(57)【要約】      （修正有）【課題】熱的に感受性の高い、または不安定な、または反応性の化合物の高能力精製方法および装置を提供する。【解決手段】精留セクションと、少なくとも１つのストリッピングトレーを有するストリッピングセクションを含む、分離装置であって、このストリッピングセクションが、５〜５０％開放区域を有するストリッピングトレーを有し、圧力降下が０．０２ｐｓｉ〜０．２ｐｓｉであり、搭の操作中のトレー効率が２０％またはそれ以上である装置。【選択図】図４
2004195455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
精留セクションと、
少なくとも１つのストリッピングトレーを有するストリッピングセクションと
を含む分離装置であって、
少なくとも１つの前記ストリッピングトレーは、精留セクションまたはストリッピングセクションの断面区域を横断して伸びており、蒸気が通過しうるトレーの断面区域および複数の開放区域を有し、これらの開放区域の各々は、開放断面区域を有し、前記開放断面区域のすべての合計が、このトレーの断面積の約５％〜約５０％の範囲内にある値を有し、
少なくとも１つの前記ストリッピングトレーが、この装置の操作の間トレー圧力降下を生じ、前記トレー圧力降下が、約１ｍｍＨｇ（０．０２ｐｓｉ）〜約１０ｍｍＨｇ（０．２ｐｓｉ）の範囲内にあり、
少なくとも１つの前記ストリッピングトレーが、搭の操作の間２０％またはそれ以上のトレー効率を有する装置。
【請求項２】
前記ストリッピングセクションが、少なくとも８インチの垂直距離によって別けられている第一ストリッピングトレーと第二ストリッピングトレーとを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つの前記ストリッピングトレーが、ダウンカマーを有していない、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
５０重量％超の濃度においてアクリル酸を有する搭底物ストリームを生成する工程を含む、請求項１の装置を用いるアクリル酸の精製方法。
【請求項５】
ストリッピングセクションにおける少なくとも２つのトレーを、装置の操作の間約４ｍｍＨｇ（０．０８ｐｓｉ）〜約６ｍｍＨｇ（０．１２ｐｓｉ）の範囲内のトレー圧力降下を生じうる請求項１に記載の単一トレーと取り替える工程を含む、請求項１の装置を得るための現存蒸留塔の改装方法。
【請求項６】
供給原料入口、搭頂出口、搭底物出口、還流物入口、およびリボイラー戻り入口を有する蒸留塔であって、搭内径によって境界がつけられた搭内部断面積も有する蒸留塔を含み、
前記蒸留塔が前記精留セクションと前記ストリッピングセクションとを内蔵し、
前記精留セクションが、前記供給原料入口の上に位置しており、前記ストリッピングセクションが前記供給原料入口の下に位置している、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
搭内径によって画定された内部表面を有する蒸留塔壁を有し、前記開放区域によって、少なくとも１つのストリッピングトレーの上部表面上に存在する液体を飛沫同伴するのに十分な速度で蒸気を流すことができ、前記液体が前記内部表面と接触してこの内部表面を湿潤させるように液体物質移動を生じる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
さらに、８またはそれ以上の分離理論段を備えるのに十分な複数のトレーも含み、前記精留セクションが、少なくとも４つの分離理論段を備えるのに十分な精留トレーを有し、前記ストリッピングセクションが、少なくとも４つの分離理論段を備えるのに十分なトレーを有する、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
請求項６の装置を用いることを含む、熱的に不安定な化合物の精製方法。
【請求項１０】
１０重量％未満のアクリル酸組成物を有する搭頂物ストリームの生成工程を含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱的に感受性の高い、または不安定な、または反応性の化合物の高能力精製方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱的に感受性の高い、または不安定な、または反応性の化合物、例えばアクリル酸の精製は一般的に、低い圧力降下トレーを用いた連続真空蒸留またはその他の気液分離プロセスによって試みられている。
【０００３】
熱的に不安定かつ反応性の化合物の分離に通常用いられている既知の蒸留搭（搭）は、油圧不安定性、振動、および予測不可能な挙動に直面する。搭のトレーは枯渇するか、または乾燥点を有する。これらの搭およびトレーは、ポリマー沈積、液体迂回、低い油圧、混合の悪さ、流のチャネリング、および流の不均衡配分、液体滲出、および低い液体−蒸気相互作用を受ける。これらの要因のいずれか１つまたは組合わせの結果、トレー効率の低下および低い搭能力を生じうる。
【０００４】
分離プロセスにおけるポリマーの存在は、重大な問題である。ポリマーは、搭トレーの上、または搭全体のどこかに存在しうるか、または蓄積しうる。蒸気相凝縮、または液相重合は、あらゆる内部搭表面上へのシーディングの可能性を等しく有する。ポリマー容積における大きい勾配は、搭の物理的プロフィールを横断して、またはその下に見ることができる。ポリマーは、この搭および関連設備全体において移動しうる。その結果、ストリームストレーナおよびポンプが、ポリマーで塞がれる。これらの搭は頻繁に洗浄されなければならない。保全費および人件費は負担が重く、運転時間が短い。
【０００５】
熱的に感受性の高い材料に対する従来の蒸留プロセスにおいて、高温および／またはトレーあたりの高い圧力降下は、望まれない重合を増加させ、効率の低下、容量の減少、設備への損傷、高い保全費およびエネルギーコストの増加を含む生産の問題を生じると判断されている。重合を減少させるために禁止剤を用いることができる。しかしながら禁止剤のコストは有意であり、生成物純度を低下させる。これらの問題から考えて、製造業者は、より小さい直径の搭、または多数搭を用いるのが普通である。このような方法は、操作の負担が重く、建造するのに費用がかかる。
【０００６】
前記油圧およびポリマーに基づく問題は、トレーおよび搭の効率を低下させ、分離プロセスが純度規格に合致するのを妨げる。これらはまた、プロセス制御の問題も生じ、その結果、信頼できないセンサーデータを生じ、正確なプロセスシミュレーションが妨げられる。
【０００７】
アクリル酸（反応性および熱的に不安定である工業的に重要な化合物）の製造業者によって用いられている精製プロセスは、生産能力が高い時、開示されている問題を包含するがこれらに限定されるわけではない問題に直面する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
１つの実施態様において、本発明は、次のような分離装置に関する。すなわち、精留セクションと少なくとも１つのストリッピングトレーを有するストリッピングセクションとを有し、このストリッピングトレーは、この搭の断面区域を横断して伸びており、蒸気が通過しうるトレー断面区域および開放区域を有し、これらの開放区域の各々が、開放断面区域を有し、これらの開放断面区域のすべての合計が、トレーの断面積の約５％〜約５０％の範囲内の値を有する。ストリッピングトレーは、この装置の操作の間、トレーの圧力降下を生じ、このトレーの圧力降下は、約１ｍｍＨｇ（０．０２ｐｓｉ）〜約１０ｍｍＨｇ（０．２ｐｓｉ）の範囲内にあり、このストリッピングトレーは、カラムの操作の間２０％またはそれ以上のトレー効率を有する。この装置は、第一ストリッピングトレーと、第二ストリッピングトレーとを有していてもよく、この場合、第一ストリッピングトレーと第二ストリッピングトレーとは、少なくとも８インチの垂直距離によって別けられている。ストリッピングトレーがダウンカマー（ｄｏｗｎｃｏｍｅｒ）を有する必要はない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、１つの実施態様において、アクリル酸を精製するために用いられてもよく、５０重量％超の濃度においてアクリル酸を有する搭底物ストリームを生成しうる。
【００１０】
本発明は、ストリッピングセクションにおける少なくとも２つのトレーを、この装置の操作の間約４ｍｍＨｇ（０．０８ｐｓｉ）〜約６ｍｍＨｇ（０．１２ｐｓｉ）の範囲内のトレー圧力降下を生じうる単一トレーと取り替えて、現存蒸留塔を改装することによって達成しうる。
【００１１】
さらにもう１つの実施態様において、本発明は、供給原料入口、搭頂出口、搭底物出口、還流物入口、およびリボイラー戻り入口を有する蒸留塔を有してもよく、この搭はまた、搭内径によって境界がつけられた搭内部断面積を有する。この蒸留塔は、供給原料入口の上に位置する精留セクションと供給原料入口の下に位置するストリッピングセクションとを内蔵していてもよい。
【００１２】
本発明は、搭内径によって画定された内部表面を有する壁を備えた蒸留塔であって、開放区域によって、少なくとも１つのストリッピングトレーの表面上に存在する液体を飛沫同伴するのに十分な速度で蒸気を流すことができ、液体が内部表面と接触してこの内部表面を湿潤させるように液体物質移動を生じる蒸留塔を有していてもよい。
【００１３】
本発明は、８つまたはそれ以上の分離理論段を備えるのに十分なトレーを有し、精留セクションが、少なくとも４つの分離理論段を備えるのに十分な精留トレーを有し、ストリッピングセクションが、少なくとも４つの分離理論段を備えるのに十分なトレーを有する、もう１つの実施態様を包含する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施態様のどれも、反応性および／または熱的に不安定な化合物を精製するために用いることができる。本発明は、１０重量％未満のアクリル酸組成物を有する搭頂物ストリームを生成しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、熱的に感受性が高いか、あるいは不安定な、あるいは反応性の化合物の高能力精製の方法および装置に関する。本発明は、より少ないトレーを利用し、かつ高い温度または搭圧力を必要としない高純度分離を与える蒸留プロセスを包含する。これらのトレーは、トレーおよび搭効率を改良するように設計された開放区域および圧力降下を有し、所望の生成物規格に到達するのにより少ないトレーしか必要ではない。
