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CN100381191C - 洗涤装置,用于提纯洗涤物料的方法以及洗涤装置的应用 - Google Patents

洗涤装置,用于提纯洗涤物料的方法以及洗涤装置的应用 Download PDF

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CN100381191C
CN100381191C CNB038217643A CN03821764A CN100381191C CN 100381191 C CN100381191 C CN 100381191C CN B038217643 A CNB038217643 A CN B038217643A CN 03821764 A CN03821764 A CN 03821764A CN 100381191 C CN100381191 C CN 100381191C
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Abstract

本发明涉及一种洗涤装置，它有一向其输送洗涤物料(4)的第一区(1)，在其中洗涤所述洗涤物料(4)的第二区(2)和在其中熔化所述洗涤物料(4)的第三区(3)，以及设置在第二区(2)和第三区(3)之间的流阻(6)。本发明还涉及一种提纯装置、一种合成装置、一种用于提纯洗涤物料的方法，以及洗涤装置或一提纯装置在提纯中的应用，以及最后本发明涉及通过提纯得到的目标产品的应用。

Description

洗涤装置，用于提纯洗涤物料的方法以及洗涤装置的应用
技术领域
本发明涉及一种洗涤装置、一种提纯装置、一种合成装置、一用于提纯洗涤物料的方法以及一洗涤装置或提纯装置在提纯中的应用，以及最后，本发明还涉及通过提纯得到的目标产品的应用。
背景技术
对在化学工业中制造出来的产品纯度的要求变得越来越高。这特别适用于按比较小的量生产的所谓的精细化工产品或药物产品。近来，在按很大的量生产的化工产品中，同样可以看到纯度要求越来越高的趋势。所述物质主要是在大量的聚合物的进一步合成中应用的初始材料。在这种情况下，可以提到的例如有丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯酰胺，己内酰胺、萘或苯酚。当由所述初始物质制造出的产品用在医药领域、食品领域或卫生领域时，特别适合这种高的纯度要求。例如，在医药领域和卫生领域中应用时，基本上可以是部分地基于中和的、交联的聚丙烯酸吸收性聚合物，它们既在医药领域又在卫生领域作为创伤敷料或尿布来使用，以吸收含水体液。在食品领域中，例如在饮用水处理中，采用以丙烯酸或丙烯酰胺或两者为基础的絮凝剂(Flockungsmittel)。
对用于聚合反应的初始材料的纯度要求的另一个理由为，当所用的单体以高纯度存在时，聚合反应基本上可以可控制地进行。这样，可较好地控制由所述单体合成出来的聚合物的性能起决定作用的分子量和分子量分布。
在工业规模上要求高纯度的另一个方面为废水处理领域。这是因为这样的事实，即在技术合成中越来越多地用水溶剂或含水溶剂来代替有机溶剂，这就造成，出现越来越大量的合成工艺废水。但是，环境保护的规定又要求，要尽可能全部地从相应的将水用作溶剂的合成的产品或副产品中去掉废水。
在食品领域，对于确定用于消费的产品的纯度的要求越来越高。在集中生产时，这特别适合。此外，为此对经济的而且会保护食品的集中方法的需要也大。
同样，由于加热技术、喷气发动机和内燃机的技术发展，为了功率优化和排气优化，要求使用越来越纯的燃料。
不过，在合成化学化合物时，或在从自然资源获取物质时，所需要的物质通常不会是纯净的产品。更确切地说，在合成或在从自然资源获取物质时会形成一种化合物混合物，除去杂质如溶剂、初始产品和副产品或非所需要的异构体外，所述化合物混合物的组分还包括所需要的物质。为了从杂质中分离出所需要的物质，在工业规模中通常采用蒸馏分离法，但是，这会导致高的能耗，并且对于热敏性和通常为反应活性的最终产品的情况，造成产出降低，这是因为，由于比较强烈的热条件，所需要的产品会进一步反应/转化。
如果所需要的物质是一种在合成过程以后存在于一种液态的化合混合物中的可结晶的化合物时，则熔融晶体适于用作提纯所需要的物质，也就是从通常称为“原始溶液(Feed)”的液态的化合物混合物中分离物质的尽可能缓和的方法，在该原始溶液中，其它副产品被溶解或作为液体存在。此时，所需要的化合物作为固体从液体中结晶出来，接着将结晶态的固体从其余的通常称为母液的液体中分离出来并重新熔融。然后将所述熔体作为纯净的产品导出。
