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Verfahren zur Lagerung einer unter den Bedingungen der Lagerung flüssigen Monomerenphase
- Von Technik Redaktion
- Veröffentlicht 08/17/2009
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- Nicht beurteilt
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lagerung einer unter den Bedingungen der Lagerung flüssigen Monomerenphase, deren Gehalt an dem Monomeren >= 95 Gew.-% beträgt, in einem Lagerbehälter, wobei das Monomere ein Monomeres aus der Gruppe bestehend aus Acrolein, Methacrolein, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ester aus Acrylsäure und einem 1 bis 12 C-Atome aufweisenden Alkohol sowie Ester aus Methacrylsäure und einem 1 bis 12 C-Atome aufweisenden Alkohol ist und die flüssige Monomerenphase durch Kondensation aus einer gasförmigen Phase heraus oder durch Aufschmelzen einer kristallinen Phase erzeugt wurde. Ferner betrifft vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Entnahme von flüssiger Monomerenphase aus dem Lagerbehälter.
Gemäss den vorstehenden Ausführungen beinhaltet der Begriff Monomer(e) in dieser Schrift Acrolein, Methacrolein, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ester aus Acrylsäure und einem 1 bis 12 C-Atome aufweisenden Alkohol sowie Ester aus Methacrylsäure und einem 1 bis 12 C-Atome aufweisenden Alkohol. Als Alkohole kommen dabei sowohl einwertige (weisen eine -OH-Gruppe auf) als auch mehrwertige (weisen mehr als eine -OH-Gruppe auf) Alkohole in Betracht. Zu diesen Alkoholen gehören insbesondere 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 8 C-Atome aufweisende ein- und mehrwertige Alkanole.
Diese Definition beinhaltet nicht in notwendiger Weise, dass die Herstellung dieser Ester durch Reaktion der entsprechenden Alkohole mit der jeweiligen Säure erfolgen muss. Vielmehr kommen als Herstellverfahren auch andere Reaktionen wie z. B. Umesterungen oder Additionsreaktionen in Betracht.
Als beispielhafte Monomere seien genannt Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, iso-Butylacrylat, tert.-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxymethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Butylmethacrylat 2-Propylheptylacrylat und tert.-Butylmethacrylat.
Üblicherweise werden Monomere durch chemische Synthese erzeugt.
Dabei werden sie jedoch nicht unmittelbar in reiner Form befindlich, sondern als Bestandteil von gasförmigen oder flüssigen Produktgemischen erhalten, aus denen sie abgetrennt werden müssen. Diese Abtrennung wird in der Regel unter Anwendung thermischer Trennverfahren wie z. B. Absorption, Desorption, fraktionierende Kondensation, Extraktion, Kristallisation, Adsorption usw., bzw. unter Anwendung von Kombinationen verschiedener solcher thermischer Trennverfahren vorgenommen (vgl. z. B. DE-A 19 924 533, WO 2004/035 514, EP-A 1 388 533, EP-A 778 225, EP-A 1 041 062, EP-A 982 287, EP-A 982 288, WO 01/96 271, DE-A 10 336 386, DE-A 19 631 645, DE-A 19 501 325, EP-A 982 289, DE-A 19 838 845, WO 02/076 917, EP-A 1 695 954, EP-A 695 736, EP-A 778 225, EP-A 1 041 062, US 2004/0 242 826, EP-A 792 867, EP-A 784 046, EP-A 695 736, EP-A 112 5912, EP-A 1 097 741, WO 00/45 928, DE-A 2 246 480, DE-A 2 362 373, US-A 5,637,222 und der in diesen Schriften zitierte Stand der Technik).
Als Reinprodukt wird in der Regel eine flüssige Monomerenphase erhalten, deren Gehalt an dem jeweiligen Monomeren >= 95 Gew.-% beträgt.
Üblicherweise besteht der letzte Schritt auf dem Weg vom Produktgemisch zum Reinprodukt aus einer Kondensation aus einer gasförmigen Phase heraus oder aus dem Aufschmelzen einer kristallinen Phase. Beispielsweise kann die Kondensation in einer Rektifikationskolonne oberhalb der Zufuhrstelle des (in der Rektifikationskolonne) aufzutrennenden Gemischs in die Rektifikationskolonne aus den in der Rektifikationskolonne aufsteigenden Dämpfen heraus erfolgen und das Reinprodukt oberhalb des vorgenannten Zulaufs aus der Rektifikationskolonne entnommen werden. Dabei kann das aufzutrennende Gemisch in die Rektifikationskolonne sowohl flüssig (Rektifikation) als auch gasförmig (fraktionierende Kondensation) zugeführt werden.
In beiden Fällen, d. h., sowohl dann, wenn die flüssige Monomerenphase durch Kondensation aus einer gasförmigen Phase heraus, als auch dann, wenn die flüssige Monomerenphase durch Aufschmelzen einer kristallinen Phase (von Kristallisat) erzeugt wird, fällt sie normalerweise so an, dass sie bei visueller Betrachtung (d. h., bei Betrachtung mit blossem menschlichem Auge) frei von Feststoffen ist. Dabei enthält die flüssige Monomerenphase üblicherweise radikalische Polymerisationsinhibitoren (Inhibitoren zur Unterdrückung unerwünschter radikalischer Polymerisation) gelöst, die regelmässig im Verlauf ihrer Erzeugung und/oder als Abschluss einer solchen Erzeugung zudosiert werden. Im Fall einer Erzeugung durch Aufschmelzen einer kristallinen Phase kann das Polymerisationsinhibitorsystem aber auch bereits in der kristallinen Phase enthalten sein.
Die wie beschrieben erzeugte flüssige Monomerenphase wird als gewünschtes Reinprodukt anschliessend normalerweise einem Lagerbehälter zugeführt, in welchem sie flüssig gelagert verbleibt, bis von ihr aus selbigem zu Zwecken der Verwendung in chemischen Reaktionen bzw. zu Zwecken des Transports entnommen wird. Üblicherweise werden solche Behälter auch als Tank bzw. auch als Lagertank bezeichnet. Das von einer fluiden Phase einnehmbare Innenvolumen eines Lagertanks (der in typischer Weise ruht) beträgt in typischer Weise 100 m<3> bis 10 000 m<3>, häufig 200 m<3> bis 1000 m<3> und charakteristisch 500 m<3>(vgl. z. B. Research Disclosure Database Number 513001, published in January 2007 ). Zum Zweck der Einhaltung der erwünschten Lagertemperatur weist ein Lagertank in der Regel eine Vorrichtung auf, mit Hilfe derer (z. B. kontinuierlich) eine Teilmenge der gelagerten flüssigen Monomerenphase entnommen, über einen Wärmeaustauscher geführt und anschliessend in den Lagertank rückgeführt wird bzw. rückgeführt werden kann.
Da die vorgenannten Polymerisationsinhibitorsysteme ihre volle Wirkung normalerweise nur im Beisein von molekularem Sauerstoff (der seinerseits selbst Inhibitor ist) entfalten, werden die flüssigen Monomerenphasen üblicherweise unter einer molekularen Sauerstoff enthaltenden Gasatmosphäre gelagert (vgl. z. B. WO 2005/049 543 sowie US-A 6,910,511). D. h., das von einer fluiden Phase einnehmbare Innenvolumen des Lagertanks wird von der im Lagertank gelagerten flüssigen Monomerenphase nur teilweise ausgefüllt und das dabei verbleibende restliche einnehmbare Innenvolumen des Lagerbehälters von einer molekularen Sauerstoff enthaltenden Gasphase eingenommen. Mit Hilfe von Mischvorrichtungen wird in der Regel dafür Sorge getragen, dass die flüssige Monomerenphase an dem in ihr gelösten molekularen Sauerstoff nicht verarmt.
Aus Gründen der Inhibierung einer unerwünschten radikalischen Polymerisation der im Lagertank gelagerten flüssigen Monomerenphase ist ein möglichst hoher Gehalt an molekularem Sauerstoff in der Gasphase des Lagerbehälters wünschenswert. Nachteilig an einem hohen Sauerstoffgehalt der vorgenannten Gasphase ist jedoch, dass sie in notwendiger Weise auch verdampftes Monomer enthält, und Mischungen aus Monomer und molekularem Sauerstoff explosiv sein können (vgl. WO 2004/007 405, DE-A 102 004 034 515, WO 2005/049 543, Research Disclosure Database Number 513 001, published in January 2007 sowie Research Disclosure Database Number 513 002, published in January 2007 ). Insgesamt wird daher eine Minimierung des Sauerstoffgehalts der Gasphase im Lagertank angestrebt. Besonders vorteilhaft liegt sie unter der sogenannten Sauerstoffgrenzkonzentration (vgl. WO 2004/007 405), unterhalb derer ein explosives Verhalten des Gasgemisches nicht möglich ist.
In gleicher Weise ist aber auch ein möglichst geringer Gehalt der gelagerten flüssigen Monomerenphase an radikalischem Polymerisationsinhibitor wünschenswert. Dies ist zum einen darin begründet, dass es sich bei Polymerisationsinhibitoren um vergleichsweise kostspielige Wirkstoffe handelt. Zum anderen vermögen die Monomeren selbst und/oder deren spätere Reaktionsprodukte häufig mit den Inhibitoren unter Ausbildung von farbintensiven Reaktionsprodukten zu reagieren, was in der Regel unerwünscht ist. Weiterhin wirken sich die Polymerisationsinhibitoren bei einer Verwendung der gelagerten flüssigen Monomerenphase in radikalischen Polymerisationsreaktionen normalerweise nachteilig aus (z. B. auf die Produktqualität).
Vor dem vorgenannten Hintergrund bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung insbesondere darin, ein Verfahren zur Lagerung einer unter den Bedingungen der Lagerung flüssigen Monomerenphase, deren Gehalt an dem jeweiligen Monomeren >= 95 Gew.-% beträgt, in einem Lagerbehälter zur Verfügung zu stellen, das unter Anwendung einer verringerten Zugabe von eine radikalische Polymerisation der Monomeren inhibierenden Stoffen eine sichere Lagerung der flüssigen Monomerenphase ermöglicht.
Demgemäss wurde ein Verfahren zur Lagerung einer unter den Bedingungen der Lagerung flüssigen Monomerenphase, deren Gehalt an dem Monomeren >= 95 Gew.-% beträgt, in einem Lagerbehälter, wobei das Monomere ein Monomeres aus der Gruppe bestehend aus Acrolein, Methacrolein, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ester aus Acrylsäure und einem 1 bis 12 C-Atome (vorzugsweise 1 bis 8 und besonders bevorzugt 1 bis 4 C-Atome) aufweisenden Alkohol sowie Ester aus Methacrylsäure und einem 1 bis 12 C-Atome (vorzugsweise 1 bis 8 und besonders bevorzugt 1 bis 4 C-Atome) aufweisenden Alkohol ist und die flüssige Monomerenphase durch Kondensation aus einer gasförmigen Phase heraus oder durch Aufschmelzen einer kristallinen Phase erzeugt wurde, gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die flüssige Monomerenphase auf dem Weg von ihrer Erzeugung in den Lagerbehälter wenigstens einer Trennoperation zur Abtrennung wenigstens einer Teilmenge (vorzugsweise wenigstens 25 Gew.-%, besser wenigstens 50 Gew.-%, noch besser wenigstens 75 Gew.-% und am besten die Gesamtmenge (insbesondere der unten genannten relativen Molekulargewichte)) von in der flüssigen Monomerenphase gelöst enthaltenem Polymerisat des Monomeren unterworfen wird. Der Begriff Polymerisat soll hier auch Oligomerisat umfassen. In erster Linie ist darunter durch (unerwünschte) radikalische Polymerisation erzeugtes Polymerisat/Oligomerisat gemeint.
