专利名称：传输可聚合液体的方法和传输设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传输可聚合液体例如丙烯酸或甲基丙烯酸的方法和设备。更具体而言，本发明涉及一种利用具有机械密封的泵装置传输可聚合液体的方法和设备。
背景技术：
已知可聚合液体在制备步骤、贮存或运输过程中，由于热或光的作用或由于其它因素而聚合，而经常产生问题。已知添加诸如吩噻嗪或酚化合物(如氢醌及其衍生物)等聚合抑制剂，及与含氧气体接触是防止产生此类问题(即防止可聚合的化合物发生聚合)的有效方法。这些是广泛使用的技术。
存在使用机械密封作为液体传输泵密封的情况。
机械密封包括装有密封端的能够沿轴向移动的从动环(driven ring)和不移动的片形环(sheet ring)。接触面已经很好地磨光(well ground)，以便通过垂直于轴向并且彼此相对旋转的密封末端面密封流体。
接触压力由要密封的液体的压力、弹簧或另一种液体的压力、或橡胶、波纹管(bellow)、磁力等给予。
有许多种机械密封。虽然一般通常使用单机械密封，双机械密封通常用于处理流体例如高粘度流体、高温或低温流体和浆液。通过基本功能的组合，机械密封分类为非平衡型、平衡型、旋转型、固定型、内流型、外流型、后端面(back-end-face)高压型、后端面低压型、内部弹簧型、外部弹簧型等。向磨光面施加压力的固定面压力密封包括螺旋弹簧、磁力、橡胶、金属焊接的波纹管等。
为了冷却和润滑并防止外来颗粒的聚集，机械密封使用冲洗、淬火、冷却和其它机构。冲洗机构用于向轴密封部分的滑动部注入液体(冲洗液体)。利用这种冲洗液体，机械密封被冷却到合适的温度范围。此外，该冲洗液体还不仅起到防止高压一侧的流体在密封末端面挥发进而提高润滑性的作用，而且起到防止杂质在轴密封部分聚集的作用。
冲洗技术包括自冲洗，其中将要传输的液体本身用于冲洗，及外部冲洗，其中注入要传输的液体之外的液体。
淬火机构用于使冷却液体经过轴密封部分的非滑动部。这种淬火机构的主要用途是使密封末端面的温度保持在合适的范围。但是，在处理挥发性流体、易于形成结晶的流体、有害流体等的情况下，为了洗去漏出的流体，经常使用淬火机构。淬火机构的实例包括采用具有辅助衬套的密封盖的机构，及应用具有辅助压盖的密封盖的机构。
冷却机构是用来注入流体并将其从机械密封中不同于密封端面的其它部分排出的机构，目的是使机械密封周围的温度保持在合适的范围内。其经常用于冷却处理高温流体的机械密封。
在传输可聚合液体的泵的机械密封部分，经常发生泄漏，因为泵内含物自身(可聚合液体)或淤渣或含在内含物中的聚合物与滑动部分或另一部分粘结牢固，或因为机械密封部分产生的热量使内含物聚合，而且得到的聚合物与滑动部分粘结牢固。
存在使用波纹管状弹簧薄膜部件等作为防止淤渣等与滑动部分牢固粘结的密封(波纹管式密封)。但是，该密封在流体通过聚合反应聚合的情况下，也有泄漏，因为聚合物产生了并牢固粘结到密封表面和波纹管部分，降低了挤压滑动部分的功能或引起工作故障，因为泵轴旋转力在波纹管上集中引起破坏，而进一步遭受泄漏。
因此，迄今为止进行了维修操作，其中使用水、温水、蒸汽或氮气对密封表面的大气侧冲洗或淬火(实施对空气的绝缘，例如冷却、绝热和清洗)。在要传输的液体具有高温的情况下，使用了其中分离布置用于冷却密封区域外围的装置的技术。