【００１６】
本発明は、分離を実施するための設備、所望の生成物純度を得るためのプロセス、および本発明の機械的および／または特性パラメーターを達成するために現存の搭を改装する方法を包含する。
【００１７】
これらの分離プロセスは、連続蒸留、反応性蒸留、共沸蒸留、抽出蒸留、多成分蒸留、単一および多フラッシュ蒸留、気液平衡プロセス、および物質移動を実施するために気液接触を利用するあらゆるプロセスを包含する。この設備は、垂直および水平圧力および真空容器、分離および熱交換プロセスを実施する反応器、および気液接触および分離を与える設備を含んでいてもよい。
【００１８】
この明細書および特許請求の範囲全体において、ほかの指定がなされていなければ、パーセンテージへの言及は、重量パーセントであり、すべての温度は℃である。ほかに特定されていなければ、これらの範囲の終点は、概算であり、それぞれの終点との差が微々たるものであるという当業者の知識の範囲内にあるほかの値を包含すると考えられる（すなわち、それぞれの各終点への「約」または「近接した」または「近い」値）。同様に、この明細書および特許請求の範囲の目的のためには、本明細書に挙げられている範囲および比の限度は組合わせ可能であることも理解すべきである。例えば１〜２０および５〜１５の範囲が、特定のパラメーターのために挙げられているならば、１〜５、１〜１５、５〜２０、または１５〜２０の範囲も考えられると理解される。同様に「過半量」は、総組成の５０重量％を超えることを意味すると理解される。「小さい方の量」は、総組成の５０重量％未満を意味すると理解される。「廃水」という用語は、不純物、有機化合物、および／または中に含まれている添加剤を有するあらゆる水流を意味すると理解される。同様に、「廃ガス」という用語は、不純物および／または中に含まれている添加剤を有するガスまたはガス混合物を意味すると理解される。「（メタ）アクリル酸」という用語は、アクリル酸とメタクリル酸との両方を包含すると理解される。同様に「アクリル酸」という用語は、「（メタ）アクリル酸」および関連する／同様な化合物を包含すると理解される。同様に、「（メタ）アクリロニトリル」は、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルの両方を包含すると理解される。「メタクリロニトリル」という用語は、アクリロニトリルを包含し、逆も真である。「（メチル）スチレン」も同じパターンにしたがう。「（メチル）スチレン」は、スチレンおよびメチルスチレンの両方を包含する。「スチレン」という詳述は、メチルスチレンを包含し、逆もまた真である。ほかの記載がなければ、ｐｐｍの値は重量である。「フロス高」および「液体レベル」は、同意語として用いられる。ほかに特定されていなければ、圧力は絶対圧である。
【００１９】
本発明のプロセスおよび設備（装置）は、液体−蒸気分離によって所望の化合物の精製を実施するのに必要とされる要素のすべてを含んでいる。
【００２０】
図１は、本発明の一般的な単一搭設計の実施態様（単一搭実施態様）の図面である。図１に示されている装置の操作は、次のとおりである。すなわち、蒸留塔（１）、主／ベントコンデンサ（５）、真空ジェットまたはほかの真空系（３０）、インター／アフターコンデンサ（３５）、重力分離器（１０）、還流ポンプ（１５）、留出生成物ポンプ（４０）、リボイラ（２５）、リボイラサーキュレータポンプ（２０）、搭底生成物ポンプ（４５）である。蒸留塔は、供給域（２）、精留セクション（３）、およびストリッピングセクション（４）を含んでいる。
【００２１】
図１に例証されているプロセスは、供給原料ストリーム（１００）を含み、これは蒸留塔（１）の供給域（２）に供給される。搭蒸気は、精留セクション（３）を通って上昇し、搭中の液体は、ストリッピングセクション（４）を通って落下する。蒸留塔（１）は、搭頂出口を有し、搭頂物ストリーム（１１０）が、主／ベントコンデンサ（５）に供給される。主／ベントコンデンサ（５）から来る凝縮物は、凝縮留出物（１１２）を形成し、これは溶媒補給物（１５０）と組合わされ、重力分離器（１０）に供給される。この凝縮留出物（１１２）はまた、ジェット凝縮物（１１３）も含む。ジェット凝縮物（１１３）は、真空ジェット（３０）を通って引出されたストリーム（１１１）に由来し、インター／アフターコンデンサ（３５）に供給される。これらの非凝縮性物質は、非凝縮性物質ベントストリーム（１４０）を通ってインター／アフターコンデンサ（３５）から除去される。インター／アフターコンデンサ（３５）によって発生された液体は、ジェット凝縮物（１１３）を構成し、これは凝縮留出物（１１２）と混合される。重力分離器（１０）は、還流物ストリーム（１１６）を生じ、これは還流ポンプ（１５）に供給され、このポンプは還流物（１２０）を蒸留搭（１）に供給する。重力分離器（１０）から来る留出物ストリーム（１１５）は、留出生成物ポンプ（４０）に供給され、このポンプは、留出生成物ストリーム（１３０）を生じる。蒸留塔（１）はまた、搭底物ストリーム（１６０）を生じ、これは、リボイラサーキュレータポンプ（２０）に供給される。リボイラサーキュレータポンプ（２０）は、搭底物ストリームをティーに汲み上げ、ここでこの搭底物ストリームは、リボイラ供給原料ストリーム（１６１）と、搭底生成物ポンプ供給原料ストリーム（１６２）とに分けられる。リボイラ（２５）は、リボイラ戻りストリーム（１７０）を発生させる。搭底生成物ポンプ（４５）は、搭底生成物ストリーム（１８０）を汲み上げる。
【００２２】
図２は、本発明を用いた、スプリット搭設計としても知られている二重搭設計の実施態様（二重搭実施態様）を例証する。この実施態様において、精留セクションおよびストリッピングセクションは、多数搭または容器に分配されてもよい。二重またはスプリット搭設計による蒸留または分離の実施は、図２に例証されている設備のいくつかまたは全部を含んでいてもよい。これはまた、このような加工処理において一般的に用いられている、図２に例証されていない追加の設備を含んでいてもよい。
【００２３】
一般的に本発明に用いられている蒸留容器（搭、タワー等）は、内径、内部断面積、厚さおよび外径を有する搭壁、蒸留トレー、任意充填物（または気液接触を促進するためのその他の手段）、および多様なその他の内部装置を有する。一般的に、制御設備および保全のための通路が備えられている。搭底は、ホールドアップ体積を備えた搭底物ポット、および搭底物出口を含んでいてもよい。図３〜５は、一般的な搭およびトレー構成を例証している。
【００２４】
図１に例証されている一般的な蒸留容器は、次のようなセクションまたは帯域を含んでいてもよい。すなわち、供給トレーおよび内部装置を含む供給域（２）；精留セクション（または精留域）（３）；供給原料入口の下にあるストリッピングセクション（またはストリッピング域）（４）、および搭底物ホールドアップまたはポット（６）である。これらの帯域はそれぞれ、蒸気を上方に、液体を下方に送る能力を有する。
【００２５】
本発明の発明の概念は、あらゆる直径の容器に適用することができる。これらの実施態様は、８フィートを超える直径を有する搭を含んでいる。直径３０フィートまたはそれ以上の大きさの搭を、本発明に用いることができる。好ましい搭直径は、１０〜１５フィートである。実施例３の搭は、１４フィート４インチの直径を有する。
【００２６】
蒸留塔は一般的に、通常は精留セクションとストリッピングセクションとの間に位置する供給入口において、供給原料ストリームを受取る。１つの実施態様において、トルエン／水およびトルエン／酢酸共沸混合物が、精留セクションにおいてアクリル酸から分離される。トルエン／水共沸混合物およびトルエン／酢酸共沸混合物および酢酸は、ストリッピングセクションにおいてアクリル酸からストリッピングされる。
【００２７】
本発明において、蒸留トレー（トレー）は、精留セクションおよびストリッピングセクションの各々に存在する。各トレーまたは各セクションは、温度、搭の流および組成プロフィール、または各々の個々のトレーにおける条件に基づいて、異なる基準（例えば圧力降下、トレー油圧）に合わせて設計されてもよい。上記のこと以外に、同じ規格にしたがって設計された１つ以上のトレーまたはすべてのトレーを有することも普通である。精留セクションにおけるトレーは、精留トレーと呼ばれる。ストリッピングセクションにおけるトレーは、ストリッピングトレーと呼ばれる。
【００２８】
図３は、一般的な蒸留トレーの上面図である。トレーは、孔によって示される開放区域および固体区域の両方を含む。孔（１０００）は、このトレー上に含まれている複数の孔に典型的なものである。非孔表面を形成するシート金属またはその他の材料は、トレー（１０２０）として示されている。このトレーは直径（１０１０）を有する。
【００２９】
図４は、操作条件下にある一般的な搭トレーを例証している。図４は、上部トレー（２１００）と下部トレー（２２００）とを示している。この図面は、搭を通って上昇する矢印によって示されている蒸気を示し、同様に、このトレーを通って搭を下方に通る別々の矢印によって示されている液体も示している。トレーの間隔（２０４０）は、上部トレー（２１００）と下部トレー（２２００）との間に示されている。フロス高（２０００）は、下部トレー（２２００）の上の液体レベルとして示されている。搭を下方に通るバルク液体（２０１０）の輸送がある。搭を上方に通るバルク蒸気（２０２０）の輸送がある。蒸気は孔または開放区域を通って上昇するので、これは液体を飛沫同伴するジェットストリームを生じ、噴霧（２０３０）を作り出す。この噴霧は、フロスの上にフロス全体にわたって発生するのが示されており、搭直径の内側を湿潤させる。
【００３０】
図５は、下部トレー（３２００）上に液体レベルおよびフロス高（３３００）を有する蒸留トレーの図面であり、ここでサーモウエル（３０１０）は、液体レベル中のフロス高（３３００）の下に位置する。トレー上の液体レベルは、フロス高（３３００）またはそれ以下であってもよい。この図面はまた、液体レベル（３３００）、ならびに下部トレーとサーモウエルの下部直径との間の高さも表わしている。図５はまた、サーモウエルの隙間（３５００）、搭シェル（３０３０）、および上部トレー（３１００）から落下する十分に分配されたバルク液体（３０２０）も例証している。
