(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
山形折板形式充填物支持板および該支持板上に不規則充填物を充填してなる充填物層から構成された、（メタ）アクリル酸およびそのエステルから選ばれる少なくとも１種の易重合性化合物を取り扱うための充填塔であって、
（１）上記不規則充填物が金属製カスケードミニリング（登録商標）であり、
（２）上記不規則充填物からなる充填物層が、充填物層（Ａ）と、該充填物層（Ａ）と上記支持板との間に設けられた、充填物層（Ａ）より大きな空隙率を有する充填物層（Ｂ）とから構成されていることを特徴とする充填塔。
【請求項２】
充填物の一部または全部の表面粗度をＪＩＳ  Ｂ０６０１によるＲｍａｘが１２．５Ｓ以下とする請求項１記載の充填塔。
【請求項３】
充填物層（Ｂ）の長さが、支持板の山の高さ（Ｈ）に対し、１．１〜１．５Ｈである請求項１または２記載の充填塔。
【請求項４】
支持板が、全開口部の合計面積が塔断面積の１１０〜１５０％でり、かつ各開口部が２５〜２０００ｍｍ２  の面積を有するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の充填塔。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかの充填塔を用いて（メタ）アクリル酸およびそのエステルから選ばれる少なくとも１種の易重合性化合物を取り扱う易重合性化合物の取り扱い方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は充填塔およびこの充填塔を用いた易重合性化合物の取り扱い方法、詳しくは（メタ）アクリル酸などの易重合性化合物を蒸留するなどする際に、その重合を効果的に抑制して、蒸留などを効率よくなし得るようにした充填塔およびその使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（メタ）アクリル酸などは非常に重合しやすく、その製造工程でしばしば重合を発生して、装置の停止を余儀なくされることはよく知られている。このための対策として、ハイドロキノン、フェノチアジンなどの重合防止剤の使用や、分子状酸素含有ガスの導入などが行われている。
【０００３】
（メタ）アクリル酸などの製造工程では、その精製装置として充填塔が用いられているが、この充填塔内でも重合物の形成は不可避なものである。充填塔では、充填物層内よりむしろその支持板部においてフラッディング現象を起こしやすので、支持板部で重合が起こりやすい。このため、一般に支持板の開口部は充填層での空隙率より大きくしてあるが、重合物の形成により、その表面が閉塞する。充填塔内で重合物が形成され閉塞したときは、運転を中止し、人為的あるいは化学的に除去することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決して、（メタ）アクリル酸などを取り扱うにあたり、その重合を効果的に防止し得るようにした充填塔、およびこの充填塔を用いた（メタ）アクリル酸などの取り扱い方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの研究によれば、充填塔の支持板上に設けた充填物層に関し、その支持板に隣接する充填物層の空隙率を、残りの充填物層の空隙率より大きくすることにより上記課題を解決できることがわかった。本発明は、このような知見に基づいて完成したものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、山形折板形式充填物支持板および該支持板上に不規則充填物を充填してなる充填物層から構成された、（メタ）アクリル酸およびそのエステルから選ばれる少なくとも１種の易重合性化合物を取り扱うための充填塔であって、
（１）上記不規則充填物が金属製カスケードミニリング（登録商標）であり、
（２）上記不規則充填物からなる充填物層が、充填物層（Ａ）と、該充填物層（Ａ）と上記支持板との間に設けられた、充填物層（Ａ）より大きな空隙率を有する充填物層（Ｂ）とから構成されていることを特徴とする充填塔である。
【０００７】
また、本発明は、上記充填塔を用いた易重合性化合物の取り扱い方法である。なお、本発明の「取り扱う」とは、吸収、蒸留、抽出、放散などの操作を意味する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は従来の充填塔の断面説明図である。充填塔１には、充填物支持板９、この支持板９上に充填物を充填した充填層８、およびこの充填物を押さえるための充填物押え７が設けてある。ガス（蒸気）をガス入口４から導入し、これを、液入口３から導入し、液分散板６によって分散された液と接触させてガス出口２から取り出し、液は液出口５から取り出す。
