또한 덤프된(dumped), 랜덤형및 구조화된 패킹이 사용될 수 있다. 증기-액체 접촉의 다른 수단이 사용가능하다.
정류부는 전형적으로 스트리핑 부보다는 보다 적은 중합체 형성 및 오염을 경험하고, 트레이와 패킹들이 사용가능하다. 일 실시예에서, 이중 흐름 트레이들은(다운커머들을 구비하거나/구비하지 않은 천공된 판형 트레이들)이 사용된다. 따라서, 증기와 액체는 동일한 구멍 개구들을 통과한다.
본 발명은 보다 높은 압력 강하 트레이들을 사용하고, 칼럼의 스트리핑 부에서 증대된 트레이 간격을 갖는 실시예들을 포함한다. 상기 트레이들은 증기가 통과할 수 있는 단면적을 갖는 구멍들을 포함한다. 여러 트레이들 내에서, 액체와 증기들 모두는(액체와 증기들을 집합적으로 "유체"라 함) 구멍영역을 통과한다. 트레이의 개방영역은 유체가 통과할 수 있는 모든 개별 구멍영역들의 총합이다. 상기 개방영역은 증기와 액체 상(phases)들 사이의 질량이동 효율에 영향을 갖는다. 트레이 효율은 요구되어지는 실제 트레이 수들에 대하여 요구되어지는 분리 평형(또는 이론적) 단계들의 요구 수의 비율이다. 그리고, 상기 개방영역은 칼럼의 작동도중에 트레이에 걸쳐 경험하게 되는 압력 강하에 영향을 준다. 트레이 압력강하(압력강하)는 작동조건하에서 트레이의 2측면 사이에서 존재하는 압력의 차이를 나타낸 절대값이다.
수력학적 불안정성이 본 발명에서 감소되어지며, 이는 거품 영역의 트레이 데크(deck)상에 실리는 증기/액체의 수평 레벨링(leveling)(즉, 거품 높이, 액체 레벨을 안정화 또는 레벨링)을 통해서이다. 액체 레벨링은 트레이 판넬상의 퍼센트 구멍영역을 대략 24%의 개방영역으로 부터 대략 14% 내지 20%의 개방영역 범위에 도달하도록 낮추는 것으로서 달성된다(실험예 1,2 및 3을 참조바람). 상기 개방영역은 트레이상의 액체/증기 부하를 증가시켜 증가된 압력강하와 증가된 트레이 효율을 초래하도록 설계된다. 본 발명은 이러한 트레이들에 대하여 상승된 트레이당(per tray) 압력강하를 이룬다. 상기 트레이들은 트레이당 대략 1mmHg(0.02psi)로 부터 대략 2mmHg(0.04psi)의 낮은 범위의 압력 강하로 부터 대략 4mmHg(0.08psi)로 부터 대략 5mmHg(0.1psi)의 보다 높은 범위의 압력 강하로 설계되어진다. 트레이 당 압력강하의 보다 높고 낮은 범위들은 전체 칼럼의 압력강하, 흐름 농도, 작동 상태등에 대한 설계요구조건등에 기초하여서도 가능하다. 실험예 2에서, 상기 트레이당 압력강하는 대략 4mmHg(0.08psi)로 부터 대략 6mmHg(0.12psi)의 상부 범위에 있다.
상기 칼럼에서의 보다 높은 압력강하 트레이들의 구현은 중합체 형성을 감소시키고, 분리 효율을 개선시킨다. 트레이당 보다 높은 압력 강하는 아세트산 농도가 전형적인 1200ppm 값내지 1500ppm값으로 부터 500ppm보다 낮은 범위로 감소되는 하부 생성물의 생산을 가능토록 한다. 발명 트레이 구조의 주어진 실시예에 대한 보다 낮은 값들은 칼럼의 작동 조건들과 공정 흐름을 변경시킴으로서 얻어질 수 있다.
1.0인치 구멍들을 갖고, 0.5인치 구멍들을 갖는 트레이들과 동일한 4-6mmHg(0.08-0.12psi) 압력강하를 이루는 퍼센트 구멍영역을 가지며, 동일한 증기 및 액체 유량 및 16%의 구멍영역하에서 작동되어지는 트레이들은 보다 적은 중합체를 축적한다. 전형적으로 상기 % 구멍 영역은 대략 16% 내지 18%이다. 1인치 직경의 구멍 트레이들의 활용은 동일장치내에서 ½인치의 구멍 직경 트레이들을 활용하는 실시예보다 50%보다 적은 중합체 축적을 나타낸다. 첫번째 개조 실시예에서(실험예들 참조바람), ½인치 구멍들에 의해서 증명된 중합체 축적율은 3.0ft.³/일 이었고, 1인치 직경 구멍들을 갖도록 상기 트레이들의 개조후에는 중합체의 1.5 ft.³/일의 결과를 얻었다. 이는 이러한 트레이들에 대해서 50%의 중합체 트레이 축적율의 감소인 것이다.
본 발명의 트레이들은 증가된 증기/액체 부하에 대해서 설계된 것이고, 증기-액체 상호작용을 개선시키며, 동시에 칼럼의 내부 벽들을 젖게 한다. 이는 상기 구멍 개구들을 통한 증기 속도를 35피트/초 로 부터 45피트/초로 증대시키고, 액체 부하량을 20 gpm/ft² 으로 부터 30 gpm/ft² 로 증가시킴으로서 얻어진다.
상기 단위 "gpm/ft²" 는 체적 흐름/(트레이 단면적의 분별 구멍영역)으로서 계산된다. 본 발명은 벽들상에 중합체의 형성을 감소시키면서 정제를 행하고, 이는 증가된 적심(wetting)과 액체상태의 억제제에 대한 노출을 통하여 이루어진다.
본 발명의 트레이 개조들은 트레이 수력학 안전성, 액체 포집을 증가시킬 수 있고, 중합체 형성을 감소시키는 "데드(dead) 스폿"들을 제거시킨다. 또한, 트레이 링들의 구멍들과, 삼각형의 외팔보 구조의 클립들이 사용되어 중합체 축적을 감소시키는데 도움을 줄 수있다. 1인치 직경의 구멍들을 갖는 트레이들은 ½인치 직경의 구멍들을 구비한 발명의 트레이들보다 전체 중합체의 축적을 적게한다. 1인치 직경의 구멍들을 갖고 보다 높은 압력 강하를 사용하는 본 발명의 트레이들은 ½인치의 직경 구멍들을 갖는 트레이들에 비교하여 동등한 안정성을 갖고서 작동한다.
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본 발명은 스트리핑 부에서 50-98%의 퍼센트 유체를 갖는 이중 흐름 트레이를 활용할 수 있고, 대략 4 mmHg 내지 대략 6 mmHg(0.08psi 내지 0.12psi)의 범위내의 압력 강하를 사용한다. 본 발명의 이중 흐름 트레이들은 대략 50% 내지 90% 유체의 전형적인 범위들, 또는 증기/액체 부하들이 유체의 80% 내지 98% 인 보다 가중된 범위를 가질 수 있다. 상기 유체 점(flood point)은 상기 칼럼을 통하여 하향으로 액체 흐름이 중단되는 증기 속도로서 규정되며(유체속도), 상기 칼럼내측에 과도한 액체의 축적을 초래한다. 유체의 퍼센트는 상기 유체 속도에 비교한 속도의 퍼센트이다.
일 실시예에서, 트레이당 압력 강하는 대략 4mmHg(0.08psi)내지 대략 5mmHg(0.1psi)의 범위이며, 상기 트레이들의 퍼센트 유체는 대략 80% 내지 90%의 범위내에 있다. 이러한 트레이 요구조건들은 효율을 개선하고, 보다 적은 수의 트레이들이 원하는 압력강하를 얻기 위해 요구되는 것이다.
현재 산업 분야에서 스트리핑 부의 대 직경 트레이 효율은 대략 5-10%의 효율이다. 본 발명은 트레이 효율을 대략 20% 이상으로 상승시킨다. 이러한 본 발명으로서, 트레이 효율들은 40-50% 및 그 이상의 범위내로 얻어질 수 있다.
스트리핑 및 정류부에서, 트레이 사이공간은 일반적으로 대략 8인치 내지 대략 60인치들의 범위이다. 전형적인 트레이 공간은 18 내지 36인치들이다. 트레이 공간은 통상적으로 본 발명의 실시예에서는 36인치이다. 전형적으로, 상기 트레이들은 대략 ½로 부터 대략 1½인치들의 직경 범위의 구멍들을 갖는다. 1인치의 직경 구멍들을 갖는 트레이들은 3인치로 부터 4인치로 거품 높이를 증가시키고, 얼마간의 압력 강하와 퍼센트 유체들을 위해 설계된 ½각각의 구멍 직경 트레이들에 비교하여 펙터 4 만큼 유체의 포집을 증가시킨다. 상기 트레이들의 구멍들은 주어진 트레이 또는 트레이들 사이에서 동일한 직경으로 이루어질 필요는 없다.
