热分离方法
【专利说明】热分离方法
[0001] 本发明涉及一种热分离方法，所述方法在包含分离内件的分离塔中，在分离塔中 的至少一种上升气体和分离塔中的至少一种下降液体之间进行，所述上升气体和下降液体 中的至少一种包含（甲基）丙烯酸单体，至少部分的分离内件为至少一个序列的至少两个 相同的错流传质塔盘，所述错流传质塔盘具有至少一个降液管，液体通过该降液管从该特 定错流传质塔盘向下流，并且在所述分离塔的至少一个序列内，所述错流传质塔盘以一个 安装在另一个上方来设置，以使
[0002] -在分离塔内的两个错流传质塔盘--沿向下方向一个挨另一个的排列--沿所 述塔的纵轴彼此以180°偏置安装，作为结果所述两个错流传质塔盘错的降液管位于分离 塔的相互相对侧（相对的半侧），
[0003] -两个连续错流传质塔盘中上层塔盘的至少一个降液管构成了其下层错流传质塔 盘的至少一个提液管，通过该管，从上层错流传质塔盘下流的液体作为对其下层错流传质 塔盘的至少一个进料，
[0004] -俯视（整个）下层错流传质塔盘，通过至少一个提液管由上层错流传质塔盘下流 至下层错流传质塔盘的液体，其从所述下层错流传质塔盘的至少一个进料穿过塔盘流至所 述下层错流传质塔盘的至少一个降液管，并且
[0005] -在所述下层错流传质塔盘的至少一个进料与所述下层错流传质塔盘的至少一个 降液管之间存在（独立的）通孔，通过该通孔，至少一种气体穿过所述下层错流传质塔盘而 上升，
[0006] 本申请中的术语"（甲基）丙烯酸单体"是"丙烯酸单体和/或甲基丙烯酸单体" 的缩写。
[0007] 本申请中的术语"丙烯酸单体"是"丙烯醛、丙烯酸和/或丙烯酸酯"的缩写。
[0008] 本申请中的术语"甲基丙烯酸单体"是"甲基丙烯醛、甲基丙烯酸和/或甲基丙烯 酸酯"的缩写。
[0009] 特别的，本申请所声明的（甲基）丙烯酸单体应包括如下（甲基）丙烯酸酯：丙 烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲 基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙 烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯 酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、N，N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯和 N，N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯。
[0010](甲基）丙烯酸单体是制备聚合物的重要的起始化合物，所述聚合物可用于例如 粘合剂或者卫生领域的超吸水剂。
[0011] 工业上，（甲基）丙烯醛和（甲基）丙烯酸主要通过催化气相氧化合适的c3/c 4前 驱体化合物（或者(:3/(;前驱体化合物的前驱体化合物）来制备。在制备丙烯醛和丙烯酸 的情况下，所用的前驱体化合物优选丙烯和丙烷。在制备甲基丙烯酸和甲基丙烯醛的情况 下，异丁烯和异丁烷是优选的前驱体化合物。
[0012] 然而，除了丙烯、丙烷、异丁烯和异丁烷，还有其它的包含3个或4个碳原子的化合 物可作为合适的起始原料，例如异丁醇、正丙醇及其前驱体化合物，例如异丁醇的甲基醚。 丙烯酸也可以通过气相催化氧化丙烯醛而得到。甲基丙烯酸也可以通过气相催化氧化甲基 丙烯醛而得到。
[0013] 在这类的制备过程中，通常获得产物气体混合物，（甲基）丙烯酸或（甲基）丙烯 醛必须从其中移出。
