蒸馏装置及蒸馏方法 本发明涉及一种蒸馏甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的装置及方法。
蒸馏是加热汽化由沸点不同的两种以上液体混合物构成的原料液，凝聚以低沸点为主要成分的蒸汽进行液体混合物成分的分离操作。在成分间相对挥发性差别大的情况下成分的分离是容易的。然而，通常仅使液体的一部分汽化和凝聚还不能以希望的浓度进行成分的分离，因此，通过使部分凝聚液从塔顶回流向塔板或充填物的表面并使在蒸馏塔上升的蒸汽与从塔顶流下的液体适当地接触，一般可从塔顶分馏出低沸点成分，而由塔底取出高沸点成分。另外，蒸馏塔的效率(性能)可由塔规格与液体和气体的流量及物性进行理论计算。
但是，在向蒸馏塔投入原料液或回流液时，若这些投入液的分散性差，则由于投入液不均匀地流下经蒸馏塔内，因此，直到投入液变均匀为止，即使在塔板式的情况需要有多个塔板，在充填式地情况需要数10mm的充填物，也不能得到理论上应得的规定的效果，尤其要指出在蒸馏塔的直径大的情况或投入液的粘度大表面张力也大的情况或者分离油相和水相两种液相的投入液的情况等，投入液容易不均匀流下、蒸馏效率低，其中在蒸馏甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯的情况存在如下使蒸馏效率降低的问题。
图1是通过蒸馏甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯(以下称甲基丙烯酸等)的塔板式蒸馏塔10的一例截面说明图，以用含有上述甲基丙烯酸等为主要成分、醋酸为杂质的原料液为例进行说明。上述原料液由塔壁向蒸馏塔内供给(L1)。低沸点组分的醋酸由于在塔内加热被汽化向塔内上升，由塔顶送到冷凝器20(L2)被凝聚后，被排出到体系外(L3)。另一方面，甲基丙烯酸等高沸点组分由塔底被送到下工序(L4)，一部分精制液通过重沸器被返回蒸馏塔(L5)。另外，在凝聚液中由于不仅含杂质醋酸还含有上述甲基丙烯酸等，为了提高甲基丙烯酸等的效率使其中一部分作为回流液返回塔内(L6)、在蒸馏塔内通过使之再次汽液接触使上述甲基丙烯酸等流到塔底。
然而，由于上述甲基丙烯酸等是非常容易聚合的化合物，因此在上述原料液或回流液中一般含有氢醌或酚噻嗪等阻聚剂，并且从蒸馏塔内的下部(L7)供给氧，也可采用抑制聚合的方法。
但是，不能完全防止聚合，由于发生聚合逐渐地降低了精制效率。因此，要比较频繁地进行停止蒸馏塔的运行除去聚合物的作业。
为了克服上述问题，本发明提供一种蒸馏方法及蒸馏装置，该方法是蒸馏甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的方法，能防止上述甲基丙烯酸等的聚合并且可长时间连续以高纯度进行精制。
为解决上述问题本发明的蒸馏方法，是蒸馏甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的方法，主要目的在于，通过使供给蒸馏塔内的投入液遍及蒸馏塔整个水平截面并且均匀地分散，防止在蒸馏塔内的聚合。作为上述投入液为蒸馏前的原料液、在塔外凝聚并返回蒸馏塔内的回流液或蒸馏后的精制液等，可列举将一种以上的上述投入液分成两处以上供给蒸馏塔内的方法，或喷雾化上述投入液供蒸馏塔内的方法。
作为蒸馏塔在采用塔板式蒸馏塔的情况下，在投入液供给位置下的塔板上的液体组成的偏差在上述塔板上任一处的上述液体中的任一成分的浓度为平均浓度的±30％以内是理想的，并且，使供给液均匀地分散之外，使所述投入液的供给部分的压力损失为50mmH2O以上是理想的。