【００３１】
この発明の場合、あらゆるタイプのトレーを潜在的に用いることができるが、下記の実施例１、２、および３は、精留セクションおよびストリッピングセクションの両方に用いられる二重流トレーを開示している。ほかの許容しうるトレータイプの例には、シーブトレー、バルブトレー、煙突トレー、ダウンカマーを有するトレーが含まれ、同様に、湿った、ランダムな、および構造化された充填物が用いられてもよい。その他の気液接触手段が用いられてもよい。
【００３２】
精留セクションは一般に、ストリッピングセクションよりも少ないポリマー形成および汚れしか受けず、トレーおよび充填物の両方が用いられてもよい。１つの実施態様において、二重流トレー（ダウンカマーを有する／有していない（ｗ／ｎｏ）穿孔プレートトレーである）が用いられる。したがって蒸気および液体は、同じ孔の開口部を通過する。
【００３３】
本発明は、搭のストリッピングセクションにおいてより高い圧力降下トレーおよび増加したトレー間隔を用いる実施態様を包含する。これらのトレーは、蒸気が通過しうる断面積を有する孔を含んでいる。多くのトレーにおいて、液体および蒸気の両方（液体および蒸気は集合的に「流体」である）が孔区域を通過する。トレーの開放区域は、流体が通過しうる個々の孔区域全体の総計である。開放区域は、蒸気相と液体相との間の物質移動の効率に対して影響を与える。トレー効率は、必要とされるトレーの実際の数と、望まれる必要とされる数の平衡（または理論的）分離段の比である。開放区域はまた、搭の操作の間トレーを横断して受ける圧力降下にも影響を与える。トレーの圧力降下（圧力降下）は、操作条件下にあるトレーの両側間に存在する圧力差の絶対値である。
【００３４】
油圧不安定性は、この発明において、発泡区域のトレーデッキ上への気液装入の水平レベリング（例えばフロス高、液体レベルの安定化またはレベリング）によって減少される。液体レベリングは、トレーパネル上の孔面積パーセントを、約２４％孔面積〜約１４％〜２０％の範囲の孔面積に達するように低下させて得られる（実施例１、２、および３参照）。開放区域は、トレーの液体／蒸気装入を増加させるように設計され、これは結果として圧力降下の増加およびトレー効率の増加を生じる。本発明は、これらのトレーについて、トレーあたりの高い圧力降下が得られる。これらのトレーは、約１ｍｍＨｇ（０．０２ｐｓｉ）〜約２ｍｍＨｇ（０．０４ｐｓｉ）の比較的低い範囲の圧力降下から、トレーあたり約４ｍｍＨｇ（０．０８ｐｓｉ）〜５ｍｍＨｇ（０．１ｐｓｉ）の高い範囲の圧力降下のものまで設計されている。トレーあたりの圧力降下のより高い、およびより低い範囲も、総搭圧力降下、流れ濃度、操作条件等に対する設計の必要条件に基づいて可能である。実施例２において、トレーあたりの圧力降下は、約４ｍｍＨｇ（０．０８ｐｓｉ）〜約６ｍｍＨｇ（０．１２ｐｓｉ）の高い方の範囲内にある。
【００３５】
搭におけるより高い圧力降下のトレーの実施によって、ポリマー形成を減少させ、分離効率を改良する。トレーあたりのこのより高い圧力降下によって、酢酸濃度が１，２００ｐｐｍ〜１，５００ｐｐｍの一般的な値から、５００ｐｐｍ未満の範囲まで減少した搭底生成物の生産が可能になる。本発明のトレー設計のある一定の実施態様に対するより低い値はまた、搭の操作条件およびプロセスストリームを様々に変えることによって達成することができる。
【００３６】
同じ蒸気および液体流量および１６％孔面積下に操作されている、０．５インチ孔を有するトレーと同じ、４〜６ｍｍＨｇ（０．０８〜０．１２ｐｓｉ）の圧力降下を生じる、１．０インチの孔および孔面積パーセントを有するトレーは、より少ないポリマーしか蓄積しない。一般的に孔面積パーセントは、約１６％〜１８％である。１インチ直径孔のトレーの使用は、同じ運転において１／２インチ孔直径のトレーを用いる実施態様よりも５０％少ないポリマー蓄積を示す。第一改装実施態様において（実施例参照）、１／２インチ孔によって証明されたポリマー蓄積速度は、３．０ｆｔ３／日であり、１インチ直径の孔を有するようにトレーを修正した結果、１．５ｆｔ３／日のポリマーを生じた。これは、これらのトレーに対する、ポリマー蓄積速度における５０％の減少である。
【００３７】
本発明のトレーは、増加した気液装入のために設計され、気液相互作用、ならびに搭の内壁の湿潤を改良する。これは、孔の開口部を通る蒸気速度を３５ｆｔ／秒から４５ｆｔ／秒に増加させ、液体装入を２０ｇｐｍ／ｆｔ２〜３０ｇｐｍ／ｆｔ２に増加させて達成される。単位「ｇｐｍ／ｆｔ２」は、容積流／（トレー断面積孔面積分画）として計算される。この発明は精製を与える一方で、湿潤、および液相の禁止剤への暴露の増加によって、壁へのポリマー形成を減少させる。
【００３８】
本発明のトレーの修正は、トレーの油圧安定性、液体飛沫同伴を増加させることができ、「デッドスポット」を除去してポリマー形成を減少させる。さらにはトレーリング中の孔、および三角形カンチレバー設計のクリップも、ポリマー蓄積の減少を助けるために用いることができる。１インチ直径の孔を有するトレーは、１／２インチ直径の孔を有する、本発明のトレーよりも全体的に少ないポリマーを蓄積させる。１インチ直径孔を有する、より高い圧力降下を用いる本発明のトレーは、１／２インチ直径の孔を有するトレーと比較して等しい安定性をもって機能する。
【００３９】
本発明は、ストリッピングセクションにおいて５０〜９８％のフラッドパーセントを伴なって、二重流トレーを用いることができ、約４ｍｍＨｇ〜約６ｍｍＨｇ（０．０８ｐｓｉ〜０．１２ｐｓｉ）の範囲内の圧力降下を用いる。本発明の二重流トレーは、約５０％〜約９０％フラッドの一般的な範囲、あるいは気液装入が８０％〜９８％のフラッドである、より大きい装入範囲を有していてもよい。フラッドポイントは、搭を下方に通る液体流が停止される蒸気速度（フラッド速度）として規定され、その結果、搭内部に液体の過剰蓄積を生じる。フラッドのパーセントは、フラッド速度と比較した場合の速度のパーセントである。
【００４０】
１つの実施態様においてトレーあたりの圧力降下は、約４ｍｍＨｇ（０．０８ｐｓｉ）〜約５ｍｍｇＨｇ（０．１ｐｓｉ）の範囲内にあり、これらのトレーのフラッドパーセントは、約８０％〜約９０％の範囲内にある。これらのトレーの必要条件は効率を改良し、所望の圧力降下を達成するのにより少ないトレーしか必要とされない。
【００４１】
現在、産業界では、ストリッピングセクションの大きい直径のトレー効率は、ほぼ５〜１０％効率的である。本発明は、トレー効率を約２０％超まで上昇させる。この発明を用いた場合、４０〜５０％およびそれ以上の範囲のトレー効率を達成することができる。
【００４２】
ストリッピングセクションおよび精留セクションにおいて、トレー間隔は一般に、約８インチ〜約６０インチの範囲内にある。一般的なトレー間隔は、１８〜３６インチである。トレー間隔は、本発明の実施態様において通常３６インチである。一般的にこれらのトレーは、約１／２〜約１．５インチの範囲の直径の孔を有する。１インチ直径の孔を有するトレーは、フロス高を３インチから４インチに増加させ、幾分の圧力降下およびフラッドパーセントのために設計された各々１／２インチの孔直径のトレーと比較して、係数４だけ流体の飛沫同伴を増加させる。これらのトレーの孔は、ある一定のトレー上で、あるいはトレー間で同じ直径を有する必要はない。
【００４３】
本発明において、ストリッピングセクションにおけるトレーあたりの圧力降下は、約３ｍｍＨｇ（０．０６ｐｓｉ）〜約５ｍｍＨｇ（０．１ｐｓｉ）、または約４ｍｍＨｇ（０．０８ｐｓｉ）〜約６ｍｍＨｇ（０．１２ｐｓｉ）の範囲内に維持されてもよい。
【００４４】
本発明は、搭への最小圧力降下要件に合わせて、１０９℃（２２８°Ｆ）程度の搭底物温度および１３０〜１５０ｍｍＨｇ（２．５〜２．９ｐｓｉ）の総圧力降下を維持することができる。搭頂組成は、最小沸騰共沸混合物、および搭頂水パーセント制御器によって間接的に制御される過剰トルエンパーセントによって設定される。
【００４５】
トレーが除去されるか、または数が減らされる場合、トレーあたりの圧力降下は、所望の圧力降下を達成するために比例的に増加される。例えば３ｍｍＨｇ（０．０６ｐｓｉ）における２つのトレーは、６ｍｍＨｇ（０．１２ｐｓｉ）の圧力降下を有する本発明の１つのトレーに匹敵しうる。
【００４６】
搭頂における水パーセントを１１．５％から１３．０重量％に変えると、必要とされる搭底物温度を、１℃（１．８°Ｆ）またはそれ以上低下させる。搭の温度および組成プロフィールを最適化するために、制御トレー温度も用いられる。本発明のより高い効率のトレーによって、制御トレー温度を調節する時、より良好な制御が可能になる。搭底物ストリーム中の酢酸濃度は、制御トレー温度の変化とともに予測可能に反応する。
【００４７】
この発明のトレーおよび搭規格は、上記のように精留セクションならびにストリッピングセクションに適用されうる。気液装入に応じて、同じ所望の圧力降下を達成するために、より小さい孔面積が必要とされることもある。さらには、本発明のトレーによって実施される容量の増加は、搭底生成物において２重量％〜３重量％の範囲だけβ−アクリルオキシプロピオン酸（ＡＯＰＡ：アクリル酸二量体）濃度を減少させた（実施例１および２参照）。
【００４８】
精留セクションにおけるトレーのフラッドパーセントは、５０〜９８％であってもよく、圧力降下は、約４ｍｍＨｇ（０．０８ｐｓｉ）〜約６ｍｍＨｇ（０．１２ｐｓｉ）である。精留セクションにおいて二重流トレーを操作するための一般的な範囲は、５０％〜９０％のフラッドであるか、あるいはこれらのトレーは、より重い装入がなされてもよく、８０％〜９８％のフラッドの範囲内で操作される。孔面積パーセントは１４〜２０％である。１４〜１７％の範囲の値が一般的である。
【００４９】