본 발명에 있어서, 상기 스트리핑 부에서 트레이당 압력 강하는 대략 3mmHg(0.06psi) 내지 대략 5mmHg(0.1psi)의 범위내에서, 또는 대략 4mmHg(0.08psi) 내지 대략 6mmHg(0.12psi)의 범위내로 유지될 수 있다.
본 발명은 칼럼에 대한 최소 압력 강하 요구조건들을 수용하며, 109℃(228℉)에 비슷한 하부 온도와, 130-150 mmHg(2.5-2.9psi)의 전체 압력 강하를 유지할 수 있다. 상부측 성분은 최소 비등 공비물(boiling azeotropes)과 상기 % 용액 상부 제어기에 의해서 간접적으로 제어되어지는 퍼센트 과다 톨루엔에 의해서 설정된다.
트레이들이 제거되거나 그 수가 감소되면, 상기 트레이당 압력 강하는 원하는 압력 강하를 얻기 위하여 비례적으로 증대된다. 예를 들면, 3mmHg(0.06psi)에서의 2 트레이들은 6mmHg(0.12psi)의 압력강하를 갖는 본 발명의 1 트레이에 비교된다.
상부측에서 상기 퍼센트 용액을 11.5 중량% 로 부터 13.0중량%로 변경시키는 것은 요구되어지는 하부 온도를 1℃(1.8℉) 또는 그 이상 감소시킨다. 상기 제어 트레이 온도도 칼럼의 온도와 성분 프로파일을 최적화하기 위하여 사용된다. 본 발명의 보다 높은 효율의 트레이들은 상기 제어 트레이 온도를 조정하는 경우, 보다 양호한 제어를 허용한다. 상기 하부 흐름내에서의 아세트산 농도는 상기 제어 트레이 온도내의 변화와 함께 예측가능하게 반응한다.
본 발명의 트레이와 칼럼 사양들은 상기에서 설명된 바와 같이 스트리핑 부와 함께 정류부에도 적용가능하다. 상기 증기/액체 부하에 따라서, 보다 작은 구멍 영역이 동일한 원하는 압력 강하를 얻기 위하여 요구되어질 수 있다. 그리고, 본 발명의 트레이들에 의해서 이루어지는 용량의 증가는 β- 아크릴옥시프로피온산(AOPA; 아크릴산 이합체(dimer))농도를 하부 생성물에서 2 중량% 내지 3중량 %만큼 낮추었다(실험예 1 및 2 참조).
상기 정류부에서 트레이의 퍼센트 유체는 50-98% 일수 있고, 압력 강하는 대략 4mmHg(0.08psi) 내지 대략 6mmHg(0.12psi)이다. 정류부에서 이중흐름 트레이들을 작동시키기 위한 전형적인 범위는 유체의 50% 내지 90% 이고, 또는 상기 트레이들은 유체의 80% 내지 98%의 범위내에서 보다 무겁게 부하되고 작동될 수 있다. 상기 퍼센트 구멍영역은 14-20%이다. 14-17% 범위내의 값이 전형적이다.
본 발명 공정과, 이에 관계된 장비의 가동시간은 전형적으로 30 내지 50일(day) 범위이다. 보다 작고 그리고 긴 가동시간은 원하는 제조 성능에 따라서, 그리고 생성물 사양의 변동 공차에 기초하여 가능하다. 상기 제어 트레이 온도들은 전형적으로 66℃(151℉) 내지 73℃(163℉)사이의 범위이다. 하부 생성물 흐름 비율은 30,000 내지 60,000 lb/hr의 범위이다. 상기 상부 흐름에서의 % 용액(수성 흐름, 수성 증류 생성물 흐름)은 전형적으로 10 내지 13%의 범위이다. 연속증류 칼럼의 전체 압력강하는 130mmHg 내지 150mmHg(2.5~2.9psi) 범위내에 있음이 알려졌다. 상기 칼럼은 상부 압력이 110mmHg 내지 115mmHg(2.1-2.2psi) 범위내에서 작동된다. 상기 칼럼의 하부 온도범위는 105℃ 내지 113℃(221-235℉)이다. 상기 증류 칼럼으로 향한 수용액 공급 유량(rate of aqueous feed)은 40,000 내지 70,000 lb/hr이다. 상기 칼럼으로의 최대 수용액 공급유량은 70,000 lb/hr를 초과한다.
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상기 공급 흐름에서 물의 농도는 23% 내지 40%이다. 상기 물의 농도는 27중 량% 내지 36 중량% 일 수 있다. 상기 칼럼으로의 공급흐름에서 아세트산 농도는 2-4 중량%의 범위이다. 전형적으로 상기 아세트산 농도는 2 중량% 내지 3중량%의 사이이다.
상기 하부 생성물내에서 발견된 아세트산은 전형적으로 5,000 ppm 미만이고, 바람직하게는 2,000ppm 미만이며, 보다 바람직하게는 400ppm 내지 1,300ppm의 범위이다. 상기 하부 생성물내의 매우 낮은 아세트산 농도, 800ppm 미만, 500ppm 미만(실험예 3을 참조)및 300ppm 정도로 낮은 농도가 본 발명에서 얻어질 수 있다. 상기 하부 생성물에서 AOPA는 5 중량% 내지 10중량%의 범위에 있으며, 전형적으로는 4 중량% 내지 6 중량%의 범위, 그리고 4중량% 내지 5중량 %의 사이에 있을 수 있다. 상기 수성 증류액내에 존재하는 아세트산은 1 중량% 내지 10 중량% 사이이다. 전형적으로 상기 수성 증류액내의 전형적인 아세트산은 4.0 중량% 내지 8.0 중량%의 사이이다.
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예 3의 도표 5에 기재된 바와 같이, 본 발명은 평균 제어 트레이 온도 66.3℃(151℉); 35,200 lb/hr의 평균 하부 생성물 흐름 유량; 11.9 중량% 상부 물 농도; 139 mmHg(2.7psi)의 전체 칼럼 압력강하; 110mmHg(2.1psi)의 상부 압력, 112.2℃(234℉)의 하부 온도; 52,700lb/hr의 수성액 공급유량을 포함한다. 상기 공급량의 34.7 중량%의 물 농도; 공급량내의 2.3중량 %의 아세트산농도; 하부에서의 463ppm의 아세트산농도; 하부에서의 6.7 중량 %의 AOPA 농도;및 수성 증류액내의 아세트산 농도 1.3 중량 %;를 포함한다.
상기 증류의 제어는 전형적으로, 온도, 압력및 흐름 센서들을 데이타 처리 장치와 제어 밸브들과 함께 사용하는 설비의 활용을 통하여 이루어지지만, 이러한 설비들 만으로 한정되지는 않는다. 상기 칼럼 제어를 위하여 여러가지의 칼럼 제어 방법들과 장치들이 활용되어진다. 제어 시스템은 조작 상태에서 작동 데이타와 효과 변화등을 통신하는 전형적인 구성성분들, 예를 들면 컴퓨터, 프로그램 가능한 논리 제어기(PLC), 게이지, 센서등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어 시스템은 상기 상부 흐름내의 % 물과 제어 트레이 온도 평균을 포함하는 변수들을 검지하도록 설정된다. 본 발명은 분리 공정을 제어할 수 있는 어떠한 제어 시스템과도 함께 활용될 수 있다.
상기 % 물 상부 콘트롤러는 상기 상부내에서 공비물 성분을 설정하도록 사용된다. 110mmHg(2.1psi)의 절대 압력에서, 톨루엔은 대략 85 중량% 톨루엔/ 15 중량 % 물에서 물과 함께 최소 비등 공비 39℃(102℉)를 형성한다. 또한, 톨루엔은 대략 79 중량% 톨루엔/ 21 중량 % 아세트산에서 아세트산과 함께 최소 비등 공비 52℃(126℉)를 형성한다. 일 실시예에서, 발명의 칼럼은 전형적으로 15-30%의 과다 톨루엔(상기 공비 성분을 이론적으로 충족하는 데에 필요한 것 보다 많은)으로 가동되어 물과 아세트산에 대한 공비가 충족되는 것을 보장한다.
본 발명의 전형적인 범위는 대략 11.5 중량% 내지 약 13 중량%의 물 상부이다. 주어진 비율에 대해, 보다 높은 %의 물 상부에서 가동하는 것은 칼럼의 상부에서 액체/증기 부하를 감소시키고, 전체적인 칼럼 압력 강하와 하부 온도를 낮춘다.
본 발명은 온도 제어 트레이들(도 5참조)과 같이 수력학적으로 안정된 트레 이들의 설치를 포함한다. 수력학적으로 안정된 트레이는 4-6mmHg(0.08-0.12psi)의 압력 강하에서 작동하고 설계된 것이고, 상기 트레이는 트레이상의 균일한 액체 분배로 작동한다. 이는 평균적인 열전대가 내장되는 열 우물들이 통상 침지되어지는 것을 보장한다. 열전대들이 침적되지 않거나 수력학적 불안정이 있는 지점에서는 정확한 온도제어가 어렵다. 제어 트레이들은 어떠한 온도 민감부분 또는 칼럼의 온도/ 분리 제어점을 일괄하기(bracket) 위하여 위치될 수 있다. 제어 트레이들의 위치를 위하여 선택된 점들은 온도 변화가 중요 성분분리(key component separations)에 관계되어지는 민감 영역내에 있기 때문에, 선택되어질 수 있다.