[0014] (甲基）丙烯酸酯可例如通过（甲基）丙烯酸和/或（甲基）丙烯醛与相应的醇 的直接反应获得。然而，在这种情况中也首先得到了产品混合物，（甲基）丙烯酸酯必须从 产品混合物中移出。
[0015] 对于上述的各种移出，通常采用在包括分离内件的分离塔中进行的分离方法。在 这些分离塔内，气流（上升）和液流（下降）通常逆流进行，两种物流中的至少一种物流包 含至少一种（甲基）丙烯酸单体。由于物流之间存在的非平衡态，传质和传热发生，最终促 成了分离塔内所需要的移出（分离）。在本申请中，这些分离方法应指的是热分离方法。
[0016] 本申请中所使用的表述"热分离方法"的实例（且因而是一个要素）为分级冷凝 (参见例如 DE 19924532 AUDE 10243625 Al 和 W02008/090190 Al)和精馏（两者中，上升 的气相与下降的液相逆流传导；分离作用是基于平衡状态下气体组成不同于液体组成）， 吸收（至少一种上升气体与至少一种下降液体逆流传导；分离作用是基于气体组分在液体 中的溶解度的不同）和解吸（吸收的逆过程；溶解在液相中的气体通过降低分压而去除； 如果溶解在液相中的物质的分压至少部分是通过将一种载气穿过液相而降低，这种热分离 方法也可以认为是汽提）；替代地或者另外（同时作为一种组合），分压的降低可以通过降 低工作压力而得到）。
[0017] 例如，从气相催化氧化的产物气体混合物中移出（甲基）丙烯酸或者（甲基）丙 烯醛可以通过如下进行：首先用溶剂（例如水或有机溶剂）对（甲基）丙烯酸或者（甲基） 丙烯醛吸收或通过分级冷凝产物气体混合物而进行一个基本移出，接下来分离得到的吸收 物或者冷凝物进一步得到或多或少纯化的（甲基）丙烯酸或者（甲基）丙烯醛（参见，例 如 DE-10332758 AUDE 10243625 AUWO 2008/090190 A1、DE 10336386A1、DE 19924532 AUDE 19924533 AUDE 102010001228 AUW02004/035514 AUEP 1125912 A2.EP 982289 A2、EP 982287 Al 和 DE10218419 A1)。
[0018] 上述的分级冷凝与传统精馏不同尤其在于待分离的混合物是以气态形式（即完 全转化成蒸汽的形式）供应至分离塔。
[0019] 已经被处理的包括（甲基）丙烯酸单体的气态的或液态的混合物可包括或多或少 的纯态或稀释态（例如含有溶剂或者稀释气）的（甲基）丙烯酸单体。
[0020] 溶剂可以是水或有机溶剂，有机溶剂的具体类型基本不重要。稀释气例如可以是 氮气、碳氧化物（CO和/或CO 2)、氧气、烃或者这些气体的混合物。
[0021] 这意味着，对于众多目的中的为得到（甲基）丙烯酸单体的这一目的，对气态和/ 或液态物质混合物采用了各种不同的热分离方法，这些气态和/或液态物质混合物的（甲 基）丙烯酸单体含量可以> 2重量％，或者> 10重量％，或者> 20重量％，或者> 40重 量％，或者> 60重量％，或者> 80重量％，或者> 90重量％，或者> 95重量％，或者> 99 重量％，并且被供应至相应的分离塔。
[0022] (甲基）丙烯酸单体可以在分离塔顶部或底部被富集。然而应理解可以在分离塔 上部、下部或中部排出包含富集的（甲基）丙烯酸单体的馏分。
[0023] 在所述热分离方法中，分离塔内的分离内件是为了增加分离塔内的带来分离的热 质传递的表面积（"交换表面"）。
[0024] 这种有用的内件包括例如规整填料、乱堆填料和/或传质塔盘。所用分离塔通常 是那些含有至少作为部分分离内件的至少一个序列的传质塔盘的分离塔。
