專利名稱：含易聚合物質(zhì)溶液的蒸餾方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對含易聚合物質(zhì)如(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯溶液的蒸餾方法。
對含易聚合物質(zhì)如(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯溶液的蒸餾方法中，采用包括加入阻聚劑和／或提供含分子氧氣體步驟的方法，在還原氣氛下盡可能降低溫度，以抑制蒸餾時的聚合。
例如

圖1所示為蒸餾含易聚合物質(zhì)溶液的現(xiàn)有方法，圖中示出蒸餾塔(1)和冷凝器(2)。來自蒸餾塔(1)的塔頂?shù)恼魵庀蛏瞎┙o冷凝器(2)的側(cè)管，從蒸出物管(13)獲得被冷卻水(3)冷凝的冷凝液(一部分餾出液被導(dǎo)入回流管(14))。另外，來自冷凝器的蒸氣經(jīng)冷凝器氣體排出管(15)，放空或?qū)胝婵障到y(tǒng)。
圖2所示為蒸餾含易聚合物質(zhì)溶液的現(xiàn)有方法，圖中示出蒸餾塔(1)和冷凝器(2)。然而，與圖1相反，來自蒸餾塔(1)的塔頂?shù)恼魵庀蛳鹿┙o冷凝器(2)的側(cè)管，從蒸餾管(13)獲得被冷卻水(3)冷凝的冷凝液(一部分餾出液被導(dǎo)入回流管(14))。另外，來自冷凝器的蒸氣經(jīng)冷凝器氣體排出管(15)，放空或?qū)胝婵障到y(tǒng)。
然而，現(xiàn)有的蒸餾方法中，來自冷凝器的蒸氣含有易聚合物質(zhì)。所以，處于不能穩(wěn)定操作的情況，因為在從冷凝器到噴射器或真空泵的管道、冷凝器到放空或除去有害物設(shè)備的管道、噴射器的出口或真空泵中，形成聚合的產(chǎn)物，常需要停止操作。
本發(fā)明的目的是提供在蒸餾含易聚合物質(zhì)如(甲基)丙烯酸和甲基)丙烯酸酯的溶液時，防止在蒸餾設(shè)備中聚合的方法。
本發(fā)明人經(jīng)深入研究后解決了上述問題。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)如果蒸餾塔配備有至少一個抑制聚合的冷凝器，串聯(lián)在配備在蒸餾塔的蒸氣出口并用于冷凝的冷凝器的蒸氣出口端，如果來自上游冷凝器出口的蒸氣供給下游冷凝器，可解決上述問題。以這種方式，本發(fā)明人完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明蒸餾含易聚合物質(zhì)溶液的方法包括下列步驟用蒸餾塔蒸餾含易聚合物質(zhì)溶液，該蒸餾塔在其蒸氣出口配備用于冷凝的冷凝器，在該冷凝器的蒸氣出口還串聯(lián)至少一個用于抑制聚合的冷凝器，由下游冷凝器冷凝來自上游冷凝器的蒸氣中的易聚合物質(zhì)。
由下面的詳細描述可以更好地理解本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)方法的示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)方法的示意圖。
圖3是本發(fā)明方法的示意圖。
圖4是本發(fā)明方法的示意圖。
圖5是本發(fā)明方法的示意圖。
圖中的符號說明1蒸餾塔2第一冷凝器3第一冷卻水4第二冷凝器5第二冷卻水6再沸器11進料管12底部管13餾出液管14回流管15第一冷凝器的氣體出口管16放空或真空系統(tǒng)(如噴射器)管17第二冷凝器的冷凝液管本發(fā)明蒸餾易聚合物質(zhì)溶液的方法包括下列步驟用蒸餾塔蒸餾易聚合物質(zhì)溶液，該蒸餾塔在其蒸氣出口配備有用于冷凝的冷凝器，在該冷凝器的蒸氣出口還串聯(lián)至少一個用于抑制聚合的冷凝器，由下游冷凝器冷凝來自上游冷凝器的蒸氣中的易聚合物質(zhì)。