Der Wortlaut "in der flüssigen Monomerenphase gelöst enthaltenem Polymerisat" soll in dieser Schrift sowohl "molekular gelöst" als auch "kolloidal gelöst" umfassen. Beides aber nur insoweit, als die gelöste Form in der zu lagernden flüssigen Monomerenphase visuell (d. h., mit blossem menschlichem Auge) nicht wahrnehmbar ist.
Eigene Untersuchungen haben ergeben, dass insbesondere derartiges gelöstes Polymerisat (im Unterschied zu makroskopisch sichtbarem Polymerisat) eine ausgeprägt polymerisationsfördernde Aktivität aufweist. Dies gilt vor allem bei auf atomaren Wasserstoff bezogenen relativen Molekulargewichten von >= 1000, bzw. >= 2000 bzw. >= 3000 des gelösten Polymerisats.
Als Trennoperation zur Abtrennung von in der zu lagernden flüssigen Monomerenphase gelöst enthaltenem Polymerisat kommen insbesondere alle mechanischen Trennoperationen in Betracht, die zur Abtrennung von feinstteiligen Feststoffen von Flüssigkeiten geeignet sind. Diesbezüglich erfindungsgemäss besonders geeignet sind filtrierende und/oder zentrifugierende Trennoperationen. Dazu zählen im besonderen die Mikrofiltration, die Ultrafiltration (Nanofiltration) und das Ultrazentrifugieren (die Massendichten von oligomerisiertem und/oder polymerisiertem Monomer sind von der Massendichte des entsprechenden Monomeren ebenso ausreichend verschieden wie die jeweiligen Volumenausdehnungen; bei 25 deg. C und 1 atm beträgt die Massendichte von monomerer Acrylsäure beispielsweise 1,05 g/cm<3> und von polymerisierter Acrylsäure 1,54 g/cm<3>; der Unterschied in der Massendichte fusst insbesondere auf dem erhöhten Raumbedarf der Elektronenwolke einer ungesättigten Doppelbindung; die oligo- und/oder polymerisierten Monomeren reichern sich am Mantel der Ultrazentrifuge an und können von selbigem kontinuierlich abgeschält werden. Selbstverständlich können auch chromatographische sowie osmotische Verfahren als erfindungsgemässe Trennoperation angewendet werden.
Erfindungsgemäss bevorzugt wird man das in der zu lagernden flüssigen Monomerenphase (visuell nicht wahrnehmbar) gelöst enthaltene Polymerisat durch Filtration von der flüssigen Monomerenphase abtrennen. Als Filtermaterialien können dabei z. B. Filtervliese, Filtergewebe, Faserschichten, Sintermaterialien oder Schüttschichten (z. B. aus feinteiligen Quarzmaterialien, Kieselgur, Aktivkohle, Zeolithe) verwendet werden.
Grundsätzlich können für den erfindungsgemässen Anwendungszweck z. B. Beutelfilter oder Kerzenfilter eingesetzt werden. Die erfindungsgemässe Filtrationsaufgabe kann dabei sowohl mit genähten als auch mit voll verschweissten, vorzugsweise mehrlagigen Filterbeuteln aus unterschiedlichen Materialien gelöst werden. Als solche Materialien kommen z. B. Edelstahl, Polypropyplen, Cellulose, Polyester, Metallgewebe (Edelstahl wie z. B. Chrom-Nickel-Edelstahl) sowie phenolharzgebundene Acrylfasern in Betracht. Erfindungsgemäss besonders bevorzugtes Material für erfindungsgemäss zu verwendende Filter (sowohl Filterbeutel als auch Filterkerzen) ist Polypropylen. Erfindungsgemäss verwendbare Filterkerzen können jedoch z. B. auch aus Aktivkohle gefertigt sein. Grundsätzlich kommen als erfindungsgemäss geeignete Filterkerzen sowohl Wickelkerzen, Meltblown-Kerzen und harzgebundene Filterkerzen in Betracht. Sowohl die Filterbeutel als auch die Filterkerzen können erfindungsgemäss sowohl in Einfach- und in Mehrfach-Filtergehäusen zur Anwendung kommen. Als Gehäusematerial kommt z. B. Polypropylen, Edelstahl und C-Stahl in Betracht. Erfindungsgemäss bevorzugt ist die Anwendung von Mehrfach-Gehäusen, in denen bis zu ca. 40 einzelne Filterbeutel eingesetzt werden können und die Durchflussmengen an flüssiger Monomerenphase von bis zu 1000 m<3>/h ermöglichen. Einbauhilfen oder Beutelniederhalter verbessern den korrekten Sitz der Filterbeutel. Beispielsweise verhindern sie sicher ein "Aufschwimmen" durch unkontrollierten Rückstau. Ebenso wird ein Platzen des Filterbeutels verhindert. Spezifische "Kragen" sorgen für perfekten und festen Sitz des Beutelniederhalters im Filterbeutel (kein Durchscheuern oder Erosion des Filterbeutels).
Erfindungsgemäss bevorzugt werden Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad (retention efficiency) für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 30 [mu]m wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
Besonders bevorzugt werden beim erfindungsgemässen Verfahren Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 20 [mu]m wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
Ganz besonders bevorzugt werden beim erfindungsgemässen Verfahren Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 10 [mu]m wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
Noch besser werden beim erfindungsgemässen Verfahren Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 5 [mu]m wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
Am besten werden beim erfindungsgemässen Verfahren Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 1 [mu]m wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
In der Regel werden für das erfindungsgemässe Verfahren (sowie für das später in dieser Schrift noch ausgeführte Entnahmeverfahren) jedoch Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von 0,5 [mu][mu]m bei <= 90%, vorzugsweise bei <= 80% liegt. Dadurch werden für das erfindungsgemässe Verfahren in der Regel befriedigende Raum-Zeit-Ausbeuten gewährleistet.
Die vorgenannten Prozentsätze beziehen sich jeweils auf die Gesamtpartikelanzahl der jeweiligen Partikelgrösse. Ferner beziehen sich vorgenannte Prozentsätze auf eine Flächenbelastung von 20 l/(m<2> min), Wasser als Trägermedium für die Partikel, eine Temperatur von 20 deg. C und eine Druckdifferenz < 50 mbar, sowie Teststaub gemäss ISO 12103-1 A3 als Partikelart.
Die Testausführung erfolgt in Anlehnung an den French standard NF 45-303 (vgl. Filtration & Separation (Filtr. sep.) ISSN 001 5-1 882 CODEN FSEPAA Filtration and Separation, 1997, vol. 34, no3, pp. 217-223 ).
Alle vorgenannten Eigenschaften erfüllen beispielsweise ACCUGAF<TM> Filterbeutel der Firma Eaton Filtration, LLC., 900 Fairmount Avenue, Elizabeth, New Jersey 07207 (USA) der Filtermodelle AGF-51, AGF-53, AGF-55, AGF-57 und AGF-59. Sie sind aus schmelzgeblasenem Polypropylen in verschweisster Form gefertigt. Sie weisen keine Bindemittel, keine grenzflächenaktiven Substanzen und keine Additive (z. B. klebende Harze) auf. Derartige, nur aus Polypropylen gefertigte, Filtermaterialen (Filtermedien, Filtertypen) erweisen sich für das erfindungsgemässe Verfahren als besonders geeignet, da sie die erfindungsgemäss zu lagernden flüssigen Monomerphasen in besonders geringfügiger Weise zu unerwünschter radikalischer Polymerisation reizen.
Die höchsten Abscheidegrade werden dabei in Anwendung des Typs AGF-51 erreicht (wenigstens 90% für Partikeldurchmesser >= 1 [mu]m). Mit zunehmender numerischer Kennzahl nehmen die Abscheidegrade ab. Für den Typ AGF-59 liegt der Abscheidegrad für Parikeldurchmesser >= 30 [mu]m jedoch noch immer oberhalb von 90%.
Alternativ können für das erfindungsgemässe Verfahren auch Filterbeutel PROGAF<TM> oder LOFCLEAR<TM> der Firma Eaton verwendet werden. Bei den LOFCLEAR Filterbeuteln handelt es sich um Filterbeutel aus mehrlagigem Filtermaterial und bei den PROGAF<TM> Filterbeuteln handelt es sich um Filterbeutel aus besonders hoch effizientem Filtermedium, mit dem effektive Partikelreduktionen bis in den Submikron-Bereich erreicht werden können. LOFCLEAR Filterbeutel sind ebenfalls aus 100% Polypropylen gefertigt.
Alternativ können für ein erfindungsgemässes Verfahren die Hochleistungs-Beutelfilter der Baureihe "HP" (insbesondere die Beutelfilter HPC, HPB und HPA) der Pall GmbH, Philipp-Reis-Strasse 6, D-63303 Dreieich verwendet werden. Sie bestehen aus drei übereinander angeordneten Polypropylen-Vliesen; einem äusseren Stützvlies, das eine gute mechanische Festigkeit des Beutelfilters gewährleistet, dem mittleren aktiven Filtervlies und einem inneren Schutzvlies, das als Vorfilter fungiert.
Günstig sind Beutelfilter, deren Differenzdruck im Neuzustand bei einer Belastung mit 10 (vorzugsweise mit 20) m<3>/h m<2> 20 deg. C aufweisendem Wasser <= 100 mbar beträgt. In der Regel liegt der vorgenannte Wert jedoch bei >= 5 mbar.
Als erfindungsgemäss geeignet seien weiterhin aus Polypropylen gefertigte Kerzenfilter der Firma FUHR GmbH (D-55270 Klein-Winternheim bei Mainz, Am Weinkastell 14) erwähnt. Dazu zählen insbesondere die acuraProgard Membranfilterkerzen, die ebenfalls vollständig aus Polypropylen gefertigt sind. Sie weisen eine thermische Schweisskonstruktion auf und sind dadurch frei von Kleber und Bindemitteln. Da ihre Filtermatrix eine zweilagige Struktur aufweist, können bei ihrer Verwendung äusserst lange Standzeiten erreicht werden.
acuraPrograd Kerzenfilter sind mit Abscheideraten von wenigstens 99,9% für Partikeldurchmesser >= 0,2 [mu]m, bzw. >= 0,45 [mu]m, bzw. >= 1 [mu]m, bzw. >= 5 [mu]m, bzw. >= 10 [mu]m oder >= 20 [mu]m erhältlich.
Die Temperatur der erfindungsgemäss zu filtrierenden Monomerenphase sollte insbesondere bei Verwendung von Filtermedien aus Polypropylen <= 95 deg. C betragen.
Vorzugsweise liegt vorgenannte Temperatur bei <= 80 deg. C, besonders bevorzugt bei <= 60 deg. C, ganz besonders bevorzugt bei <= 40 deg. C und am besten bei <= 30 deg. C bzw. <= 25 deg. C. In günstigen Fällen kann sie bis zu 0 deg. C betragen.
Im übrigen wird die wenigstens eine Trennoperation des erfindungsgemässen Verfahrens generell vorzugsweise bei Temperaturen <= 95 deg. C, bevorzugt <= 80 deg. C, vorteilhaft <= 60 deg. C, besonders vorteilhaft <= 40 deg. C und am besten bei <= 30 deg. C bzw. <= 25 deg. C durchgeführt. In günstigen Fällen kann sie bis zu 0 deg. C betragen.
