热不稳定化合物的高负荷提纯制造技术

一种分离装置，包括：　　　　精馏段；　　　　有至少一块汽提塔板的汽提段；　　　　所述至少一块汽提塔板横跨所述精馏或汽提段的横截面积延伸并有塔板横截面积和多个蒸气可通过的开孔区，其中每个开孔区都有一个开孔横截面积，所有开孔横截面积之和在塔板横截面积的约５％至约５０％的范围内，　　　　所述至少一块汽提塔板在装置运行过程中产生塔板压降，所述塔板压降在约１ｍｍＨｇ（０．０２ｐｓｉ）至约１０ｍｍＨｇ（０．２ｐｓｉ）的范围内，和　　　　所述至少一块汽提塔板在塔运行过程中有等于或大于２０％的塔板效率。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热敏性、不稳定、或反应性化合物的高负荷提纯所用方法和装置。
技术介绍
通常试图用连续真空蒸馏或其它利用低压降塔板的气-液分离过程提纯热敏性、不稳定、或反应性化合物如丙烯酸。分离热不稳定和反应性化合物中常用的已知蒸馏塔(单塔或多塔)存在水力学不稳定性、振荡和不可预见性。塔板干运行或有干点。这些塔和塔板存在聚合物沉积、流体旁路、水力学差、混合差、沟流和流动分布不均、液体渗漏和液-气接触差的现象。这些因素的任一或组合可导致塔板效率下降和塔性能差。在分离过程中存在聚合物是个大问题。聚合物可能存在或沉积在塔板上，或整个塔的任何地方。气相冷凝、或液相聚合在任意内部塔表面上有相同的种晶机会。在塔的横向或纵向都可看到聚合物体积的大梯度。聚合物可在整个塔及附属设备内迁移。导致物流过滤器和泵被聚合物堵塞。这些塔必须经常清洗。维护和人工成本繁重，运行时间短。传统的热敏材料的蒸馏过程中，已确定高温和/或高单板压降会增加不想要的聚合和造成效率损失、生产能力下降、设备损坏、高维护费和能耗增加等生产困难。可用阻聚剂减少聚合，但阻聚剂的成本是很可观的，还会降低产品纯度。鉴于这些问题，生产商通常采用较小直径的塔或多塔。此方法操作烦琐而且建设费用高。上述水力学问题和聚合物问题降低塔板和塔效率，妨碍分离过程满足纯度要求。还造成过程控制困难，导致传感器数据不可靠，妨碍精确的过程模拟。丙烯酸(反应性和热不稳定的工业上很重要的化合物)的生产商所采用的提纯方法在生产能力高时遇到包括但不限于上面所提到的那些问题。专利技术概述一实施方案中，本专利技术涉及一种分离装置，有精馏段；有至少一块汽提塔板的汽提段，其中所述汽提塔板横跨所述塔的横截面积延伸并有塔板横截面积和蒸气可通过的开孔区，其中每个开孔区都有一个开孔横截面积，所有开孔横截面积之和在塔板横截面积的约5％至约50％的范围内。所述汽提塔板在装置运行过程中产生塔板压降，所述塔板压降在约1mmHg(0.02psi)至约10mmHg(0.2psi)的范围内，所述汽提塔板在塔运行过程中有等于或大于20％的塔板效率。所述装置可有第一汽提塔板和第二汽提塔板，其中第一汽提塔板和第二汽提塔板被至少8in的垂直距离隔开。汽提塔板不必有降液管。一实施方案中，本专利技术可用于提纯丙烯酸，可产生丙烯酸浓度大于50wt％的塔底物流。本专利技术可通过用装置运行过程中能产生约4mmHg(0.08psi)至约6mmHg(0.12psi)范围内的塔板压降的一块塔板代替汽提段的至少两块塔板改造现有蒸馏塔实现。再另一实施方案中，本专利技术可有一个有进料口、塔顶出口、塔底出口、回流入口和再沸器返流入口的蒸馏塔，该塔还有受塔内径限制的塔内横截面积。所述蒸馏塔可装有位于进料口上方的精馏段和位于进料口下方的汽提段。本专利技术可有一个蒸馏塔，塔壁有由塔内径限定的内表面，其中所述开孔区允许蒸气以足够夹带至少一个汽提塔板表面上存在的液体的速度流过造成液体质量传递以致所述液体接触所述内表面从而润湿所述内表面。本专利技术包括有足够的塔板提供8或更多分离理论级的另一实施方案，其中精馏段有足够的精馏塔板提供至少4个分离理论级，汽提段有足够的汽提塔板提供至少4个分离理论级。本专利技术任一实施方案都可用于提纯反应性和/或热不稳定性化合物。本专利技术可产生丙烯酸组分少于10wt％的塔顶物流。附图简述附图说明图1是本专利技术一典型单塔设计的示意图。