从现有技术已知的常用的结晶方法有静态分层结晶和动态分层结晶或悬浮结晶，在分层结晶中，使要分离的化合物沉积在静止的经过冷却的表面上，而悬浮结晶则是基于悬浮液中的晶体成长。此时，与分层结晶相比，悬浮结晶有这样的优点，即它可以按连续的过程进行。此外，由于晶体较缓慢的成长速度，晶体的纯度通常都非常高。虽然，由于缓慢的成长速度，但是，仍可以通过悬浮结晶连续得到高的产品产量，这是因为，在溶液中给结晶提供了较大的用于晶体成长的面积-即所有单个颗粒的总的晶体表面。因此，悬浮结晶成为用于在目标产品中获得高纯度的非常有效而经济的方法。
由于相对于分层结晶有较缓慢的晶体成长，存在于流体中的杂质基本上不会形成到晶体中，而是存留在母液中。在一个一步式结晶过程中，通常就已经可以得到所需要的化合物的高纯度的晶体。
对于最终产品的纯度重要的另一个步骤为，将存在于悬浮液中的晶体与悬浮液的其它液态组分分离，所述组分主要包含杂质和要提纯的混合物的未结晶部分。这种分离多数通过固体/液体分离工艺进行，这种分离工艺可按一个阶段或多个阶段进行，其中，至少在最后一个阶段，通常采用所谓的洗涤塔作为洗涤装置。在这种洗涤装置中，送入在一结晶器中产生的晶体悬浮液，并在形成晶体床的情况下浓缩晶体悬浮液。以逆流方向引导一种洗涤液，最好是由熔融的晶体本身形成的熔体，通过此晶体床。
为了形成致密的晶体床，可以采用各种方法。例如US Re.24038描述了一种重力式洗涤塔，在洗涤塔的上部区域将晶体悬浮液导入所述洗涤塔，并由于沉积过程形成晶体床。但在这类塔中有这样的危险性，即在沉降过程中会形成垂直的通路，其中会出现母液或晶体悬浮液与洗涤液的再混合。
如同从DE OS1947251知道的那样，按重力工作的洗涤塔至少在其高度的一部分上装备有一搅拌机构，该搅拌机构可防止在晶体床中形成垂直的液体通路。不过，这种搅拌机构会造成这样的缺点，即由于搅拌运动会出现晶体床的涡流，它会对洗涤装置的分离效率起不利的作用。
在液力或机械洗涤塔中不需要这种搅拌器。例如，EP 0920894A1公开了一种液力洗涤塔，其中在压力下将悬浮液送入一压力密封的壳体中，并通过输送压力形成一致密的晶体床。在EP 0920894Al中通过一可半渗透的柱塞形成所述压力，所述柱塞允许晶体悬浮液的液相流过。在DEOS2800540中采用设计成蜗杆形的旋转的输送元件作为压实晶体的装置，以形成晶体床。
为了使晶体床中致密化的晶体重新分散，以便将其送入到一个晶体在其中熔化的区域，DE10039025A1建议了一个与建立面(Aufbaufront)相对布置的旋转的清除工具，所述工具通常是一转刀或一刮刀。
在前面所述的用于输送或使晶体致密化成一晶体床和用于分离晶体的活动的装置的共同之处是，所述装置导致晶体床中的不均匀性。除去与在洗涤塔中安装所述活动的部分一起出现的巨大的成本外，还需要很大的维护费用。对洗涤塔中活动部分的维护通常导致必须中止洗涤塔的运行，拆卸、清理、修理或更换所述部分。洗涤塔中的活动部分特别在提纯反应活性的物质时有另一个缺点。例如，在提纯丙烯酸时，在活动部分的轴的密封区常常产生不希望的自发的聚合反应，这会造成，必须中止洗涤塔运行，去除所产生的聚合物，拆卸、修理或更换所述活动部分。
对于这一问题，由DE 3786471T2已知一种洗涤塔，所述洗涤塔在晶床的范围内没有运动部分。此外，DE 3786471T2公开了各种减少甚至避免堵塞或堵滞输入孔的解决方案。但这一解决方案并未考虑在晶体床和晶体悬浮液以及晶体悬浮液与晶体床之间的过渡区存在的复杂的流体力学状态。在Effect of Compressibility on Performance of Hydraulic WashColumns，L.Van Oord-knal，O.S.L.Bruinsma，P.J.Jansen，AIChEJournal，July 2002，Col.48，No.7,1478ff页和“A General Control StrategyFor Hydrau lic Packed Bed Wash Colu mns，P.J.Jansen，O.S.L.Bruinsma，G.M.Van Ros malen，R.deGoede，Trans IchemE，Vol.72，Part A，September 1994，695ff页中作为对洗涤塔的可靠运行的重要因素对所述状态作了说明。
发明内容
由此，本发明一般性的目的是，减轻或克服由现有技术产生的缺点。
本发明的目的特别是，提供一种洗涤装置，它可以在合适的分离效率下尽可能经济而又简单地制造。
此外，本发明的目的还在于，提供一种洗涤塔，它对大规模工业的应用可以毫无困难地升级(Upscaling)。
此外，本发明的目的还在于，提供一种洗涤塔，它有较长的使用寿命，所述使用寿命不会由于过分频繁的修理工作所引起的停工而中断。
此外，本发明的目的在于，提供一种用于提纯一洗涤物料的方法，它除了合适的分离效率以外，还允许一尽可能连续而不中断的运行，因而特别好地适合于大规模工业上的应用。
所述目的可通过一洗涤装置来实现，该装置具有：