相當(dāng)于本發(fā)明中的易聚合物質(zhì)的可聚合單體，其例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸酐、丙烯腈、它們的酯或衍生物。除了上述例子外，易聚合物質(zhì)可以是包含高沸點物質(zhì)、溶劑、或能產(chǎn)生易聚合物質(zhì)的副產(chǎn)物的混合物。其中，有丙烯酸、丙烯酸酯(甲酯、乙酯、丁酯、2-乙基己酯)、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯(甲酯、乙酯、丙酯、異丙酯、丁酯、異丁酯、叔丁酯、環(huán)己酯)、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯和(甲基)丙烯酸羥基烷基酯。
如果本發(fā)明中使用的用于冷凝的冷凝器和用于抑制聚合的冷凝器的總數(shù)是兩個或更多單元，則冷凝器量越多，操作越穩(wěn)定。因此，冷凝器數(shù)不宜過多，因為設(shè)備和管道會更復(fù)雜，設(shè)備投資增加?？倲?shù)為兩個或四個單元時，蒸餾法可達到經(jīng)濟合理水平。總數(shù)為兩個單元時，更有效?？倲?shù)為一個單元時是不利的，因為聚合發(fā)生在下游管道或冷凝器出口管后的設(shè)備中、或在真空設(shè)備或鼓風(fēng)機中，不能進行穩(wěn)定操作。如果用于冷凝的冷凝器和用于抑制聚合的冷凝器的總數(shù)為兩個或更多單元時，可長期穩(wěn)定操作。
連接到各冷凝器的管道越短，越能有效抑制聚合。另外，管道宜與水平面成不小于1°傾斜，使冷凝液或霧能迅速流動。
對本發(fā)明中使用的冷凝器，用于冷凝的上游冷凝器大多數(shù)可以是一個，或包括串聯(lián)或成排排列的多個單元。通過用于冷凝的這一冷凝器，冷凝出盡可能多的冷凝液。本發(fā)明的特點是這種用于冷凝的上游冷凝器還配備至少一個串聯(lián)的冷凝器，用于抑制聚合。
本發(fā)明中，串聯(lián)的多個冷凝器中，上游冷凝器出口流體中的液體部分和蒸氣部分，其蒸氣部分供給下游冷凝器。本發(fā)明中，對供給的蒸氣部分無特殊限制，不無論蒸氣是否包括夾帶物。
本發(fā)明中，較好的是用于冷凝的最上游冷凝器的冷凍劑進口溫度在3-50℃范圍，用于抑制聚合的最下游冷凝器的冷凍劑進口溫度在0-50℃范圍，并且至少一個冷凝器的冷凍劑進口溫度比其冷凍劑出口溫度低1-25℃。
當(dāng)用于冷凝的最上游冷凝器的冷凍劑進口溫度大于50℃時是不利的，因為冷凝器的傳熱的表面積變大，經(jīng)濟性差，并且溫度上升易引起聚合。最上游冷凝器的冷凍劑進口溫度低于3℃時，可以操作。然而，也是不利的，因為必須用激冷器冷卻，許多情況下其負荷增加，經(jīng)濟性差。
當(dāng)用于抑制聚合的最下游冷凝器的冷凍劑進口溫度低于50℃時，由于冷凝器氣體出口處的未冷凝蒸氣變多而不利，可能會引起在冷凝器氣體出口管道中發(fā)生聚合反應(yīng)，為減少未冷凝蒸氣而使冷凝器的尺寸會變得極大。溫度越低，本發(fā)明的效果越大。然而，如果溫度太低，其經(jīng)濟性差。當(dāng)最下游冷凝器的冷凍劑進口溫度低于0℃時是不利的，因為在加工包含水，甚至痕量水的流體的情況下會發(fā)生結(jié)冰。如果加工流體包含會結(jié)冰的組分時，宜考慮到冷凍劑溫度不能太低。
