用于在(甲基)丙烯酸单体处理容器中分配液体的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学工艺和相关联的处理设备，尤其是用于(甲基)丙烯酸单体的制备的方法及处理设备。
【背景技术】
[0002]在(甲基)丙烯酸单体的制备中，存在许多蒸气-液体接触操作，其需要在处理容器内的大的截面面积上均匀地分配液流。大多数的这些处理操作涉及(甲基)丙烯酸单体流的收集或提纯，例如，骤冷、冷凝、吸收和蒸馏操作。这些操作通常在类似于直立的缸的处理容器中执行，例如，塔体或柱体。此类处理容器通常在大约0.3米(1英尺)直到大约9.2米(30英尺)的直径范围中。
[0003]液体分配设备大体上位于可存在的任何接触加强内部构件上方的处理容器的上部中。在操作中，处理液体穿过分配设备，分成且分裂成一系列片、流和微滴，且然后在重力的影响下向下流过容器，同时蒸气同时向上穿过容器。在穿过液体的表面发生液体与蒸气之间的质量和能量传递；当存在高液体表面面积以促进与蒸气的接触时，例如，大量液滴均匀地分配至容器的截面各处时，处理效率提高。
[0004]各种类型的液体分配装置包括管、塔盘、槽、旋转电枢和涡流盘。此类装置旨在在较大面积上分配液流，且经常与其它内部构件如填料床、规整填料或蒸馏塔盘组合，其用于进一步分配液流，以最大化覆盖且生成大量液体表面面积。这些装置包括固定分配器，如，描述了包括安装在底部的喷洒嘴的典型的基于管路的分配器的美国专利第3，969，447号和描述了典型的槽型分配器的美国专利第3，392，967号中描述的那些。还描述了借助于安装到旋转轴上来围绕中心轴线回转的分配器(美国专利第3，079，092号；第1，464，816号；第470，375号；GB1161560)。此类分配器的实例还在描述包括底部排放管的旋转槽的GB726151和描述用于矩形截面的容器中的旋转分配电枢和挡板的组合的美国专利第3，353，802号中描述。最后，还提出了各种构造的涡流盘来作为用于分配浓缩液体进料流的器件；例如，此装置在美国专利申请第2011/144384号中描述，其中连续搅拌釜式反应器(CSTR)进料流由安装在搅拌器轴上的涡流盘有力地偏转。
[0005]然而，当前的液体分配装置具有的缺点在于它们提供单体蒸气可在其上冷凝且形成聚合物累积的(甲基)丙烯酸单体处理容器的蒸气空间内的较大的处理面对表面。聚合物固体的累积是(甲基)丙烯酸单体的制备的常见问题，因为污垢可干扰容器的正常操作，且扰乱发生在容器内的预期化学工艺。消除污垢可能需要昂贵的清洁操作和过程停机时间。具体而言，(甲基)丙烯酸单体处理容器(如，骤冷容器、吸收器、接触冷凝器、洗涤器、换热器、蒸馏塔、反应器和储存罐)的蒸气空间中的冷凝聚合物的形成是公知且一直存在的问题。骤冷容器也可称为骤冷塔、喷雾冷却器、骤冷冷却器、接触冷却器和骤冷系统。
[0006]当(甲基)丙烯酸单体蒸气在没有阻聚剂的情况下冷凝在处理面对表面上时，冷凝聚合物形成在处理容器内。已知冷凝聚合物累积在其上发生的处理面对表面包括处理容器的顶盖和壁；容器喷嘴和入孔(manway)的内表面；仪器和紧急泄压装置；内部结构，如蒸馏塔盘、填料、挡板和支承结构；以及甚至在直接地连接到此容器上的处理管线的内表面上。例如，美国专利第3，717，553号教导了蒸馏塔盘下方的干燥壁区域易于聚合物累积且建议润湿它们；美国专利第7，892，403号教导了用于固定喷洒嘴的支承件可累积冷凝聚合物，并建议将此类支承部件置于容器外；以及美国专利第6，983，758号教导了固定喷洒嘴和相关联的供应管线的存在提供了累积冷凝聚合物的表面，且低流动区域如喷嘴和入孔也易于冷凝聚合物累积。
[0007]存在用于清洁处理容器的罐清洁喷嘴的许多改型。罐清洁喷嘴的共同特征为依靠高度加压的喷雾或液体射流来经由液体冲击除去累积的污垢。这些装置旨在在处理设备未操作时的清洁周期期间间断地使用。此外，除去的任何结垢材料必须仍从处理容器除去，或其仅将结垢问题转移至工艺的不同部分。
[0008]因此，所需的是可在(甲基)丙烯酸单体处理容器的内部截面上均匀地分配液体的同时抑制冷凝聚合物的形成的液体分配设备和/或方法。
【发明内容】
[0009]本发明的一个方面提供了一种在处理容器内均匀地分配处理液体的方法，包括:
a)将处理液体提供至安装在具有截面面积的处理容器内的包括液体分配头的防结垢液体分配器；
b)引起防结垢液体分配器的旋转运动；以及
c)在处理容器内的截面面积上均匀地分配处理液体。