Bei einer wie beschrieben erfindungsgemäss durchzuführenden Filtration können Differenzdrucke von >= 10 mbar bis 5 bar angewendet werden.
Vorzugsweise liegen vorgenannte Differenzdrucke bei >= 20 mbar und <= 3 bar, besonders bevorzugt bei >= 20 mbar und <= 2 bar, bzw. <= 1,5 bar. Werden höhere Differenzdrucke erforderlich, sollten die Filter ausgetauscht werden. Selbstverständlich kommen für eine erfindungsgemässe Filtration aber auch Filterkerzen aus Polytetrafluorethylen (z. B. die acuraVent AVF Filterkerzen der FUHR GmbH), aus Borasilikatfasern (z. B. die acuraVent AFG-GG Filterkerzen der FUHR GmbH), aus Polyethersulfon (z. B. die acuraFine AFS Filterkerzen der FUHR GmbH), sowie aus Nylon (z. B. die acuraPrograd Filterkerzen der FUHR GmbH) in Betracht.
Selbstverständlich können für eine erfindungsgemässe Filtration auch die acuraBag Filterbeutel der FUHR GmbH, insbesondere diejenigen, die aus Polypropylen gefertigt sind, verwendet werden. Erfindungsgemäss geeignet sind aber auch die ACCUFIT<(RTM)> und die ULTRAFIT<(RTM)>-Filterbeutel der FUHR GmbH. Sie sind erfindungsgemäss vorteilhaft ebenfalls aus Polypropylen in verschweisster Ausführung gefertigt.
In der Regel sind erfindungsgemäss geeignete Filterbeutel aus mehreren Filterlagen gefertigt.
Erfindungsgemäss vorteilhaft ist, wenn sich das für ein erfindungsgemäss eingesetztes Verfahren eingesetzte Filtermedium unter der Belastung mit zu filtrierender flüssiger Monomerenphase nicht wesentlich ausdehnt. Vorgenannte Belastung wird in der Regel 2 bis 20 m<3>/(h m<2>) betragen.
In der Regel wird man die zu filtrierende flüssige Monomerenphase bei Verwendung von Filterbeuteln oder Filterkerzen von innen nach aussen durch den Filtertyp führen. Grundsätzlich kann bei Verwendung von Filterkerzen die Führung der flüssigen Monomerenphase auch von aussen nach innen erfolgen.
Typische Porengrössen der filteraktiven Schicht von erfindungsgemäss zu verwendenden Filtermaterialien betragen 0,1 bis 300 [mu]m, vorzugsweise 1 bis 200 [mu]m bzw. 1 bis 100 [mu]m und besonders bevorzugt 1 bis 50 [mu]m bzw. 1 bis 5 [mu]m. Wie bereits erwähnt, werden erfindungsgemäss vorteilhaft mehrere Lagen (z. B. 3, oder 5, oder 7 Lagen) übereinander angewendet.
Die Filtration kann grundsätzlich als Druck- oder als Vakuumfiltration praktiziert werden. Vorzugsweise wird sie als Druckfiltration durchgeführt. Selbstverständlich kann sie auch zentrifugierend praktiziert werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbesondere dann, wenn der Gehalt der flüssigen Monomerenphase an dem Monomeren >= 96 Gew.-%, oder >= 97 Gew.-%, oder >= 98 Gew.-%, oder >= 99 Gew.-%, oder >= 99,5 Gew.-%, oder >= 99,7 Gew.-%, oder >= 99,9 Gew.-% beträgt. Das Vorgenannte und alle Aussagen in dieser Schrift sind insbesondere dann zutreffend, wenn das Monomere Acrylsäure ist (insbesondere wenn die flüssige Monomerenphase eine Reinacrylsäure ist).
Ist ein erfindungsgemäss verwendeter Filtertyp erschöpft, kann er durch einen frischen Filter ersetzt werden. Selbstredend kann der Filter zielgerichtet als Wechselfilter gestaltet werden. Durch Waschen mittels wässrigem Alkalihydroxid (z. B. Kaliumhydroxid und/oder Natriumhydroxid) und nachfolgendes Neutralwaschen mit reinem Wasser können erfindungsgemäss erschöpfte Filter regeneriert werden. Insbesondere aus Polypropylen gefertigte Filter können nach ihrer Erschöpfung problemlos verbrannt werden.
Als eine unerwünschte radikalische Polymerisation des in der flüssigen Monomerenphase befindlichen Monomeren (z. B. ausgelöst durch Temperatur, Licht oder sonstige spontan ausgelöste Radikalbildung) inhibierende Wirkstoffe kann die erfindungsgemäss zu lagernde flüssige Monomerenphase jeden der im Stand der Technik für diesen Zweck bekannten Polymerisationsinhibitoren gelöst enthalten. Bevorzugt verwendete Polymerisationsinhibitoren sind p-Methoxyphenol (MEHQ), Phenothiazin, Hydrochinone, Phenol (z. B. 2,4-Dimethyl-6,6-butylphenol), Chinone, Butylbrenzkatechin, Diphenylamin, p-Phenylendiamine, Nitroxyl-Radikale (z. B. 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl(4-OH-THEMPO)) und/oder Nitrosoverbindungen wie z. B. Nitrophenole (sowie alle anderen in der WO 00/64947 genannten Polymerisationsinhibitoren).
Die erfindungsgemässe Verfahrensweise ermöglicht es, den Inhibitorgehalt der flüssigen Monomerenphase bei sicherer Lagerung ebenso zu verringern wie den Sauerstoffgehalt in der über der flüssigen Phase im Lagerbehälter befindlichen Gasphase. Selbstredend hängt die erforderliche Menge des verwendeten Inhibitors auch von der Art des Inhibitors, von der Lagertemperatur, von der Art des Monomeren und von der spezifischen Reinheit der zu lagernden flüssigen Monomerenphase ab. Bezogen auf die in der erfindungsgemäss zu lagernden flüssigen Monomerenphase enthaltene Gewichtsmenge an Monomerem beträgt der Inhibitorgehalt in der Regel <= 220 Gew.-ppm.
Entnimmt man einem Lagerbehälter nach dem erfindungsgemässen Verfahren gelagerte flüssige Monomerenphase, so wird diese zu entnehmende bzw. entnommene flüssige Monomerenphase vorab ihrer Weiterverwendung für eine chemische Reaktion oder zu Zwecken ihres Transports (eines Transports mit erhöhter Sicherheit) erfindungsgemäss vorteilhaft ebenfalls wenigstens einer Trennoperation zur Abtrennung von in der zu entnehmenden bzw. entnommenen flüssigen Monomerenphase gelöst (molekular und/oder kolloidal; visuell nicht sichtbar) enthaltenem Polymerisat des Monomeren unterworfen. D. h., vorliegende Anmeldung umfasst zusätzlich ein Verfahren, bei dem sich an das Verfahren der erfindungsgemässen Lagerung ein Verfahren zur Entnahme von flüssiger Monomerenphase aus dem Lagerbehälter anschliesst und die zu entnehmende flüssige Monomerenphase bei ihrer Entnahme und/oder nach ihrer Entnahme vorab ihrer Weiterverwendung für eine chemische Reaktion oder zu Zwecken ihres Transports auf dem Seeweg per Schiff, oder per Lastkraftwagen oder einem Schienenfahrzeug (d. h., auf der Strasse oder auf der Schiene) (z. B. in einem Tank eines Tankfahrzeugs, z. B. eines Tankschiffs oder eines Tankwagens (als Tankmaterial wird häufig Edelstahl verwendet); das Fassungsvermögen des Tanks des letzteren (das von einem fluiden Medium einnehmbare Innenvolumen) beträgt in der Regel wenigstens 5 m<3>, häufig wenigstens 10 m<3> und vielfach 15 bis 40 m<3> bzw. 20 bis 30 m<3>; teilweise ist ihr Innenraum in wenigstens zwei, in der Regel wenigstens 3 oder wenigstens 4 gegeneinander völlig abgetrennte Kammern aufgeteilt, die voneinander unabhängig mit flüssiger Monomerenphase befüllt werden; das Füllvolumen mit flüssiger Monomerenphase beträgt typisch ca. 80 bis 90 Vol.-% des von einer fluiden Phase jeweils einnehmbaren Innenvolumens; das Fassungsvermögen des Tanks eines Tankschiffs geht über dasjenige des Tanks eines Tankwagens normalerweise weit hinaus) wenigstens einer Trennoperation zur Abtrennung wenigstens einer Teilmenge (vorzugsweise wenigstens 25 Gew.-%, besser wenigstens 50 Gew.-%, noch besser wenigstens 75 Gew.-% und am besten die Gesamtmenge) von darin gelöst enthaltenem Polymerisat (Oligomerisat) (insbesondere der in dieser Schrift genannten relativen Molekulargewichte) des Monomeren unterworfen wird. Die unerwünschte Ausbildung von derartigem insbesondere radikalischem Polymerisat kann auch bei Anwendung einer erfindungsgemässen Lagerung nicht vollständig unterdrückt werden (in der Regel erfolgt die Lagerung bei Temperaturen <= 50 deg. C, vorzugsweise <= 40 bzw. <= 30 deg. C, jedoch oberhalb des Festpunktes der flüssigen Monomerenphase; typische Lagertemperaturen betragen 17 bis 25 deg. C). Detaillierte Untersuchungen haben zum Ergebnis geführt, dass sich solchermassen in erfindungsgemäss gelagerter flüssiger Monomerenphase gelöst enthaltenes Polymerisat insbesondere bei Verwendung von erfindungsgemäss gelagerter flüssiger Monomerenphase für radikalische Polymerisationen sowohl auf den Verlauf der radikalischen Polymerisation als auch auf die Qualität des dabei resultierenden Polymerisats nachteilig auswirkt, selbst wenn die Gehaltsmengen nur geringfügig sind. Vorliegende Erfindung umfasst daher auch ein Verfahren der z. B. radikalischen Polymerisation, das dadurch gekennzeichnet ist, dass wie vorstehend beschrieben in einem Lagerbehälter gelagerte bzw. aus dem Lagerbehälter entnommene bzw. transportierte flüssige Monomerenphase oder deren Gemisch mit von der aus dem Lagerbehälter entnommenen flüssigen Monomerenphase verschiedenen wenigstens einfach ungesättigten (vorzugsweise ethylenisch) Verbindungen einpolymerisiert (z. B. radikalisch initiiert) wird. Als Trennoperationen kommen dabei alle diejenigen in Betracht, die bereits für das erfindungsgemässe Verfahren der Lagerung einer flüssigen Monomerenphase ausgeführt und empfohlen wurden. Alle dort gemachten Aussagen gelten hier in entsprechender Weise.
Selbstverständlich kann die Filtervorrichtung auch unmittelbar in die Entnahmeleitung bzw. an der Entnahmestelle in die Behälterwand eingebaut sein.
D. h., erfindungsgemäss bevorzugt wird auch dem Lagerbehälter zu entnehmende bzw. entnommene flüssige Monomerenphase einer mechanischen Trennoperation unterworfen, die zur Abtrennung von feinstteiligen Feststoffen von Flüssigkeiten geeignet ist. Diesbezüglich besonders geeignet sind auch hier filtrierende und/oder zentrifugierende Trennoperationen. Insbesondere kommen alle für das erfindungsgemässe Lagerungsverfahren empfohlenen Filtrationsmethoden in Betracht, weshalb die bezüglich des erfindungsgemässen Lagerungsverfahrens in dieser Schrift individualisiert gemachten Aussagen zur Filtration in identischer Weise für eine Entnahmefiltration gelten und zutreffend sind. Selbstverständlich kann die Filtriervorrichtung auch unmittelbar in die Entnahmeleitung bzw. an der Entnahmestelle in die Behälterwand eingebaut sein.