冲洗和淬火对防止粘结到机械密封的密封表面和滑动部分是有效的。但是，当泵里的流体是不允许内部含有水的流体，或与水或与包含在水中的空气反应的流体时，冲洗或淬火不能防止淤渣或聚合物的产生，但是在洗去已经产生的淤渣或聚合物方面是有效的。
换言之，机械密封的密封表面通过在固定于泵主体上的固定侧密封面部件和布置于旋转轴上的旋转侧密封面部件之间的空间中包围的流体形成薄膜而润滑，该被包围流体由薄膜的表面张力而避免泄漏。因为冲洗液体和空气为被混合的状态，而且在它们之间的界面上彼此接触，可聚合的那几种受到了聚合反应。
本发明的目的是抑制在机械密封中聚合，从而可长期避免工作故障。
发明内容
本发明传输可聚合液体的方法是用具有机械密封和向机械密封提供冲洗液体的冲洗液体管线的泵，传输可聚合液体的方法，其特征在于冲洗液体管线装备有过滤器、添加聚合抑制剂的装置或冲洗液体冷却器。
另外，本发明的传输可聚合液体的设备是使用具有机械密封和向该机械密封提供冲洗液体的冲洗液体管线的泵，传输可聚合液体的设备，其特征在于所述冲洗液体管线装备有过滤器、添加聚合抑制剂的装置或冲洗液体冷却器。
根据本发明，通过在机械密封的冲洗液体管线中或为该冲洗液体管线布置过滤器、添加聚合抑制剂的装置或冲洗冷却器，抑制了可聚合液体在机械密封中聚合并避免了泵工作故障。
图1是机械密封结构实例的横截面图。
顺便提及，在图中的标记数字具有以下意义1代表旋转轴，11代表旋转侧密封面，20代表过滤器，22代表波纹管，24代表固定侧密封面，30代表冲洗液体导入口，40代表淬火蒸汽入口，以及41代表淬火排出口。
具体实施例方式
本发明的传输方法意图用于传输易于聚合的液体。其特别适合于用机械密封类型的泵，在制备步骤、贮存工具等中传输包含(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯单体、丙烯腈等的液体的情况。丙烯酸酯的实例包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2-乙基己酯，丙烯酸2-羟基乙酯，丙烯酸2-羟基丙酯，丙烯酸甲氧基乙酯等。甲基丙烯酸酯的实例包括甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯等。
在本发明中，该可聚合的液体是使用具有机械密封的泵传输的，通过并且在机械密封的冲洗液体管线中或为该冲洗管线布置过滤器、添加聚合抑制剂的装置，或冲洗液体冷却器来防止在机械密封中聚合。
如背景技术所述，存在不同类型的机械密封包括不平衡型、平衡型、旋转型、固定型、向内流动型、向外流动型、后末端面高压型、后末端面低压型、内部弹簧型、外部弹簧型等。关于弹簧，也有不同类型。在本发明中，可以使用任何类型的机械密封。
而且，这种机械密封不但不限于结构、平衡类型等，而且也不限于滑动表面的材料和构成密封的材料。冲洗液体也不具体地限定于种类等。
要用于机械密封部分的冲洗液体是甚至当其进入可聚合液体时，也不影响要传输的可聚合液体的一种液体。
该冲洗液体不总是干净的，并且有杂质例如聚合物存在于该液体中的情况。这种杂质可以粘结到包装的滑动部分，而引起驱动环工作故障，导致泄漏。在这种情况下，在冲洗液体管线中布置过滤器来除去固体杂质。虽然可以只布置一个过滤器，可以将过滤器安排在两个或更多的步骤中。至于过滤器的筛目大小，优选为20～200目，特别优选30～100目。在过滤器之前和之后连接U形管测压计以检测过滤器堵塞是有利的。当过滤器比20目粗，存在不能充分除去固体的情况。相反，当过滤器比200目细，过滤器引起压降增加，导致传输所需能量增加。因此，如此细的过滤器是经济上不合算的。