本発明のプロセスおよび関連設備の運転時間は一般的に、３０〜５０日である。所望の生産能力および生成物規格における変動の許容差に基づいて、より短い、およびより長い運転時間が可能である。制御トレー温度は一般的に、６６℃（１５１°Ｆ）〜７３℃（１６３°Ｆ）である。搭底生成物ストリーム速度は、３０，０００〜６０，０００ｌｂ／時である。搭頂物ストリーム（水性ストリーム、水性留出生成物ストリーム）中の水パーセントは一般的に１０〜１３％である。連続蒸留塔の総圧力降下は、１３０ｍｍＨｇ〜１５０ｍｍＨｇ（２．５〜２．９ｐｓｉ）の範囲内にあることが分かっている。この搭は、１１０ｍｍＨｇ〜１１５ｍｍＨｇ（２．１〜２．２ｐｓｉ）の範囲内の搭頂圧力で操作される。搭底物の温度は、１０５℃〜１１３℃（２２１〜２３５°Ｆ）である。蒸留塔への水性供給原料の速度は、４０，０００〜７０，０００ｌｂ／時である。この搭への最大水性供給原料速度は、７０，０００ｌｂ／時超である。
【００５０】
供給原料ストリーム中の水の濃度は、２３％〜４０％の範囲内にある。水の濃度は２７重量％〜３６重量％であってもよい。搭への供給原料中の酢酸濃度は、２〜４重量％の範囲内にある。一般的に酢酸濃度は、２重量％〜３重量％である。
【００５１】
搭底生成物中に見られる酢酸は一般的に、５，０００ｐｐｍ以下であり、望ましくは２，０００ｐｐｍ未満であり、好ましくは４００ｐｐｍ〜１，３００ｐｐｍの範囲内にある。搭底生成物中の酢酸の非常に低い濃度、すなわち８００ｐｐｍ未満、５００ｐｐｍ以下（実施例３参照）、および３００ｐｐｍもの低さを、本発明において達成することができる。搭底物中のＡＯＰＡは、５重量％〜１０重量％の範囲内にあり、一般的には４重量％〜６重量％の範囲内にあり、４重量％〜５重量％であってもよい。水性留出物中に存在する酢酸は、１重量％〜１０重量％である。一般的には水性留出物中の酢酸濃度は、４．０重量％〜８．０％である。
【００５２】
実施例３の表５に示されているように、本発明は、６６．３℃（１５１°Ｆ）の平均制御トレー温度；３５，２００ｌｂ／時の平均搭底生成物ストリーム速度；１１．９重量％の搭頂水濃度；１３９ｍｍＨｇ（２．７ｐｓｉ）の総搭圧力降下；１１０ｍｍＨｇ（２．１ｐｓｉ）の搭頂圧力；１１２．２℃（２３４°Ｆ）の搭底物温度；５２，７００ｌｂ／時の水性供給原料を包含する。供給原料中の水濃度が３４．７重量％；供給原料中の酢酸濃度が２．３重量％；搭底物中の酢酸濃度が４６３ｐｐｍ；搭底物中のＡＯＰＡ濃度が６．７重量％；水性留出物中のアクリル酸濃度が１．３重量％である。
【００５３】
蒸留の制御は一般的に、データ処理装置および制御バルブとともに、温度、圧力、および流れセンサーを含むがこれらに限定されるわけではない装置の使用を通して達成される。搭制御を達成するために用いられる、多くの搭制御方法および設備がある。制御系は、操作データを伝え、かつ操作条件における変更を実施するためのあらゆる一般的な要素、例えばコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、ゲージ、センサー等を含んでいてもよい。
【００５４】
本発明の１つの実施態様において、制御系は、搭頂物ストリーム中の水パーセントおよび制御トレー温度平均を包含する変数を監視するように設定されている。本発明は、分離プロセスを制御しうるあらゆる制御系とともに使用されてもよい
【００５５】
搭頂物における共沸混合物組成を設定するために、搭頂水パーセントコントローラを用いる。１１０ｍｍＨｇ（２．１ｐｓｉ）の絶対圧において、トルエンは、約８５重量％トルエン／１５重量％水において水との最小沸騰共沸混合物３９℃（１０２°Ｆ）を形成する。トルエンもまた、約７９重量％トルエン／２１重量％酢酸において、酢酸との最小沸騰共沸混合物５２℃（１２６°Ｆ）を形成する。１つの実施態様において、本発明の搭は一般的に、水と酢酸とに対する共沸混合物が確実に合うように、（共沸混合物組成に理論的に合うのに必要とされるものよりも）１５〜３０％過剰トルエンを用いて運転される。この発明の一般的な範囲は、約１１．５重量％搭頂水〜約１３重量％である。ある一定の速度の場合、より高い搭頂水パーセントにおける運転も、搭の上部セクションにおいて液体／蒸気装入を減少させ、全体の搭圧力降下および搭底物温度を低下させる。
【００５６】
本発明は、温度制御トレーとしての油圧安定性トレーの設置を包含する（図５参照）。油圧安定性トレーは、４〜６ｍｍＨｇ（０．８〜０．１２ｐｓｉ）の圧力降下において設計され、操作されるトレーであり、このトレーは、このトレー上で均一な液体分布を伴なって操作される。これによって、平準化サーモカップルが内蔵されているサーモウエルが常に確実に沈められる。両方のサーモカップルが沈められない場合、または油圧不安定性がある場合、正確な温度制御は難しい。制御トレーは、この搭のあらゆる温度感受性または温度／分離制御地点をひとまとめにするように配置されていてもよい。制御トレーの配置のために選択された地点は、温度変化がキー要素分離に関連している感受性部位にあるので、選択することができる。
【００５７】
本発明は、改装されたプロセス制御を与える。ここで制御トレー温度を調節することによって、搭底生成物中の酢酸濃度の正確な制御が可能になる。制御トレー温度を高めることによって、酢酸ピークをさらに搭の上に押しやり、このようにして、酢酸とアリール酸との分離のためにより多くの段を提供する。この結果が、搭底生成物中の酢酸濃度の減少である。制御トレー温度を低下させることによって、酢酸濃度は、搭底生成物において増加しうる。本発明のトレーの使用によって、必要とされる制御トレー温度を低下させ、搭への制御応答性を改良した。
【００５８】
本発明の１つの実施態様において、＋／−１０℃（１８°Ｆ）もの高さの範囲の温度制御の可変性は、＋／−約１℃（１．８°Ｆ）〜約３℃（５．４°Ｆ）の範囲内にあると決定された。＋／−１℃（１．８°Ｆ）未満の温度制御範囲が、この発明に包含される。
【００５９】
同様に、現存プロセスまたは蒸留系を改装することによって本発明の設計を達成することも可能である（実施例３参照）。
【００６０】
現存の搭または設計された搭は、再トレー配置されてもよく、操作条件は、本発明の要素を達成するために修正されてもよい。例えばこの搭は、再トレー配置されてもよく、搭の圧力、温度、および組成プロフィールは変更されてもよい。例えば重合、または生成物品質、および／または振動などの問題が観察される場合、搭プロセス設計特徴は変更されてもよい。例えば供給原料入口を、この搭内のより高い位置まで上昇させてもよい。この作業によって、精留セクションにおける理論段の数を減少させ、搭の操作ラインを変更させる。これはまた、ストリッピングセクションにおける理論段の数を増加させるであろう。供給原料ストリームを動かすこととは異なって、還流比、ならびに搭頂および搭底温度を変えることもできる。凝縮器の操作温度は、変更されてもよく、リボイラの操作温度が変更されてもよい。同様に、禁止剤および禁止剤の活性化剤の搭への供給を変えることも可能である。
【００６１】
本発明は、この搭の精留およびストリッピングセクションの両方においてトレーを取り替えることによって達成することもできる。搭に対する全体の圧力降下が確立され、精留セクションに対する所望の圧力降下およびストリッピングセクションに対する圧力降下がひとたび決定されたら、その場合にはこれらのセクションは、所望の圧力降下を達成するために再トレー配置されてもよいが、一方で、精留セクションであれ、ストリッピングセクションであれ、各セクションについての総圧力降下が、設計基準と同等になるように、トレーの総数を減少させ、個々の各トレーの圧力降下を増加させる。圧力降下を増加させ、かつこれらのトレーの効率を改良するトレーの修正は、孔面積、トレーレベリング、およびトレー装入の修正を包含する。操作条件における変化、例えば還流比の増加も、トレーへの液体装入を増加させるであろう。
【００６２】
上記のようにこれらのトレーを修正することによって、各トレーは、個々により大きい圧力降下を有するであろう。しかしながら、精留セクションまたはストリッピングセクションのどちらかに、所望の圧力降下を与えるために必要とされるトレーの数は、より少なくなるであろう。したがって各々の特定されたセクションにおける設計圧力降下を達成するために、改装された搭において必要とされるトレーはより少なくなるであろうから、トレー間の間隔は増加させることができる。
【００６３】
本発明の１つの側面は、搭壁の湿潤がこれらの修正によって増加されるということである。孔面積を減少させると、蒸気速度およびトレー上の液体レベル（フロス高）を上昇させる。液体レベルの上昇および孔面積の減少によって、トレーを通る蒸気速度を増加させる。トレー上の液体ホールドアップのより厚い層を通る蒸気速度のこの増加は、トレーの液体乱流およびジェット流速度を増加させる。これらの流体力学変化のすべての統合的結果は、トレー効率における改良および搭壁の湿潤であり、これは重合を減少させる。本発明の側面は、このプロセスへの重合禁止剤（禁止剤）の添加である。この禁止剤は、各トレーの液体ホールドアップ中に見られ、搭壁の湿潤は、搭壁における禁止剤の存在を包含し、これによってさらに重合を減少させる。
【００６４】
したがって本発明のこの側面は、現存分離プロセス、装置、または好ましくは蒸留塔を利用し、単位装置の操作を修正して本発明の要素を達成し、より効率的な分離、増加された容量、より長い運転時間、および予測可能な操作という利点を得ることによって達成することができる。
【００６５】
第二改装実施態様において、搭の精留セクションにおいて、２０のトレーのうち、一連の２つのトレーを取替えた。水性留出物のアクリル酸濃度（搭頂水性留出物、搭頂物ストリーム）を低下させた。一般的に水性留出物中４〜５重量％アクリル酸で操作されている搭を、水性留出物中の１  １／２重量％アクリル酸濃度まで低下させた。本発明についての水性留出物ストリーム中のアクリル酸濃度の一般的な範囲は、約１〜約２重量％の範囲内にある（実施例２参照）。
【００６６】
同様に第二改装実施態様において、４つの本発明のトレー（上のパラグラフのトレーに加えた２つのトレー）を、温度制御トレーの油圧を安定させるために設置した。サーモカップルを含むトレーおよび上から液体を分配するトレーは、取替えられるトレーに含まれた。供給トレーの下にあるトレー（トレー４３および４５）は、１インチ直径の孔が設置されている１７％孔面積のトレーを有していた。供給トレーの上にあるトレー（トレー６２および６４）は、１／２インチ直径の孔が設置されている１４％孔面積を有していた。＋／−約１℃（１．８°Ｆ）〜約＋／−３℃（５．４°Ｆ）の範囲の温度制御が、本発明には一般的なものである。