串聯(lián)的多個冷凝器中，至少一個冷凝器的冷凍劑進口溫度與其出口溫度差小于1℃時是不利的，因為冷凍劑的流速超過了要求的流速。當(dāng)該溫度差大于25℃時為宜，因為冷凍劑流速可適當(dāng)放緩，且管道等也可變得緊湊。然而，由于易形成不均勻部分如冷凝器中冷凍劑流中的滯止而變得不利，該部分的溫度局部上升，易聚合物質(zhì)會被聚合，熱交換管內(nèi)部被聚合產(chǎn)物堵塞，減小了冷凝器的實質(zhì)上起作用的和有效的傳熱表面積，操作中出現(xiàn)困難。最上游冷凝器的冷凍劑進口溫度最好比其出口溫度低1-25℃。
本發(fā)明中，如果冷凍劑為液體，對上述冷凍劑沒有特別的限制，可根據(jù)冷凍劑的使用溫度范圍選擇該冷凍劑。生產(chǎn)過程中使用的加工流體可冷卻，以回收冷凝熱。使用有機物質(zhì)作為冷凍劑。然而，冷凍劑的例子包括溶液或水為宜，因為它們作為冷凍劑其冷卻效果顯著，且易得。溶液例子包括鹽水作為抗凍劑(氯化鈣溶液等)和乙二醇溶液。水包括去離子水、通過逆滲透膜的透過的水(transmittedwater)、工業(yè)水和海水。如果需要，可進行化學(xué)處理，例如在溶液或水中加入殺菌劑、防腐蝕劑和防結(jié)垢劑。作為冷卻冷凝器并在之后具有較高溫度的冷凍劑的溶液或水，通過使用冷卻塔或激冷器，將其冷卻至冷凝器所需的溫度。
即使用于冷凝的最上游冷凝器冷凍劑的進口溫度等于用于抑制聚合的最下游冷凝器冷凍劑的進口溫度，也可以達到本發(fā)明的效果。然而，最下游冷凝器冷凍劑的進口溫度低于最上游冷凝器冷凍劑進口溫度更有效。最下游冷凝器冷凍劑進口溫度大于最上游冷凝器冷凍劑進口溫度時是不利的，因為在下游冷凝器出口的未冷凝部分增加，降低了抑制聚合的作用。下游冷凝器冷凍劑溫度較低為宜。然而，實際上，下游冷凝器的冷凍劑溫度不能降低40℃或更多。
另外，通過將從下游冷凝器出口的冷凍劑返回到用于冷凝的最上游冷凝器的進口，可有效利用冷凍劑。而且，有效的是在冷卻塔中被冷卻的冷卻水可用作用于冷凝的冷凝器的冷凍劑，由激冷器冷卻的防凍劑和水可用作下游冷凝器的冷凍劑。這種情況下，不僅對從冷凝器出口到排放-真空系統(tǒng)的管道中聚合的抑制作用高，而且與由激冷器負荷全部冷凝液相比，激冷器熱負荷顯著降低。因此，較為經(jīng)濟。例如，由冷卻塔中冷卻的冷卻水用于冷凝用的最上游冷凝器，以具有相應(yīng)于幾乎全部冷凝液的熱負荷，而由激冷器冷卻的冷卻水用于下游冷凝器時，可以使全部蒸氣有效冷凝，盡管激冷器的熱負荷很小，抑制聚合的效果優(yōu)良。
本發(fā)明中，來自冷凝用的最上游冷凝器的冷凝液量越大，其效果越好。冷凝用的最上游冷凝器的冷凝率不小于全部冷凝液的85％為宜，不小于90％較好，不小于96％更好，最好是全部冷凝液。另外，不必特地為調(diào)節(jié)冷凍劑溫度和流速，以達到如此降低冷凝液量而操作。冷凍劑溫度和流速可調(diào)節(jié)至盡可能冷。
多個冷凝器的冷凝率總和最好是全部冷凝液。然而，實際的冷凝率不小于96％為宜，不小于99％更好，最好不小于99．9％。
根據(jù)本發(fā)明，傳送來自冷凝器的冷凝液的方法包括分別傳送來自各冷凝器的冷凝液，或在同一部分收集各冷凝器的冷凝液。然而，含(甲基)丙烯酸或其酯的溶液是易聚合的。因此，較好的應(yīng)使來自下游冷凝器的冷凝液與來自上游冷凝器的冷凝液合并，并在同一部分收集。由于夾帶來自蒸餾塔的含穩(wěn)定劑的溶液，來自最上游冷凝器的冷凝液含有很多穩(wěn)定劑。所以，應(yīng)使來自下游冷凝器的冷凝液盡可能快地與來自冷凝用最上游冷凝器的冷凝液合并，可抑制下游冷凝器的冷凝液管中的聚合。具體而言，更好的模式是除冷凝用的最上游冷凝器外，至少一個冷凝器的冷凝液與來自冷凝用的最上游冷凝器的冷凝液合并。如后面所述，可通過與穩(wěn)定劑一起流動，以合并生成的冷凝液噴淋冷凝液和蒸氣管道。
而且，本發(fā)明中，較好的模式是將來自用于冷凝的最上游冷凝器的冷凝液至少部分返回蒸餾塔。冷凝器的冷凝液中所含穩(wěn)定劑宜再次返回蒸餾塔，穩(wěn)定劑在塔和冷凝器中可循環(huán)再使用。