-一第一区，向其中输入洗涤物料，
-一第二区，在其中洗涤所述洗涤物料，和
-一第三区，在其中熔化所述洗涤物料，以及
-一设置在第二区和第三区之间的流阻部。
此外，本发明涉及一洗涤装置，它具有：
-一第一区，向其中送入洗涤物料，
-一第二区，在其中洗涤所述洗涤物料，
-一第三区，在其中熔化所述洗涤物料，以及
-一设置在第二区和第三区之间的流阻部，
其中第二区至少部分地由一柱形成，以及此柱有一至少为300mm、最好为700mm和特别优选为1000mm的直径。该直径通常限制在8000mm(以内)。
通过这样确定第二区的尺寸，就可以有利地适应在洗涤装置中运动的洗涤物料的复杂的流体力学性能。
在一个按照本发明的洗涤装置的实施形式中，优选绕第二区的纵向中轴线旋转固定地设置所述流阻部。此外，所述流阻部还优选位置固定地设置在第二区和第三区之间。特别优选的是，流阻部位置固定地在第二区和第三区之间牢固地与所述区连接。
按照本发明，优选用一种晶体悬浮液作为洗涤物料。所述晶体悬浮液一方面包括晶体，另一方面包括一种液相。所述晶体优选按重量至少有50％、最好75％，更好95％，特别优选99％以及此外优选99.9％只由唯一一种目标产品组成。原则上，按照本发明的洗涤装置可用于浓缩和用于固体/液体分离。此处，目标产品一方面可以是在固体/液体分离时产生的液体，或另一方面是在浓缩时产生的可结晶的固体。通常，目标产品可以是食品、单体、燃料、溶剂；或来自废水处理的水；或同质异构体、非对映异构体或对映异构体。
作为食品，优选为饮料。作为单体，优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯甲酸、双酚A、己内酰胺、脂肪酸、一氯乙酸、二异氰酸甲酯(Methyldiisocyanat)、二异氰酸亚甲苯基酯、萘、石蜡、邻二氯苯、对二氯苯或间二氯苯、邻二甲苯，2苯并[c]呋喃酮或它们各自的衍生物或它们各自的盐。作为燃料，优选为肼或柴油。
单体目标产品最好是有至少一个双键的且有2-20个碳原子的有机化合物或水。作为有至少一个双键的具有2-20个碳原子的有机化合物，可以列举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯，其中，优选丙烯酸，甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯，特别优选丙烯酸。对于形成晶体的目标产品为水的情况，特别优选采用水，所述水在有机合成中作为溶剂，并可与所述有机合成的主产品和副产品分离。在这种情况下，特别要提到的是至少有一个双键的有机化合物最好是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯醛或甲基丙烯酸酯的合成，此时，特别优选丙烯醛或丙烯酸的合成。
当洗涤物料作为一固相和一液相的混合物例如在晶体悬浮液中存在时，则由晶体形成的固相按重量分别占总的洗涤物料或总的晶体悬浮液的份额的范围为10％-80％、优选15％-60％、特别优选20％-40％。此外，洗涤物料还包括一液相。在第二区的上部，此液相主要包括来自熔融的晶体的洗涤液。在第二区的下部，最好是在固体/液体分离装置的区域，在液相中主要是源自结晶器中晶体形成过程的母液，所述母液可通过固体/液体分离装置排出。
此外，洗涤物料、最好是晶体悬浮液优选具有一＜250mPas的粘度，最好为＜100mPas，特别优选＜50mPas，均按DIN 53019ISO/ISO 3219确定。
当洗涤物料作为晶体悬浮液存在时，所述晶体优选具有一最大为1500μm的平均直径，最好在50-100μm之间，更优选在75-500μm之间，特别优选在100-250μm之间。平均直径根据晶体悬浮液的500个随机选择的晶体确定，晶体的尺寸为晶体的最大长度和垂直于最大长度在中部测量的单个晶体的直径的平均值。为了确定所述长度和直径，可以采用包括一连接有的CCD照相机和一PC分析单元的光学显微镜，其中采用SoftImaging System公司的PC程序(SIS、V3.1)。
此外，优选使按照本发明的洗涤装置至少在第二区中可达到0.1-30bar，最好0.5-10bar，特别优选1.5-7bar的压力。此外，还优选，使所述压力大于过滤器的背离洗涤物料一侧的压力。
例如，在一含有丙烯酸的晶体悬浮液中，晶体中的丙烯酸的浓度按重量至少为90％，最好至少为95％，特别优选至少为98％，尤其优选为99％，分别相对于晶体计算。
特别优选的是，在流阻部的区域中，液相中熔融的目标产品的浓度要比第二区远离流阻部的区域中的浓度大。
在处理来自丙烯酸合成或丙烯醛合成最好是来自丙烯醛合成的废水时，形成晶体悬浮液的水的晶体按重量包括至少90％，最好至少为99％，特别优选至少为99.9％的水，分别相对于晶体。