본 발명은 개선된 공정 제어를 제공한다. 이제 제어 트레이 온도를 조정하는 것은 하부 생성물에서의 아세트산 농도의 정확한 제어를 허용하는 것이다. 상기 제어 트레이 온도를 증가시키는 것은 아세트산 피크(peak)를 더욱 칼럼 상부로 밀어 올려서 아세트산과 아릴 산(arylic acid) 사이에서 분리를 위한 보다 많은 단들을 제공하며, 그 결과는 하부 생성물내에서 아세트산 농도의 저하를 초래한다. 상기 제어 트레이 온도를 감소시키는 것은, 상기 아세트산 농도가 하부 생성물내에서 증가되도록 한다. 본 발명의 트레이들의 활용은 필요한 제어 트레이 온도를 낮추었고, 칼럼의 제어 반응성을 향상시켰다.
본 발명의 일 실시예에서, +/-10℃(18℉)에서 높은 범위에 걸치는 온도 제어의 변화능력은 대략 +/-1℃(1.8℉) 내지 대략 3℃(5.4℉)의 범위내에 결정되었다. +/-1℃(1.8℉) 보다 낮은 온도 제어 범위들이 본 발명내에 포함된다.
그리고, 종래의 공정 또는 증류 시스템을 개조함으로써 본 발명의 구조를 얻는 것이 가능하다(실험예 3 참조).
종래의 또는 설계된 칼럼은 다시 트레이 장착되고, 작동 조건들은 변경되어 본 발명의 요소들을 얻을 수 있다. 예를 들면, 상기 칼럼은 트레이가 재배치되고, 칼럼의 압력, 온도및 성분 프로파일들이 변경 가능하다. 중합 작용, 또는 생성물 품질 및/또는 진동등의 문제점들이 관찰되는 경우, 칼럼 공정 구조 특성들이 변경 가능하다. 예를 들면, 공급 유입구가 칼럼내의 보다 높은 위치로 상승될 수 있다. 이러한 작용은 정류부에서 이론적 단의 수들을 감소시킬 것이고, 칼럼의 작동 라인을 변경한다. 또한, 그것은 스트리핑 부에서의 이론적 단들 수도 증가시킬 것이다. 상기 공급 흐름을 이동시키는 것과는 별개로, 상부 및 하부 온도들과 함께 환류 비(reflux ratios)들도 변경가능하다. 콘덴서의 작동 온도는 변경 가능하고, 리보일러의 작동 온도도 변경가능하다. 그리고, 상기 칼럼으로의 억제제의 공급과 억제제의 활성재(activator) 공급등을 변경하는 것이 가능하다.
본 발명은 칼럼의 정류부 및 스트리핑 부들 모두에서 트레이들을 대체함으로써 이루어질 수 있다. 일단 상기 칼럼에 대한 전체 압력강하가 설정되면, 그리고 정류부의 요구되는 압력강하와 스트리핑 부에 대한 압력 강하들이 설정되면, 이러한 부분들은 트레이들이 재장착되어 전체 트레이 수들을 낮추고 각각 개별적인 트레이들의 압력 강하를 증가시키면서 원하는 압력 강하를 이루는 것이어서 정류부 또는 스트리핑 부 각각의 부분에 대한 전체 압력 강하가 설계 기준에 대등하게 되는 것이다. 압력 강하를 증가시키고, 트레이 효율을 향상시키는 트레이 개조들은 상기 퍼센트 구멍 영역, 트레이 레벨링및 트레이 부하들의 개조를 포함한다. 환류 비율을 증가시키는 등의 작동 조건들의 변경은 트레이상에 액체 부하를 증가시킬 것이다.
상기와 같이 트레이들을 개조시킴으로서, 각각의 트레이들은 개별적으로 보다 큰 압력강하를 가질 것이지만, 그러나, 정류부 또는 스트리핑 부를 위한 원하는 압력 강하를 제공하는 데에 필요한 트레이 수들은 보다 적어질 것이다.
따라서, 각각 확인된 부분에서 설계 압력 강하를 얻기 위하여 개조된 칼럼에서 요구되어지는 트레이들이 보다 적어지기 때문에, 상기 트레이 사이 공간이 증대될 수있다.
본 발명의 한가지 견지(aspect)는 상기 칼럼 벽의 젖음이 이러한 개조에 의해서 증대되는 것이다. 구멍영역을 감소시키는 것은 트레이상에서 증기 속도와 액체 레벨(거품 높이)를 증가시킨다. 상기 액체 레벨을 증가시키고, 구멍 영역을 감소시키는 것은 트레이를 통한 증기 속도를 증가시킨다. 상기 트레이 상의 잔류 액체의 보다 두꺼운 층을 통한 증기 속도의 이러한 증가는 트레이 액체 난류 상태와 제트 흐름속도를 증가시킬 것이다. 이러한 유체의 모든 동역학적 변화들의 총체적인 결과는 트레이 효율의 개선이고, 중합작용을 감소시키는 칼럼 벽의 젖음의 개선이다. 본 발명의 견지는 공정에 중합 작용 억제제의 부가이다. 이러한 억제제는 각각의 트레이의 잔류액체내에서 발견되는 것이고, 상기 칼럼 벽의 젖음은 상기 칼럼 벽에서 억제제의 존재를 포함하여 부가적인 중합작용을 감소시키는 것이다. 따라서, 본 발명의 이러한 견지는 종래의 분리 공정, 장치, 또는 바람직하게는 증류 칼럼들을 선택하고, 그 유니트 작동을 개조하여 이루어질 수 있음으로서, 본 발명의 요소들을 얻고, 보다 효율적인 분리, 증대된 용량, 보다 긴 가동시간및 예측가능한 작동등의 이익을 얻을 수 있다.
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제 2의 개조 실시예에서는, 일련의 2 트레이들이 칼럼의 정류부내의 20 트레이들중에서 대체되었다. 상기 수성 증류액(수성 증류액 상부, 상부측 흐름)의 아크릴산 농도가 감소되었다. 전형적으로 수성 증류액내의 4 내지 5중량%의 아크릴산에서 작동하는 칼럼은 수성 증류액내에서 1½중량 % 아크릴산 농도로 감소되었다. 본 발명에 대한 수성 증류 흐름내에서 상기 아크릴산 농도의 전형적인 범위는 대략 1 내지 2 중량 %(실험예 2를 참조바람)의 범위 내이다.
또한 제 2의 개조 실시예에서, 4개의 발명 트레이들(상기 설명한 내용에 2 트레이들이 부가됨)이 설치되어 온도 제어 트레이들의 수력학을 안정화하도록 되었다. 열전대들을 포함하는 트레이들과 상부로부터의 액체를 배분하는 트레이들이 대체된 트레이들내에 포함되었다. 상기 공급 트레이들 하부의 트레이들(트레이 43및 45들)은 1인치 직경의 구멍들이 설치된 17%의 구멍영역의 트레이들을 포함한다. 상기 공급 트레이들 상부의 트레이들(트레이들 62및 64)은 ½인치 직경의 구멍들이 형성된 14% 구멍 영역을 갖는다. 대략 +/-1℃(1.8℉) 내지 대략 +/- 3℃(5.4℉)의 범위내 온도 제어가 본 발명의 전형이다.
본 발명은 열적으로 안정한 화합물의 정제에 관련한 장치 뿐만이 아니라, 이러한 화합물내에 풍부한 흐름을 제조하는 데에 포함된 공정및 조건들도 포함한다. 상기에서 설명된 특성들을 갖는 장치들이 수많은 다른 종류의 원료들을 처리하도록 그리고 많은 종류의 생성물 흐름들을 제조하도록 활용될 수 있다.
발명의 증류 공정은 8 혹은 그 이상의 이론적 단(stage)들(이론적 단 또는 이론적 판은 단일 증발단계로 정의되고, 여기서 상기 액체로 부터 변화되어진 액체와 증기들은 평형상태이다)을 포함한다. 정류부는 4 또는 그 이상의 이론적 단들을 갖추고, 상기 스트리핑 부는 4 또는 그 이상의 이론적 단들을 갖는다. 일 실시예에서, 증류 칼럼이 19의 전체 이론적 단들로 구비되며, 여기서 상기 스트리핑 부는 13의 이론적 단들을 갖고, 정류부는 6의 이론적 단들을 갖는다. 다른 실시예는 25의 전체 이론적 단들을 갖고, 스트리핑 부에서 17의 이론적 단들과, 정류부에서 8의 이론적 단들을 갖는다. 본 발명의 또 다른 실시예에서는, 이론적으로 전체 10을 가지며, 스트리핑 부에 7의 이론적인 단들과, 정류부의 3의 이론적인 단들을 갖는다.