Besonders bevorzugt werden dabei Filtermaterialien (Filtermedien, Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 10 [mu]m wenigstens 90%, vorzugsweise wenigstens 95% beträgt.
Ganz besonders bevorzugt werden dabei Filtermaterialien (Filtermedien, Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 5 [mu]m wenigstens 90%, vorzugsweise wenigstens 95% beträgt.
Selbstverständlich sind aber auch bereits Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) wirksam, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser >= 30 [mu]m (bzw. >= 20 [mu]m, bzw. >= 10 [mu]m, bzw. >= 5 [mu]m, bzw. >= 1 [mu]m) wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
Insbesondere können an dieser Stelle die ACCUGAF Filterbeutel der Firma Eaton der Modellart AGF 51, AGF 53 und AGF 55 eingesetzt werden. Selbstverständlich kommen an dieser Stelle aber auch die Kerzenfilter der Firma FUHR GmbH in Betracht. Beispielhaft erwähnt seien die acuraPrograd Kerzenfilter der Firma FUHR mit Abscheideraten von wenigstens 99,9% für Partikeldurchmesser >= 5 [mu]m.
Zweckmässigerweise wird man bei der Entnahme von erfindungsgemäss gelagerter flüssiger Monomerenphase aus dem Lagertank so vorgehen, dass man die zu entnehmende flüssige Monomerenphase aus dem Lagertank zunächst als solche in einen Prüftank hinein entnimmt (selbstredend könnte die empfohlene Filtration auch bereits bei der Entnahme erfolgen (z. B. durch ein in der Entnahmeleitung bzw. an der Entnahmestelle im Lagerbehälter befindliches Filter)).
Aus dem Prüftank wird die dem Lagertank entnommene flüssige Monomerenphase dann ein- oder mehrfach aufeinanderfolgend herausgepumpt und z. B. über ein wie vorstehend beschriebenes Filtersystem in den Prüftank jeweils wieder rückgeführt. Nimmt die Abscheidemenge im Filtersystem (z. B. acuraPrograd Kerzenfilter mit Abscheideraten von 99,9% für Partikeldurchmesser >= 5 [mu]m in einem Mehrfach-Gehäuse) nicht mehr oder nicht mehr nennenswert zu, wird der Trennvorgang abgebrochen und die im Prüftank befindliche, dem Lagertank zuvor entnommene Monomerenphase ihrer Weiterverwendung (z. B. ihrem Transport mit erhöhter Sicherheit zum Verbraucher, oder einer radikalischen Polymerisation oder einer anderen chemischen Reaktion) zugeführt. Vorzugsweise erfolgt auch vorbeschriebene Trennoperation bei möglichst geringer Temperatur (in der Regel <= 95 deg. C, besser <= 80 deg. C, bevorzugt <= 60 deg. C, mit Vorteil <= 40 deg. C, besser bevorzugt <= 30 deg. C bzw. <= 25 deg. C und in günstigen Fällen bis zu 0 deg. C).
Die vorliegende Anmeldung umfasst daher auch ein Verfahren des Transports einer flüssigen Monomerenphase, die gemäss eines erfindungsgemässen Verfahrens in einem Lagerbehälter gelagert und gemäss einer erfindungsgemässen Entnahme aus dem Lagerbehälter entnommen worden ist.
Im übrigen kann die Lagerung der flüssigen Monomerenphase so erfolgen, wie es die WO 2005/049543, die US 6,910,511, Research Disclosure Database Number 513002, Published in January 2007 und insbesondere Research Disclosure Database Number 513001, Published in January 2007 , beschreiben.
Erfolgt die Kondensation zur Erzeugung der erfindungsgemäss zu lagernden flüssigen Monomerenphase in einer Rektifikationskolonne oberhalb der Zufuhrstelle (Zulaufstelle) des (in der Rektifikationskolonne) aufzutrennenden Gemischs in die Rektifikationskolonne aus den in der Rektifikationskolonne aufsteigenden Dämpfen heraus, und wird die so kondensativ erzeugte und erfindungsgemäss zu lagernde flüssige Monomerenphase dann oberhalb des vorgenannten Zulaufs aus der Rektifikationskolonne entnommen, kann die Kondensation innerhalb der Rektifikationskolonne z. B. durch direkte Kühlung und/oder indirekte Kühlung bewirkt werden. Eine indirekte Kühlung kann z. B. am Kolonnenkopf dadurch bewirkt werden, dass man den am Kolonnenkopf ankommenden aufgestiegenen Dampf durch einen indirekten Wärmeaustauscher führt und die unter den Bedingungen des indirekten Wärmeaustauschs kondensierbaren Bestandteile in die flüssige Phase überführt. Ein Teil der so erzeugten flüssigen Phase wird dann der erfindungsgemässen Lagerung zugeführt und der andere Teil als Rücklaufflüssigkeit auf den Kopf der Rektifikationskolonne rückgeführt. Diese Rücklaufflüssigkeit bedingt dann in der Rektifikationskolonne bereits eine direkte Kühlung des in der Rektifikationskolonne aufsteigenden Dampfes. Im indirekten Wärmeaustauscher nicht kondensierbare Bestandteile werden aus der Rektifikationskolonne heraus- und in der Regel ihrer Entsorgung zugeführt. Der Polymerisationsinhibitor wird unmittelbar ins Kondensat zugegeben. Erfolgt die Reinproduktentnahme unterhalb des Kolonnenkopfes, wird die am Kopf kondensierte Phase normalerweise weitgehend als Rücklaufflüssigkeit in die Rektifikationskolonne rückgeführt. Üblicherweise enthält die Rücklaufflüssigkeit Polymerisationsinhibitor zugesetzt. Das aus der Rektifikationskolonne entnommene Reinprodukt ist so unmittelbar ebenfalls polymerisationsinhibiert. Selbstredend kann die Kondensation am Kolonnenkopf auch ausschliesslich durch direkte Kühlung vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird einmal erzeugtes Kopfkondensat mit Inhibitor versetzt, abgekühlt und wenigstens teilweise in den Kopfraum der Rektifikationskolonne zum Zweck der Direktkühlung versprüht. Erfolgt die Reinproduktentnahme unterhalb des Kolonnenkopfes (aber oberhalb der Zufuhrstelle des aufzutrennenden Gemischs in die Rektifikationskolonne) wird normalerweise die abgekühlte Kondensatgesamtmenge in den Kopfraum rückversprüht. Der trennwirksame Einbauten enthaltende Teil der Rektifikationskolonne und der Kondensationsraum am Kolonnenkopf sind üblicherweise durch einen Kaminboden voneinander getrennt. Die Rücklaufflüssigkeit wird dem trennwirksamen Teil zugeführt. Der unterhalb der Zufuhrstelle (Zulaufstelle) in die Rektifikationskolonne befindliche Teil der Rektifikationskolonne wird üblicherweise als Abtriebsteil und der oberhalb der Zufuhrstelle befindliche Teil der Rektifikationskolonne wird üblicherweise als Verstärkerteil der Rektifikationskolonne bezeichnet.
Erfolgt die Zufuhr des in der Rektifikationskolonne aufzutrennenden Stoffgemischs in die Rektifikationskolonne in flüssiger Form, bildet die Auftrennung eine Rektifikation, erfolgt die Zufuhr dampfförmig (bzw. gasförmig), bildet die Auftrennung eine fraktionierende Kondensation. Als trennwirksame Einbauten kann die Rektifikationskolonne z. B. Böden, Packungen und/oder Füllkörper enthalten. Beispielhafte Ausführungsformen einer fraktionierenden Kondensation von Acrylsäure aus dem Produktgasgemisch einer heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation von Propylen und/oder Propan offenbaren z. B. die Schriften DE-A 199 24 533, DE-A 199 24 532, WO 01/77056, DE-A 101 56 016, DE-A 102 43 625, DE-A 102 23 058, DE-A 102 35 847, WO 2004/035514, WO 00/53560 und DE-A 103 32 758.
Wird die erfindungsgemäss zu lagernde Monomerenphase durch Aufschmelzen einer kristallinen Phase erzeugt, kann diese das Ergebnis einer einstufigen oder einer mehrstufigen kristallisativen Reinigung eines das relevante Monomere enthaltenden flüssigen Gemisches sein (vgl. z. B. EP-A 616 998). Durch Einwirkung von Kälte auf das flüssige Gemisch kristallisiert das Monomere aus dem flüssigen Gemisch als kristalline Phase aus.
Häufig ist die aufzuschmelzende kristalline Phase das Ergebnis einer einstufigen Kristallisation.
Selbstverständlich kann die aufzuschmelzende Phase auch das Ergebnis einer fraktionierten Kristallisation sein.
Beispielsweise kann die Kälteeinwirkung auf das das Monomere enthaltende flüssige Gemisch als Schichtkristallisation ausgeführt sein (vgl. DE-OS 26 06 364, EP-A 616 998, EP-A 648 520 und EP-A 776 875). Dabei wird das Kristallisat in Form zusammenhängender, fest anhaftender Schichten an gekühlten Oberflächen ausgefroren. Die Trennung des abgeschiedenen Kristallisats von der verbliebenen Restschmelze (der Mutterlauge) erfolgt durch einfaches Abfliessen der Restschmelze. Prinzipiell unterscheidet man zwischen "statischen" und "dynamischen" Schichtkristallisationsverfahren. Kennzeichnend für die dynamische Schichtkristallisation aus flüssigen Gemischen ist eine erzwungene Konvektion des flüssigen Gemischs. Diese kann z. B. durch Umpumpen des flüssigen Gemischs durch gekühlte volldruchströmte Rohre, durch Aufgabe des flüssigen Gemischs als Rieselfilm auf gekühlte Wandungen (z. B. gemäss EP-A 616 998, z. B. in gekühlten Fallrohen) oder durch Einleiten von Inertgas in das flüssige Gemisch oder durch Pulsieren erfolgen.
Bei den statischen Verfahren ruht das flüssige Gemisch (z. B. in Rohrbündel oder Plattenwärmeaustauschern) und scheidet sich schichtförmig durch langsame Temperatursenkung auf der Sekundärseite des Wärmeaustauschers ab. Danach wird die Restschmelze (Mutterlauge) abgelassen, durch langsame Temperaturerhöhung stärker verunreinigte Fraktionen aus der Kristallschicht abgeschwitzt und nachfolgend das Reinprodukt abgeschmolzen (vgl. WO 01/77056).
Generell enthält das das Monomere enthaltende flüssige Gemisch (normalerweise eine Lösung), aus dem das Monomere kristallisativ abgetrennt wird, Polymerisationsinhibitor zugesetzt. Bei der kristallisativen Abscheidung des Monomeren kristallisiert dieses normalerweise im wesentlichen frei vom Polymerisationsinhibitor aus. Das Aufschmelzen der abgeschiedenen Monomerenkristallschicht erfolgt daher häufig nicht durch Erwärmen der Sekundärseite, sondern durch in Kontakt bringen der Monomerenkristallschicht mit einer Polymerisationsinhibitor zugesetzt enthaltenden erwärmten Schmelze von zuvor aufgeschmolzener abgeschiedener Monomerenkristallschicht.