在按照本发明的洗涤装置中，优选使向其输送洗涤物料的第一区设计成孔，在其上最好连接一管状的管线，一洗涤物料输送装置与该管线连接，该输送装置最好位于洗涤装置的外面。有利的是，备用地采用多个用于洗涤物料的输送装置。当洗涤物料包含反应活性化合物时，这是特别适宜的。这样，当多个输送装置中的一个例如由于所述反应活性的化合物的不希望的自发聚合反应而发生故障时，按照本发明的洗涤装置仍然可以继续运行。故障的输送装置的修理可以简单而方便地进行，因为所述输送装置位于洗涤装置的外面。
作为用于按照本发明的洗涤装置的输送装置，可以考虑采用本领域的技术人员认为合适的输送装置。特别优选的是使洗涤物料尽可能小地受到机械载荷的输送装置，其中特别有利的是，洗涤物料受到小的剪切力。此外，输送装置应当通过尽可能无脉冲的运行尽可能小地干扰晶体床。“无脉冲”可以理解为，输送装置出口处的输送物料的压力波动(幅度)小于0.5bar。出于这个原因，与不连续工作的往复式活塞泵相比，优选采用连续工作的蜗杆式输送泵和旋转式活塞泵、离心泵-最好是具有尽可能大的间隙宽度、最好至少为平均晶体直径的2倍的间隙宽度的离心泵，或多活塞隔膜泵，其中特别优选蜗杆式输送泵。因此，在按照本发明的洗涤装置中在第一区前面或至少部分地在第一区中设置一无脉冲的输送装置，其中所述无脉冲的输送装置最好具有一输送蜗杆。
在其中洗涤所述洗涤物料的按照本发明的洗涤装置的第二区通常如此构造并布置，即，使洗涤物料在该区中可尽可能没有不均匀性并尽可能以层流运动。
优选在按照本发明的洗涤装置运行时，在整个第二区中没有建立面。由此，建立面指的是从悬浮液到晶体床的过渡部，并且其特征是，悬浮液中的晶体的含量的较急剧地升高。此外，在按照本发明的洗涤装置运行时，建立面还优选位于第一区内，最好在输送装置的输送部分的上方。
此外，在设计成管形的第二区中，管的长度优选最多为第二区中使用的管的横截面(尺寸)的10倍，最好最多为5倍，特别优选最多为1倍。
洗涤物料在其中熔化的按照本发明的洗涤装置的第三区最好设计成不形成明显的过热区域，由于所述过热包含在洗涤物料中的反应活性化合物可以进行不希望的反应。与第二区完全一样，按照本发明的装置的第三区最好也设计成管形。在第三区的一个实施形式中，在第三区的壁上设有加热元件。按照第三区的另一个实施形式，加热元件位于第三区内部。此外也可以组合这两个实施形式。根据按照本发明的洗涤塔的另一实施形式，仅在第三区的外面设有一个或在第三区的外面附加地设有一个熔化热交换器。在这种情况下，对第三区的加热通过回送熔融的目标产品实现。对于特别敏感的物质，优选采用位于第三区外面的熔化热交换器，其中熔化热交换器的传热面的表面温度比目标产品的熔点最好最多大5℃，优选最多大3℃，特别优选大1.5℃。
这样构造并布置流阻部，以使它首先使包含在洗涤物料中的固体组分，最好是悬浮液的晶体致密化，而不会使晶体堵塞流阻部中致密化的基础。由此，不需要采用活动的刮刀(Schaber)或刮抓器(Kratzer)，它们必须破碎洗涤物料的致密化的固体以使其进入第三区。按照本发明，所述破碎由流阻部进行。
按照本发明的洗涤装置的一个实施形式，流阻部的特征为，它相对于流阻部的总面积有一＞0到＜100％的局部自由横截面，最好为20％-80％，特别优选为40％-60％。优选地，该自由横截面是可变的。
按照本发明的洗涤装置的一个实施形式，流阻部具有至少一个孔。
此外，优选使设置在流阻部中的孔有在0.001-50mm范围内的横截面(尺寸)，最好在5-25mm的范围内，特别优选在10-20mm的范围内。
在按照本发明的洗涤装置中，优选至少一个孔的横截面是可变的。
此外，孔壁还优选可用一种液体湿润，以便改进洗涤物料的通过性。为此，在孔壁上形成一薄膜，以湿润孔壁并减小甚至防止晶体粘附。所述薄膜最好主要由设置在流阻部中的加热装置熔化的熔融的目标产品组成。
此措施允许例如平衡洗涤物料中尤其是晶体床中的压力波动，并防止形成堵塞。
按照一个实施形式，所述孔设有可调节的小孔。按照另一个实施形式，这样实现孔横截面的可变性，即所述流阻部由一有孔的第一板和另一同样有孔的布置成可相对于第一板旋转的第二板组成。
按照另一实施形式，流阻部的至少一个孔由一栅格件的支杆形成。流阻的强度可如此改变，即至少两个所述栅格件布置成可相对移动的，并且通过相对移动在栅格件中形成的孔可通过相应的另一个栅格件的支杆或多或少地覆盖。
此外，在按照本发明的洗涤装置中，可以优选地使洗涤物料的液相，例如熔融的晶体能以形成洗涤物料的晶体悬浮液的形式从流阻部的至少一个孔中流出。采用这种措施，可以防止设置在流阻部中的孔堵塞，并提高洗涤塔的分离效率。所述孔最好小于平均的晶体直径。
此外，在按照本发明的洗涤装置的一个实施形式中，优选使孔的朝向第二区的A横截面为朝向第二区的B横截面的10倍。最好是，所述孔设计成锥形的。此措施也防止孔并由此也防止流阻部的堵塞。此外，此措施有助于形成尽可能均匀的晶体床。此处，流阻部朝向第二区的表面特别优选地具有凸形的凹陷部，孔从所述凹陷部出发。