由冷凝器冷凝的冷凝液可加到一罐中。來自各冷凝器的冷凝液可通過各自的管道加到同一罐中，但是，較好的是來自各冷凝器的冷凝液經(jīng)管道匯集在一起，再加入到該罐中。由于夾帶來自蒸餾塔的含穩(wěn)定劑的溶液，來自用于冷凝的最上游冷凝器的冷凝液含有許多上述的穩(wěn)定劑。因此，由于通過管道將來自各冷凝器的冷凝液收集合并，可抑制下游冷凝器的冷凝液管道中的聚合。另外，槽部分可置于冷凝用的最上游冷凝器的下部，來自下游冷凝器的冷凝液可通入其中。另外，如可自動測量槽部分的液面，用泵排放溶液，以保持設(shè)定水平。然后，用一部分溶液在塔內(nèi)回流，另一部分用作餾出物，其余部分用于在冷凝器內(nèi)噴淋。這種情況下，一般移出餾出物，通過調(diào)整餾出物流速保持槽的設(shè)定水平。如果在同一部分收集各冷凝液，按這種方式可簡化管道，減少設(shè)備和簡化系統(tǒng)。因此，較好的應(yīng)考慮加入阻聚劑和系統(tǒng)的經(jīng)濟性。
對本發(fā)明中冷凝器的形式?jīng)]有特別的限制，但其例子有臥式管殼式熱交換器、豎式管殼式熱交換器和氣壓冷凝器，氣壓冷凝器中，通過強制循環(huán)冷凝液，用液體冷卻器冷卻的溶液噴淋蒸氣相。然而，臥式管殼熱交換器常會引起在其管壁外的殼一側(cè)冷凝，在出現(xiàn)聚合引起的故障時難以沖洗。另外，必須均勻提供穩(wěn)定劑，抑制聚合，以及進行如再次冷卻溶液至更低的低溫以便能穩(wěn)定地操作。因此，豎式管殼熱交換器和氣壓冷凝器為較好，最好是豎式管殼熱交換器。氣壓冷凝器盡管其尺寸較大，但由于抑制聚合，所以是較好的。對這種情況下的液體冷卻器沒有特別的限制，但其例子有管殼型熱交換器、螺旋形片狀熱交換器和板框型冷卻器。
本發(fā)明中，如果冷凝器是豎式管殼熱交換器，蒸氣通過其殼或管。然而，如果蒸氣通過殼，當(dāng)出現(xiàn)聚合引起的故障時，難以沖洗。另外，當(dāng)采用噴淋法加入含穩(wěn)定劑的溶液時，會在管子外層形成不均勻的液膜，并且在冷凝液中出現(xiàn)含濃度不夠高的穩(wěn)定劑部分。因此，易出現(xiàn)聚合引起的故障。另一方面，如果蒸氣通過管，當(dāng)出現(xiàn)聚合引起的故障時易于沖洗。另外，由于采用噴淋法加入含穩(wěn)定劑溶液時，由于形成均勻的液體膜，所以能穩(wěn)定操作，該穩(wěn)定劑作用于甚至來自用于冷凝的最上游冷凝器的冷凝液，冷凝液就難以聚合。
本發(fā)明中，如果用于冷凝的最上游冷凝器是豎式管殼式熱交換器，操作時，蒸氣向上或向下通過管內(nèi)。如果蒸氣向上通過，并且蒸氣流速(負荷)過大，會因為冷凝液和／或含穩(wěn)定劑噴淋溶液向下通過而發(fā)生溢流。因此，這種情況并不好。另外，局部出現(xiàn)很少聚合時流動通道變窄，發(fā)生溢流，操作無法繼續(xù)，也是不好的。另外，如果蒸氣向上通過，大部分蒸氣在管的下部冷凝。所以，產(chǎn)生的溶液冷卻不充分，冷凝液溫度變得較高。然而，如果蒸氣向下通過，產(chǎn)生的溶液能充分冷卻。所以，能較好地抑制聚合。因此，優(yōu)選蒸氣向下通過，因為操作范圍變寬，并且即使難得地形成小的聚合物也能長期穩(wěn)定操作。另外，有益于抑制冷凝器和從冷凝器到噴射器或真空泵的管道中的聚合。
如上所述，本發(fā)明中，蒸氣最好向下通過用于冷凝的最上游冷凝器的管。然而，較好的是，除了用于冷凝的最上游冷凝器外，蒸氣向上或向下通過冷凝器的管。另外，與冷凝用的最上游冷凝器類似，較好的是，除了用于冷凝的最上游冷凝器外，蒸氣向下通過冷凝器管，因為冷凝液溫度降低得更多。