[0025] 传质塔盘目的在于为基本连续液相以在分离塔的传质塔盘上形成液层的形式提 供面积。正如所发生的，在液层中上升且在液相中分布的蒸汽或气流的表面是关键的交换 表面。
[0026] -个序列的传质塔盘被认为是分离塔内一个安装在另一个上方的至少两个大体 相同的传质塔盘的一个序列。有利地，就应用而言，这种序列的传质塔盘的两个毗邻的连 续传质塔盘间的净距离是相等的（即分离塔内传质塔盘是以等距离一个安装在另一个上 方）。
[0027] 传质塔盘的最简单的实施方案是双流塔盘。双流塔盘是一个板或者连接在一起形 成板的板段，其具有基本持平的分布在板上的供气体或者蒸汽相上升用的通孔，例如圆形 孔和/或槽（本申请中的"气态的" "蒸汽的"作为同义词使用）（参见例如，DE 10230219 AUEP 1279429 AUUS-A 3988213和EP 1029573 Al)。双流塔盘不具有任何其他的孔（例 如至少一个降液管（至少一个降流段））。由于没有降液管，分离塔内上升的气体（分离塔 内上升的蒸汽）和分离塔内下流的液体必须沿相反方向交替流动穿过（相同）通孔（穿过 通道的敞开的横截面）。也可参考穿过通孔的上升气体和下降液体的双流体，这是本申请将 这种传质塔盘称为"双流塔盘"的原因。
[0028] 双流塔盘的通孔的横截面以本身已知的形式与其负载量匹配。如果横截面太小， 上升气体以如此高的速率流过通孔以至于分离塔内的下降液体实质上被夹带而没有分离 行为。如果通孔的横截面太大，上升气体和下降液体基本上未交换就彼此越过而且传质塔 盘存在干涸运行的危险。
[0029] 换言之，双流塔盘起分离作用的运行范围存在两个界限。为了使部分液层维持在 双流塔盘上而保证双流塔盘上发生分离作用，上升气体必须有速度下限。上升气体的速度 上限由泛液点确定，所述泛液点为当气速导致液体在双流塔盘上积滞并阻碍液体滴流时。
[0030] 工业用双流塔盘的通孔的最长尺寸（=连接通孔横截面轮廓线上两点的最长直 线）通常为10至80mm(参见DE 10156988 Al)。一个双流塔盘内的通孔通常是相同的（即 它们均具有相同的几何形状和相同的横截面（相同的横截面积））。有利地，就应用而言，其 横截面是圆形的。换言之，优选双流塔盘的通孔是圆形孔。双流塔盘的通孔相对位置的布 置有利地遵从严格的三角形（triangular pitch)(参见DE 10230219 Al)。应理解同一个 和相同双流塔盘内的通孔也可配置的不同。
[0031] 有利地，就应用而言，在分离塔内一个序列的双流塔盘包括相同的双流塔盘，这些 双流塔盘优选以等间距一个安装在另一个上方。
[0032] 然而根据DE 10156988 A1，分离塔内也可采用多个序列的双流塔盘，其横截面 (优选圆形）在一个双流塔盘内被均匀配置，但是随序列而变化（例如从底部至顶部递 减）。
[0033] 总体上，一个相应塔盘序列的每个双流塔盘与分离塔壁平齐。然而，也存在实施方 案，其中塔壁和塔盘间有仅部分被桥中断的中间空隙。除去实际的通孔，典型的双流塔盘仅 具有为确保塔盘安全安置在支撑环或类似支撑物上的孔（参见DE 10159823 Al)。
[0034] 在一个序列的双流塔盘的正常工作范围内，分离塔内下降液体以液滴的形式从一 个双流塔盘滴至另一个双流塔盘，即双流塔盘间上升的气相中遍布了被分开的液相。在每 种情况下，到达下层双流塔盘的液滴部分喷洒，正如其所发生的。流过通孔的气流穿过形成 在塔盘表面的液层冒泡，气液相间发生激烈的传热和传质。
[0035] 分离塔的横截面通常为圆形。这对应地应用于伴随的传质塔盘。
[0036] 为本申请的目的使用的双流塔盘例如描述于Technische Fortschrittsberichte[Techn