Alternativ kann die Ausbildung des Monomerenkristallisats aus dem das Monomere enthaltenden flüssigen Gemisch auch als Suspensionskristallisation (z. B. gemäss der Lehre der WO 01/77056, der WO 02/055469 sowie der WO 03/078378) erfolgen.
Dabei wird in der Regel durch Kühlung des z. B. Acrylsäure als Monomeres enthaltenden flüssigen Gemischs (der flüssigen Lösung) eine Acrylsäurekristalle suspendiert enhaltende Kristallsuspension erzeugt, wobei die Acrylsäurekristalle einen geringeren und die verbliebene Restschmelze (Mutterlauge) einen höheren Verunreinigungsgehalt aufweist als das flüssige Ausgangsgemisch. Dabei können die Acrylsäurekristalle unmittelbar in Suspension befindlich wachsen und/oder sich als Schicht auf einer gekühlten Wand abscheiden, von der sie stetig abgekratzt und in der Restschmelze resuspendiert werden.
Alle in der WO 01/77056, der WO 02/055469 sowie in der WO 03/078378 ausgeführten Suspensionskristaller und Suspensionskristallisationsverfahren können dabei angewendet werden. Eine so erzeugte Acrylsäurekristallisatsuspension kann z. B. einen Feststoffgehalt von 10 bis 50, häufig 20 bis 40 oder 30 Gew.-% aufweisen.
Zur Trennung von Suspensionskristallisat und verbliebener Mutterlauge kommen z. B. alle in den vorgenannten WO-Veröffentlichungen genannten Trennverfahren in Betracht (z. B. mechanische Trennverfahren wie Zentrifugieren). Bevorzugt erfolgt die Trennung in einer Waschkolonne. Mit Vorteil handelt es sich dabei um eine Waschkolonne mit erzwungenem Transport der abgeschiedenen z. B. Acrylsäurekristalle. Als Waschflüssigkeit wird mit Vorteil die Schmelze von in der Waschkolonne vorab gereinigten (abgetrennten) z. B. Acrylsäurekristallen verwendet. Die Wäsche erfolgt normalerweise im Gegenstrom.
Alles Vorgenannte gilt vor allem dann, wenn die Waschkolonne eine Waschkolonne mit erzwungenem Transport der z. B. Acrylsäurekristalle ist, und dies vor allem dann, wenn es eine hydraulische oder eine mechanische Waschkolonne gemäss der WO 01/77056 ist und sie wie dort ausgeführt betrieben wird.
Eine erfindungsgemäss zu lagernde flüssige Acrylsäurephase kann damit z. B. wie folgt erzeugt werden. Durch heterogen katalysierte einstufige oder zweistufige Partialoxidation eines C3-Vorläufers der Acrylsäure (z. B. Propylen, Propan oder Acrolein) wird ein Acrylsäure enthaltendes Produktgasgemisch erzeugt. Dieses wird in eine Trennkolonne mit trennwirksamen Einbauten geführt und in selbiger aufsteigend fraktionierend kondensiert. Oberhalb der Zufuhrstelle aber unterhalb des Kolonnenkopfes wird aus der Trennkolonne eine flüssige rohe Acrylsäure entnommen, die >= 95 Gew.-% an Acrylsäure aufweist und über den Rücklauf in der Trennkolonne Polymerisationsinhibitor zugesetzt enthält. Durch Suspensionskristallisation wird aus der rohen Acrylsäure Reinacrylsäuresuspensionskristallisat erzeugt. Dieses wird in einer Waschkolonne (vorzugsweise in einer hydraulischen Waschkolonne) unter Verwendung von Polymerisationsinhibitor zugesetzt enthaltender Reinkristallisatschmelze als Waschflüssigkeit von verbliebener Mutterlauge abgetrennt. Durch in Kontakt bringen von abgetrenntem Reinkristallisat mit der Polymerisationsinhibitor zugesetzt enthaltenden Schmelze von zuvor abgetrenntem Reinkristallisat wird das abgetrennte Reinkristallisat aufgeschmolzen und so eine erfindungsgemäss zu lagernde flüssige Acrylsäurephase erzeugt (Reinheit in der Regel >= 99,5 Gew.-%).
Selbstverständlich können die in dieser Schrift ausgeführten Verfahren der Lagerung und der Entnahme auch auf flüssige Monomerenphasen angewendet werden, die auf andere Art und Weise erzeugt wurden und deren Gehalt an dem Monomeren < 95 Gew.-% beträgt. Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch so durchgeführt werden, dass man die zu lagernde flüssige Monomerenphase (gegebenenfalls zunächst als solche) in den Lagerbehälter führt und dann dem Lagertank im Verlauf der Lagerung immer wieder (am besten kontinuierlich) flüssige Monomerenphase entnimmt und diese anschliessend wieder in den Lagertank rückführt und auf diesem Weg der Entnahme und Rückführung wenigstens einer Trennoperation zur Abtrennung wenigstens einer Teilmenge von in der flüssigen Monomerenphase gelöst enthaltenem Polymerisat des Monomeren unterwirft. In diesem Fall führt der erfindungsgemässe Weg der flüssigen Monomerenphase von ihrer Erzeugung in den Lagerbehälter zunächst in einfacher Weise über eine Schlaufe der zwischenzeitlichen nochmaligen Herausführung aus dem Lagerbehälter. Selbstverständlich können alle in dieser Schrift vorgestellten erfindungsgemässen Varianten (oder Teilmenge dieser Varianten) auch kombiniert angewendet werden.
Beispiel und Vergleichsbeispiel
a) Vergleichsbeispiel
Durch fraktionierende Kondensation des Produktgasgemischs einer heterogen katalysierten partiellen Propylenoxidation wurde wie in Beispiel 1 der WO 2004/035514 beschrieben eine Acrylsäure erzeugt, die 96,9 Gew.-% Acrylsäure enthielt und mit 0,018 Gew.-% MEHQ sowie 0,012 Gew.-% Phenothiazin und 0,0004 Gew.-% molekularem Sauerstoff polymerisationsinhibiert war. Sie wurde vom zweiten Fangboden der Kondensationskolonne oberhalb der Zufuhr des Produktgasgemischs in die Kondensationskolonne mit einer Temperatur von 100,6 deg. C und visuell frei von Feststoffen aus der Kondensationskolonne entnommen. 0,5 ml dieser Acrylsäure wurden auf 25 deg. C abgekühlt und unter Luftatmosphäre in eine 1,8 ml Glasampulle überführt. Anschliessend wurde die Ampulle bei 120 deg. C im Umlufttrockenschrank drehend gelagert, um vollständige Durchmischung zu gewährleisten. Dann wurde die Zeit t bis zu vollständigen Polymerisation der Probe erfasst. t betrug 15 h 17 Minuten.
b) Beispiel
Es wurde wie im Vergleichsbeispiel verfahren. Nach ihrer Entnahme aus der Trennkolonne wurde die Acrylsäure auf 30 deg. C abgekühlt und durch in einem Mehrfach-Gehäuse befindliche ACCUGAF AGF-51 Filterbeutel geführt. Nach beendeter Filtration wiesen die Innenwände der Filterbeutel einen klebrigen Belag aus Polyacrylsäure auf. 0,5 ml der filtrierten Acrylsäure wurden mit 25 deg. C und unter Luftatmosphäre in eine 1,8 ml Glasampulle überführt. Anschliessend wurde die Ampulle bei 120 deg. C im Umlufttrockenschrank drehend gelagert, um vollständige Durchmischung zu gewährleisten. Dann wurde die Zeit t bis zur vollständigen Polymerisation der Probe erfasst. t betrug 20 h 26 Minuten.
Wie die beiden Versuche ausweisen, mindert die Entfernung von gelöst enthaltenem Polymerisat (gelöst enthaltener Polyacrylsäure) die Neigung der Acrylsäure zu unerwünschter radikalischer Polymerisation.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
- DE 19924533 A [0006, 0063]
- WO 2004/035514 [0006, 0063, 0077]
- EP 1388533 A
- EP 778225 A [0006, 0006]
- EP 1041062 A [0006, 0006]
- EP 982287 A
- EP 982288 A
- WO 01/96271
- DE 10336386 A
- DE 19631645 A
- DE 19501325 A
- EP 982289 A
- DE 19838845 A
- WO 02/076917
- EP 1695954 A
- EP 695736 A [0006, 0006]
- US 2004/0242826
- EP 792867 A
- EP 784046 A
- EP 1125912 A
- EP 1097741 A
- WO 00/45928
- DE 2246480 A
- DE 2362373 A
- US 5637222 A
- WO 2005/049543 [0011, 0012, 0061]
- US 6910511 A
- WO 2004/007405 [0012, 0012]
- DE 102004034515 A
- WO 00/64947
- US 6910511
- DE 19924532 A
- WO 01/77056 [0063, 0068, 0070, 0072, 0074]
- DE 10156016 A
- DE 10243625 A
- DE 10223058 A
- DE 10235847 A
- WO 00/53560
- DE 10332758 A
- EP 616998 A [0064, 0067, 0067]
- DE 2606364
- EP 648520 A
- EP 776875 A
- WO 02/055469 [0070, 0072]
- WO 03/078378 [0070, 0072]
Zitierte Nicht-Patentliteratur
- Research Disclosure Database Number 513001, published in January 2007
- Research Disclosure Database Number 513 001, published in January 2007
- Research Disclosure Database Number 513 002, published in January 2007
- Filtration & Separation (Filtr. sep.) ISSN 001 5-1 882 CODEN FSEPAA Filtration and Separation, 1997, vol. 34, no3, pp. 217-223
- Research Disclosure Database Number 513002, Published in January 2007
- Research Disclosure Database Number 513001, Published in January 2007
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(c)DE102007014606 (A1), 2008-09-25,HEILEK JOERG; HAMMON ULRICH; SCHLIEPHAKE VOLKER; MUELLER-ENGEL KLAUS JOACHIM; BLUM TILL
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Gemäss den vorstehenden Ausführungen beinhaltet der Begriff Monomer(e) in dieser Schrift Acrolein, Methacrolein, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ester aus Acrylsäure und einem 1 bis 12 C-Atome aufweisenden Alkohol sowie Ester aus Methacrylsäure und einem 1 bis 12 C-Atome aufweisenden Alkohol. Als Alkohole kommen dabei sowohl einwertige (weisen eine -OH-Gruppe auf) als auch mehrwertige (weisen mehr als eine -OH-Gruppe auf) Alkohole in Betracht. Zu diesen Alkoholen gehören insbesondere 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 8 C-Atome aufweisende ein- und mehrwertige Alkanole.
Diese Definition beinhaltet nicht in notwendiger Weise, dass die Herstellung dieser Ester durch Reaktion der entsprechenden Alkohole mit der jeweiligen Säure erfolgen muss. Vielmehr kommen als Herstellverfahren auch andere Reaktionen wie z. B. Umesterungen oder Additionsreaktionen in Betracht.
Als beispielhafte Monomere seien genannt Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, iso-Butylacrylat, tert.-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Hydroxymethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, n-Butylmethacrylat 2-Propylheptylacrylat und tert.-Butylmethacrylat.
Üblicherweise werden Monomere durch chemische Synthese erzeugt.