本發(fā)明中，較好的是將含穩(wěn)定劑溶液供給至少一個選自多個冷凝器中的一個，更好的是通過噴淋將該溶液供給下游冷凝器。這種噴淋法具有抑制冷凝器和管道中聚合的作用。含穩(wěn)定劑溶液可以是與來自冷凝器的冷凝液和穩(wěn)定劑的混合的溶液、或與其它加工液體和穩(wěn)定劑混合的溶液。然而，優(yōu)選前者。具體而言，較好的溶液是將穩(wěn)定劑和按照上述通過合并來自下游冷凝器的冷凝液和來自上游冷凝器的冷凝液并在同一部分收集獲得的冷凝液相混的溶液。除非噴淋冷凝器，經(jīng)冷凝器中冷凝獲得的新的冷凝液并不含有穩(wěn)定劑。因此，因為發(fā)生聚合，這種情況并不好。
如果來自各個冷凝器的各冷凝液各自傳送，各冷凝液有各自的罐或槽，并且各冷凝器用各自的冷凝液噴淋以抑制聚合。這種情況下，不僅不能公用一個噴淋泵，而且各冷凝液被用作溶劑來溶解穩(wěn)定劑，還需要各自的穩(wěn)定劑罐。因此，該系統(tǒng)復(fù)雜化，從管理和經(jīng)濟考慮這種情況并不好。
冷凝器放置在越下游，該冷凝器的蒸氣組成具有更低沸點組分。低沸點組分包括易聚合的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)是在從噴射器和真空泵的管道、從噴射器的冷凝器至大氣或去除有害物的設(shè)備的噴射器出口部分的管道中、或在真空泵中形成聚合產(chǎn)物的原因之一。因此，若各冷凝器用各自的冷凝液噴淋，則下游冷凝器用含沸點低得多的可聚合物質(zhì)的溶液噴淋。所以，無論溫度怎樣降低，都很難排除蒸氣中的低沸點組分的易聚合物質(zhì)，這是不好的，因為易于在從真空泵的管道、從冷凝器至大氣或去除有害物的設(shè)備的噴射器出口部分的管道中、或在真空泵中形成聚合產(chǎn)物。
另一方面，如果來自下游冷凝器的冷凝液合并到來自上游冷凝器的冷凝液管道，在同一部分收集合并成的冷凝液并且各冷凝器可以用通用溶液噴淋，則各冷凝器被含低濃度低沸點易聚合物質(zhì)的溶液噴淋。所以這是較好的，因為可排除蒸氣中的低沸點易聚合物質(zhì)，這種物質(zhì)很難在從噴射器和真空泵的管道、從冷凝器至大氣或去除有害物的設(shè)備的噴射器出口部分的管道中、或在真空泵中形成聚合產(chǎn)物。
本發(fā)明中使用的蒸餾塔的例子有簡單蒸餾塔和精餾塔如填料塔、泡罩塔和孔板塔。尤其較好的是有多個篩板的蒸餾塔或包含填料的蒸餾塔。從確保純度和除去聚合產(chǎn)物考慮，較好的是多板的孔板塔。
蒸餾塔包括再沸器，其形式?jīng)]有特別的限制，但其例子有管殼式熱交換器(包括臥式管殼式熱交換器和豎式管殼式熱交換器)和強制循環(huán)再沸器。強制循環(huán)再沸器的傳熱面幾乎沒有氣相，從抑制聚合考慮這種再沸器是較好的。另外，豎式管殼型熱虹吸式再沸器從抑制聚合考慮也是較好的。
對本發(fā)明的蒸餾溫度范圍沒有特別的限制，但在30-150℃范圍為宜，取決于易聚合物質(zhì)的可聚合度。冷凝液和氣體的溫度必須低于蒸餾溫度，尤其是塔頂溫度。因此，在蒸餾塔頂溫度低于30℃時，冷凝器氣體出口的未冷凝蒸氣增加，必須考慮在冷凝器氣體出口管中聚合的可能性。另外，為了減少未冷凝的蒸氣，將冷凝器尺寸變得很大，這也是不好的。蒸餾溫度大于150℃時，由于易聚合物質(zhì)常會在冷凝器的蒸餾塔內(nèi)聚合而不利。
順便說一句，上面的溫度范圍包括如蒸餾塔底溫度、蒸餾塔頂溫度、在蒸餾塔是填料塔或板式塔時的約中間部位的溫度范圍。
對本發(fā)明的蒸餾壓力沒有特別的限制。然而，壓力范圍取決于蒸餾操作溫度，在需蒸餾的物質(zhì)混合物溫度下的蒸氣壓時，蒸餾才可以操作。實際操作中，控制壓力使之保持恒定，控制溫度在30-150℃范圍。本發(fā)明中的操作壓力可高于、或接近或低于環(huán)境壓力。具體而言，本發(fā)明方法中，如果在低于環(huán)境壓力下使用真空設(shè)備如Roots型真空泵、納希泵和噴射器，能有效抑制真空設(shè)備中的聚合。