일 실시예에서(실험예 3을 참조), 수성 아크릴산 흐름(공급 흐름, 전체 공급흐름, 수성 공급)은 증류 칼럼으로 공급되고, 여기서 적어도 하나의 증류 솔벤트의 존재하에 공비 증류되어 조(crude) 아크릴산 흐름(아크릴산 흐름, 하부 생성물 흐름)을 형성한다. 아크릴산 생산에서, 이러한 정제를 위한 공정은 연속 증류를 채용한다. 상기 증류는 증류 칼럼을 활용하며, 아세트산이 풍부한 흐름(다른 경량의 종말(end) 불순물 및 아크릴산등을 포함)인 수성 증류액과, 아크릴산내에 풍부한 조 아크릴산의 하부 흐름(도 7및 도 8참조)을 제조한다. 본 발명은 증기/액체 접촉을 위한 요구되는 내부 수단을 갖는 어떠한 종류의 칼럼으로도 실행될 수 있다. 예를 들면, 시브 칼럼, 이중 흐름 트레이 구조, 또는 충전탑등이 사용가능하다. 상기 증류 칼럼은 정류부 및 스트리핑 부를 갖는다. 상기 정류부는 수성 증류액인 상부 흐름을 제조한다. 상기 수성 증류액(증류액)은 증류액 생성물 흐름(증류액 생성물)을 생성하는 증류액 생성물과 유기 환류(환류 흐름)을 분리하는 중력 분리기를 관통하게 된다. 상기 스트리핑 부는 리보일러로 공급되는 하부 흐름과 하부 생성물 흐름(하부 생성물)을 생산한다. 상기 리보일러 공급액은 가열되고, 칼럼은 리보일러 복귀 흐름(리보일러 복귀)을 통하여 열 입력을 받는다.
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공급물 흐름의 전형적인 성분으로는 이에 제한하는 것은 아니나 물, 프로피온산, 아세트산, 벤즈알데히드, 프로토아네모닌, 아크롤레인, 아세트알데히드, 메틸에테르, 메틸비닐케톤, 아세트산, 푸르푸랄, 포름알데히드, 프로피온알데히드, 말레산 및 말레산 무수물을 포함하는 말레산 화합물, 아크릴산, β-아크릴옥시프로피온산(AOPA; 아크릴산 이합체), 포름산 및 하이드로퀴논(및 이후 개시되는 다른 억제제)를 포함한다.
반응성 및 열적으로 불안정한 화합물이 다양한 화합물의 종류에서 발견되며 본 발명에 따라 정제될 수 있다. 이에 제한하는 것은 아니나 정제될 수 있는 화합물로는: 알칸 및 알콜; 알켄; 알킨; 방향족; 할로알칸, 에테르; 에폭시드; 아민; 알데히드; 케톤; 카르복시산; 에스테르; 아미드 및 니트릴을 포함한다. 본 발명에 따라 정제될 수 있는 상기된 종류의 예로는 이에 제한하는 것은 아니나; 옥탄, 옥텐, 피리미딘, 치환된 방향족, 클로로펜탄, 헥사놀, 디에틸에테르, 에피클로로히드린을 포함한다. 정제될 수 있는 부가적인 화합물로는 아크릴산, 메트크릴산, (메 트)아크릴레이트 에스테르(예를 들어, 메틸메트크릴레이트, 에틸아크릴레이트 및 부틸아크릴레이트), 하이드로겐 시아니드, 아크릴로니트릴, 메트크릴로니트릴, 스티렌, 메틸스티렌, 비닐클로라이드, 비닐아세테이트, 에틸아세테이트, 프탈산 무수물, 말레산무수물, 아스코르브산 및 3,5,5-트리메틸시클로헥사-3엔-1온을 포함한다. 올레핀 및 방향족 화합물이 또한 정제될 수 있다. 다른 화합물로는 이에 제한하는 것은 아니나, 중합가능한 비닐 단량체, 소형 혹은 대형 열민감성 분자, 생물학적 분자, 약제학적 화합물, 단백질, 효소, 산, 지질, 푸르푸랄 및 올레핀계-치환된 방향족 화합물을 포함한다.
본 발명이 아크릴산을 정제하기 위하여 활용되는 경우, 상기 증류 칼럼으로의 공급액 성분은 대략 40중량 %이상의 아크릴산 농도를 갖는다. 아크릴산 및/또는 아크롤레인(acrolein)을 생산하기 위한 반응기들은, 촉매들및 기본 공정과 마찬가지로 당업계에 일반적으로 알려진 것이고, 예를 들면, 미국 특허 4,203,906;4,256,783;4,365,087;,4,873,368;5,161,605;5,177,260;5,198,578;5,739,391;5,821,390및 미국 6,384,274 B1등에 기재된 것이며, 그것들 각각은 여기에서 참조로 수용된 것이다. 특허 서류 EPA 1,070,700, EPA 1,106,598, EP 1,035,103(A2)및 미국 특허 제 6,399,817호등은 아크릴산 정제에 관련된 것이며, 각각 여기에 참조로 수록된 것이다. 다른 실시예에서, 상기 공급흐름은 대략 60 중량 % 이상의 아크릴산 성분을 갖는다. 공급흐름의 아크릴산 퍼센트는 80% 까지 높아질 수 있다. 전형적인 상기 공급 흐름내에서의 아크릴산 농도들은 대략 40 중량% 내지 대략 80중량 %의 범위에 걸친다. 바람직한 실시예는 대략 65 중량% 내지 70 중량 %의 아크릴산 범위내의 아크릴산을 갖는 공급흐름을 활용한다.
아세트산은 다양한 범위내의 공급흐름내에 존재될 수 있다. 전형적으로 아세트산은 대략 1 중량% 내지 5 중량 %의 범위내에 존재한다. 하나의 실시예에서, 아세트산 성분은 대략 2중량 % 내지 4중량 %의 범위이다.
물 농도는 상기 공급흐름내에서 광범위하게 변화가능하다. 전형적으로 물은 25중량% 보다 큰 성분으로 존재할 수 있다. 그러나, 보다 낮은 값들도 공지되어 있다. 하나의 실시예에서, 물 성분은 대략 27 중량% 내지 대략 32 중량%의 범위내에 존재된다.
도표 1은 본 발명의 제 2개조 실시예의 공급 성분들을 나타낸다.
도표 1. 본 발명의 제 2개조 실시예의 공급 성분.
성 분 범 위 전형 값(typical value)
물 23-37 중량% 30.5 중량%
아세트산 2-4 중량% 2.5 중량%
아크릴산 60-70 중량% 65.0 중량%
하이드로 퀴논(HQ, 억제제) 200-500 ppm 325 ppm
불순물:
프로피온 산 벤즈알데히드 아크롤레인 푸르푸랄 프로토아네모닌 포름알데히드 프로피온알데히드 말레산 AOPA 포름 산 기타
총 불순물 1-3 중량% 2.0 중량%
본 발명에 대한 공급흐름 유량은 전형적으로 40,000 lb/hr보다 크며, 50,000 lb/hr 보다 큰 것을 포함한다. 일 실시예의 공급 유량은 66,000 lb/hr(실험예 3을 참조)이다. 상기 공급 흐름 유량의 상한은 제한이 없다. 100,000 lb/hr 또는 그 이상의 생산량이 본 발명내에 포함된다.
본 발명에서, 공급액은 공급영역으로 유입한다. 전형적으로 상기 정류부는 공급 유입구의 상부측에 위치하고, 상기 스트리핑 부는 공급 유입구의 하부측에서 칼럼에 위치된다.
상기 수성 증류액은 증류 칼럼으로 유입되는 임의의 화합물을 포함할 수 있다. 상기 수성 증류 성분은 전형적으로, 이들에 제한되는 것은 아니지만, 물, 벤즈알데히드, 아클로레인, 아세트산, 포름알데히드, 프로피온알데히드, 아크릴산, 포름산 및 톨루엔 등을 포함한다.
본 발명이 아크릴산의 정제에 사용되는 경우, 상기 수성 증류액은 전형적으로 75중량%의 물보다 크다. 85 중량% 보다 큰 물 농도들이 포함된다. 일 실시예에서, 수성 증류액의 물 농도는 대략 85 중량 % 내지 대략 95 중량%의 범위에 걸친다. 아세트산은 일반적으로 수성 증류액내에 25 중량% 보다 적은 농도로 존재한다. 일 실시예에 있어서, 아세트산의 농도는 대략 4 중량 % 내지 10 중량 %의 범위이다. 상대적으로 낮은 농도에서 수성 증류액내의 아크릴산 농도를 유지하는 것이 바람직하다. 전형적인 아크릴산의 농도는 수성 증류액내에서 10 중량% 미만이다. 대략 5% 이하의 수성 증류액내의 아크릴산 농도가 포함된다. 일 실시예에서, 상기 수성 증류액내의 아크릴산 농도는 대략 1중량 % 내지 약 3중량 %의 범위 내이다. 톨루엔은 수성 증류액내에서도 존재한다. 전형적인 톨루엔은 수성 증류액의 5% 미만을 구성한다. 대략 1 중량 % 미만의 톨루엔 농도가 본 발명내에 포함된다. 일 실시예에서, 상기 수성 증류액의 톨루엔 농도는 대략 0.05 중량 % 내지 대략 0.2 중량 %의 범위내에 존재한다.