Dabei werden sie jedoch nicht unmittelbar in reiner Form befindlich, sondern als Bestandteil von gasförmigen oder flüssigen Produktgemischen erhalten, aus denen sie abgetrennt werden müssen. Diese Abtrennung wird in der Regel unter Anwendung thermischer Trennverfahren wie z. B. Absorption, Desorption, fraktionierende Kondensation, Extraktion, Kristallisation, Adsorption usw., bzw. unter Anwendung von Kombinationen verschiedener solcher thermischer Trennverfahren vorgenommen (vgl. z. B. DE-A 19 924 533, WO 2004/035 514, EP-A 1 388 533, EP-A 778 225, EP-A 1 041 062, EP-A 982 287, EP-A 982 288, WO 01/96 271, DE-A 10 336 386, DE-A 19 631 645, DE-A 19 501 325, EP-A 982 289, DE-A 19 838 845, WO 02/076 917, EP-A 1 695 954, EP-A 695 736, EP-A 778 225, EP-A 1 041 062, US 2004/0 242 826, EP-A 792 867, EP-A 784 046, EP-A 695 736, EP-A 112 5912, EP-A 1 097 741, WO 00/45 928, DE-A 2 246 480, DE-A 2 362 373, US-A 5,637,222 und der in diesen Schriften zitierte Stand der Technik).
Als Reinprodukt wird in der Regel eine flüssige Monomerenphase erhalten, deren Gehalt an dem jeweiligen Monomeren >= 95 Gew.-% beträgt.
Üblicherweise besteht der letzte Schritt auf dem Weg vom Produktgemisch zum Reinprodukt aus einer Kondensation aus einer gasförmigen Phase heraus oder aus dem Aufschmelzen einer kristallinen Phase. Beispielsweise kann die Kondensation in einer Rektifikationskolonne oberhalb der Zufuhrstelle des (in der Rektifikationskolonne) aufzutrennenden Gemischs in die Rektifikationskolonne aus den in der Rektifikationskolonne aufsteigenden Dämpfen heraus erfolgen und das Reinprodukt oberhalb des vorgenannten Zulaufs aus der Rektifikationskolonne entnommen werden. Dabei kann das aufzutrennende Gemisch in die Rektifikationskolonne sowohl flüssig (Rektifikation) als auch gasförmig (fraktionierende Kondensation) zugeführt werden.
In beiden Fällen, d. h., sowohl dann, wenn die flüssige Monomerenphase durch Kondensation aus einer gasförmigen Phase heraus, als auch dann, wenn die flüssige Monomerenphase durch Aufschmelzen einer kristallinen Phase (von Kristallisat) erzeugt wird, fällt sie normalerweise so an, dass sie bei visueller Betrachtung (d. h., bei Betrachtung mit blossem menschlichem Auge) frei von Feststoffen ist. Dabei enthält die flüssige Monomerenphase üblicherweise radikalische Polymerisationsinhibitoren (Inhibitoren zur Unterdrückung unerwünschter radikalischer Polymerisation) gelöst, die regelmässig im Verlauf ihrer Erzeugung und/oder als Abschluss einer solchen Erzeugung zudosiert werden. Im Fall einer Erzeugung durch Aufschmelzen einer kristallinen Phase kann das Polymerisationsinhibitorsystem aber auch bereits in der kristallinen Phase enthalten sein.
Die wie beschrieben erzeugte flüssige Monomerenphase wird als gewünschtes Reinprodukt anschliessend normalerweise einem Lagerbehälter zugeführt, in welchem sie flüssig gelagert verbleibt, bis von ihr aus selbigem zu Zwecken der Verwendung in chemischen Reaktionen bzw. zu Zwecken des Transports entnommen wird. Üblicherweise werden solche Behälter auch als Tank bzw. auch als Lagertank bezeichnet. Das von einer fluiden Phase einnehmbare Innenvolumen eines Lagertanks (der in typischer Weise ruht) beträgt in typischer Weise 100 m<3> bis 10 000 m<3>, häufig 200 m<3> bis 1000 m<3> und charakteristisch 500 m<3>(vgl. z. B. Research Disclosure Database Number 513001, published in January 2007 ). Zum Zweck der Einhaltung der erwünschten Lagertemperatur weist ein Lagertank in der Regel eine Vorrichtung auf, mit Hilfe derer (z. B. kontinuierlich) eine Teilmenge der gelagerten flüssigen Monomerenphase entnommen, über einen Wärmeaustauscher geführt und anschliessend in den Lagertank rückgeführt wird bzw. rückgeführt werden kann.
Da die vorgenannten Polymerisationsinhibitorsysteme ihre volle Wirkung normalerweise nur im Beisein von molekularem Sauerstoff (der seinerseits selbst Inhibitor ist) entfalten, werden die flüssigen Monomerenphasen üblicherweise unter einer molekularen Sauerstoff enthaltenden Gasatmosphäre gelagert (vgl. z. B. WO 2005/049 543 sowie US-A 6,910,511). D. h., das von einer fluiden Phase einnehmbare Innenvolumen des Lagertanks wird von der im Lagertank gelagerten flüssigen Monomerenphase nur teilweise ausgefüllt und das dabei verbleibende restliche einnehmbare Innenvolumen des Lagerbehälters von einer molekularen Sauerstoff enthaltenden Gasphase eingenommen. Mit Hilfe von Mischvorrichtungen wird in der Regel dafür Sorge getragen, dass die flüssige Monomerenphase an dem in ihr gelösten molekularen Sauerstoff nicht verarmt.
Aus Gründen der Inhibierung einer unerwünschten radikalischen Polymerisation der im Lagertank gelagerten flüssigen Monomerenphase ist ein möglichst hoher Gehalt an molekularem Sauerstoff in der Gasphase des Lagerbehälters wünschenswert. Nachteilig an einem hohen Sauerstoffgehalt der vorgenannten Gasphase ist jedoch, dass sie in notwendiger Weise auch verdampftes Monomer enthält, und Mischungen aus Monomer und molekularem Sauerstoff explosiv sein können (vgl. WO 2004/007 405, DE-A 102 004 034 515, WO 2005/049 543, Research Disclosure Database Number 513 001, published in January 2007 sowie Research Disclosure Database Number 513 002, published in January 2007 ). Insgesamt wird daher eine Minimierung des Sauerstoffgehalts der Gasphase im Lagertank angestrebt. Besonders vorteilhaft liegt sie unter der sogenannten Sauerstoffgrenzkonzentration (vgl. WO 2004/007 405), unterhalb derer ein explosives Verhalten des Gasgemisches nicht möglich ist.
In gleicher Weise ist aber auch ein möglichst geringer Gehalt der gelagerten flüssigen Monomerenphase an radikalischem Polymerisationsinhibitor wünschenswert. Dies ist zum einen darin begründet, dass es sich bei Polymerisationsinhibitoren um vergleichsweise kostspielige Wirkstoffe handelt. Zum anderen vermögen die Monomeren selbst und/oder deren spätere Reaktionsprodukte häufig mit den Inhibitoren unter Ausbildung von farbintensiven Reaktionsprodukten zu reagieren, was in der Regel unerwünscht ist. Weiterhin wirken sich die Polymerisationsinhibitoren bei einer Verwendung der gelagerten flüssigen Monomerenphase in radikalischen Polymerisationsreaktionen normalerweise nachteilig aus (z. B. auf die Produktqualität).
Vor dem vorgenannten Hintergrund bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung insbesondere darin, ein Verfahren zur Lagerung einer unter den Bedingungen der Lagerung flüssigen Monomerenphase, deren Gehalt an dem jeweiligen Monomeren >= 95 Gew.-% beträgt, in einem Lagerbehälter zur Verfügung zu stellen, das unter Anwendung einer verringerten Zugabe von eine radikalische Polymerisation der Monomeren inhibierenden Stoffen eine sichere Lagerung der flüssigen Monomerenphase ermöglicht.
Demgemäss wurde ein Verfahren zur Lagerung einer unter den Bedingungen der Lagerung flüssigen Monomerenphase, deren Gehalt an dem Monomeren >= 95 Gew.-% beträgt, in einem Lagerbehälter, wobei das Monomere ein Monomeres aus der Gruppe bestehend aus Acrolein, Methacrolein, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ester aus Acrylsäure und einem 1 bis 12 C-Atome (vorzugsweise 1 bis 8 und besonders bevorzugt 1 bis 4 C-Atome) aufweisenden Alkohol sowie Ester aus Methacrylsäure und einem 1 bis 12 C-Atome (vorzugsweise 1 bis 8 und besonders bevorzugt 1 bis 4 C-Atome) aufweisenden Alkohol ist und die flüssige Monomerenphase durch Kondensation aus einer gasförmigen Phase heraus oder durch Aufschmelzen einer kristallinen Phase erzeugt wurde, gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die flüssige Monomerenphase auf dem Weg von ihrer Erzeugung in den Lagerbehälter wenigstens einer Trennoperation zur Abtrennung wenigstens einer Teilmenge (vorzugsweise wenigstens 25 Gew.-%, besser wenigstens 50 Gew.-%, noch besser wenigstens 75 Gew.-% und am besten die Gesamtmenge (insbesondere der unten genannten relativen Molekulargewichte)) von in der flüssigen Monomerenphase gelöst enthaltenem Polymerisat des Monomeren unterworfen wird. Der Begriff Polymerisat soll hier auch Oligomerisat umfassen. In erster Linie ist darunter durch (unerwünschte) radikalische Polymerisation erzeugtes Polymerisat/Oligomerisat gemeint.
Der Wortlaut "in der flüssigen Monomerenphase gelöst enthaltenem Polymerisat" soll in dieser Schrift sowohl "molekular gelöst" als auch "kolloidal gelöst" umfassen. Beides aber nur insoweit, als die gelöste Form in der zu lagernden flüssigen Monomerenphase visuell (d. h., mit blossem menschlichem Auge) nicht wahrnehmbar ist.
Eigene Untersuchungen haben ergeben, dass insbesondere derartiges gelöstes Polymerisat (im Unterschied zu makroskopisch sichtbarem Polymerisat) eine ausgeprägt polymerisationsfördernde Aktivität aufweist. Dies gilt vor allem bei auf atomaren Wasserstoff bezogenen relativen Molekulargewichten von >= 1000, bzw. >= 2000 bzw. >= 3000 des gelösten Polymerisats.
Als Trennoperation zur Abtrennung von in der zu lagernden flüssigen Monomerenphase gelöst enthaltenem Polymerisat kommen insbesondere alle mechanischen Trennoperationen in Betracht, die zur Abtrennung von feinstteiligen Feststoffen von Flüssigkeiten geeignet sind. Diesbezüglich erfindungsgemäss besonders geeignet sind filtrierende und/oder zentrifugierende Trennoperationen. Dazu zählen im besonderen die Mikrofiltration, die Ultrafiltration (Nanofiltration) und das Ultrazentrifugieren (die Massendichten von oligomerisiertem und/oder polymerisiertem Monomer sind von der Massendichte des entsprechenden Monomeren ebenso ausreichend verschieden wie die jeweiligen Volumenausdehnungen; bei 25 deg. C und 1 atm beträgt die Massendichte von monomerer Acrylsäure beispielsweise 1,05 g/cm<3> und von polymerisierter Acrylsäure 1,54 g/cm<3>; der Unterschied in der Massendichte fusst insbesondere auf dem erhöhten Raumbedarf der Elektronenwolke einer ungesättigten Doppelbindung; die oligo- und/oder polymerisierten Monomeren reichern sich am Mantel der Ultrazentrifuge an und können von selbigem kontinuierlich abgeschält werden. Selbstverständlich können auch chromatographische sowie osmotische Verfahren als erfindungsgemässe Trennoperation angewendet werden.