【００６７】
本発明は、熱的に不安定な化合物の精製に関わる装置を包含するだけでなく、このような化合物が富化されたストリームの生成に関わるプロセスおよび条件も包含する。上で考察された特徴を有する設備は、多くの異なるタイプの供給原料を加工処理するため、および多くのタイプの生成物ストリームを生成するために用いることができる。
【００６８】
本発明の蒸留プロセスは、８つまたはそれ以上の理論段を含んでいる（理論段または理論プレートは、液体および液体から発生した蒸気が平衡状態にある単一気化工程であると規定される）。精留セクションは、４つまたはそれ以上の理論段を有し、ストリッピングセクションもまた、４つまたはそれ以上の理論段を有する。１つの実施態様において、全部で１９の理論段を有する蒸留塔であって、ストリッピングセクションが１３の理論段を有し、精留セクションが６つの理論段を有する搭が用いられる。もう１つの実施態様は、全部で２５の理論段を有し、ストリッピングセクションに１７の理論段、精留セクションに８つの理論段を有する。さらにもう１つの実施態様において、全部で１０の理論段があり、ストリッピングセクションに７つの理論段、精留セクションに３つの理論段を有する。
【００６９】
１つの実施態様において（実施例３参照）、水性アクリル酸ストリーム（供給原料ストリーム、総供給原料ストリーム、水性供給原料）が蒸留塔に供給され、ここでこれは、少なくとも１つの蒸留溶媒の存在下に共沸蒸留に付され、粗アクリル酸ストリーム（アクリル酸ストリーム、搭底生成物ストリーム）を形成する。アクリル酸運転（ｓｅｒｖｉｃｅ）において、このような精製プロセスは、連続蒸留を用いる。蒸留は、蒸留塔を利用し、（ほかの軽質最終不純物およびアクリル酸を含む）酢酸が富化されたストリームである水性留出物、およびアクリル酸が富化されている粗アクリル酸の搭底物ストリームを生成する（図７および８参照）。この発明は、気液接触のために望まれるあらゆる内部手段を有するあらゆるタイプの搭を用いて実施されてもよい。例えばシーブトレー、二重流トレー設計、または充填塔が用いられてもよい。蒸留塔は、精留セクションとストリッピングセクションとを有する。精留セクションは、水性留出物である搭頂物ストリームを生成する。水性留出物（留出物）が、重力分離器を通して送られる。この分離器は、留出生成物を分離し、留出生成物ストリーム（留出生成物）と有機還流物（還流物ストリーム）とを生じる。ストリッピングセクションは、搭底物ストリームを生成し、これはリボイラへの供給原料と搭底生成物ストリーム（搭底生成物）とを生じる。このリボイラ供給原料は加熱され、搭はリボイラ戻りストリーム（リボイラ戻り）を介して熱投入を受ける。
【００７０】
供給原料ストリームの一般的な成分には次のものが含まれるが、これらに限定されるわけではない。すなわち、水、プロピオン酸、酢酸、ベンズアルデヒド、プロトアネモニン、アクロレイン、アセトアルデヒド、メチルエーテル、メチルビニルケトン、酢酸、フルフラール、ホルムアルデヒド、プロピオンアルデヒド、マレイン酸および無水マレイン酸を含むマレイン化合物、アクリル酸、β−アクリルオキシプロピオン酸（ＡＯＰＡ；アクリル酸二量体）、蟻酸、およびヒドロキノン（および下でさらに考察されるその他の禁止剤）の１つまたはそれ以上である。
【００７１】
反応性および熱的不安定性の化合物は、多くの種類の化合物中に見られ、本発明を用いて精製することができる。次のものを含むがこれらに限定されるわけではない化合物を精製することができる。すなわち、アルカンおよびアルコール；アルケン；アルキン；芳香族化合物；ハロアルカン、エーテル；エポキシド；アミン；アルデヒド；ケトン；カルボン酸；エステル；アミド、およびニトリルである。本発明を用いて精製することができる上記種類からの種の例には次のものが含まれるが、これらに限定されるわけではない。すなわち、オクタン、オクテン、ピリミジン、置換芳香族化合物、クロロペンタン、ヘキサノール、ジエチルエーテル、エピクロロヒドリンである。精製することができるその他の化合物には、次のものが含まれる。すなわち、アクリル酸、メタクリル酸、（メタ）アクリレートエステル（例えばメチルメタクリレート、エチルアクリレート、およびブチルアクリレート）、シアン化水素、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、メチルスチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、酢酸エチル、無水フタル酸、無水マレイン酸、アスコルビン酸、および３，５，５−トリメチルシクロヘキサ−３エン−１オンである。オレフィンおよび芳香族化合物も精製することができる。その他の化合物には次のものが含まれるが、これらに限定されるわけではない。すなわち、重合性ビニルモノマー、大きいおよび小さい感熱分子、生物分子、製薬化合物、タンパク質、酵素、酸、脂質、フルフラール、およびオレフィン的に置換された芳香族化合物である。
【００７２】
本発明が、アクリル酸を精製するために用いられる時、蒸留塔への供給原料組成物は、約４０重量％またはそれ以上のアクリル酸濃度を有する。アクリル酸および／またはアクロレインを生成するための反応器、ならびに触媒および基本的加工処理は、当業界において一般的に知られており、例えば米国特許第４，２０３，９０６号；第４，２５６，７８３号；第４，３６５，０８７号；第４，８７３，３６８号；第５，１６１，６０５号；第５，１７７，２６０号；第５，１９８，５７８号；第５，７３９，３９１号；第５，８２１，３９０号、および米国特許第６，３８４，２７４Ｂ１号に記載されている。これらの特許の各々は、参照して本明細書に組込まれる。特許文献第ＥＰＡ１，０７０，７００号、第ＥＰＡ１，１０６，５９８号、第ＥＰ１，０３５，１０３号（Ａ２）、および米国特許第６，３９９，８１７号は、アクリル酸精製に関するものであり、各々が参照して本明細書に組込まれる。もう１つの実施態様において、供給原料ストリームは、約６０重量％を超えるアクリル酸組成物を有する。供給原料アクリル酸の割合は、８０％もの高さであってもよい。一般的に供給原料ストリーム中のアクリル酸濃度は、約４０重量％〜約８０重量％である。好ましい実施態様は、約６５重量％〜約７０重量％の範囲のアクリル酸を有する供給原料ストリームを用いる。
【００７３】
酢酸も、供給原料ストリーム中に多様な範囲で存在してもよい。一般的に酢酸は、約１重量％〜約５重量％の範囲で存在する。１つの実施態様において、酢酸の組成は、約２重量％〜約４重量％の範囲内にある。
【００７４】
水の濃度は、供給原料ストリーム中において幅広く変えることができる。一般的には水は、２５重量％を超える組成において存在してもよい。しかしながらより低い値も知られている。１つの実施態様において、水組成物は、約２７重量％〜約３２重量％の範囲内で存在する。
【００７５】
表１は、本発明の第二改装実施態様の供給原料組成を包含する。
【００７６】
【表１】
2004195455.tif 000003
【００７７】
この発明についての供給原料ストリーム流量は一般的に、４０，０００ｌｂ／時超であり、これには５０，０００ｌｂ／時超が包含される。１つの実施態様の供給速度は、６６，０００ｌｂ／時である（実施例３参照）。供給原料ストリーム流量の上限は制限されていない。１００，０００ｌｂ／時超の生成率が、この発明に包含される。
【００７８】
本発明において、供給原料が供給域に入る。一般的には精留セクションは、供給入口の上にあり、ストリッピングセクションは、搭への供給入口の下にある。
【００７９】
水性留出物は、蒸留塔へ供給されるあらゆる化合物を含んでいてもよい。水性留出物組成物には一般に次のものが含まれるが、これらに限定されるわけではない。すなわち、水、ベンズアルデヒド、アクロレイン、酢酸、ホルムアルデヒド、プロピオンアルデヒド、アクリル酸、蟻酸、およびトルエンである。
【００８０】
本発明がアクリル酸の精製に用いられる場合、水性留出物は一般的に、７５重量％超の水である。８５重量％超の水濃度も包含される。１つの実施態様において、水性留出物中の水の濃度は、約８５重量％〜約９５重量％である。酢酸は一般に、２５重量％未満の濃度において水性留出物中に存在する。１つの実施態様において、酢酸の濃度は、約４重量％〜約１０重量％の範囲内にある。水性留出物中のアクリル酸の濃度を比較的低い濃度に維持することが好ましい。一般的にアクリル酸の濃度は、水性留出物中において１０重量％未満である。約５重量％未満の水性留出物中のアクリル酸の濃度が包含される。１つの実施態様において、水性留出物中のアクリル酸の濃度は、約１重量％〜約３重量％の範囲内にある。トルエンも水性留出物中に存在する。一般的にトルエンは、この水性留出物の５％未満を構成する。約１重量％未満のトルエン濃度が本発明に包含される。１つの実施態様において、水性留出物のトルエン濃度は、約０．０５重量％〜約０．２重量％の範囲内にある。
【００８１】
蒸留塔の頂部から出て来る搭頂物ストリームは一般に、水、酢酸、および／またはアクリル酸と蒸留溶媒との共沸混合物を含むが、これらに限定されるわけではない。例えばトルエンが蒸留溶媒トルエン／水として用いられるならば、トルエン／酢酸、およびトルエン／アクリル酸共沸混合物が、２つの液相系において搭頂で取られるであろう。このトルエン／アクリル酸共沸混合物は、９９重量％トルエン／１重量％アクリル酸であり、したがって共沸混合物形成によるアクリル酸の理論的損失は小さい。搭頂物ストリームは、有機相と水相とに相分離される。相分離は、当業界において知られているあらゆる手段によって実施することができる。
【００８２】
１つの実施態様において、凝縮留出物がタンクに導入され、有機ストリームを生じる有機相と、水性ストリームを生じる水相とに相分離されうる。有機ストリームは主として蒸留溶媒を含む。水性ストリームは、アクリル酸、酢酸、蒸留溶媒、および水を含むがこれらに限定されるわけではない。有機ストリームは、還流物ストリームとして蒸留塔に再循環して戻される。水性ストリームの少なくとも一部分は、廃水として再循環されてもよい。
【００８３】
表２は、本発明の第二改装実施態様に対する水性留出物ストリームについての範囲および一般的な値を与える。