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상기 증류 칼럼의 상부로 부터 유출되는 상부 흐름은 증류 솔벤트를 포함한 물, 아세트산 및/또는 아크릴산의 공비물들을 포함하며,이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 톨루엔이 증류 솔벤트로서 활용되었다고 하면, 톨루엔/물, 톨루엔/아세트산,및 톨루엔/아크릴산의 공비물들이 2개의 액상 시스템내의 상부측에서 얻어질 것이다. 상기 톨루엔/아크릴산 공비물은 99 중량% 톨루엔/ 1 중량 %아크릴산이고, 공비물 형성에 기인한 아크릴산의 이론적인 손실은 작은 것이다. 이러한 상부 흐름은 유기및 수성 상(phases)으로 상 분리되어진다. 상기 상 분리는 당업계의 공지된 수단을 통하여 이루어질 수 있는 것이다.
일 실시예에서, 응축된 증류액은 탱크의 내부로 유입되고, 유기 흐름을 생성하는 유기 상과, 수성 흐름을 생성하는 수성 상으로 상 분리되어진다. 상기 유기 흐름은 증류 솔벤트를 현저하게 포함한다. 상기 수성 흐름은 아크릴산, 아세트산, 증류 솔벤트및 물들을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 유기 흐름은 환류 흐름으로서 상기 증류 칼럼으로 복귀 재순환(recycled)된다. 적어도 수성 흐름의 일부분이 폐수로서 재순환될 수 있다.
도표 2는 본 발명의 제 2의 개조실시예을 위한 수성 증류 흐름에 대한 범위및 전형적인 값들을 나타낸다.
도표 2. 본 발명의 제 2의 개조실시예을 위한 수성 증류 흐름 성분
성 분 범 위 전형 값(typical value)
물 85-94 중량% 90.5 중량%
아세트산 4-8 중량% 6.5 중량%
아크릴산 1-5 중량% 1.5 중량%
톨루엔 200-1000 ppm 400 ppm
불순물:
벤즈알데히드 아크롤레인 포름알데히드 프로피온알데히드 아크릴산 포름 산 기타
총 불순물 1-2 중량% 1.5 중량%
본 발명의 증류 솔벤트 혹은 솔벤트들은 아크릴산을 포함하는 흐름의 공비 증류에 적합한 임의의 솔벤트(들)일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 솔벤트는 거의 물 불용성(water insoluable)이고, 일반적으로 실온에서 0.5 중량% 혹은 그 미만, 바람직하게는 0.2 중량% 또는 그 미만의 물 용해능을 갖는다. 이와 같은 물 불용성 솔벤트의 적절한 예들은 헵탄; 헵텐; 씨클로헵탄; 씨클로헵텐; 씨클로헵타트리엔; 메틸씨클로헥산; 에틸씨클로펜탄; 1,2-디메틸씨클로헥산; 에틸씨클로헥산; 톨루엔; 에틸벤젠; 올쏘-, 메트-, 또는 파라- 실렌; 트리클로로에틸렌; 트리클로로프로펜; 2,3-디클로로부탄; 1-클로로펜탄; 1-클로로헥산; 및 1-클로로벤젠들을 포함하며, 이들에 한정되지는 않는다. 다른 실시예에서, 상기 솔벤트는 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 디부틸 에테르, 헥산, 헵탄, 에틸 메트크릴레이트, 디에틸 케톤, 메틸 프로필 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 및 메틸 tert-부틸 케톤등으로 부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 상기 증류 솔벤트는 적어도 2 솔벤트들을 포함하는 혼합된 솔벤트이다. 이러한 혼합된 솔벤트내에서 사용되는 적절한 솔벤트의 예들은 디에틸 케톤, 메틸 프로필 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 메틸 tert-부틸 케톤, 이소프로필 아세테이트, n-프로필 아세테이트, 톨루엔, 헵탄, 및 메틸씨클로헥산 등을 포함하고, 이들에 한정되는 것은 아니다. 바람직한 증류 솔벤트는 단일 또는 임의의 하나 또는 그 이상의 다른 솔벤트들과 조합된 톨루엔을 포함한다.
환류 흐름은 임의 공정 호환 화합물 또는 솔벤트를 포함할 수 있다. 이러한 솔벤트들의 예들은 이소프로필 아세테이트, 톨루엔, 메틸 이소부틸 케톤 과 그 조합을 포함한다. 상기 환류 흐름은 전형적으로 톨루엔, 물, 아클로레인, 아세트산, 프로피온알데히드, 아크릴산및 포름 산들을 함유한다.
일 실시예에서, 상기 환류 흐름은 현저한 톨루엔이다. 전형적으로, 환류의 95%를 초과하는 것이 톨루엔이다. 일 실시예에서, 상기 톨루엔의 농도는 대략 98 중량 % 내지 99.5 중량 %의 톨루엔의 범위이다. 상기 환류는 5 중량 % 보다 일반적으로 적은 농도의 아크릴산을 포함한다. 1% 아크릴산보다 낮은 농도는 본 발명내에 포함된다. 일 실시예에서, 아크릴산의 농도는 대략 0.2 중량 % 내지 0.6 중량 %의 범위내로 유지된다. 아세트산은 전형적으로 5 중량 % 미만의 농도에서 환류 흐름의 범위내에 존재한다. 2.5 중량% 또는 1.0 중량 % 보다 적은 농도들은 본 발명내에 포함된다. 일 실시예에서, 아세트산의 농도는 대략 0.1 중량 % 내지 0.4 중량 %의 범위내에 있다. 물은 전형적으로 5 중량 %보다 적은 농도내의 환류 흐름내에 존재한다. 2.5 중량 % 보다 적은 물 농도들이 포함된다. 1.0 중량 %의 농도가 포함된다. 일 실시예에서, 물의 농도는 0.05 중량 % 내지 0.1 중량 %의 범위내에 있다. 다른 실시예에서, 상기 범위는 대략 0.2 중량 % 내지 대략 0.5 중량 %의 범위이다. 환류 비율(즉, 환류 비/증류 생성물 흐름 비)는 전형적으로 대략 5.0 내지 8.0의 범위이다. 일 실시예에서, 상기 환류 비율은 대략 6.0 내지 7.0의 범위 내이다.
도표 3은 본 발명의 제 2 개조실시예를 위한 환류 흐름에 대한 범위및 전형 값들을 제공한다.
도표 3. 본 발명의 제 2개조 실시예에 대한 환류 흐름 성분
성 분 범 위 전형 값(typical value)
톨루엔 98.5-99.5 중량% 99.1 중량%
물 0.2-0.5 중량% 0.3 중량%
아세트산 0.1-0.4 중량% 0.2 중량%
아크릴산 0.2-0.6 중량% 0.3 중량%
불순물:
아크롤레인 프로피온알데히드 포름 산 기 타
총 불순물 500-1500 ppm 1000 ppm
일반적으로, 조 아크릴산 흐름(아크릴산 흐름,하부 생성물 흐름)들은 물 1000 ppm보다 적으며, 바람직하게는 800 ppm 보다 적고, 보다 바람직하게는 500 ppm보다 적다. 상기 조아크릴산 흐름(아크릴산 흐름, 하부 생성물 흐름)은 또한 아래의 것들 중 하나 혹은 그 조합을 포함할 수 있다: 아세트산, 프로피온 산, β-아크릴옥시프로피온 산(AOPA), 아크로레인, 푸르푸랄, 벤즈알데히드, 말레산, 말레이 무수물(anhydride), 프로토아네모닌, 및 아세트알데히드. 상기 조 아크릴산 흐름(아크릴산 흐름, 하부 생성물 흐름)은 통상적으로 아크릴 에스터 혹은 아크릴레이트 중합체 제조의 원료로 사용되기 위하여 이송된다. 상기 아크릴산은 그 자체로 혹은 추가적으로 가공되기 위해 사용될 수 있으며, 이는 부가적인 증류를 포함하여 특정 불순물들을 제거하고, 그리고 다양한 아크릴산의 등급들을 형성하기 위한 추가적인 가공을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 하부 흐름은 상기 칼럼으로 유입하는 모든 흐름내에 포함된 임의의 성분을 포함할 수 있다.
상기 하부 흐름은 전형적으로 물, 프로피온 산, 벤즈알데히드, 아세트산, 푸르푸랄, 프로토아네모니아, 말레산과 말레산 무수물을 포함하는 말레이산 화합물, 아크릴산, AOPA, 하이드로 퀴논과 4 하이드록시 템포(4 HT) 억제제등을 포함한다.