Erfindungsgemäss bevorzugt wird man das in der zu lagernden flüssigen Monomerenphase (visuell nicht wahrnehmbar) gelöst enthaltene Polymerisat durch Filtration von der flüssigen Monomerenphase abtrennen. Als Filtermaterialien können dabei z. B. Filtervliese, Filtergewebe, Faserschichten, Sintermaterialien oder Schüttschichten (z. B. aus feinteiligen Quarzmaterialien, Kieselgur, Aktivkohle, Zeolithe) verwendet werden.
Grundsätzlich können für den erfindungsgemässen Anwendungszweck z. B. Beutelfilter oder Kerzenfilter eingesetzt werden. Die erfindungsgemässe Filtrationsaufgabe kann dabei sowohl mit genähten als auch mit voll verschweissten, vorzugsweise mehrlagigen Filterbeuteln aus unterschiedlichen Materialien gelöst werden. Als solche Materialien kommen z. B. Edelstahl, Polypropyplen, Cellulose, Polyester, Metallgewebe (Edelstahl wie z. B. Chrom-Nickel-Edelstahl) sowie phenolharzgebundene Acrylfasern in Betracht. Erfindungsgemäss besonders bevorzugtes Material für erfindungsgemäss zu verwendende Filter (sowohl Filterbeutel als auch Filterkerzen) ist Polypropylen. Erfindungsgemäss verwendbare Filterkerzen können jedoch z. B. auch aus Aktivkohle gefertigt sein. Grundsätzlich kommen als erfindungsgemäss geeignete Filterkerzen sowohl Wickelkerzen, Meltblown-Kerzen und harzgebundene Filterkerzen in Betracht. Sowohl die Filterbeutel als auch die Filterkerzen können erfindungsgemäss sowohl in Einfach- und in Mehrfach-Filtergehäusen zur Anwendung kommen. Als Gehäusematerial kommt z. B. Polypropylen, Edelstahl und C-Stahl in Betracht. Erfindungsgemäss bevorzugt ist die Anwendung von Mehrfach-Gehäusen, in denen bis zu ca. 40 einzelne Filterbeutel eingesetzt werden können und die Durchflussmengen an flüssiger Monomerenphase von bis zu 1000 m<3>/h ermöglichen. Einbauhilfen oder Beutelniederhalter verbessern den korrekten Sitz der Filterbeutel. Beispielsweise verhindern sie sicher ein "Aufschwimmen" durch unkontrollierten Rückstau. Ebenso wird ein Platzen des Filterbeutels verhindert. Spezifische "Kragen" sorgen für perfekten und festen Sitz des Beutelniederhalters im Filterbeutel (kein Durchscheuern oder Erosion des Filterbeutels).
Erfindungsgemäss bevorzugt werden Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad (retention efficiency) für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 30 [mu]m wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
Besonders bevorzugt werden beim erfindungsgemässen Verfahren Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 20 [mu]m wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
Ganz besonders bevorzugt werden beim erfindungsgemässen Verfahren Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 10 [mu]m wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
Noch besser werden beim erfindungsgemässen Verfahren Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 5 [mu]m wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
Am besten werden beim erfindungsgemässen Verfahren Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 1 [mu]m wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
In der Regel werden für das erfindungsgemässe Verfahren (sowie für das später in dieser Schrift noch ausgeführte Entnahmeverfahren) jedoch Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von 0,5 [mu][mu]m bei <= 90%, vorzugsweise bei <= 80% liegt. Dadurch werden für das erfindungsgemässe Verfahren in der Regel befriedigende Raum-Zeit-Ausbeuten gewährleistet.
Die vorgenannten Prozentsätze beziehen sich jeweils auf die Gesamtpartikelanzahl der jeweiligen Partikelgrösse. Ferner beziehen sich vorgenannte Prozentsätze auf eine Flächenbelastung von 20 l/(m<2> min), Wasser als Trägermedium für die Partikel, eine Temperatur von 20 deg. C und eine Druckdifferenz < 50 mbar, sowie Teststaub gemäss ISO 12103-1 A3 als Partikelart.
Die Testausführung erfolgt in Anlehnung an den French standard NF 45-303 (vgl. Filtration & Separation (Filtr. sep.) ISSN 001 5-1 882 CODEN FSEPAA Filtration and Separation, 1997, vol. 34, no3, pp. 217-223 ).
Alle vorgenannten Eigenschaften erfüllen beispielsweise ACCUGAF<TM> Filterbeutel der Firma Eaton Filtration, LLC., 900 Fairmount Avenue, Elizabeth, New Jersey 07207 (USA) der Filtermodelle AGF-51, AGF-53, AGF-55, AGF-57 und AGF-59. Sie sind aus schmelzgeblasenem Polypropylen in verschweisster Form gefertigt. Sie weisen keine Bindemittel, keine grenzflächenaktiven Substanzen und keine Additive (z. B. klebende Harze) auf. Derartige, nur aus Polypropylen gefertigte, Filtermaterialen (Filtermedien, Filtertypen) erweisen sich für das erfindungsgemässe Verfahren als besonders geeignet, da sie die erfindungsgemäss zu lagernden flüssigen Monomerphasen in besonders geringfügiger Weise zu unerwünschter radikalischer Polymerisation reizen.
Die höchsten Abscheidegrade werden dabei in Anwendung des Typs AGF-51 erreicht (wenigstens 90% für Partikeldurchmesser >= 1 [mu]m). Mit zunehmender numerischer Kennzahl nehmen die Abscheidegrade ab. Für den Typ AGF-59 liegt der Abscheidegrad für Parikeldurchmesser >= 30 [mu]m jedoch noch immer oberhalb von 90%.
Alternativ können für das erfindungsgemässe Verfahren auch Filterbeutel PROGAF<TM> oder LOFCLEAR<TM> der Firma Eaton verwendet werden. Bei den LOFCLEAR Filterbeuteln handelt es sich um Filterbeutel aus mehrlagigem Filtermaterial und bei den PROGAF<TM> Filterbeuteln handelt es sich um Filterbeutel aus besonders hoch effizientem Filtermedium, mit dem effektive Partikelreduktionen bis in den Submikron-Bereich erreicht werden können. LOFCLEAR Filterbeutel sind ebenfalls aus 100% Polypropylen gefertigt.
Alternativ können für ein erfindungsgemässes Verfahren die Hochleistungs-Beutelfilter der Baureihe "HP" (insbesondere die Beutelfilter HPC, HPB und HPA) der Pall GmbH, Philipp-Reis-Strasse 6, D-63303 Dreieich verwendet werden. Sie bestehen aus drei übereinander angeordneten Polypropylen-Vliesen; einem äusseren Stützvlies, das eine gute mechanische Festigkeit des Beutelfilters gewährleistet, dem mittleren aktiven Filtervlies und einem inneren Schutzvlies, das als Vorfilter fungiert.
Günstig sind Beutelfilter, deren Differenzdruck im Neuzustand bei einer Belastung mit 10 (vorzugsweise mit 20) m<3>/h m<2> 20 deg. C aufweisendem Wasser <= 100 mbar beträgt. In der Regel liegt der vorgenannte Wert jedoch bei >= 5 mbar.
Als erfindungsgemäss geeignet seien weiterhin aus Polypropylen gefertigte Kerzenfilter der Firma FUHR GmbH (D-55270 Klein-Winternheim bei Mainz, Am Weinkastell 14) erwähnt. Dazu zählen insbesondere die acuraProgard Membranfilterkerzen, die ebenfalls vollständig aus Polypropylen gefertigt sind. Sie weisen eine thermische Schweisskonstruktion auf und sind dadurch frei von Kleber und Bindemitteln. Da ihre Filtermatrix eine zweilagige Struktur aufweist, können bei ihrer Verwendung äusserst lange Standzeiten erreicht werden.
acuraPrograd Kerzenfilter sind mit Abscheideraten von wenigstens 99,9% für Partikeldurchmesser >= 0,2 [mu]m, bzw. >= 0,45 [mu]m, bzw. >= 1 [mu]m, bzw. >= 5 [mu]m, bzw. >= 10 [mu]m oder >= 20 [mu]m erhältlich.
Die Temperatur der erfindungsgemäss zu filtrierenden Monomerenphase sollte insbesondere bei Verwendung von Filtermedien aus Polypropylen <= 95 deg. C betragen.
Vorzugsweise liegt vorgenannte Temperatur bei <= 80 deg. C, besonders bevorzugt bei <= 60 deg. C, ganz besonders bevorzugt bei <= 40 deg. C und am besten bei <= 30 deg. C bzw. <= 25 deg. C. In günstigen Fällen kann sie bis zu 0 deg. C betragen.
Im übrigen wird die wenigstens eine Trennoperation des erfindungsgemässen Verfahrens generell vorzugsweise bei Temperaturen <= 95 deg. C, bevorzugt <= 80 deg. C, vorteilhaft <= 60 deg. C, besonders vorteilhaft <= 40 deg. C und am besten bei <= 30 deg. C bzw. <= 25 deg. C durchgeführt. In günstigen Fällen kann sie bis zu 0 deg. C betragen.
Bei einer wie beschrieben erfindungsgemäss durchzuführenden Filtration können Differenzdrucke von >= 10 mbar bis 5 bar angewendet werden.
Vorzugsweise liegen vorgenannte Differenzdrucke bei >= 20 mbar und <= 3 bar, besonders bevorzugt bei >= 20 mbar und <= 2 bar, bzw. <= 1,5 bar. Werden höhere Differenzdrucke erforderlich, sollten die Filter ausgetauscht werden. Selbstverständlich kommen für eine erfindungsgemässe Filtration aber auch Filterkerzen aus Polytetrafluorethylen (z. B. die acuraVent AVF Filterkerzen der FUHR GmbH), aus Borasilikatfasern (z. B. die acuraVent AFG-GG Filterkerzen der FUHR GmbH), aus Polyethersulfon (z. B. die acuraFine AFS Filterkerzen der FUHR GmbH), sowie aus Nylon (z. B. die acuraPrograd Filterkerzen der FUHR GmbH) in Betracht.
Selbstverständlich können für eine erfindungsgemässe Filtration auch die acuraBag Filterbeutel der FUHR GmbH, insbesondere diejenigen, die aus Polypropylen gefertigt sind, verwendet werden. Erfindungsgemäss geeignet sind aber auch die ACCUFIT<(RTM)> und die ULTRAFIT<(RTM)>-Filterbeutel der FUHR GmbH. Sie sind erfindungsgemäss vorteilhaft ebenfalls aus Polypropylen in verschweisster Ausführung gefertigt.
In der Regel sind erfindungsgemäss geeignete Filterbeutel aus mehreren Filterlagen gefertigt.
Erfindungsgemäss vorteilhaft ist, wenn sich das für ein erfindungsgemäss eingesetztes Verfahren eingesetzte Filtermedium unter der Belastung mit zu filtrierender flüssiger Monomerenphase nicht wesentlich ausdehnt. Vorgenannte Belastung wird in der Regel 2 bis 20 m<3>/(h m<2>) betragen.
In der Regel wird man die zu filtrierende flüssige Monomerenphase bei Verwendung von Filterbeuteln oder Filterkerzen von innen nach aussen durch den Filtertyp führen. Grundsätzlich kann bei Verwendung von Filterkerzen die Führung der flüssigen Monomerenphase auch von aussen nach innen erfolgen.