本發(fā)明中，較好的下游冷凝器的傳熱面的表面積宜為用于冷凝的上游冷凝器的傳熱面的表面積的1-100％。當(dāng)下游冷凝器的傳熱面的表面積小于用于冷凝的上游冷凝器傳熱面的表面積的1％時，本發(fā)明的效果不明顯。另外，在超過100％的情況，可以獲得本發(fā)明的效果。然而，由于超過用于冷凝的最上游冷凝器的傳熱面的表面積會極大地擴大下游冷凝器的傳熱面的表面積，增加設(shè)備投資，因此是不利的。傳熱面的表面積較好的為1-100％，3-50％更好。
另外，為了抑制冷凝器進口的蒸氣管道中的聚合，可采用下面列舉的方法包括加熱步驟的方法，通過使用加熱控制器或加熱夾套管，防止引起聚合的蒸氣冷凝；包括通過使用冷卻控制器或冷卻夾套管的冷卻步驟的方法；保持冷凝液的液體膜以抑制聚合，和用含穩(wěn)定劑的溶液噴淋防止聚合反應(yīng)的方法。這種情況下，含穩(wěn)定劑的溶液與冷凝器的冷凝液一起回收。
本發(fā)明中，對冷凝器進口的蒸氣管道有特別限制，但可以用或不用含穩(wěn)定劑的溶液噴淋。沒有噴淋時也具有抑制聚合的作用，因為在冷凝器氣體出口處的未冷凝蒸氣明顯減少。然而，如果噴淋，則抑制聚合的作用提高。
與本發(fā)明結(jié)合，在冷凝器氣體出口到排放-真空系統(tǒng)的管道中，通過用夾套管或控制器加熱防止蒸氣冷凝，或通過冷卻可抑制聚合。另外，同時可采用在有阻聚劑的蒸餾塔中加入含分子氧的氣體抑制聚合。如果在蒸餾塔中加入含分子氧的氣體，較好的是加入的氣體中氧的重量流率不大于全部冷凝液或用于冷凝的最上游冷凝器進口處蒸氣量的2％。超過2％時，由于易出現(xiàn)諸如冷凝器后的蒸氣管道中的聚合等問題而不利。沒有含氧氣體也可以獲得本發(fā)明的效果。然而，這種情況下蒸餾塔或再沸器部分中易出現(xiàn)聚合而不利。另外，對加入含氧氣體的位置沒有特別限制，但是氣體宜于再沸器進口或塔底部位，在溶液中通入該氣體。到目前，按照本發(fā)明，即使在僅進行這樣的反向運動情況下出現(xiàn)聚合的故障，也能進行穩(wěn)定操作。如果同時采用現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的方法，可獲得更有效的結(jié)果。
如上所述，本發(fā)明的目的是抑制蒸餾中易聚合物質(zhì)的聚合。然而，可有效進行冷凝全部蒸氣的蒸餾操作，作為額外的效果，并且可提高所要的產(chǎn)物的回收率?，F(xiàn)有技術(shù)中，即使僅用一個增加了傳熱表面積的冷凝器企圖完全冷凝易聚合的物質(zhì)，不僅完全冷凝是不充分的，而且還出現(xiàn)聚合問題。本發(fā)明方法不僅可以抑制蒸餾中的聚合，而且可進行完美的操作，冷凝全部蒸氣，提高所要的產(chǎn)物和原料的回收率。
根據(jù)本發(fā)明的方法，當(dāng)蒸餾含易聚合物質(zhì)如(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯的溶液時，可抑制蒸餾設(shè)備中的聚合。
下面，通過幾個優(yōu)選的實施方案的下列實施例與非本發(fā)明的比較例相比較，具體說明本發(fā)明。然而，本發(fā)明不受下述實施例的限制。