【００８４】
【表２】
2004195455.tif 000004
【００８５】
本発明の１つまたは複数の蒸留溶媒は、アクリル酸を含むストリームの共沸蒸留に適したあらゆる溶媒であってもよい。１つの実施態様において、溶媒は実質的に水不溶性であり、一般に０．５重量％またはそれ以下、好ましくは０．２重量％またはそれ以下の、室温における水中溶解度を有する。このような水不溶性溶媒の適切な例には次のものが含まれるが、これらに限定されるわけではない。すなわち、ヘプタン；ヘプテン；シクロヘプタン；シクロヘプテン；シクロヘプタトリエン；メチルシクロヘキサン；エチルシクロペンタン；１，２−ジメチルシクロヘキサン；エチルシクロヘキサン；トルエン；エチルベンゼン；オルト−、メタ−、またはパラ−キシレン；トリクロロエチレン；トリクロロプロペン；２，３−ジクロロブタン；１−クロロペンタン；１−クロロヘキサン；および１−クロロベンゼンである。もう１つの実施態様において、溶媒は、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジブチルエーテル、ヘキサン、ヘプタン、エチルメタクリレート、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、およびメチル第三−ブチルケトンから選択される。さらにもう１つの実施態様において、蒸留溶媒は、少なくとも２つの溶媒を含む混合溶媒である。このような混合溶媒において有用な溶媒の適切な例には、次のものが含まれるが、これらに限定されるわけではない。すなわち、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル第三−ブチルケトン、イソプロピルアセテート、ｎ−プロピルアセテート、トルエン、ヘプタン、およびメチルシクロヘキサンである。好ましい蒸留溶媒は、単独でまたは１つまたはそれ以上のほかの溶媒と組合わせてトルエンを含む。
【００８６】
還流物ストリームは、あらゆるプロセス適合性組成物または溶媒を含んでいてもよい。これらの溶媒の例には、イソプロピルアセテート、トルエン、メチルイソブチルケトン、およびこれらの組合わせが含まれる。還流物ストリームは一般的に、トルエン、水、アクロレイン、酢酸、プロピオンアルデヒド、アクリル酸、および蟻酸を含む。
【００８７】
１つの実施態様において、還流物ストリームは主としてトルエンである。一般的にこの還流物の９５％超がトルエンである。１つの実施態様において、トルエンの濃度は、約９８重量％のトルエン〜９９．５重量％のトルエンの範囲内にある。この還流物は、一般に５重量％未満の濃度でアクリル酸を含んでいる。１％未満のアクリル酸の濃度が、本発明に包含される。１つの実施態様において、アクリル酸の濃度は、約０．２重量％〜約０．６重量％の範囲内にある。酢酸は一般的に、５重量％未満の濃度において還流物ストリーム中に存在する。２．５重量％または１．０重量％未満の濃度が、本発明に包含される。１つの実施態様において、酢酸の濃度は、約０．１重量％〜約０．４重量％の範囲内にある。水は一般的に、５重量％未満の濃度において還流物ストリーム中に存在する。２．５重量％未満の水の濃度も包含される。１．０重量％の濃度が包含される。１つの実施態様において、水の濃度は、０．０５重量％〜０．１重量％の範囲内にある。もう１つの実施態様において、この範囲は約０．２重量％〜約０．５重量％である。還流比（すなわち還流速度／留出生成物ストリーム速度）は一般に、約５．０〜８．０の範囲内にある。１つの実施態様において、還流比は、約６．０〜７．０の範囲内にある。
【００８８】
表３は、本発明の第二改装実施態様についての還流物ストリームの範囲および一般的な値を提供する。
【００８９】
【表３】
2004195455.tif 000005
【００９０】
一般に、粗アクリル酸ストリーム（アクリル酸ストリーム、搭底生成物ストリーム）は、１，０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満の水を有する。この粗アクリル酸ストリーム（アクリル酸ストリーム、搭底生成物ストリーム）は、次のもののいずれか１つまたはこれらの組合わせを含んでいてもよい。すなわち、酢酸、プロピオン酸、β−アクリルオキシプロピオン酸（ＡＯＰＡ）、アクロレイン、フルフラール、ベンズアルデヒド、マレイン酸、無水マレイン酸、プロトアネモニン、およびアセトアルデヒドである。粗アクリル酸ストリーム（アクリル酸ストリーム、搭底生成物ストリーム）は一般に、アクリル酸エステルまたはアクリレートポリマー生産における原料として用いるために送られる。アクリル酸は、そのまま用いられてもよく、あるいはさらに加工処理されてもよい。これには、特定の不純物を除去するための追加蒸留および様々なグレードのアクリル酸を形成するためのさらなる加工処理が含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【００９１】
本発明の搭底物ストリームは、搭に入るあらゆるストリーム中に含まれているあらゆる成分を含んでいてもよい。
【００９２】
搭底物ストリームは一般的に、水、プロピオン酸、ベンズアルデヒド、酢酸、フルフラール、プロトアネモニン、マレイン酸および無水マレイン酸を含むマレイン酸化合物、アクリル酸、ＡＯＰＡ、ヒドロキノン、および４ヒドロキシテンポ（ｔｅｍｐｏ）（４ＨＴ）禁止剤を含んでいる。
【００９３】
本発明がアクリル酸精製に用いられる場合、搭のストリッピングセクションから引き出される搭底物ストリームは一般に、７５重量％超のアクリル酸である。しかしながら始動、停止、および非定常状態操作の間、搭底物濃度は、劇的に変わることがあり、これは５０重量％またはそれ以下の範囲を包含する。８５重量％超のアクリル酸の濃度が包含される。１つの実施態様において、搭底生成物中のアクリル酸の濃度は、約９４重量％〜約９６重量％である（実施例２参照）。９２重量％〜９６重量％の範囲が包含される。供給原料ストリーム中のアクリル酸の濃度を様々に変えるか、還流比を修正するか、または蒸留塔により多くの理論段を加えることによって、９６重量％超のアクリル酸の値も可能である。アクリル酸二量体（ＡＯＰＡ）も搭底生成物ストリーム中に存在する。一般的にＡＯＰＡ濃度は、１０重量％未満であり、一般的な値は６重量％未満である。搭底生成物中のＡＯＰＡの好ましい濃度は、約４重量％〜約６重量％の範囲内にある。これらの搭底生成物ストリームは、２，０００ｐｐｍ未満の濃度において酢酸を含んでいる。１，５００ｐｐｍまたは１，０００ｐｐｍ未満の濃度がこの発明に包含される。約３００ｐｐｍ〜約１，０００ｐｐｍの範囲内の酢酸の濃度が好ましい。５００ｐｐｍまたはそれ以下の酢酸濃度が最も好ましい。供給原料組成物、理論段、還流物等を様々に変えることによって、３００ｐｐｍよりも低い濃度が達成可能である。搭底生成物ストリーム中に水も存在する。一般的に水は、２，０００ｐｐｍ未満の濃度で存在する。１，０００ｐｐｍ未満の水の濃度が、この発明中に包含される。１つの実施態様において、水の搭底生成物ストリーム濃度は、約１００ｐｐｍ〜約３００ｐｐｍの範囲内にある。搭底生成物ストリーム流量は、約４０，０００〜６０，０００ｌｂ／時の範囲内にあり、平均生成率は、約４０，０００〜５０，０００ｌｂ／時である。一般的な搭底生成物ストリーム流量は、４６，０００ｌｂ／時である。１つの実施態様において、アクリル酸は、約９４重量％〜約９６重量％の濃度で存在し、ＡＯＰＡは、約３重量％〜約５重量％の範囲まで減少される。
【００９４】
本発明は、蒸留塔の搭底部ポットの新規設計および操作を包含する。
【００９５】
より高い生産能力およびその結果として生じる搭底における滞留時間の減少によって、７重量％または８重量％の範囲内の一般的な濃度から、約４〜約５重量％またはそれ以下まで、ＡＯＰＡの減少が可能になる。
【００９６】
表４は、本発明の第二改装実施態様についての搭底物ストリームの範囲および一般的な値を提供する。
【００９７】
【表４】
2004195455.tif 000006
【００９８】
１つの実施態様のプロセスストリームに通常見られるその他の化合物には、ホルムアルデヒド、アクロレイン、およびマレイン化合物、ならびにＦｅ、Ｍｏ、および化学的加工処理プラントに見られるその他の一般的な汚染物質が含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【００９９】
禁止剤が精留セクションに添加され、任意にはストリッピングセクションに添加される。一般的に禁止剤の５０〜９０％が、還流物とともに供給され、残留禁止剤が、水性供給原料ストリームとともに供給される。一般にヒドロキノンは、３２５ｐｐｍの一般的な濃度で、水性供給原料ストリーム中に存在する。
【０１００】
重合禁止剤は、アクリル酸および（メタ）アクリレートを包含する感熱性化合物の調製および精製プロセスの両方の間、およびこれらの保存および出荷の間、重合を防ぐのに有用である。第二改装実施態様において、禁止剤が搭に添加される。重合禁止剤は、水溶性、アルコール溶解性、または有機溶解性であるものを包含してもよい。適切な例には、次のものが含まれるが、これらに限定されるわけではない。
【０１０１】