图2是本专利技术一典型双塔设计的示意图。图3是本专利技术蒸馏塔板一典型实施方案的俯视图。图4是本专利技术两块塔板在典型水力学操作下的侧视示意图。图5是本专利技术温度控制塔板的侧视示意图。专利技术详述本专利技术涉及热敏性、不稳定、或反应性化合物的高负荷提纯所用方法和装置。本专利技术包括一种蒸馏方法，利用较少的塔板，在不需提高温度或塔压的情况下提供高纯度的分离。所述塔板有为改善塔板和塔效率和使达到所要产品规格需要更少的塔板而设计的开孔面积和压降。本专利技术包括用于进行分离的设备、用于获得所要产品纯度的工艺和改造现有塔达到本专利技术的机械和/或性能参数的方法。这些分离工艺包括但不限于连续蒸馏、反应蒸馏、共沸蒸馏、萃取蒸馏、多组分蒸馏、单级和多级闪蒸、气-液平衡工艺、和利用气液接触进行传质的任何工艺。所述设备可包括立式和卧式压力和真空容器、进行分离的反应器、和为气液接触和分离配备的换热过程及设备。整个说明书和权利要求书中，除非另有说明，所提到的百分率都基于重量，所有温度均为摄氏度。除非另有说明，范围的端点都视为近似的，包括在本领域普通技术人员的知识内与各端点区别不大的其它值(即各端点的“大约”或“近似”或“邻近”值)。对于本说明书和权利要求书而言，本文引用的范围和比例界限还应理解为可组合的。例如，如果一特定参数列举了1-20和5-15的范围，则应理解为1-5、1-15、5-20、或15-20的范围也被考虑。而且，术语“大量”理解为意指大于总组合物的50％(重)。术语“少量”理解为意指小于总组合物的50％(重)。术语“废水”理解为意指有杂质、有机物和/或其中所含添加剂的任何水流。类似地，术语“废气”理解为意指有杂质和/或其中所含添加剂的气体或气体混合物。术语“(甲基)丙烯酸”理解为包括丙烯酸和甲基丙烯酸。同样，术语“丙烯酸类”理解为包括“(甲基)丙烯酸”及其相关/相似化合物。类似地，“(甲基)丙烯腈”理解为包括丙烯腈和甲基丙烯腈。列举“甲基丙烯腈”包括丙烯腈，反之亦然。“(甲基)苯乙烯”遵循相同模式。“(甲基)苯乙烯”包括苯乙烯和甲基苯乙烯。列举“苯乙烯”包括甲基苯乙烯，反之亦然。除非另有说明，ppm值基于重量。术语“泡沫高度”和“液位”是同义用法。除非另有说明，压力是指绝对压力。本专利技术工艺和设备(装置)包括用液-气分离完成所要化合物的提纯所需的所有组成部分。图1为本专利技术一典型单塔设计实施方案(单塔实施方案)的示意图。图1所示单元操作是蒸馏塔(1)，主/排气冷凝器(5)，真空喷嘴或其它真空系统(30)，中间/后冷凝器(35)，重力沉降分离器(10)，回流泵(15)，馏出产物泵(40)，再沸器(25)，再沸器循环泵(20)，塔底产物泵(45)。所述蒸馏塔包括进料区(2)、精馏段(3)、和汽提段(4)。图1所示的工艺包括原料流(100)，它在进料区(2)供入蒸馏塔(1)。塔内蒸汽通过精馏段(3)上升， 塔内液体通过汽提段(4)下降。蒸馏塔(1)有一个塔顶出口，塔顶物流(110)供给主/排气冷凝器(5)。来自主/排气冷凝器(5)的冷凝液形成冷凝的馏出液(112)，与补充溶剂(150)混合，供入重力沉降分离器(10)。冷凝的馏出液(112)还包含喷射冷凝物(113)。喷射冷凝物(113)源于通过真空喷嘴(30)抽出而供入中间/后冷凝器(35)的物流(111)。不凝物通过不凝物排气流(140)从中间/后冷凝器(35)中排出。中间/后冷凝器(35)产生的液体构成喷射冷凝物(113)，与冷凝馏出液(112)混合。重力沉降分离器(10)产生回流物流(116)，供入回流泵(15)，给蒸馏塔(1)提供回流(120)。来自重力沉降分离器(10)的馏出液流(115)供入馏出产物泵(40)，产生馏出产物流(130)。蒸馏塔(1)还产生塔底物流(160)，供入再沸器循环泵(20)。再沸器循环泵(20)将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：R·D·米尔斯，M·S·蒂克茨，R·M·马森，J·A·谷德温，
申请(专利权)人：罗姆和哈斯公司，
类型：发明
国别省市：