본 발명은 아크릴산 정제에 활용되는 경우, 상기 칼럼의 스트리핑 부로부터 인출된 하부 흐름은 전형적으로 75 중량%의 아크릴산을 초과하며, 그렇지만, 시동 개시, 가동 정지 및 불안정 단계의 도중에는, 상기 하부의 농도는 50 중량% 또는 그 미만을 포함하여 극적으로 변화될 수 있다. 85 중량% 를 초과하는 아크릴산 농도가 포함된다. 일 실시예에서, 하부 생성물내의 아크릴산의 농도는 대략 94 중량 % 내지 약 96 중량 %(실험예 2를 참조)의 범위를 걸친다. 92 중량 % 내지 96 중량 %의 범위가 포함된다. 96 중량 %의 아크릴산을 초과하는 값들은 공급 흐름내에서 아크릴산의 농도를 변화시키고, 환류 비율을 개조시키거나 또는 보다 이론적인 단(stages)들을 증류 칼럼에 부가시킴으로서 가능하다. 아크릴산 이합체(AOPA)는 하부 생성물 흐름내에도 존재한다. 전형적으로 상기 AOPA 농도는 10 중량 % 미만이고, 6 중량 % 미만의 전형값을 갖는다. 상기 하부 생성물내에서 바람직한 AOPA 농도는 대략 4 중량 % 내지 대략 6 중량 %의 범위내이다. 상기 하부 생성물 흐름은 2000 ppm 미만 농도의 아세트산을 포함한다. 1500 ppm 혹은 1000 ppm 미만의 농도들은 본 발명내에 포함된다. 아세트산의 농도들은 대략 300ppm 내지 1000 ppm 의 범위내임이 바람직하다. 500 ppm 이하의 아세트산농도들이 가장 바람직하다. 300 ppm 미만의 농도들은 공급 성분들, 이론적 단들, 환류액 등을 변화시킴으로서 얻어질 수 있다. 물은 또한 상기 하부 생성물 흐름의 내에도 존재한다. 전형적으로, 물은 2000 ppm 미만의 농도내에 존재한다. 1000 ppm 미만의 물 농도들은 본 발명내에 포함된다. 일 실시예에서, 물의 하부 생성물 흐름 농도는 대략 100ppm 내지 대략 300 ppm의 범위내이다. 상기 하부 생성물 흐름 유량은 대략 40,000 내지 60,000 lb/hr의 범위이며, 대략 40,000 내지 50,000 lb/hr의 평균 생산량을 가진다. 전형적인 하부 생성물 흐름 유량은 46,000 lb/hr이다. 일 실시예에서, 아크릴산은 대략 94 중량 % 내지 대략 96 중량 %의 농도내에 존재하며, 상기 AOPA는 대략 3 중량% 내지 대략 5 중량 %의 범위내로 감소된다.
본 발명은 증류 칼럼의 하부 포트(pot)에 새로운 구조와 동작을 포함한다.
보다 높은 생산능력과 칼럼 하부에서의 결과적으로 감소된 체류 시간은 7 중량 % 내지 8 중량 %의 범위내의 전형적인 농도로 부터 대략 4 내지 약 5중량 % 또는 그 이하로의 AOPA의 감소를 허용한다.
도표 4.는 본 발명의 제 2 개조 실시예를 위한 하부 흐름에 대한 범위및 전형 값들을 제공한다.
도표 4. 본 발명의 제 2 개조 실시예를 위한 하부 생성물 흐름 성분
성 분 범 위 전형 값
물 100-1000 ppm 300 ppm
아세트산 300-1000 ppm 700 ppm
아크릴산 92-96 중량 % 93.6 중량 %
AOPA 3-6 중량 % 5 중량 %
하이드로퀴논 10-50 ppm 25 ppm
4 하이드록시- 템포 0.1-0.15 중량 % 0.11 중량 %
불 순 물:
프로피온 산 벤즈알데히드 푸르푸랄 프로토아네모닌 말레산 기타
총 불순물 0.9-1.7 중량 % 1.2 중량 %
일 실시예의 공정 흐름내에서 통상적으로 발견되어지는 다른 성분들은 포름알데히드, 아크로레인, 및 말레이 성분들과, Fe, Mo 및 화학처리 공장에서 전형적으로 발견되는 그밖의 오염물들을 포함하며, 이들에 한정되는 것은 아니다.
억제제들은 정류부내에 부가되며, 선택적으로는 스트리핑 부내에 부가된다. 전형적으로 억제제의 50-90%가 환류와 함께 공급되며, 나머지 억제제들은 수성 공급흐름과 함께 공급된다. 일반적으로, 하이드로퀴논은 325 ppm의 전형적인 농도에서 수성 공급흐름내에 존재한다.
중합 억제제들은 아크릴산과 (메트)아크릴레이트((meth)acrylates)를 포함하는 열 감수성 화합물들을 준비하고 정제하는 공정 도중과, 그들의 저장및 이송도중의 모두에서 중합작용을 방지하도록 사용된다. 제 2개조 실시예에서, 억제제는 칼럼에 부가된다. 중합 억제제들은 수용해성, 알콜 용해성 또는 유기 용해성들의 것들을 포함할 수 있다.
적합한 예로 이에 제한하는 것은 아니나:
하이드로퀴논(HQ); 4-메톡시페놀(MEHQ); 4-에톡시페놀; 4-프로폭시페놀; 4-부톡시페놀; 4-헵톡시페놀; 하이드로퀴논 모노벤질에테르; 1,2-디하이드록시벤젠; 2-메톡시페놀; 2,5-디클로로하이드로퀴논; 2,5-디-tert-부틸하이드로퀴논; 2-아세틸하이드로퀴논; 하이드로퀴논 모노벤조에이트; 1,4-디메르캅토벤젠; 1,2-디메르캅토벤젠; 2,3,5-트리메틸하이드로퀴논; 4-아미노페놀; 2-아미노페놀; 2-N,N-디메틸아미노페놀; 2-메르캅토페놀; 4-메르캅토페놀; 카테콜모노부틸에테르; 4-에틸아미노페놀; 2,3-디하이드록시아세토페논; 피로갈롤-1,2-디메틸에테르; 2-메틸티오페놀; t-부틸카테콜; 디-tert-부틸니트록사이드; 디-tert-아밀니트록사이드; 2,2,6,6-테트라메틸-피페리디닐옥시; 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-피페리디닐옥시; 4-옥소-2,2,6,6-테트라메틸-피페리디닐옥시; 4-디메틸아미노-2,2,6,6-테트라메틸-피페리디닐옥시; 4-아미노-2,2,6,6-테트라메틸-피페리디닐옥시; 4-에탄올옥시-2,2,6,6-테트라메틸-피페리디닐옥시; 2,2,5,5-테트라메틸-피롤리디닐옥시; 3-아미노-2,2,5,5-테트라메틸-피롤리디닐옥시; 2,2,5,5-테트라메틸-1-옥사-3-아자시클로펜틸-3-옥시; 2,2,5,5-테트라메틸-3-피롤리닐-1-옥시-3-카르복시산; 2,2,3,3,5,5,6,6-옥타메틸-1,4-디아자시클로헥실-1,4-디옥시; 4-니트로소페놀레이트의 염; 2-니트로소페놀; 4-니트로소페놀; 카파 디메틸디티오카바메이트; 카파 디에틸디티오카바메이트; 카파 디부틸디티오카바메이트; 카파 살리실레이트; 메틸렌블루; 철; 페노티아진(PTZ); 3-옥소페노티아진; 5-옥소페노티아진; 페노티아진 이합체; 1,4-벤젠디아민; N-(1,4-디메틸펜틸)-N'-페닐-1,4-벤젠디아민; N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-1,4-벤젠디아민; N-니트로소페닐 하이드록실아민 및 이들의 염; 산화질소; 니트로소벤젠; p-벤조퀴논; 카파나프테네이트; 카파 아세테이트; 망간 디메틸디티오카바메이트; 망간 디에틸디티오카바메이트; 망간 디부틸디티오카바메이트; 망간 나프테네이트; 망간 아세테이트; 망간 아세틸아세토네이트; 코발트 아세테이트; 코발트 카보네이트; 코발트 아세테이트; 이산화질소; 니트로벤젠; 니트로소부탄; N-니트로소디페틸아민; 디페닐페닐렌디아민; 니트로소카르바졸; 1-니트로소-2-나프톨; 2,4-디니트로벤젠; 트리페닐포스핀; 트리에틸포스핀; 트리부틸포스핀; 트리페닐포스파이트; 트리에틸포스파이트; 트리-i-프로필포스파이트; 트리부틸 포스파이트; 트리시클로헥실 포스파이트; 소디움 바이술파이트; 부틸메르캅탄; 도데실 메르캅탄; N,N-디에틸하이드록실아민; 혹은 이들의 이성질체; 이들의 둘 혹은 그 이상의 혼합물; 산소분자를 갖는 상기의 하나 혹은 그 이상의 혼합물을 포함한다. 억제제는 단독으로 혹은 적합한 희석제와 결합하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 중합 억제제는 100 내지 4,000ppm(전체 하부 유량을 기준으로)의 수준으로 사용된다.
n-페닐 하이드록실아민 또는 그 유도체와 같은 증기상 억제제가 유용가능하다. 액상 억제제들도 사용가능하다. 바람직한 실시예에서, 상기 증기상 억제제는 리보일러와 칼럼의 하부 트레이들에 부가되며, 액상 억제제는 칼럼의 상부 및 공급부에 부가된다. 상기 액상 억제제의 량은 칼럼에 대한 공급유량에 따라서, 1 ppm 내지 1000 ppm의 범위를 가질 수 있다.