ヒドロキノン（ＨＱ）；４−メトキシフェノール（ＭＥＨＱ）；４−エトキシフェノール；４−プロポキシフェノール；４−ブトキシフェノール；４−ヘプトキシフェノール；ヒドロキノンモノベンジルエーテル；１，２−ジヒドロキシベンゼン；２−メトキシフェノール；２，５−ジクロロヒドロキノン；２，５−ジ−第三−ブチルヒドロキノン；２−アセチルヒドロキノン；ヒドロキノンモノベンゾエート；１，４−ジメルカプトベンゼン；１，２−ジメルカプトベンゼン；２，３，５−トリメチルヒドロキノン；４−アミノフェノール；２−アミノフェノール；２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノフェノール；２−メルカプトフェノール；４−メルカプトフェノール；カテコールモノブチルエーテル；４−エチルアミノフェノール；２，３−ジヒドロキシアセトフェノン；ピロガロール−１，２−ジメチルエーテル；２−メチルチオフェノール；ｔ−ブチルカテコール；ジ−第三−ブチルニトロキシド；ジ−第三−アミルニトロキシド；２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジニルオキシ；４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジニルオキシ；４−オキソ−２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジニルオキシ；４−ジメチルアミノ−２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジニルオキシ；４−アミノ−２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジニルオキシ；４−エタノールオキシ−２，２，６，６−テトラメチル−ピペリジニルオキシ；２，２，５，５−テトラメチル−ピロリジニルオキシ；３−アミノ−２，２，５，５−テトラメチル−ピロリジニルオキシ；２，２，５，５−テトラメチル−１−オキサ−３−アザシクロペンチル−３−オキシ；２，２，５，５−テトラメチル−３−ピロリニル−１−オキシ−３−カルボン酸；２，２，３，３，５，５，６，６−オクタメチル−１，４−ジアザシクロヘキシル−１，４−ジオキシ；４−ニトロソフェノレートの塩；２−ニトロソフェノール；４−ニトロソフェノール；銅ジメチルジチオカルバメート；銅ジエチルジチオカルバメート；銅ジブチルジチオカルバメート；銅サリチレート；メチレンブルー；鉄；フェノチアジン（ＰＴＺ）；３−オキソフェノチアジン；５−オキソフェノチアジン；フェノチアジン二量体；１，４−ベンゼンジアミン；Ｎ−（１，４−ジメチルペンチル）−Ｎ’−フェニル−１，４−ベンゼンジアミン；Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−１，４−ベンゼンジアミン；Ｎ−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン、およびこれらの塩；一酸化窒素；ニトロソベンゼン；ｐ−ベンゾキノン；銅ナフテネート；酢酸銅；マンガンジメチルジチオカルバメート；マンガンジエチルジチオカルバメート；マンガンジブチルジチオカルバメート；マンガンナフテネート；酢酸マンガン；マンガンアセチルアセトネート；酢酸コバルト；炭酸コバルト；酢酸コバルト；ニ酸化窒素；ニトロベンゼン；ニトロソブタン；Ｎ−ニトロソジフェニルアミン；ジフェニルフェニレンジアミン；ニトロソカルバゾール；１−ニトロソ−２−ナフトール；２，４−ジニトロベンゼン；トリフェニルホスフィン；トリエチルホスフィン；トリブチルホスフィン；トリフェニルホスファイト；トリエチルホスファイト；トリ−ｉ−プロピルホスファイト；トリブチルホスファイト；トリシクロヘキシルホスファイト；ナトリウムビスルファイト；ブチルメルカプタン；ドデシルメルカプタン；Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン；またはこれらの異性体；これらの２つまたはそれ以上の混合物；上記の１つまたはそれ以上と分子酸素との混合物である。禁止剤は、単独で用いられてもよく、あるいは適切な希釈剤と組合わされてもよい。重合禁止剤は一般的に、（総搭底物流量を基準にして）１００ｐｐｍ〜４，０００ｐｐｍのレベルで用いられる。
【０１０２】
蒸気相禁止剤、例えばｎ−フェニルヒドロキシルアミンまたはこれらの誘導体が有用になりうる。液相禁止剤も有用であろう。好ましい実施態様において、蒸気相禁止剤はリボイラおよび搭の底部トレーに添加され、一方、液相禁止剤は、搭の頂部および供給原料に添加される。液相禁止剤の量は、搭への供給速度に応じて１ｐｐｍ〜１，０００ｐｐｍであってもよい。
【０１０３】
酸素は、ヒドロキノンのような禁止剤とともに作用するのに必要な成分として、特にアクリル酸分離系において一般的である。酸素は、禁止剤を活性化するためにこの系に添加される。
【０１０４】
本発明のもう１つの利点は、廃棄物負荷の減少である。水性留出物は、アクリル酸および酢酸の両方、ならびに溶媒（トルエン）および搭頂物ストリームにおいて飛沫同伴されうるその他のあらゆる成分を含んでいる。本発明におけるトレーおよび搭効率を増加することによって、アクリル酸搭底生成物における高純度規格に合致する能力、ならびにアクリル酸の搭頂組成物の減少は、全体的な廃棄物負荷を減少させる。本発明の操作の柔軟性およびトレー効率の増加によって、アクリル酸の生成物規格を上昇させることができ、水性留出廃棄物中の搭頂アクリル酸規格は、８０％またはそれ以上も減少させることができる。
【０１０５】
本発明は、上記のプロセスおよび設備に限定されるわけではない。本発明はまた、図２に例証されているような二重搭設計を通して達成することができる。この実施態様は、精留セクションおよびストリッピングセクションが、別々の搭全体に分配されるプロセス設計を包含する。
【０１０６】
図２は、第一蒸留セクション、第二蒸留セクション、および第三蒸留セクションを例証している。第一蒸留セクションは、第一蒸留塔（５００）、主／ベントコンデンサ（５０５）、重力分離器（５１０）、還流ポンプ（５１５）、生成留出物ポンプ（５４０）、第一搭リボイラサーキュレータポンプ（５２０）、第一搭リボイラ（５２５）、および第一搭搭底物ポンプ（５４５）を含んでいる。第一搭搭底物ポンプは、第二蒸留塔（６００）に供給を行なう。
【０１０７】
第一蒸留塔（５００）には、第一搭供給原料ストリーム（５１００）が供給される。第一蒸留塔（５００）は、第一搭搭頂物ストリーム（５１１０）を生成し、これは第一搭主／ベントコンデンサ（５０５）に供給される。第一搭主／ベントコンデンサ（５０５）は、第一搭真空系（５０６）に連結されている。非凝縮性物質は、第一搭非凝縮性物質ストリーム（５１１１）を介して第一搭真空系（５０６）を離れる。凝縮物は、第一搭凝縮留出物ストリーム（５１１２）によって重力分離器（５１０）に供給される。第一搭凝縮留出物ストリーム（５１１２）は、重力分離器（５１０）に入る前に溶媒補給物（５１５０）を受取る。重力分離器（５１０）からの還流物は、還流ポンプ（５１５）に供給される。還流ポンプ（５１５）は、第一蒸留塔（５００）に第一搭還流物ストリーム（５１２０）を供給する。第一蒸留塔（５００）はまた、第一搭搭底物ストリーム（５１６０）も生成し、これは第一搭リボイラサーキュレータポンプ（５２０）に供給される。第一搭リボイラサーキュレータポンプ（５２０）は、第一搭搭底物ポンプ供給原料ストリーム（５１６２）を生成し、これは分割されて、第一搭リボイラー供給原料ストリーム（５１６１）として第一搭リボイラ（５２５）に供給を行なう。第一搭リボイラ（５２５）は、第一搭リボイラ戻りストリーム（５１７０）を第一蒸留塔（５００）に送り出す。留出生成物ストリーム（５１１５）は、留出生成物ポンプ（５４０）によって汲み上げられる。
【０１０８】
第一搭搭底物ポンプ（５４５）は、第二蒸留塔（６００）に供給原料を送り出す。これは第二搭供給原料ストリーム（６１００）である。第二蒸留塔（６００）は、第二搭搭頂物ストリーム（６１１０）を生成し、これは第二搭主／ベントコンデンサ（６０５）に供給を行ない、第二搭非凝縮性物質ストリーム（６１１１）は、第二搭真空系（６０６）によって除去される。第二搭凝縮留出物（６１１２）は、第二搭主／ベントコンデンサ（６０５）から第二搭留出物受取り器（６１０）に送り出される。第二搭留出物受取り器（６１０）は、第二搭留出物ストリーム（６１１３）を生じ、これは第二搭留出物ポンプ（６４０）へ供給され、これは、第三搭供給原料ストリーム（７０００）を第三蒸留塔（７００）へ供給する。第二蒸留塔（６００）はまた、第二搭搭底物ストリーム（６１６０）を生成し、第二搭搭底物ストリーム（６１６０）は、第二搭リボイラサーキュレータポンプ（６２０）によって汲み上げられ、第二搭リボイラ（６２５）への第二搭リボイラ供給原料ストリーム（６１６１）に分割され、これは第二蒸留塔（６００）への第二搭リボイラ戻りストリーム（６１７０）を供給する。第二搭搭底物ストリーム（６１６０）はまた、第二搭搭底物ポンプ（６４５）へ供給される第二搭搭底物ポンプ供給原料ストリーム（６１６２）を生じ、このポンプは第二搭搭底生成物ストリーム（６４８）を汲み上げる。
【０１０９】
第二搭留出物ポンプ（６４０）は、第三搭供給原料ストリーム（７０００）を第三蒸留塔（７００）に供給する。第三蒸留塔は、第三搭搭頂物ストリーム（７１１０）を生成し、これは第三搭主／ベントコンデンサ（７０５）に供給を行なう。第三搭主／ベントコンデンサ（７０５）は、第三搭非凝縮性物質ストリーム（７１１１）を生成し、これは第三搭真空系（７０６）に引き入れられる。第三搭主／ベントコンデンサ（７０５）はまた、第三搭凝縮留出物（７１６２）も生成する。第三搭凝縮留出物（７１６２）は、第三搭留出物受取り器（７１０）に供給される。第三搭留出物受取り器（７１０）は、第三搭留出物ストリーム（７１１３）を生成し、これは第三搭留出物ポンプ（７４０）に供給され、第三搭還流物（７１２０）と第三搭生成留出物ストリーム（８１００）とを生じる。
【０１１０】
第三蒸留塔（７００）はまた、第三搭搭底物ストリーム（７１６０）を生成し、これは第三搭リボイラサーキュレータポンプ（７２０）に供給される。第三搭リボイラサーキュレータポンプ（７２０）は、第三搭搭底物ストリーム（７１６０）を汲み上げ、これは、第三搭リボイラ供給原料ストリーム（７１６１）と第三搭搭底物ポンプ供給原料ストリーム（７１６５）とに分割される。第三搭搭底物ポンプ供給原料ストリーム（７１６５）は、第三搭搭底物ポンプ（６１５）に供給され、これは第二搭還流物（７１６７）を、第二蒸留塔（６００）に供給する。第三搭リボイラ供給原料ストリーム（７１６１）は、第三搭リボイラ（７２５）に供給される。第三搭リボイラ（７２５）は、第三搭リボイラ戻りストリーム（７１７０）を第三蒸留塔（７００）に供給する。
【０１１１】
この発明は、次の非限定的実施例を参照して、以下により具体的に記載される。
【実施例１】
【０１１２】
図１に例証されているプロセス図にしたがって、アクリル酸を生成した。図１を参照すると、アクリル酸含有水性供給原料溶液（１００）、共沸蒸留塔（１）、共沸蒸留塔搭頂蒸気（１１０）、コンデンサ（５）、水性−有機分離器（１０）、共沸溶媒含有還流相（１２０）、水性含有留出物相（１３０）、共沸脱水搭搭底物（１８０）がある。