另外，为解决上述问题本发明的蒸馏装置，为蒸馏甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的装置，其原料液、回流液或精制液中的一种以上的投入液的供给装置为具有两处以上的供给口，在所述供给口设置压力损失发生装置(例如，孔板等)是理想的的。
并且，如以喷雾化供给装置为原料液、回流液或精制液中的一种以上的投入液的供给装置是理想的。
下面对附图作简单地说明。
图1为现在蒸馏方法的简要说明图。
图2为现在液体供给方法的简要说明图。
图3为本发明的液体供给方法的简要说明图。
图4为本发明的液体供给方法的简要说明图。
图5为本发明的液体供给方法的简要说明图。
图6为本发明的液体供给方法的简要说明图。
图中，10：蒸馏塔；11：喷嘴分配器；12：分配器；13：托盘；14：分配器；15：喷雾装置；20：凝聚器；30：重沸器。
下面说明本发明的实施例。
图2是在蒸馏甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯等时所采用的现在的蒸馏塔一部分截面的说明图，由在蒸馏塔10的壁面上所设置的一个喷嘴11供给原料液，虽未图示，但返回蒸馏塔的回流液或精制液也与上述原料液同样由一个喷嘴供给。
本发明者们就在图2所示蒸馏塔中不能防止聚合的原因进行调查，其结果弄清造成的原因是由于所述的原料液、回流液或精制液的投入液不均匀地流下蒸馏塔内，在上述投入液的供给方法上有问题。也就是说，如蒸馏甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯，则在液相侧塔内部中液体组成容易不均，并且阻聚剂常常存在不均，另外，在气相侧气体偏流，为抑制聚合所供给的氧的分散性变差。而且，由于液体不均匀流下蒸馏塔内，因此有蒸馏塔内的温度局部地变高、在蒸馏塔内部的构成材料表面可形成有液体停留、或干燥的地方。这样，在蒸馏塔内能形成局部地非常易于聚合的位置，由于生成聚合物结果需要停止运转进行除去蒸馏塔内聚合物的作业。特另是，由于蒸馏塔的直径变大容易发生聚合，或者在供给液的粘性高表面张力大的情况或分离油相和水相两液相的供给液的情况中，液体容易不均匀流下，并且蒸馏效率明显降低。
因此，本发明的蒸馏方法，通过使供给蒸馏塔的投入液遍及整个蒸馏塔水平截面均匀地被分散并防止在蒸馏塔内聚合，为尽可能均匀地供给液体，可采用将一种以上的投入液分成两处以上供给蒸馏塔内，或喷雾化供给蒸馏塔内的方法。
对任一的投入液来说，投入液的供给处愈多愈理想，推荐为四处以上。但是，使向塔内均匀地流下是重要的，因此，多个供给口以塔轴心为中心对称地设置是理想的。并且，由各供给口所供给的液体量尽可能相等是理想的，为抑制供给量的偏差在投入液的供给口内设置孔板，喷嘴、减压阀等使供给部的压力损失的50mmH2O以上是理想的。在设置孔板的情况下，压力损失设定为100-200mmH2O是理想的。由于即使压力损失过多，其效果也达到饱和，因此，压力损失若为500mmH2O以下即可。并且，在喷雾时的压力损失通常为3000-10000mmH2O。
图3是表示由设置在蒸馏塔10的壁面上的多个喷嘴11供给原料方法的说明图，图4是表示由设置在蒸馏塔内部的分配器12的液孔12a向托盘13散布液体方法的说明。在这些蒸馏塔中，通过设置多个液孔或喷嘴等供给口，就可不设很多的供给阀而向托盘上供给液体，能谋求改善投入液的分散性。
图5是表示本发明在向塔顶供给回流液的实例的说明图，是由带有四处喷雾供给口的分配器14向托盘13上喷雾回流液。这样，当向塔顶供给回流液时，从尽可能防止伴随向塔顶馏去气体飞溅角度看虽然向下喷雾是理想的，但是在设置在蒸馏塔内部的塔顶端及配气管等材料的表面容易发生聚合的情况下，向上喷雾使湿润这些材料的表面能谋求防止聚合。另外，为提高防止伴随飞溅的效果之外，也可以进行液滴大的喷雾。