【０００９】
図２は本発明の充填塔を示す断面説明図である。ここでは、充填物支持板９の上に充填物層１０（充填物層（Ｂ））、またこの充填層１０の上に充填物層１１（充填物層（Ａ））が設けられている。
【００１０】
充填物支持板９としては、従来公知の支持板、例えば金網形式充填物支持板または山形折板形式充填物支持板を用いることができる。山形支持板は、例えばペリー（Ｐｅｒｒｙ）編「ケミカル・エンジニアーズ・ハンドブック（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’  Ｈａｎｄｂｏｏｋ）５版」の図１８−５１に示されている。
【００１１】
図３は、山形支持板の一例の断面説明図であり、ここでＨは山の高さを示す。本発明の特徴は、充填物層の充填物支持板に隣接する部分に、残りの充填物層よりも大きな空隙率を有する充填物層を設けることにある。これにより、充填物支持板部におけるフラッディング現象を抑制し、ひいては重合物の形成を防止することができる。
【００１２】
具体的には、本発明の充填塔は、充填物支持版、この支持板上の充填物層（Ｂ）、およびこの充填物層（Ｂ）上の充填物層（Ａ）を含み、充填物層（Ｂ）が充填物層（Ａ）より大きな空隙率を有するものである。
【００１３】
充填物層（Ｂ）の空隙率を充填物層（Ａ）の空隙率より大きくするには、例えば、充填物層（Ｂ）を構成する充填物（ｂ）として、充填物層（Ａ）を構成する充填物（ａ）より大きな称呼寸法を有する充填物を用いればよい。
【００１４】
各種充填物の称呼寸法は、例えば、化学工学会編「化学工学便覧」改訂５版、２８４頁以降の表５・８に記載されている。充填物層の空隙率は、一般に、種類、材質の同じ充填物では、称呼寸法が大きくなるにつれて大きくなる。充填物の種類、材質が異なる場合には、バルクデンシティーから空隙率を下記の式にしたがって計算することができる。このバルクデンシティーとは、充填時における単位体積当りの充填物重量であり、一般的にサイズが大きくなるにつれて小さくなり、充填層の空隙率が大きくなる。
【００１５】
空隙率（％）＝［１−（バルクデンシティー（ｋｇ／ｍ3）／充填物材料密度（ｋｇ／ｍ3）］×１００
例えば、市販のカスケード・ミニ・リング（商品名、ドッドウェル社発売）の場合は、称呼寸法を、Ｎｏ．０Ｐ、Ｎｏ．１Ｐ、Ｎｏ．１．５Ｐ、Ｎｏ．２Ｐ、Ｎｏ．２．５Ｐ、Ｎｏ．３Ｐなど（称呼寸法はこの順に順次大きくなる）と定めているので、充填物（ａ）として、例えば、Ｎｏ．２Ｐを使用する場合には、充填物（ｂ）としては、それより１または２ランク高い、例えば、Ｎｏ．３Ｐを使用すればよい。
【００１６】
なお、充填物（ａ）の大きさは、塔径に応じて適宜決定することができる。
【００１７】
充填物層（Ｂ）の長さは、充填物支持板部でのフラッディング現象を抑制し得るに十分な長さとすればよい。しかし、一般的には充填物層が大きくなるほどＨＥＴＰ（一理論段相当高さ）が大きくなり、塔高が高くなって不経済となる。例えば、充填物支持板が金網形式の場合には、５０〜５００ｍｍ、好ましくは２００〜３００ｍｍとするのがよい。また、山形折板形式の場合には、山の頂上が見えなくなるようにするのがよく、具体的には、山の高さ（Ｈ）に対し、（１．１〜１．５）×Ｈ、好ましくは（１．２〜１．４）×Ｈとするのがよい。
【００１８】
充填物（ａ）および（ｂ）の形状については、特に制限はなく、球、ペレット、ラシヒリング、ボールリング、ベルルサドル、カスケード・ミニ・リング（商品名：ドッドウェル社製）、ＩＭＴＰ（商品名：ノートン社製）などいずれでもよい。充填物（ａ）および（ｂ）の形状は同一でも異なっていてもよい。
【００１９】
充填物層（Ａ）および（Ｂ）は、各々、必ずしも同一種類の充填物から形成されている必要はなく、異なる種類の充填物から形成されていてもよい。また、各充填物層は、複数の層から形成されていてもよい。
【００２０】
充填物の充填方法については、規則充填とするのが、重合をより効果的に防止できるので好ましい。この点から、充填物としては、カスケードミニリング、ＩＭＴＰなどが好適に用いられる。
【００２１】
本発明においては、充填物支持剤として、山形支持板を用いるのが、重合をより効果的に防止できるなどの理由により好適に用いられる。
【００２２】
なかでも、全開口部の合計面積が塔断面積の１１０〜１５０％、好ましくは１２０〜１３０％であり、かつ各開口部が２５〜２０００ｍｍ2、好ましくは７５〜７００ｍｍ2の面積を有する山形支持板が好適に用いられる。
【００２３】