【０１１３】
共沸蒸留塔（１）は、次の物理的特徴を有していた：
１．１７２インチ内径（ＩＤ）搭
２．７１二重流トレー
３．下部トレーは、２４％開放区域を有していた。
４．上部トレーは、２０％開放区域を有していた。
【０１１４】
アクリル酸含有水性供給原料溶液（６３〜６７重量％アクリル酸、２〜４重量％酢酸、１〜３重量％不純物、および２６〜３４重量％水）を、搭（１）に供給した。搭（１）中の搭頂圧力を、１１０ｍｍＨｇ（２．１ｐｓｉ）絶対圧に設定し、これらのトレーを通る総圧力降下は、１０９℃（２２８°Ｆ）である搭底物温度の最低温度にするために、１２０ｍｍＨｇ（２．３ｐｓｉ）に保持した。トレーあたりの圧力降下を、１〜２ｍｍＨｇ（０．０２〜０．０４ｐｓｉ）に保持した。
【０１１５】
搭底生成物（１８０）は、次のものを含んでいた。すなわち、９２〜９４重量％アクリル酸、６〜８重量％アクリル酸二量体、および０．１〜０．２重量％酢酸である。水性留出生成物（１３０）は、次のものを含んでいた。すなわち、４〜５重量％アクリル酸、６〜８重量％酢酸、および８７〜９０重量％水である。２４％開放区域トレーについてのトレー効率は、１０％未満であった。２０％開放区域トレーについてのトレー効率は、３０％であった。
【実施例２】
【０１１６】
共沸蒸留塔（１）は、次の物理的特徴を有していた：
１．１７２インチ内径搭
２．５４二重流トレー
３．下部トレーは、１６〜１８％開放区域を有していた。
４．上部トレーは、１４〜２０％開放区域を有していた。
【０１１７】
アクリル酸含有水性供給原料溶液（６３〜６７重量％アクリル酸、２〜４重量％酢酸、１〜３重量％不純物、および２６〜３４重量％水）を、搭（１）に供給した。搭（１）中の搭頂圧力を、１１０ｍｍＨｇ（２．１ｐｓｉ）に設定し、これらのトレーを通る総圧力降下は、１４０ｍｍＨｇ（２．７ｐｓｉ）に上昇させ、その結果として、１１１℃（２３２°Ｆ）の搭底物温度を生じた。トレーあたりの圧力降下は、搭（１）の中に複数のより低い開放区域のトレーを設置することによって、４〜６ｍｍＨｇ（０．０８〜０．１２ｐｓｉ）まで増加させた。
【０１１８】
搭底生成物（１８０）は、次のものを含んでいた。すなわち、９４〜９６重量％アクリル酸、４〜６重量％アクリル酸二量体、および０．０５〜０．１重量％酢酸である。水性留出生成物（１３０）は、次のものを含んでいた。すなわち、１〜２重量％アクリル酸、６〜８重量％酢酸、および９０〜９３重量％水である。１６〜１８％開放区域トレーについてのトレー効率は、４０％であった。１４〜１７％開放区域トレーについてのトレー効率は、５０％であった。実施例２の実施態様は、実施例１の実施態様よりも２５％大きい容量を達成した。
【実施例３】
【０１１９】
本発明の第一改装実施態様と第二改装実施態様とを達成するために、現存アクリル酸搭を改装（修正、改良、改装）した。表５の「改装後」の搭は、第二改装実施態様のデータを含んでいる。修正の前後から得られた操作データが、下記の表に見られる。
【０１２０】
この実施態様における搭トレーは、二重流タイプのものである。第一改装実施態様における最近の当初修正は、次のとおりであった。すなわち、トレー３、５、７、９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、２３、２５、および２７を除去した（７１のもとの総トレー）。トレー２、４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、および２４上に１６．２４％孔面積のトレーパネル（１／２”内径の孔を有する）を設置した。トレー２６に、２０．００％孔面積のトレーパネル（１／２”内径の孔を有する）を設置した。
【０１２１】
結果として第二改装実施態様を生じる最終修正は、次のとおりであった。トレー１４、１６、１８、２０、２２、および２４（７２のもとの総トレー）上の１６．２４％孔面積のトレーパネル（１／２”内径の孔）を除去した。トレー１４、１６、１８、２０、２２、および２４上に１８．４２％孔面積のトレーパネル（１”内径の孔を有する）を設置した。１８．９５％孔面積のトレーパネル（１／２”内径の孔を有する）を有するトレー３５の下に、２７”間隔で新たなトレーを設置した。この修正はまた、トレー３４の間隔を３３”まで減少させた。追加の修正は、トレー支持体に関連していた。これらは次のものを包含する。すなわち、クリップ１、８、９、および１６に対して、１”排水孔を有する三角形／カンチレバークリップ設計；トレー３２リング−クリップ１、８、９、および１６に対して、１”排水孔を伴なわない三角形／カンチレバークリップを設置した；トレー３３リング−クリップ１、８、９、および１６に対して、１”排水孔を伴なわない垂直クリップ設計を設置した。
【０１２２】
【表５】
2004195455.tif 000007
【０１２３】
本発明は、特定の実施態様とともに記載されているが、多くの代替例および変形例が、この説明および添付図面に鑑みて、当業者には明らかになるであろう。したがって本発明は、添付クレームの精神および範囲内にある代替例および変形例のすべてを包含するものとする。さらには上記米国特許の内容が、参照して本明細書に組込まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】図１は、本発明の一般的な単一搭設計の概略図である。
【図２】図２は、本発明の一般的な二重搭設計の概略図である。
【図３】図３は、本発明の蒸留トレーの１つの一般的な実施態様の上面図である。
【図４】図４は、本発明における一般的な油圧操作下の２つのトレーの側面図である。
【図５】図５は、本発明の温度制御トレーの側面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１        蒸留塔
２        供給域
３        精留セクション
４        ストリッピングセクション
５        主／ベントコンデンサ
６        搭底物ホールドアップまたはポット
１０      重力分離器
１５      還流ポンプ
２０      リボイラサーキュレータポンプ
２５      リボイラ
３０      真空ジェット
３５      インター／アフターコンデンサ
４０      留出生成物ポンプ
４５      搭底生成物ポンプ
１００    供給原料ストリーム
１１０    搭頂物ストリーム
１１１    引出されたストリーム
１１２    凝縮留出物
１１３    ジェット凝縮物
１１５    留出物ストリーム
１１６    還流物ストリーム
１２０    還流物
１３０    留出生成物ストリーム
１４０    非凝縮性物質ベントストリーム
１５０    溶媒補給物
１６０    搭底物ストリーム
１６１    リボイラ供給原料ストリーム
１６２    搭底生成物ポンプ供給原料ストリーム
１７０    リボイラ戻りストリーム
１８０    搭底生成物ストリーム
１０００  孔
１０１０  直径
１０２０  トレー
２０００  フロス高
２０１０  バルク液体
２０２０  バルク蒸気
２０３０  噴霧
２０４０  トレーの間隔
２１００  上部トレー
２２００  下部トレー
３０１０  サーモウエル
３０２０  バルク液体
３０３０  搭シェル
３１００  上部トレー
３２００  下部トレー
３３００  液体レベル
３５００  サーモウエルの隙間
５００    第一蒸留塔
５０５    第一搭主／ベントコンデンサ
５０６    第一搭真空系
５１０    重力分離器
５１５    還流ポンプ
５２０    第一搭リボイラサーキュレータポンプ
５２５    第一搭リボイラ
５４０    留出生成物ポンプ
５４５    第一搭搭底物ポンプ
５１００  第一搭供給原料ストリーム
５１１０  第一搭搭頂物ストリーム
５１１１  第一搭非凝縮性物質ストリーム
５１１２  第一搭凝縮留出物ストリーム
５１１５  留出生成物ストリーム
５１２０  第一搭還流物ストリーム
５１５０  溶媒補給物
５１６０  第一搭搭底物ストリーム
５１６１  第一搭リボイラー供給原料ストリーム
５１６２  第一搭搭底物ポンプ供給原料ストリーム
５１７０  第一搭リボイラ戻りストリーム
６００    第二蒸留塔
６０５    第二搭主／ベントコンデンサ
６０６    第二搭真空系
６１０    第二搭留出物受取り器
６１５    第三搭搭底物ポンプ
６２０    第二搭リボイラサーキュレータポンプ
６２５    第二搭リボイラ
６４０    第二搭留出物ポンプ
６４５    第二搭搭底物ポンプ
６４８    第二搭搭底生成物ストリーム
６１００  第二搭供給原料ストリーム
６１１０  第二搭搭頂物ストリーム
６１１１  第二搭非凝縮性物質ストリーム
６１１２  二搭凝縮留出物
６１１３  第二搭留出物ストリーム
６１６０  第二搭搭底物ストリーム
６１６１  第二搭リボイラ供給原料ストリーム
６１６２  第二搭搭底物ポンプ供給原料ストリーム
６１７０  第二搭リボイラ戻りストリーム
７００    第三蒸留塔
７０５    第三搭主／ベントコンデンサ
７０６    第三搭真空系
７１０    第三搭留出物受取り器
７２０    第三搭リボイラサーキュレータポンプ
７２５    第三搭リボイラ
７４０    第三搭留出物ポンプ
７０００  第三搭供給原料ストリーム
７１１０  第三搭搭頂物ストリーム
７１１１  第三搭非凝縮性物質ストリーム
７１１３  第三搭留出物ストリーム
７１２０  第三搭還流物
７１６０  第三搭搭底物ストリーム
７１６１  第三搭リボイラ供給原料ストリーム
７１６２  第三搭凝縮留出物
７１６５  第三搭搭底物ポンプ供給原料ストリーム
７１６７  第二搭還流物
７１７０  第三搭リボイラ戻りストリーム
８１００  第三搭生成留出物ストリーム
【図１】
2004195455.tif 000008
【図２】
2004195455.tif 000009
【図３】
2004195455.tif 000010
【図４】
2004195455.tif 000011
【図５】
2004195455.tif 000012
【外国語明細書】
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