按照本发明的洗涤装置还优选在第一区和第二区之间设置一具有一滤液排放管的固体/液体分离装置，最好是一过滤器。目标产品在滤液排放管中的浓度还优选等于，最好小于第一区的液相的目标产品的浓度。此外，第三区中的目标产品的浓度优选大于第二区中的浓度。
可以采用这样的过滤材料作为合适的过滤器，它具有一比包含在洗涤物料中的固体组分的平均微粒尺寸小的孔尺寸。过滤材料的平均孔尺寸优选在1-1000μm的范围内，最好在50-800μm的范围内，特别优选在100-500μm的范围内。此外，合适的过滤材料为金属丝栅格、金属丝织物、金属丝无纺织物(Gelege)或金属丝针织物。
因此，在按照本发明的洗涤装置中，过滤器优选在一设置于第一区和第二区之间的壁上形成。此外，在其中形成过滤器的壁优选设置成与相对于由流过洗涤装置的洗涤物料的流动方向形成的轴线成一个在＞0°并＜90°的范围内，最好为1°-50°或优选15°-60°，以及特别优选10°-30°或5°-15°的角度α。
此外，优选至少可对按照本发明的洗涤装置的第二区，最好是过滤器，进行温度调节。
优选地，可对流阻部进行调温。
此外，本发明涉及一提纯装置，它有一与前述的洗涤装置的第一区以输送晶体的方式连接的结晶器。本领域的人员原则上会考虑所有适于产生晶体悬浮液的装置作为结晶器。在此情况下，可以提到的例如有冷却盘式结晶器。
另外本发明还涉及一种提纯装置，它具有一与一具有：
-一第一区，向其中送入洗涤物料，
-一第二区，在其中洗涤所述洗涤物料，和
-一第三区，在其中熔化洗涤物料，以及
-一设置在第二区和第三区之间的流阻部
的洗涤装置的或按照本发明的洗涤装置的第一区按输送晶体的方式连接的结晶器。
另外，本发明还涉及一种提纯装置，它具有一与前述洗涤装置按输送晶体的方式连接的结晶器。
根据按照本发明的提纯装置的优选的实施形式，可在结晶器与洗涤装置之间设置一缓冲容器，以例如使晶体悬浮液的熟化或均匀化。
根据按照本发明的提纯装置的另一个实施形式设想，至少部分地将通过过滤器分离出来的母液回送至晶体悬浮液中。这可以在输送装置的前面或后面，最好是后面，特别优选在输送装置与固体/液体分离装置之间进行。
根据按照本发明的提纯装置的另一个实施形式设想，至少部分地将在第三区中熔化的提纯产品回送至流阻部中。
此外，按照本发明的提纯装置的另一实施形式包括一将在第三区中熔化的提纯产品至少部分地回送至第三区中，此时，形成在第三区中存在的晶体的涡流。
在提纯装置中设置的主流、回送以及流阻部的孔的变化，都可根据由最好是单件式的复式温度传感器或复式电阻温度计在至少一个部位得到的数据来控制。复式温度传感器最好布置在最好是旋转对称的晶体床的中部。所述控制用于实现尽可能均匀的洗涤物料流和尽可能高的分离效率。这特别可以通过由温度测量值控制的主流和回送来进行，通过所述主流和回送可以确定洗涤面(Washfront)的位置。此外，这样就可调节洗涤塔中的压力状态。与此有关的细节可由DE10039025A1、DE10036880A1和DE10036881得出，因此，所述文献的内容形成本公开的一部分。由此由多个测量探针引起的晶体床的不均匀性可通过保证对洗涤面的位置的控制来避免。
此外，按照本发明优选至少两个按照本发明的提纯装置可按串联或并联彼此连接。连接方式和在连接中使用的提纯装置或洗涤装置的数目取决于目标产品的纯度要求和可提纯能力。
此外，本发明涉及一种合成装置，它包括一合成设备，最好是一反应器，并在下游具有一前面所述的提纯装置。对于丙烯酸和甲基丙烯酸的合成和结晶器与洗涤装置优选的组合可参考WO02/055469中的说明，由此所述文献形成本文件公开内容的一部分。由此，在一个按照本发明的实施形式中，合成设备优选为一气相氧化合成单元。对于可聚合的物质尤其是单体丙烯醛、(甲基)丙烯酸尤其丙烯酸的制造，可以参考“Stets geforscht”卷1和2，Chemieforschung im Degussaforschungszentrum Wolfgang1988，108-126页)，”中的“Acrolein und Derivate”，此处，此文献的内容形成此公开内容的一部分。
此外，本发明涉及一种用于提纯一洗涤物料的方法，其中所述洗涤物料通过一前面说明的洗涤装置的第一区输入，并得到目标产品。
在按照本发明的方法的一优选实施形式中，洗涤物料按重量包含至少20％，优选至少50％，特别优选至少85％的目标产品，最好是丙烯酸。
此外，本发明涉及可按照本发明的方法得到的目标产品在制造食品、聚合物、燃料、润滑剂、清洁剂、染料或药物中的应用。
最后，本发明涉及按照本发明的洗涤装置或按照本发明的提纯装置在提纯目标产品如食品、单体、燃料、溶剂中的应用；或在废水处理中的应用；或在同分异构体分离中的应用。