[0010]本发明的方法还包括在步骤(c)期间，同时地利用处理液体的一部分自清洗至少一个防结垢液体分配器，且/或在步骤(c)期间，将处理液体提供至多个防结垢液体分配器，其中在步骤(C)期间，各个防结垢液体分配器同时以处理液体的一部分彼此相互清洗。
[0011]在均匀分配期间以一部分处理液体同时地自清洗防结垢液体分配器并未在现有技术中公开，也未提出。
[0012]本发明的另一方面，步骤(b)中的旋转运动通过将动力流体和处理液体中的至少一者供应至液体分配头来实现。
[0013]又一方面，处理容器是(甲基)丙烯酸单体处理容器，且处理液体包括一种或多种阻聚剂。
[0014]本发明的另一方面提供了一种用于在处理容器内均匀地分配处理液体的系统，包括处理流体的供给、固定导管，以及附接到导管，优选附接到固定导管的端部上的液体分配头。液体分配头是动力的，由流体，优选由处理流体供能，且包括至少一个处理液体输送端口，优选多个液体输送端口。至少一个处理液体输送端口构造成在液体分配头运动时提供+ 10°或更大的液体覆盖角。
[0015]本发明的又一个方面提供了一种包括所述系统的处理容器。
[0016]本发明的又一个方面提供了一种用于在(甲基)丙烯酸单体蒸气-液体接触容器的内部截面上均匀地分配液体而不会将冷凝聚合物累积在分配设备上的简单且成本效益合算的方法。
[0017]本发明的又一个方面提供了一种用于(甲基)丙烯酸单体处理容器(例如，骤冷容器、吸收器、接触冷凝器、洗涤器、换热器、蒸馏塔、反应器和储存罐)的蒸气空间内的处理面对表面的随附地润湿以进一步减小聚合物累积在处理容器内的潜在可能的方法。
【附图说明】
[0018]为了更完全地理解本发明，通过图示提供了以下附图，在附图中:
图1示出了结合本发明的实施例的蒸气-液体接触容器；
图2A-2G绘出了可并入本发明的各种实施例的分配器的类型；
图3示出了结合本发明的另一个实施例的蒸气-液体接触容器；以及图4A-4C示出了可并入本发明的各种实施例的分配器的附加类型。
【具体实施方式】
[0019]如说明书和权利要求各处在此使用的术语"(甲基)丙烯酸单体〃包括α，β-不饱和羧酸和酯，已知在没有阻聚剂存在的情况下处理时形成聚合物的一组化合物。此类(甲基)丙烯酸单体大体上理解为包括丙烯醛和异丁烯醛、丙烯酸和甲基丙烯酸，以及丙烯酸和甲基丙烯酸的酯。具体而言，本发明涉及制备选自由丙烯醛、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-辛酯、丙烯酸2-( 二甲基氨基)乙酯、异丁烯醛、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸2-( 二甲基氨基)乙酯构成的集合的一种或多种化合物。本发明还可有益地用于本文没有明确指出的其它(甲基)丙烯酸单体的制备，包括但不限于所谓的丙烯酸和甲基丙烯酸的〃特种〃酯，如包括在产品手册 Norsocryl? SPECIALITY ACRYLIC AND METHACRYLICMONOMERS (Arkema，2005 年 4 月)中的那些。
[0020]本发明使用可连续地操作的液体分配器，以每当操作处理时均匀地分配液体到处理容器的各处。通过均匀地供应充足的液体体积，优选以高微滴表面面积，加强了在蒸汽-液体接触容器中的质量和能量传递，蒸汽-液体接触容器例如(甲基)丙烯酸单体收集和提纯设备。根据本发明的各种实施例，液体分配器的自清洗以及处理面对表面的随附地润湿在聚合物固体累积之前进行，从而防止了它们形成。
[0021]本发明的实施例可使用防结垢液体分配器，其包括固定导管(管)，其可为任何定向(例如，水平、倾斜、垂直)，但优选垂直地定向在容器内。防结垢分配器还包括附接到所述导管上的动力流体供能液体分配头，液体分配头包括至少一个处理液体输送端口。分配头能够旋转运动，且附接到垂直导管的一端上。分配头优选为紧凑的以用于分配器的容易安装/拆除来维护和检查。紧凑设计还允许了分配器以最小的支承或内部支撑安装，这提供了不太复杂且廉价安装的分配器。紧凑设计还允许了如果期望的话，将多个分配器安装在单个容器内的选项。
[0022]在优选实施例中，垂直地定向的导管的上端穿过处理容器头的管路喷嘴，且防结垢分配器的分配头附接到垂直地定向的导管的下端上。当处理相容液体的供给提供至防结垢液体分配器时，处理液体经由导管流至分配器头，且经由一个或多个液体输送端口排放且排放到处理容器中。参看图3，示出了根据本发明的优选实施例的液体分配器(301)，其具有固定垂直导管(303)，导管(303)具有附接到下端上的紧凑的移动分配头(304)。优选的是，