산소는 특히 아크릴산 분리 시스템내에서, 하이드로퀴논과 같은 억제제와 함께 작용하는 필요성분으로서 보통인 것이다. 산소는 억제제를 활성화하기 위해서 상기 시스템에 부가된다.
본 발명의 다른 잇점은 감소된 폐기물의 부하이다.상기 수성 증류액은 아크릴 및 아세트산 모두와 솔벤트(톨루엔)과 상부 흐름내에 포함될 수 있는 그 밖의 성분들을 포함한다. 본 발명에서 트레이와 칼럼의 효율을 증대시킴으로서, 아크릴산의 하부 생성물내의 고순도 사양과, 아크릴산의 감소된 상부 성분들을 충족시키는 능력이 전체 폐기물의 부하를 감소시킨다. 본 발명의 작동 유연성과 증가된 트레이 효율은 아크릴산의 생성물사양이 상승되도록 하고, 수성 증류 폐기물(waste)내의 상부 아크릴산 사양이 80% 또는 그 이상 감소되도록 한다.
본 발명은 상기 설명된 공정과 장치들 만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같은 2중 칼럼 구조를 통하여 얻어질 수 있다. 본 실시예는 정류및 스트리핑 부들이 별개의 칼럼을 통하여 배분된 공정 구조를 포함한다.
도 2는 제 1증류부, 제 2증류부 및 제 3증류부를 나타낸다. 상기 제 1증류부는 제 1증류 칼럼(500), 메인/벤트 콘덴서(505), 중력 분리기(510), 환류 펌프(515), 생성물증류 펌프(540), 제 1칼럼의 리보일러 순환펌프(520), 제1 칼럼 리보일러(525),및 제 1칼럼 하부펌프(545)를 포함한다. 상기 제 1칼럼 하부 펌프는 제 2증류 칼럼(600)으로 공급한다.
상기 제 1증류 칼럼(500)은 제 1칼럼 공급흐름(5100)에 의해서 공급된다. 상기 제 1증류 칼럼(500)은 제 1칼럼 상부 흐름(5110)을 생산하여 제 1칼럼 메인/벤트 콘덴서(505)에 공급되도록 한다. 상기 제 1칼럼 메인/벤트 콘덴서(505)는 제 1칼럼 진공 시스템(506)에 연결된다. 비응축성(non-condensables) 물질들은 제 1칼럼 비응축성 흐름(5111)을 통하여 상기 제 1칼럼 진공 시스템(506)을 빠져 나간다. 응축물은 제 1칼럼 응축 증류흐름(5112)을 통하여 중력 분리기(510)로 공급된다. 상기 제 1칼럼 응축 증류 흐름(5112)은 상기 중력 분리기(510)의 내부로 유입하기 전에 솔벤트 보충(make-up)(5150)을 받는다. 상기 중력 분리기(510)로 부터의 환류는 환류 펌프(515)로 공급된다. 상기 환류 펌프(515)는 제 1칼럼 환류 흐름(5120)을 제 1증류 칼럼(500)으로 제공한다. 상기 제 1환류 칼럼(500)은 또한 제 1칼럼 리보일러 순환 펌프(520)로 공급되어지는 제 1칼럼하부 흐름(5160)을 생성한다. 상기 제 1칼럼 리보일러 순환 펌프(520)는 제 1칼럼 리보일러 공급흐름(5161)으로서 상기 제 1칼럼 리보일러(525)에 공급되도록 분할되는 제 1칼럼 하부 펌프 공급흐름(5162)를 생성한다. 상기 제 1칼럼 리보일러(525)는 제 1칼럼 리보일러 복귀 흐름(5170)을 제 1증류 칼럼(500)으로 이송한다. 상기 증류 생성물 흐름(5115)은 증류 생성물펌프(540)에 의해서 펌핑된다.
삭제
상기 제 1칼럼 하부 펌프(545)는 공급물을 제 2증류 칼럼(600)으로 이송한다. 이는 제 2칼럼 공급흐름(6100)이다. 상기 제 2증류 칼럼(600)은 제 2칼럼상부 흐름(6110)을 생성하여 제 2칼럼 메인/벤트 콘덴서(605)에 공급되도록 하고, 제 2칼럼 비응축성 흐름(6111)은 제 2칼럼 진공 시스템(606)에 의해서 제거된다. 상기 제 2칼럼 응축 증류액(6112)은 제 2칼럼 메인/벤트 콘덴서(605)로 부터 제 2칼럼 증류액 리시버(610)로 이송된다. 상기 제 2칼럼 증류액 리시버(610)는 제 2칼럼증류액 펌프(640)로 공급되는 제 2칼럼 증류액 흐름(6113)을 제공하여, 제 3증류 칼럼(700)으로 공급되어지는 제 3칼럼 공급흐름(7000)을 제공한다. 제 2증류 칼럼(600)은 또한 제 2칼럼 하부 흐름(6160)을 생산하고, 제 2칼럼 하부 흐름(6160)은 제 2칼럼 리보일러 순환펌프(620)에 의해서 펌핑되며, 제 2칼럼 리보일러 공급흐름(6161)으로 분할되어 제 2칼럼 리보일러(625)로 제공되고, 제 2증류 칼럼(600)으로 제 2칼럼 리보일러 복귀 흐름(6170)을 제공하는 것이다. 상기 제 2칼럼 하부 흐름(6160)은 또한 제 2칼럼 하부 생성물 흐름(648)을 펌핑하는 제 2칼럼 하부 펌프(645)로 공급되어지는 제 2칼럼 하부 펌프 공급흐름(6162)을 생성한다.
제 2칼럼 증류 펌프(640)는 제 3증류 칼럼(700)으로 제 3칼럼 공급흐름(7000)을 제공한다. 상기 제 3증류 칼럼은 제 3칼럼 상부 흐름(7110)을 생산하여 제 3칼럼 메인/벤트 콘덴서(705)로 공급한다. 상기 제 3칼럼 메인/벤트 콘덴서(705)는 제 3칼럼 비응축성 흐름(7111)을 생산하여 제 3칼럼 진공 시스템(706)의 내부로 흡인되도록 한다. 상기 제 3칼럼 메인/벤트 콘덴서(705)는 또한, 제 3칼럼 응축 증류액(7162)을 생산한다. 상기 제 3칼럼 응축 증류액(7162)은 제 3칼럼 증류 리시버(710)로 공급된다. 상기 제 3칼럼 증류 리시버(710)는 제 3칼럼 증류 흐름(7113)을 생산하고, 제 3칼럼 환류(7120)와 제 3칼럼 생성물증류 흐름(8100) 모두를 생산하는 제 3칼럼 증류펌프(740)로 공급되도록 한다.
상기 제 3증류 칼럼(700)은 또한, 제 3칼럼 하부 흐름(7160)을 생산하여 제 3칼럼 리보일러 순환 펌프(720)로 공급되도록 한다. 상기 제 3칼럼 리보일러 순환 펌프(720)는 제 3칼럼 하부 흐름(7160)을 펌핑하여 제 3칼럼 리보일러 공급흐름(7161)과 제 3칼럼 하부 펌프 공급흐름(7165)으로 분할되도록 한다. 상기 제 3칼럼 하부 펌프 공급흐름(7165)은 제 3칼럼 하부 펌프(615)로 공급되며, 제 2 증류 칼럼(600)으로 향한 제 2칼럼 환류(7167)를 제공한다. 상기 제 3칼럼 리보일러 공급흐름(7161)은 제 3칼럼 리보일러(725)로 제공된다. 상기 제 3칼럼 리보일러(725)는 제 3칼럼 리보일러 복귀 흐름(7170)을 제 3증류 칼럼(700)으로 제공한다.
본 발명은 이하의 예들을 통하여 보다 상세하게 설명될 것이며, 이들에 한정되지는 않는 것이다.
실험예 1
아크릴산이 도 1에 도시된 공정 다이어그램에 따라서 생산되었다. 도 1을 참조하면, 아크릴산 함유 수성공급 용액(100), 공비 증류칼럼(1), 공비증류 칼럼 상부 증기(110), 콘덴서(5), 수성-유기 분리기(10), 공비솔벤트 함유 환류 상(120), 수성 함유 증류 상(130), 공비 탈수(dehydration) 칼럼 하부(180)들이 제시되어 있다.
공비 증류 칼럼(1)은 아래의 물리적 특성들을 갖추었다:
1. 172 인치의 내경(ID)칼럼
2. 71 이중흐름 트레이들
3. 24%의 개방영역을 갖는 하부 트레이들
4. 20%의 개방영역을 갖는 상부 트레이들
아크릴산-함유 수성 공급용액(63-67 중량 % 아크릴산, 2-4 중량 % 아세트산, 1-3 중량 % 불순물및, 26-34 중량 % 물)이 칼럼(1)으로 공급되었다. 칼럼(1)내의 상부 압력이 110mmHg(2.1psi) 절대값으로 설정되었고, 트레이들을 통한 총압력 강하는 120mmHg(2.3psi)로 유지되어 109℃(228℉)로 하부 온도를 최소화하였다. 트레이당 압력 강하는 1-2mmHg(0.02-0.04 psi)로 유지되었다.