作为食品，优选为饮料。作为单体，优选为丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯甲酸、双酚A、己内酰胺、脂肪酸、一氯乙酸、二异氰酸甲酯(Methyldiisocyanat)、二异氰酸亚甲苯基酯、萘、石蜡、邻二氯苯、对二氯苯或间二氯苯、邻二甲苯，2苯并[c]呋喃酮或它们各自的衍生物或它们各自的盐。作为燃料，优选为肼或柴油。
下面将参考非限制性的附图较详细地说明本发明。
附图说明
图1示出按照本发明的洗涤装置的示意图的剖视图。
图2示出按照本发明的提纯装置的示意性结。
图3示出设计成挡板的按照本发明的流阻部的示意性剖视图。
图4以剖视图和局部俯视图的形式示出作为按照本发明的流阻部的栅格件的示意图。
图5以剖视图和局部俯视图示出作为按照本发明的流阻部的具有可调节的孔截面的挡板的示意图。
图6用俯视图示出一流阻部6。
图7示出沿图6的轴线I/I’的挡板的示意性剖视图。
具体实施方式
图1示出由一第一区1、一第二区2和一第三区3组成的洗涤装置，该第一区可具有一输送装置61，最好是输送蜗杆。在包含洗涤物料4的第二区2和第三区3之间固定地设置一流阻部6。所述流阻部6设计成具有孔10的挡板。此外，流阻部具有产品流回送部26，利用所述产品流回送部，熔融的目标产品被导入流阻部6中并可从孔10中流出。此外，流阻部具有一用于接纳一具有不同的测量部位30的复式温度传感器29的孔31。所述第二区2形成一洗涤塔53。洗涤塔53最好设计成旋转对称的管，同第二区2完全一样，第二区2的一纵向中轴线5穿过所述管延伸。洗涤塔53的壁具有尽可能光滑的表面。洗涤塔53包含晶体床32，所述晶体床沿直线箭头的方向流过洗涤塔53。与晶体床32的流动方向相反，一洗涤液33沿蛇形箭头的方向流过晶体床。在第一区1和第二区2之间布置一过滤器7，所述过滤器具有一滤液排出管路8。过滤器7的壁9与洗涤塔53的壁相邻接。过滤器7的朝向洗涤物料4的壁设计成具有筛分件的锥形孔板，此时，过滤器7的壁布置成相对于第二区2的纵向中轴线成一＞0°至＜90°的角度α。由此，洗涤塔53在一端由流阻部6终止，而在直至为第一区保留的用于洗涤物料输送部52的孔的另一端由过滤器7终止。第一区1具有一设计成管的洗涤物料输送部52，在所述洗涤物料输送部中通过三脚架28固定有复式温度传感器29。第三区3具有一熔化装置54，在所述熔化装置中，通入产品回路熔体回送部，产品回路悬浮液回送部通出。一方面，在本段中描述的洗涤装置可以这样运行，即如图1所示，将第一区1布置在下面。不过，也可以使洗涤装置反过来运行，由此，从上面向第一区1加载洗涤物料。
在图2中，将在一作为合成装置14的组成部分的在一些情况下具有在中间连接的急冷装置的反应器中产生的原始溶液通过一原始溶液送入管路55送入一结晶器13，在该结晶器中作为晶体悬浮液产生洗涤物料。晶体悬浮液通过一晶体溢流部48被转送至一缓冲容器49中，并通过一缓冲容器溢流部50被送入用于洗涤物料/悬浮液的输送设备51。晶体悬浮液通过洗涤物料输送部52沿过滤器7到达洗涤塔53，并通过流阻部6进入熔化装置54，在所述熔化装置上连接有通入一热交换器17的产品回路悬浮液回送部15，并且通过一产品循环泵18、通过一产品回路熔体回送部19完成至熔化装置54中的回送，或通过产品流回送部26完成至流阻部6中的回送。回送的目标产品的量通过一调节产品出口的压力阀20确定。该压力阀20通过复式测温元件借助多点调节来控制，以通过保留的并由此是回送的目标产品的量的变化来调节洗涤塔中的洗涤面的高度。经过提纯的目标产品通过提纯产品出口21离开提纯装置。在提纯产品出口21处，可以连接另一个提纯装置，其中离开提纯产品出口21的提纯产品首先再次送入另一其上连接有图2示出的提纯装置的另外的组成部分的结晶器中或至少部分地回送至原有的结晶器中，或两者都做。滤液22的一部分可通过一由一滤液回送泵24驱动的第一滤液回送部23、经过一第二滤液回送部25、通过送入缓冲容器溢流部50而被送入洗涤物料中。多个按照本发明的提纯装置的优选的布置形式可以参考WO02/055469，因而所述文献形成本文件公开的一部分。此外，至少滤液22的一部分可以按照用虚线表示的管路送入输送设备51的压力侧。通过这一措施，可独立于总的质量流对洗涤物料或悬浮液的输送流进行调节。此外，可以在产品循环热交换器17的前面借助一抑止剂计量器58将通过一抑止剂供应部16送入的抑止剂输送给目标产品。通常在目标产品已经如此纯，以致它由于其反应活性而倾向于发生不希望的和自发的反应时，这是适宜的。此外，含有目标产品的晶体的熔化可通过含有目标产品的熔体在由参考标号15、17、18和19形成的回路中的运动来实现。