實施例1如圖3所示，使用一蒸餾設(shè)備，該蒸餾設(shè)備配備有蒸餾塔、再沸器、第一豎式管殼式冷凝器、第二豎式管殼式冷凝器和噴射器。將含丙烯酸的溶液供給蒸餾塔，在蒸餾塔底部通入含氧氣體，抑制聚合，該設(shè)備的操作條件為塔頂壓力為47hPa，從塔頂部餾出丙烯酸，以連續(xù)提純。蒸餾塔底部的操作溫度為95℃。在產(chǎn)生的冷凝液中加入阻聚劑，在第一和第二冷凝器的管的上部分別用產(chǎn)生的混合物噴淋，進行循環(huán)。第二冷凝器的傳熱表面積為第一冷凝器的45％。蒸氣向上通入第二冷凝器。第二冷凝器的冷卻水進口溫度為23℃，出口溫度為25℃。來自第二冷凝器的冷卻水出口的液體和冷卻水混合，產(chǎn)生的混合物供給第一冷凝器的冷卻水進口。第一冷凝器的冷卻水進口溫度為24℃，出口溫度為36℃。結(jié)果，該設(shè)備可以操作60天無故障。設(shè)備停止操作和檢測后，沒有觀察到聚合產(chǎn)物附著在第一和第二冷凝器的管上以及第二冷凝器上。另外，觀察到極少量聚合產(chǎn)物僅附著在連接到第二冷凝器和噴射器的管道。
實施例2如圖4所示，使用一蒸餾設(shè)備，該蒸餾設(shè)備配備有蒸餾塔、再沸器、第一豎式管殼式冷凝器、第二豎式管殼式冷凝器和噴射器。將含甲基丙烯酸甲酯的溶液供給蒸餾塔，該設(shè)備在塔頂壓力為160hPa下操作。從塔頂部餾出甲基丙烯酸甲酯，以連續(xù)提純。蒸餾塔底部的操作溫度為50℃。在產(chǎn)生的冷凝液中加入阻聚劑，在第一和第二冷凝器的管的上部分別用產(chǎn)生的混合物噴淋，以進行循環(huán)。第二冷凝器的傳熱表面積為第一冷凝器的5％。蒸氣向下通入第二冷凝器。第一冷凝器的冷卻水進口溫度為30℃，出口溫度為45℃。第二冷凝器的冷卻水進口溫度為2℃，出口溫度為4℃。結(jié)果，該設(shè)備可以操作90天無故障。設(shè)備停止操作和檢測后，沒有觀察到聚合產(chǎn)物附著在第一和第二冷凝器的管、第二冷凝器、以及連接第二冷凝器和噴射器的管道上。
實施例3如圖5所示，使用一蒸餾設(shè)備，該蒸餾設(shè)備配備有蒸餾塔、再沸器、第一氣壓式冷凝器、第二豎式管殼式冷凝器和噴射器。將含甲基丙烯酸羥基乙酯的溶液供給蒸餾塔，該設(shè)備在塔頂壓力為2．7hPa下操作。從塔頂部餾出甲基丙烯酸羥基乙酯，以連續(xù)提純。蒸餾塔底部的操作溫度為95℃。用含阻聚劑的餾出物噴淋氣壓式冷凝器的內(nèi)部，進行循環(huán)。第二冷凝器的傳熱表面積約為氣壓式冷凝器的液體冷卻器的一半。蒸氣向上通入第二冷凝器。第一冷凝器的冷卻水進口溫度為30℃，出口溫度為37℃。第二冷凝器的冷卻水進口溫度為7℃，出口溫度為10℃。結(jié)果，該設(shè)備可以操作30天無故障。設(shè)備停止操作和檢測后，沒有觀察到聚合產(chǎn)物附著在第一和第二冷凝器的管上以及第二冷凝器上。另外，觀察到極少量聚合產(chǎn)物僅附著在連接第二冷凝器和噴射器的管道上。
比較例1按照與實施例1相同的方式連續(xù)提純丙烯酸，不同之處是在第一冷凝器和噴射器之間不設(shè)置第二冷凝器。第一冷凝器的冷卻水進口溫度為22℃，出口溫度為33℃。結(jié)果，第30天，塔頂壓力不能保持在47hPa，并且開始上升。設(shè)備停止操作并檢測后，觀察到聚合產(chǎn)物附著在連接第一冷凝器和噴射器的管道上。
比較例2按照與實施例2相同的方式連續(xù)提純甲基丙烯酸甲酯，不同之處是在第一冷凝器和噴射器之間不設(shè)置第二冷凝器。結(jié)果，第50天，塔頂壓力不能保持在160hPa，并且開始上升。設(shè)備停止操作并檢測后，觀察到聚合產(chǎn)物附著在連接第一冷凝器和噴射器的管道上。
比較例3按照與實施例3相同的方式連續(xù)提純甲基丙烯酸羥基乙酯，不同之處是在第一冷凝器和噴射器之間不設(shè)置第二冷凝器。結(jié)果，第20天，塔頂壓力不能保持在2．7hPa，并且開始上升。設(shè)備停止操作并檢測后，觀察到聚合產(chǎn)物附著在連接第一冷凝器和噴射器的管道上。
在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下，可以改變本發(fā)明的各細節(jié)。而且，所提供的對本發(fā)明優(yōu)選實施方案的描述僅用于說明，不構(gòu)成對由權(quán)利要求書和其等價物所界定的本發(fā)明目的的限制。