開口部の形状は、円形に限定されるものではなく、上記範囲の面積を有するものであれば、矩形、楕円形などいずれでもよい。開口部面積が小さすぎると液通過が困難となるため液の滞留時間が長くなり重合物が形成され易い。一方、大きすぎると開口部の数が少なくなって偏流を起こし易く、フラッディング現象、ひいては重合物の形成につながっていく。全開口部の合計面積については、それを大きくとろうとすると山の高さ（Ｈ）を高くする必要があり、強度的に問題が生じる。
【００２４】
上記山形支持板の種類については特に制限はなく、好ましくは上記規定を満たす支持体のなかから適宜選ぶことができる。
【００２５】
本発明においては、充填物の一部または全部の表面粗度をＪＩＳ  Ｂ０６０１によるＲｍａｘが１２．５Ｓ以下とするのが、重合物の形成を効果的に防止できるという点から好ましいものである。
【００２６】
本発明の充填塔は、易重合性化合物の取り扱うのに好適に用いられる。易重合性化合物の代表例としては、（メタ）アクリル酸およびそのエステル、例えばメチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル、ｎ−プロピルエステル、イソブチルエステル、ｎ−ブチルエステル、２−ヒドロキシエチルエステル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルエステルなどを挙げることができる。本発明の方法においては、これら化合物を、単独、または混合物、もしくはこれらを含む液として取り扱う。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の充填塔は、易重合性化合物を取り扱うに際し、その重合物の形成を効果的に防止することができる。
【００２８】
したがって、充填塔による易重合性化合物の取り扱いを長期にわたり安定して行うことができる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。
【００３０】
実施例１
図２に示すような２節の充填塔（蒸留塔）（内径１０００ｍｍ）に、充填物支持板として、内径１６ｍｍの丸穴を設けてなり、全開口部の合計面積が塔断面積に対し１２０％の山形支持板を設け、この支持板上に次の充填物（ステンレス鋼製）を充填した。すなわち、支持板上に充填物（ｂ）を充填して充填物層（Ｂ）を形成し、この充填物層（Ｂ）上に充填物（ａ）を充填して充填物層（Ａ）を形成した。
【００３１】
充填物（ａ）：
カスケードミニリング（ドッドウェル社製）
称呼寸法：Ｎｏ．２Ｐ
充填物層（Ａ）長さ：３８００ｍｍ
充填物（ｂ）：
カスケードミニリング（ドッドウェル社製）
称呼寸法：Ｎｏ．３Ｐ
充填物層（Ｂ）長さ：２００ｍｍ
充填物（Ｂ）の充填層は山形支持板の山の高さ１５０ｍｍを十分超えるものであった。
【００３２】
上記留塔に下記のメタクリル酸を含有する液を中段より２．３ｍ3／ｈで供給し、塔頂圧力８０００Ｐａ（６０Ｔｏｒｒ）、温度７５℃、還流比１で精留した。液組成
メタクリル酸            ５０重量％
メタクリル酸メチル      ４６重量％
ハイドロキノン            ０．２重量％
１年間連続運転を行った。１年後、塔内を点検したところ、充填物層内および充填物支持板上には重合物は認められなかった。
【００３３】
比較例１
実施例１において、充填塔に充填物（ａ）のみを充填した以外は実施例１と同様にして運転を行った。
【００３４】
５ヶ月後、塔底圧力の上昇がみられたので、開放点検をしたところ、支持板開口部の約２０％が閉塞し、充填物の下層２００ｍｍ程度まで重合物の付着が認められた。
【００３５】
実施例２
実施例１において、充填物支持板として、全開口部の合計面積が塔断面積に対し１００％の山形支持板を用いた以外は実施例１と同様に運転を行った。
【００３６】
６ヶ月後、塔内を点検したところ、充填物支持板の谷間に一部重合物が認められた。
【００３７】
比較例２
実施例２において、充填塔に充填物（ａ）のみを充填した以外は実施例２と同様にして運転を行った。
【００３８】
４ヶ月後、塔底圧力が上昇した。その後、更に２０日間運転した後、開放点検をしたところ、支持板開口部の約４０％が閉塞し、充填物の下層３００ｍｍ程度まで重合物の付着が認められた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の充填塔の断面説明図である。
【図２】  本発明の充填塔の断面説明図である。
【図３】  山形支持板の断面説明図である。
【符号の説明】
１    充填塔
２    ガス（蒸気）出口
３    液入口
４    ガス（蒸気）入口
５    液出口
６    液分散板
７    充填物押え
８    充填物層
９    充填物支持板
１０  充填物層（Ｂ）
１１  充填物層（Ａ）
【図１】
0004392085.tif 000002
【図２】
0004392085.tif 000003
【図３】
0004392085.tif 000004