图3示出了设计成挡板的流阻部6。所述挡板在图面中具有两个孔10，其中所述孔10朝向第二区2的A截面11大于朝向第三区3的B截面12。从第二区2看去，孔10首先具有一锥形孔57，它在一端有一A截面11，在另一端有一B截面12。在锥形孔57的B截面上连接一具有B截面的平行孔56。晶体床32的晶体59沿直线箭头的方向通过孔10移动。与之相反，洗涤液33沿蛇形箭头的方向流动。设计成挡板6的流阻部具有一调温介质入口34和一调温介质出口35以对其加热。此外，产品通过产品流回送部26到达孔10和设计成挡板的流阻部6的朝向第二区2的一侧。通过孔31、包含通过产品流回送部21回送至流阻部6的目标产品的熔体被送至晶体59，以洗涤晶体。此外，通过孔31可以被输送给复式测温元件30。
图4示出设计成栅格的流阻部6，其中孔10由支杆36形成。所述栅格37可由一加热设备38加热。在另一构形中，支杆36是一网格的一部分。在这一段所描述的构形中，支杆36优选设计成空心的，并可通过如此形成的空腔送入加热剂/冷却剂，以便保证对熔融的晶体尽可能无过热地加热。通过在这一段中说明的实施方式，可以加热流阻部6。对于其它的参考标号可参考对前面附图的说明。
图5示出一具有在其截面上可变的孔10的流阻部6，它有一固定的下孔板39和一可相对于下孔板39旋转的孔板42，所述孔板42可通过一具有一驱动线圈45的环形磁体44绕一复式温度传感器导向件46移动。对于其它的参考标号可参考对前面附图的说明。
图6用俯视图示出一流阻部6。此流阻6有多个分别具有一做成凸形结构的锥形孔57的孔10。此外，流阻部6的所示局部具有一个孔31。
图7示出流阻部6的沿图6中示出的局部的轴线I/I’的剖视图。此流阻6有孔10和31。孔10由一凸形的孔60和一平行孔56形成，所述孔设计成基本上垂直于流阻部6的所示局部的表面。
在下面进一步通过非限制性的示例详细说明本发明。
示例
例1(水处理)
在按照图2的带有一GMF-Gouda B.V.公司的100升冷区盘式结晶器作为结晶器13的装置中，将按重量10％的乙酸和水的混合物送入结晶器中。结晶热通过冷却盘式结晶器的冷却表面排走。所用的混合物的平衡温度为3.5℃。用一Netzsch GmbH公司的偏心蜗杆泵(最大输送功率150升/小时)通过缓冲容器49将在结晶时产生的悬浮液(对应于零下3.5℃的结晶温度，悬浮物的密度约为30％)连续送至一按照图1的洗涤装置(内径82mm，长度550mm)，所述装置包含一锥形过滤器7(具有250μm的筛孔直径，下部直径为27.7mm，上部直径为80.5mm的过滤材料1.4571)和一如图3的流阻部(高度60mm，具有9个分别为14mm的通孔)。
为了产生逆流洗涤，通过纯净产品出口21提取出总体积流的20％左右，以使朝上移动的晶体床的晶体的一部分在熔化以后重新穿过晶体床向下流动。这样，在洗涤塔的头部处乙酸的浓度可降至按重量2.8％。
例2
将在表1中给出其成份的丙烯酸混合物送入按照图2的具有一100升的冷却盘式结晶器(GMF-Gouda B.V.)的装置中。
表1
  名称   原始溶液
  水   ％   8.0
  乙酸   ％   0.052
  糠醛   ％   0.006
  苯甲醛   ％   0.007
  丙烯醛   ％   ＜0.0001
  丙酸   ％   0.028
  原白头翁素   ％   0.006
  丙烯酸   ％   91.625
  MEHO   ％   0.016
  MQ   ％   0.017
  PZ   ％   0.036
  D-丙烯酸   ％   0.227
  MSA   ％   0.030
  其它   ％   0.059
MEHQ：        甲基乙基氢醌
HQ：          氢醌
PZ：          酚噻嗪
D-丙烯酸：    二聚丙烯酸
MSA：           马来酸酐
结晶热通过冷区盘式结晶器的冷却表面排走。所用的混合物的平衡温度为5℃。利用一Netzsch GmbH公司的偏心蜗杆泵(最大输送功率300升/小时)通过缓冲容器将在结晶时产生的悬浮液(对应于2℃的结晶温度，悬浮物的密度按重量约为20％)输送至如图1的洗涤塔(直径82mm，长度520mm)，所述洗涤塔包括一锥形过滤器(具有250μm的筛孔直径，下部直径为27.7mm，上部直径为80.5mm的过滤材料1.4571)和一如图4的流阻部(金属丝支杆直径0.5mm，筛孔直径1.5mm)。
为了产生逆流洗涤，纯净产品出口21完全封闭，从而朝上移动的晶体床的晶体的全部在熔化后重新穿过晶体床向下流动。这样，在24小时以后，在洗涤塔的头部处得到具有如表2的组分的纯丙烯酸。
表2
  名称   产品
  水   ％   1.37
  乙酸   ％   0.013
  糠醛   ％   ＜0.0001
  苯甲醛   ％   0.001
  丙酸   ％   0.01
  原白头翁素   ％   0.001
  丙烯酸   ％   98.558
  MEHQ   ％   0.001
  HQ   ％   n.b.
  PZ   ％   n.b.