權(quán)利要求
1．一種用于蒸餾含易聚合物質(zhì)的溶液的方法，該方法包括用蒸餾塔蒸餾含易聚合物質(zhì)的溶液的步驟，該蒸餾塔在其蒸氣出口配備用于冷凝的冷凝器，在該冷凝器的蒸氣出口還串聯(lián)至少一個用于抑制聚合的冷凝器，由下游冷凝器冷凝來自上游冷凝器的蒸氣中的易聚合物質(zhì)。
2．如權(quán)利要求1所述的蒸餾方法，其特征還在于所述用于冷凝的最上游冷凝器的冷凝率不小于冷凝液總重量的85％。
3．如權(quán)利要求1或2所述的蒸餾方法，其特征還在于使來自至少一個除用于冷凝的最上游冷凝器之外的冷凝器的冷凝液與來自用于冷凝的最上游冷凝器的冷凝液合并。
4．如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的蒸餾方法，其特征還在于所述用于冷凝的最上游冷凝器的冷凍劑進口溫度在3-50℃范圍，用于抑制聚合的最下游冷凝器的冷凍劑進口溫度在0-50℃范圍，至少一個冷凝器的冷凍劑進口溫度比其出口溫度低1-25℃。
5．如權(quán)利要求4所述的蒸餾方法，其特征還在于所述蒸餾塔在用于抑制聚合的最下游冷凝器的冷凍劑進口溫度比用于冷凝的最上游冷凝器的冷凍劑進口溫度低0-40℃下運行。
6．如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的蒸餾方法，其特征還在于多個冷凝器是豎式管殼式熱交換器，蒸氣向下通過用于冷凝的最上游冷凝器的管。
7．如權(quán)利要求6所述的蒸餾方法，其特征還在于蒸氣向上通過除最上游冷凝器之外的冷凝器的管。
8．如權(quán)利要求6所述的蒸餾方法，其特征還在于蒸氣向下通過除最上游冷凝器外的冷凝器的管。
9．如權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的蒸餾方法，其特征在于所述方法還包括用含穩(wěn)定劑的溶液噴淋至選自多個冷凝器的至少一個冷凝器內(nèi)的步驟。
10．如權(quán)利要求9所述的蒸餾方法，其特征還在于用包含來自多個冷凝器的至少一個冷凝器的冷凝液的溶液進行噴淋。
11．如權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所述的蒸餾方法，其特征在于所述方法還包括將來自用于冷凝的最上游冷凝器的冷凝液的至少一部分返回蒸餾塔的步驟。
12．如權(quán)利要求1-11中任一權(quán)利要求所述的蒸餾方法，其特征還在于在30-150℃的蒸餾溫度下蒸餾溶液。
13．如權(quán)利要求1-12中任一權(quán)利要求所述的蒸餾方法，其特征還在于下游冷凝器的傳熱表面積為用于冷凝的最上游冷凝器的1-100％。
14．如權(quán)利要求1-13中任一權(quán)利要求所述的蒸餾方法，其特征還在于所述易聚合物質(zhì)是(甲基)丙烯酸和／或(甲基)丙烯酸酯。
全文摘要
本發(fā)明提供了蒸餾含易聚合物質(zhì)如(甲基)丙烯酸或其酯的溶液時,防止在蒸餾設(shè)備中發(fā)生聚合的方法。該方法包括用蒸餾塔蒸餾含易聚合物質(zhì)的溶液的步驟,該蒸餾塔在其蒸氣出口配備用于冷凝的冷凝器,在該冷凝器的蒸氣出口還串聯(lián)至少一個用于抑制聚合的冷凝器,由下游冷凝器冷凝來自上游冷凝器的蒸氣中的易聚合物質(zhì)。
文檔編號C07C57/07GK1295058SQ0012830
公開日2001年5月16日 申請日期2000年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月8日
發(fā)明者米田幸弘, 西村武, 新谷恭宏, 松本初 申請人:株式會社日本觸媒