添加聚合抑制剂的装置可以为冲洗液体管线布置。聚合抑制剂的实例包括苯酚化合物例如氢醌、N-甲基醌(甲氧基氢醌)，连苯三酚、邻苯二酚和间苯二酚；N-烃氧基化合物例如叔丁基硝基氧(tert-butyl nitroxide)，2，2，6，6-四甲基-4-羟基哌啶基-1-氧基、2，2，6，6-四甲基哌啶基-1-氧基、2，2，6，6-四甲基哌啶子基氧基、4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶子基氧基和4，4′，4″-三(2，2，6，6-四甲基哌啶子基氧基)亚磷酸盐；吩噻嗪化合物例如吩噻嗪、双(α-甲基苄基)吩噻嗪、3，7-二辛基吩噻嗪和双(α，α′-二甲基苄基)吩噻嗪；铜化合物例如氯化铜、乙酸铜、碳酸铜、丙烯酸铜、二甲基二硫代氨基甲酸铜、二乙基二硫代氨基甲酸铜、二丁基二硫代氨基甲酸铜和水杨酸铜；锰盐化合物例如乙酸锰；苯二胺例如对-苯二胺；亚硝基化合物例如N-亚硝基二苯胺；脲化合物例如尿素；以及硫脲化合物例如硫脲。这些化合物可以单独或两种或三种结合使用。
聚合物抑制剂可以以在合适溶剂中的溶液的形式添加。用于例如氢醌或N-甲基醌溶剂的实例包括水、乙酸、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、芳香化合物、酮、醇、这些的一种或多种的混合物等。
溶剂优选为在处理要传输的可聚合液体的工艺中使用的，和甚至在其进入产物中也未造成任何影响的溶剂。顺便提及，未在工艺中使用的溶剂也可以应用，只要其不引起工艺问题而且甚至当其进入产物中也不施加任何影响。
当要使用的冲洗液体是与要被传输的可聚合液体相同的可聚合液体时，为添加用于冲洗液体管线布置添加聚合抑制剂的装置是优选的。当可聚合液体用作冲洗液体的情况下，要添加的聚合抑制剂量优选为在要被传输的可聚合液体中的聚合抑制剂的浓度的大约0.1～3倍。
特别当冲洗液体是可聚合液体时，为冲洗液体管线布置冲洗液体冷却器是有利的。这意图防止由于机械密封的滑动的热量，作为冲洗液体的可聚合液体加热直到聚合。用该冷却器冷却冲洗流体至100℃或更低，特别是至25～50℃是所希望的。
在本发明中，当要传输的可聚合液体具有高温时，可以布置机械密封的蒸汽淬火机构。
实施例下面将解释实施例和对比例。
实施例1使用图1所示的外部冲洗类型的机械密封泵，作为从含有大量丙烯酸重冷凝物的塔排出残渣的泵。使用塔的原料液体作为外部冲洗液体。在冲洗管线中，将100目过滤器平行地布置，将U形测压计布置在过滤器的上游侧和下游侧，因此当过滤器部分的压差增加时，管线可以转换。也进行了蒸汽淬火。
结果，可以将液体传输1年而没有引起任何问题。
下面解释图1所示的机械密封。
布置旋转轴1以使得穿过外壳2、密封盖3和末端盖4。已经将旋转侧密封面11通过旋转侧套10与旋转轴1连接。已经将波纹管22和面支架23通过由密封盖3支持的过滤器20和固定侧套21布置。固定侧密封面24已经与面支架23连接。密封面24由波纹管22逆着密封面11方向推动，由此密封面11和24彼此滑动。冲洗液体管线与在套2上形成的冲洗液体导入口30连接，并通过导入口30传输冲洗液体。密封盖3具有蒸汽淬火入口40，而末端盖4具有淬火排出口41。