삭제
하부 생성물(180)은 아래의 것들을 포함하였다: 92-94 중량 %의 아크릴산, 6-8 중량 % 아크릴산 이합체및, 0.1-0.2 중량 % 아세트산. 수성 증류 생성물(130)은 아래의 것들을 포함하였다: 4-5 중량 % 아크릴산, 6-8 중량 % 아세트산,및 87-90 중량 % 물. 24%의 개방영역 트레이들에 대한 트레이 효율들은 10% 미만이었다. 20% 개방 영역 트레이들에 대한 트레이 효율들은 30% 이었다.
실험예 2
공비 증류 칼럼(1)은 아래의 물리적 특성들을 갖추었다:
1. 172 인치의 내경(ID)칼럼
2. 54 이중흐름 트레이들
3. 16-18%의 개방영역을 갖는 하부 트레이들
4. 14-20%의 개방영역을 갖는 상부 트레이들
아크릴산-함유 수성 공급용액(63-67 중량 % 아크릴산, 2-4 중량 % 아세트산, 1-3 중량 % 불순물및, 26-34 중량 % 물)이 칼럼(1)으로 공급되었다. 칼럼(1)내의 상부 압력이 110mmHg(2.1psi) 로 설정되었고, 트레이들을 통한 총압력 강하는 140mmHg(2.7psi)로 상승하도록 허용되어 111℃(232℉)의 하부 온도를 초래하였다. 트레이당 압력 강하는 칼럼(1)내부에 다수개의 하부 개방영역 트레이들을 장착함으로써 4-6mmHg(0.08-0.12 psi)로 증가되었다.
삭제
하부 생성물(180)은 아래의 것들을 포함하였다: 94-96 중량 %의 아크릴산, 4-6 중량 % 아크릴산 이합체,및 0.05-0.1 중량 % 아세트산. 수성 증류 생성물(130)은 아래의 것들을 포함하였다: 1-2 중량 % 아크릴산, 6-8 중량 % 아세트산,및 90-93 중량 % 물. 16-18%의 개방영역 트레이들에 대한 트레이 효율은 40% 이었다. 14-17% 개방 영역 트레이들에 대한 트레이 효율은 50% 이었다. 실험예 2의 실시예는 실험예 1의 실시예보다 25% 의 보다 큰 성능을 달성하였다.
실험예 3
종래의 아크릴산 칼럼이 개조(구조변경되고, 개편되고, 개조되어)되어 본 발명의 제 1개조 실시예와 제 2개조 실시예를 이루었다. 도표 5의 "개조 후" 칼럼은 제 2개조 실시예의 데이터를 포함한다. 개조 전후의 작동 데이타는 아래의 도표내에 기재되어 있다.
본 실험예에서 칼럼 트레이들은 이중 흐름종류들이다. 제 1개조 실시예에서 최근의 최초 개조부분은 아래의 것들이었다: 트레이 3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25 및 27들이 제거되었다(71의 최초 총 트레이들). 트레이 2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22 및 24상에 16.24%의 구멍 영역 트레이 판넬들(w/½" 내경 구멍들)을 장착하였다. 트레이 26상에 20.00% 구멍 영역 트레이 판넬(w/½" 내경 구멍들)을 장착하였다.
제 2개조 실시예를 초래하는 최종 개조는 아래와 같은 것들이었다: 트레이 14,16,18,20,22 및 24상에 16.24%의 구멍영역 트레이 판넬들(w/½" 내경 구멍들)을 제거하였다(72의 최초 총 트레이들). 트레이 14,16,18,20,22 및 24상에 18.42%의 구멍 영역 트레이 판넬들(w/1" 내경 구멍들)을 장착하였다. 트레이 35 하부 27" 공간상에 18.95% 구멍 영역 트레이 판넬들(w/½" 내경 구멍들)을 구비한 새로운 트레이를 장착하였다. 또한, 이러한 구조개선은 트레이 34의 공간을 33"로 감소시켰다. 부가적인 개조는 트레이 지지대에 관련된 것이었다. 이는, 클립 1,8,9 및 16들을 위하여 삼각형/외팔보의 클립구조 w/1" 용 배수구 구멍들; 트레이 32 링- 클립 1,8,9 및 16들을 위한, 장착된 삼각형/외팔보의 클립구조 w/o 1" 용 배수구 구멍들; 트레이 33 링- 클립 1,8,9 및 16들을 위한, 장착된 수직 클립구조 w/o 1"용 배수구 구멍들을 포함한다.
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도표 5: 제2 개조 실시예 결과들
파라메터 개조 전 제 2개조 후
제어 트레이 온도,℃(℉)(평균 트레이들 43 & 62) 72.1(162) 66.3(151)
조 아크릴산 유량(CAA), lb/hr 32,300 35,200
물 상부, 중량% 11.2 11.9
총 dP, mmHg(psi) 117(2.3) 139(2.7)
상부 압력, mmHg(psi) 112(2.2) 110(2.1)
하부 온도, ℃(℉) 108.9(228) 112.2(234)
평균 수성 공급량, lb/hr 49,900 52,700
총 공급량, lb/hr 51,100 56,100
공급중의 물, 중량% 33.3 34.7
공급중의 아세트산, 중량% 2.3 2.3
하부중의 아세트산, ppm 1,252 463
하부내의 AOPA, 중량 % 6.7 6.7
수성 증류내의 아크릴산, 중량 % 5.0 1.3
비록 상기에서 본 발명은 특정 실시예에 관련하여 설명되었지만, 다양한 변형예와 변경 구조들이 본 상세한 설명과 첨부 도면들에 기초하여 당업자들에게는 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 클레임의 사상과 범위내의 모든 변형예와 변경예들을 포함하는 것이다. 또한, 상기에서 언급된 미국 특허들의 주제들은 참조로서 여기에 수록되어진 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 보다 적은 수의 트레이들을 활용하고, 높아진 온도 또는 칼럼 압력을 필요로 하지 않으면서, 고 순도의 분리를 이루는 증류 공정을 포함하고, 트레이및 칼럼 효율을 향상시키는 등의 효과가 있다.

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  11. (메트)아크릴산을 포함하는 적어도 하나의 열 감수성 화합물과, 흐름의 총 중량을 기준으로 1 내지 5 중량%의 아세트산을 포함하는 적어도 하나의 다른 화합물을 포함하는 흐름을 정제하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 내부 단면영역 및 상기 내부 단면영역을 가로질러서 연장된 적어도 하나의 트레이를 가지는 분리 용기를 제공하는 단계;
    (b) 상기 흐름을 적어도 40,000 lb/hr의 유량으로 상기 분리 용기로 공급하는 단계;
    (c) 상기 분리 용기를 작동시켜 1 mmHg(0.02 psi) 내지 10 mmHg(0.2 psi)의 범위에서 상기 적어도 하나의 트레이의 적어도 하나에 걸친 압력 강하를 유지함으로써 상기 흐름을 정제하는 단계; 및
    (d) 흐름의 총 중량을 기준으로, 10,000 ppm 미만의 아세트산을 포함하는 정제된 흐름을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 정제하는 단계는,
    상기 분리 용기를 작동시켜 1 mmHg(0.02 psi) 내지 6 mmHg(0.12 psi)의 범위에서 압력 강하를 유지함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트레이는 적어도 하나의 개구를 가지며, 상기 적어도 하나의 개구는 25.0 mm 보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트레이는, 이중흐름 트레이, 시브 트레이, 밸브 트레이, 천공된 판형 트레이, 연돌 트레이, 다운커머 없는 트레이 및 다운커머 있는 트레이로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 종류인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. (메트)아크릴산을 포함하는 열 감수성 화합물과, 흐름의 총 중량을 기준으로 1 내지 5 중량%의 아세트산을 포함하는 다른 화합물을 포함하는 흐름을 정제하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 8 피트 보다 큰 내경, 내부 단면영역 및 상기 내부 단면영역을 가로질러서 연장된 적어도 하나의 트레이를 가지는 분리 용기를 제공하는 단계;
    (b) 상기 흐름을 상기 분리 용기로 공급하는 단계;
    (c) 상기 분리 용기를 작동시켜 1 mmHg(0.02 psi) 내지 10 mmHg(0.2 psi)의 범위에서 상기 적어도 하나의 트레이의 적어도 하나에 걸친 압력 강하를 유지함으로써 상기 흐름을 정제하는 단계; 및
    (d) 흐름의 총 중량을 기준으로, 10,000 ppm 미만의 아세트산을 포함하는 정제된 흐름을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 정제하는 단계는,
    상기 분리 용기를 작동시켜 1 mmHg(0.02 psi) 내지 6 mmHg(0.12 psi)의 범위에서 압력 강하를 유지함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트레이는 적어도 하나의 개구를 가지며, 상기 적어도 하나의 개구는 25.0 mm 보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트레이는, 이중흐름 트레이, 시브 트레이, 밸브 트레이, 천공된 판형 트레이, 연돌 트레이, 다운커머 없는 트레이 및 다운커머 있는 트레이로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 종류인 것을 특징으로 하는 방법.
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