  D-丙烯酸   ％   0.03
  MSA   ％  ＜0.001
  其它   ％   0.009
MEHQ：        甲基乙基氢醌
HQ：          氢醌
PZ：          酚噻嗪
D-丙烯酸：    二聚丙烯酸
MSA：         马来酸酐
n.b.：        小于测量极限
表2表明，按照本发明的洗涤装置可成功地用于将丙烯酸提纯至高纯度。在此提纯中得到的滤液有如表3的成份。
表3
  名称   滤液
  水   ％   10.3
  乙酸   ％   0.06
  糠醛   ％   0.007
  苯甲醛   ％   0.008
  丙酸   ％   0.03
  原白头翁素   ％   0.005
  丙烯酸   ％   89.104
  MEHQ   ％   0.018
  HQ   ％   0.022
  PZ   ％   0.042
  D-丙烯酸   ％   0.342
  NSA   ％   0.09
  其它   ％   0.053
MEHQ：        甲基乙基氢醌
HQ：          氢醌
PZ：          酚噻嗪
D-丙烯酸：    二聚丙烯酸
MSA：         马来酸酐
浓度数据借助气相色谱法确定。水浓度根据ASTM D 1364确定，抑止剂的浓度根据ASTM D 3125确定。
通过在按照本发明的方法中应用的本发明的装置，示例2显示了很高的提纯。表1和表2的比较表明，除去目标产品丙烯酸外，可降低所有其它杂质的浓度。
参考标号表
1                第一区
2                第二区或柱2a
3                第三区
4                洗涤物料
5                第二区的纵向中轴线
6                流阻部
7                过滤器
8                滤液排出管路
9                壁
10               孔
11               A截面
12               B截面
13               结晶器
14               合成设备
15               产品回路悬浮液回送部
16               抑止剂送入部
17               产品循环热交换器
18               产品循环泵
19               产品回路熔体回送部
20               压力调节阀-产品出口
21               提纯产品出口
22               滤液
23               第一滤液回送部
24               滤液回送泵
25               第二滤液回送部
26               产品流回送部
27               具有筛分件的锥形孔板
28               三角架
29               复式温度传感器
30               复式测温元件或复式电阻温度计
31               孔
32               晶体床
33               洗涤液
34               调温介质入口
35               调温介质出口
36               支杆
37               具有不同筛孔直径的栅格件
38               加热装置
39               下孔板
40               下孔板的孔
41               孔的倒圆
42               上孔板
43               上孔板的孔
44               环形磁体
45               驱动线圈
46               复式温度传感器导向装置
47               自由横截面
48               晶体溢流部
49               缓冲容器
50               缓冲容器溢流部
51               用于洗涤物料/悬浮液的输送设备
52               洗涤物料送入部
53               洗涤塔
54               熔化装置
55               原始溶液管路
56               挡板孔
57               锥形孔
58               抑止剂计量器
59               晶体
60               凸形的孔
61               输送工具或输送蜗杆

Claims (20)

1.洗涤装置，包括
-一向其中送入洗涤物料(4)的第一区(1)，
-一在其中洗涤所述洗涤物料(4)的第二区(2)，和
-一在其中熔化所述洗涤物料(4)的第三区(3)，以及
-一设置在第二区(2)和第三区(3)之间的流阻部(6)，
其中，第二区(2)至少部分地由一柱(2a)形成，并且其中所述柱有一至少为300mm的直径。
2.如权利要求1的洗涤装置，其特征为，绕第二区(2)的一纵向中轴线(5)转动固定地设置所述流阻部(6)。
3.如权利要求1的洗涤装置，其特征为，在第一区(1)和第二区(2)之间设置有具有一滤液排出管路(8)的用于固体/液体分离的过滤器(7)。
4.如权利要求3的洗涤装置，其特征为，所述过滤器(7)在一设置于第一区(1)和第二区(2)之间的壁(9)上形成。
5.如权利要求4的洗涤装置，其特征为，所述壁(9)设置成相对于纵向中轴线(5)成一在＞0°和＜90°的范围内的角度α。
6.如权利要求1的洗涤装置，其特征为，所述流阻部(6)具有至少一个孔(10)。
7.如权利要求1的洗涤装置，其特征为，所述流阻部(6)的特征是，具有一相对于流阻部的总面积在＞0％至＜100％的范围内的局部自由横截面。
8.如权利要求7的洗涤装置，其特征为，所述自由横截面是可变的。
9.如权利要求7的洗涤装置，其特征为，可对所述流阻部(6)进行调温。
10.如权利要求1的洗涤装置，其特征为，在所述第一区(1)的前面或至少部分地在所述第一区(1)中，设置一无脉冲的输送装置(61)。
11.如权利要求10的洗涤装置，其特征为，所述无脉冲的输送装置(61)具有一输送蜗杆(61)。
12.提纯装置，具有一与一洗涤装置的第一区(1)按输送晶体的方式连接的结晶器(13)，所述洗涤装置具有
-一向其中送入洗涤物料(4)的第一区(1)，
-一在其中洗涤所述洗涤物料(4)的第二区(2)，和
-一在其中熔化所述洗涤物料(4)的第三区(3)，以及
-一设置在第二区(2)和第三区(3)之间的流阻部(6)。
13.提纯装置，具有一与一如权利要求1-11之一所述的洗涤装置按输送晶体的方式连接的结晶器(13)。
14.如权利要求12或13的提纯装置，其特征为，在结晶器(13)与洗涤装置之间设置一缓冲容器(49)。
15.合成装置，具有一合成设备(14)，并在下游具有一如权利要求12至14之一所述的提纯装置。
16.如权利要求15的合成装置，其特征为，所述合成设备(14)为一气相氧化合成单元。
17.用于提纯一洗涤物料的方法，其特征为，将所述洗涤物料通过一如权利要求1-11之一所述的洗涤装置的第一区(1)送入洗涤装置，并得到目标产品。
18.如权利要求17的方法，其特征为，所述洗涤物料按重量包含至少20％的目标产品。
19.按照如权利要求17或18的方法得到的目标产品在制造食品、聚合物、燃料、润滑剂、清洁剂、染料或药物中的应用。
20.如权利要求1-11之一的洗涤装置或如权利要求12或13的提纯装置在提纯目标产品中的应用；或在废水处理中的应用；或在同质异构体分离中的应用，其中，所述目标产品包括食品、单体、燃料、溶剂。
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