图6是表示本发明的供给液的供给方法的说明图，是表示在托盘13上设置喷雾装置15并供给喷雾液体的方法，同样，在向塔中间位置供给液体时，托盘的间隔比较狭窄、在喷雾与托盘或充填物的距离变短的情况下，与向下喷雾相比，由于向上喷雾的方法使液体的分散性变好，因此是理想的。
另外，投入液的成分不论为原料液、回流液或精制液的任一种为均匀状是理想的，具体地说，在投入液供给位置下的塔板上的液体组成的偏差，及在上述塔板上任一处的上述液体的任一种成分的浓度为平均浓度的±30％以内是理想的，更理想的为±20％以内。另外，为谋求供给液成分组成的均匀化，供给喷雾化原料液及回流液的两种原料液是理想的，虽然既使喷雾化原料液或回流液中的任何一种就可以，但是还是喷雾化两者更理想。
按本发明，既使在蒸馏塔的直径大时也能均匀地分散投入液，既使投入液的粘性高表面张力大时气液接触效率也高，或者既使在油相与水相的两液相容易分离的情况也可以使之均匀分散。
以下，通过实施例更详细地说明本发明，但是下述的实施例并不限定本发明，只要按照本发明的主要构思作任何变更设计都包含在本发明的技术范围之内。
实施例
用内装内径2200mm，塔板数为50级的不锈钢制(SUS316)的筛板托盘的不锈钢制(SUS316)的蒸馏塔，按下述从已有的实施例和本发明实施例的方法进行丙烯酸的精制。作为原料液，丙烯酸的浓度为96重量％，醋酸的浓度为2重量％，用含有氢醌50ppm的液体作阻聚剂，以9200kg/小时向蒸馏塔内(从塔顶第10级托盘上)供给。蒸馏中的塔顶温度设定为63℃，压力设定为40mmHg。按回流液量为8400kg/小时，回流液中的氢醌浓度100ppm，由塔顶的馏出液量为1200kg/小时，由塔下部的氧供给量为10Nm3/小时的条件进行蒸馏，测定塔底的醋酸浓度，同时以取投入原料液的任意八处托盘上的液体，了解氢醌浓度的偏差。并且，连续运转1个月后，检查分解点测定塔内的聚合物量。
已有的实施例
用图1及图2所示的蒸馏塔，由塔壁面一处同时供给原料液和回流液进行蒸馏一个月。其结果，塔底醋酸浓度为1430ppm，氢醌浓度的偏差为平均浓度的-63-+72％，塔内聚合物量为15kg。
本发明实施例1
由设置在塔壁面四处的喷嘴分配供给原料液和回流液体。另外，在各喷嘴内设置孔板，以在孔板部的压力损失为150mmH2O供给液体，进行一个月的蒸馏。其结果，塔底的醋酸浓度为850ppm，氢醌浓度的偏差为平均浓度的-27-+23％，塔内聚合物量为2Kg。
本发明实施例2
原料液的供给与本发明实施例1相同，回流液按图5所示由四处喷雾化供给，进行一个月的蒸馏。其结果塔底的醋酸浓度为120ppm，氢醌浓度的偏差为平均浓度的-11-+8％，塔内聚合物量为0.5kg。
本发明实施例3
回流液按图5的方法，而原料液按图6的方法，分别由四处喷雾供给。其结果，塔底醋酸浓度为80ppm，氢醌浓度的偏差为平均浓度的-2-+3％，塔内聚合物量为0.1kg。
以上的结果汇总在表1。
表1塔底醋酸浓度 (ppm)氢醌浓度的偏差 (％)塔内聚合物量 (Kg)已有的实施例 1430 -63-+72 15本发明实施1本发明实施2本发明实施3 850 120 80 -27-+23 -11-+8 -2-+3 2 0.5 0.1
由表1的结果可知，本发明实施例能防止蒸馏塔内的聚合，并且能实现长期高纯度精制。
本发明由于按上述构成，在蒸馏甲基丙烯酸和/或甲基丙烯酸酯的方法中，能提供一种可防止上述甲基丙烯酸等聚合，以高纯度进行长期精制的蒸馏方法及蒸馏装置。