实施例2使用自冲洗型机械密封泵作为从含有大量丙烯酸的塔中排出馏出物的泵。运转泵，同时将聚合抑制剂以相当于100ppm的量添加到冲洗液体中。结果，该液体可以传输1年而没有引起任何问题。
对比例1运转实施例2的泵，而没有向冲洗液体中加入聚合抑制剂。结果，因为在机械密封部分的聚合，在3个月后出现了泄漏。因此停止运转。
实施例3使用自冲洗型(液体温度70℃)作为从丙烯酸纯化塔排出残渣的泵。为冲洗液体管线布置了冷却用热交换器。运转泵，同时将液体的温度降低至25～30℃。结果，液体可以传输1年而没有引起任何问题。
对比例2运转实施例3的泵，而没有冷却冲洗液体。结果，由于在机械密封部分的聚合，在第3个月出现了泄漏。因此停止运转。
实施例4使用机械密封泵作为排出含有大量丙烯酸的残渣的泵。使用粗丙烯酸作为外部冲洗的冲洗液体(液体温度20℃)。将60目过滤器布置在冲洗液体的主管线上，使用外部冲洗，操作每个泵。结果，泵没有任何问题，而且液体可以传输1年而没有引起任何问题。
对比例3使用自冲洗的冲洗液体，运转实施例4的泵。结果，由于在机械密封部分的聚合，在2～3个月出现了泄漏。因此停止运转。
尽管已经参照其具体实施方案详细描述了本发明，但是对本领域技术人员显而易见的是，可以对本发明作出各种改变或修饰而不脱离其构思和范围。
本申请基于2001年11月22日提交的日本专利申请(申请号为2001-357917)，其全部内容引入本文作为参考。
工业实用性如上所述根据本发明，可以在长时间稳定地传输可聚合液体而不引起任何机械密封的问题。
权利要求
1.一种用泵传输可聚合液体的方法，该泵具有机械密封和向该机械密封提供冲洗液体的冲洗液体管线，其特征在于所述冲洗液体管线装备有过滤器、添加聚合抑制剂的装置或冲洗液体冷却器。
2.根据权利要求1的传输可聚合液体的方法，其特征在于所述冲洗液体冷却器是热交换器。
3.根据权利要求1或2的传输可聚合液体的方法，其特征在于所述可聚合液体是含有烯双键的化合物。
4.根据权利要求3的传输可聚合液体的方法，其特征在于所述含有烯双键的化合物是(甲基)丙烯酸或其酯、苯乙烯或丙烯腈。
5.根据权利要求1的传输可聚合液体的方法，其特征在于所述过滤器是20～200目的过滤器。
6.根据权利要求1的传输可聚合液体的方法，其特征在于所述聚合抑制剂是选自苯酚化合物、N-烃氧基化合物、吩噻嗪化合物和铜化合物中的至少一种。
7.根据权利要求1～6中任一项的传输可聚合液体的方法，其特征在于所述要提供给机械密封的冲洗液体具有100℃或更低的温度。
8.根据权利要求1～7中任一项的传输可聚合液体的方法，其特征在于所述冲洗液体是与要传输的可聚合液体相同种类的可聚合液体。
9.一种用泵传输可聚合液体的设备，该泵具有机械密封和向该机械密封提供冲洗液体的冲洗液体管线，其特征在于所述冲洗液体管线装备有过滤器、添加聚合抑制剂的装置或冲洗液体冷却器。
全文摘要
一种能够长期稳定地传输聚合液体而不产生任何机械密封的问题的传输聚合液体的方法和设备，该方法包括通过泵传输聚合液体的步骤，所述泵具有用于将冲洗液体提供给机械密封的密封面(11)和(24)的冲洗液体管线和用于的机械密封的冲洗液体入口(30)；在所述设备的冲洗液体管线中，安装有过滤器、聚合抑制剂添加装置或冲洗液体冷却装置。
文档编号F16J15/34GK1585867SQ02822520
公开日2005年2月23日 申请日期2002年11月11日 优先权日2001年11月22日
发明者矢田修平, 强力正康, 清水祯弘 申请人:三菱化学株式会社