Typische Porengrössen der filteraktiven Schicht von erfindungsgemäss zu verwendenden Filtermaterialien betragen 0,1 bis 300 [mu]m, vorzugsweise 1 bis 200 [mu]m bzw. 1 bis 100 [mu]m und besonders bevorzugt 1 bis 50 [mu]m bzw. 1 bis 5 [mu]m. Wie bereits erwähnt, werden erfindungsgemäss vorteilhaft mehrere Lagen (z. B. 3, oder 5, oder 7 Lagen) übereinander angewendet.
Die Filtration kann grundsätzlich als Druck- oder als Vakuumfiltration praktiziert werden. Vorzugsweise wird sie als Druckfiltration durchgeführt. Selbstverständlich kann sie auch zentrifugierend praktiziert werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich insbesondere dann, wenn der Gehalt der flüssigen Monomerenphase an dem Monomeren >= 96 Gew.-%, oder >= 97 Gew.-%, oder >= 98 Gew.-%, oder >= 99 Gew.-%, oder >= 99,5 Gew.-%, oder >= 99,7 Gew.-%, oder >= 99,9 Gew.-% beträgt. Das Vorgenannte und alle Aussagen in dieser Schrift sind insbesondere dann zutreffend, wenn das Monomere Acrylsäure ist (insbesondere wenn die flüssige Monomerenphase eine Reinacrylsäure ist).
Ist ein erfindungsgemäss verwendeter Filtertyp erschöpft, kann er durch einen frischen Filter ersetzt werden. Selbstredend kann der Filter zielgerichtet als Wechselfilter gestaltet werden. Durch Waschen mittels wässrigem Alkalihydroxid (z. B. Kaliumhydroxid und/oder Natriumhydroxid) und nachfolgendes Neutralwaschen mit reinem Wasser können erfindungsgemäss erschöpfte Filter regeneriert werden. Insbesondere aus Polypropylen gefertigte Filter können nach ihrer Erschöpfung problemlos verbrannt werden.
Als eine unerwünschte radikalische Polymerisation des in der flüssigen Monomerenphase befindlichen Monomeren (z. B. ausgelöst durch Temperatur, Licht oder sonstige spontan ausgelöste Radikalbildung) inhibierende Wirkstoffe kann die erfindungsgemäss zu lagernde flüssige Monomerenphase jeden der im Stand der Technik für diesen Zweck bekannten Polymerisationsinhibitoren gelöst enthalten. Bevorzugt verwendete Polymerisationsinhibitoren sind p-Methoxyphenol (MEHQ), Phenothiazin, Hydrochinone, Phenol (z. B. 2,4-Dimethyl-6,6-butylphenol), Chinone, Butylbrenzkatechin, Diphenylamin, p-Phenylendiamine, Nitroxyl-Radikale (z. B. 4-Hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl(4-OH-THEMPO)) und/oder Nitrosoverbindungen wie z. B. Nitrophenole (sowie alle anderen in der WO 00/64947 genannten Polymerisationsinhibitoren).
Die erfindungsgemässe Verfahrensweise ermöglicht es, den Inhibitorgehalt der flüssigen Monomerenphase bei sicherer Lagerung ebenso zu verringern wie den Sauerstoffgehalt in der über der flüssigen Phase im Lagerbehälter befindlichen Gasphase. Selbstredend hängt die erforderliche Menge des verwendeten Inhibitors auch von der Art des Inhibitors, von der Lagertemperatur, von der Art des Monomeren und von der spezifischen Reinheit der zu lagernden flüssigen Monomerenphase ab. Bezogen auf die in der erfindungsgemäss zu lagernden flüssigen Monomerenphase enthaltene Gewichtsmenge an Monomerem beträgt der Inhibitorgehalt in der Regel <= 220 Gew.-ppm.
Entnimmt man einem Lagerbehälter nach dem erfindungsgemässen Verfahren gelagerte flüssige Monomerenphase, so wird diese zu entnehmende bzw. entnommene flüssige Monomerenphase vorab ihrer Weiterverwendung für eine chemische Reaktion oder zu Zwecken ihres Transports (eines Transports mit erhöhter Sicherheit) erfindungsgemäss vorteilhaft ebenfalls wenigstens einer Trennoperation zur Abtrennung von in der zu entnehmenden bzw. entnommenen flüssigen Monomerenphase gelöst (molekular und/oder kolloidal; visuell nicht sichtbar) enthaltenem Polymerisat des Monomeren unterworfen. D. h., vorliegende Anmeldung umfasst zusätzlich ein Verfahren, bei dem sich an das Verfahren der erfindungsgemässen Lagerung ein Verfahren zur Entnahme von flüssiger Monomerenphase aus dem Lagerbehälter anschliesst und die zu entnehmende flüssige Monomerenphase bei ihrer Entnahme und/oder nach ihrer Entnahme vorab ihrer Weiterverwendung für eine chemische Reaktion oder zu Zwecken ihres Transports auf dem Seeweg per Schiff, oder per Lastkraftwagen oder einem Schienenfahrzeug (d. h., auf der Strasse oder auf der Schiene) (z. B. in einem Tank eines Tankfahrzeugs, z. B. eines Tankschiffs oder eines Tankwagens (als Tankmaterial wird häufig Edelstahl verwendet); das Fassungsvermögen des Tanks des letzteren (das von einem fluiden Medium einnehmbare Innenvolumen) beträgt in der Regel wenigstens 5 m<3>, häufig wenigstens 10 m<3> und vielfach 15 bis 40 m<3> bzw. 20 bis 30 m<3>; teilweise ist ihr Innenraum in wenigstens zwei, in der Regel wenigstens 3 oder wenigstens 4 gegeneinander völlig abgetrennte Kammern aufgeteilt, die voneinander unabhängig mit flüssiger Monomerenphase befüllt werden; das Füllvolumen mit flüssiger Monomerenphase beträgt typisch ca. 80 bis 90 Vol.-% des von einer fluiden Phase jeweils einnehmbaren Innenvolumens; das Fassungsvermögen des Tanks eines Tankschiffs geht über dasjenige des Tanks eines Tankwagens normalerweise weit hinaus) wenigstens einer Trennoperation zur Abtrennung wenigstens einer Teilmenge (vorzugsweise wenigstens 25 Gew.-%, besser wenigstens 50 Gew.-%, noch besser wenigstens 75 Gew.-% und am besten die Gesamtmenge) von darin gelöst enthaltenem Polymerisat (Oligomerisat) (insbesondere der in dieser Schrift genannten relativen Molekulargewichte) des Monomeren unterworfen wird. Die unerwünschte Ausbildung von derartigem insbesondere radikalischem Polymerisat kann auch bei Anwendung einer erfindungsgemässen Lagerung nicht vollständig unterdrückt werden (in der Regel erfolgt die Lagerung bei Temperaturen <= 50 deg. C, vorzugsweise <= 40 bzw. <= 30 deg. C, jedoch oberhalb des Festpunktes der flüssigen Monomerenphase; typische Lagertemperaturen betragen 17 bis 25 deg. C). Detaillierte Untersuchungen haben zum Ergebnis geführt, dass sich solchermassen in erfindungsgemäss gelagerter flüssiger Monomerenphase gelöst enthaltenes Polymerisat insbesondere bei Verwendung von erfindungsgemäss gelagerter flüssiger Monomerenphase für radikalische Polymerisationen sowohl auf den Verlauf der radikalischen Polymerisation als auch auf die Qualität des dabei resultierenden Polymerisats nachteilig auswirkt, selbst wenn die Gehaltsmengen nur geringfügig sind. Vorliegende Erfindung umfasst daher auch ein Verfahren der z. B. radikalischen Polymerisation, das dadurch gekennzeichnet ist, dass wie vorstehend beschrieben in einem Lagerbehälter gelagerte bzw. aus dem Lagerbehälter entnommene bzw. transportierte flüssige Monomerenphase oder deren Gemisch mit von der aus dem Lagerbehälter entnommenen flüssigen Monomerenphase verschiedenen wenigstens einfach ungesättigten (vorzugsweise ethylenisch) Verbindungen einpolymerisiert (z. B. radikalisch initiiert) wird. Als Trennoperationen kommen dabei alle diejenigen in Betracht, die bereits für das erfindungsgemässe Verfahren der Lagerung einer flüssigen Monomerenphase ausgeführt und empfohlen wurden. Alle dort gemachten Aussagen gelten hier in entsprechender Weise.
Selbstverständlich kann die Filtervorrichtung auch unmittelbar in die Entnahmeleitung bzw. an der Entnahmestelle in die Behälterwand eingebaut sein.
D. h., erfindungsgemäss bevorzugt wird auch dem Lagerbehälter zu entnehmende bzw. entnommene flüssige Monomerenphase einer mechanischen Trennoperation unterworfen, die zur Abtrennung von feinstteiligen Feststoffen von Flüssigkeiten geeignet ist. Diesbezüglich besonders geeignet sind auch hier filtrierende und/oder zentrifugierende Trennoperationen. Insbesondere kommen alle für das erfindungsgemässe Lagerungsverfahren empfohlenen Filtrationsmethoden in Betracht, weshalb die bezüglich des erfindungsgemässen Lagerungsverfahrens in dieser Schrift individualisiert gemachten Aussagen zur Filtration in identischer Weise für eine Entnahmefiltration gelten und zutreffend sind. Selbstverständlich kann die Filtriervorrichtung auch unmittelbar in die Entnahmeleitung bzw. an der Entnahmestelle in die Behälterwand eingebaut sein.
Besonders bevorzugt werden dabei Filtermaterialien (Filtermedien, Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 10 [mu]m wenigstens 90%, vorzugsweise wenigstens 95% beträgt.
Ganz besonders bevorzugt werden dabei Filtermaterialien (Filtermedien, Filtertypen) eingesetzt, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser von >= 5 [mu]m wenigstens 90%, vorzugsweise wenigstens 95% beträgt.
Selbstverständlich sind aber auch bereits Filtermaterialien (Filtermedien bzw. Filtertypen) wirksam, deren Abscheidegrad für Partikel mit einem Teilchendurchmesser >= 30 [mu]m (bzw. >= 20 [mu]m, bzw. >= 10 [mu]m, bzw. >= 5 [mu]m, bzw. >= 1 [mu]m) wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% bzw. wenigstens 95% und mehr beträgt.
Insbesondere können an dieser Stelle die ACCUGAF Filterbeutel der Firma Eaton der Modellart AGF 51, AGF 53 und AGF 55 eingesetzt werden. Selbstverständlich kommen an dieser Stelle aber auch die Kerzenfilter der Firma FUHR GmbH in Betracht. Beispielhaft erwähnt seien die acuraPrograd Kerzenfilter der Firma FUHR mit Abscheideraten von wenigstens 99,9% für Partikeldurchmesser >= 5 [mu]m.
Zweckmässigerweise wird man bei der Entnahme von erfindungsgemäss gelagerter flüssiger Monomerenphase aus dem Lagertank so vorgehen, dass man die zu entnehmende flüssige Monomerenphase aus dem Lagertank zunächst als solche in einen Prüftank hinein entnimmt (selbstredend könnte die empfohlene Filtration auch bereits bei der Entnahme erfolgen (z. B. durch ein in der Entnahmeleitung bzw. an der Entnahmestelle im Lagerbehälter befindliches Filter)).
Aus dem Prüftank wird die dem Lagertank entnommene flüssige Monomerenphase dann ein- oder mehrfach aufeinanderfolgend herausgepumpt und z. B. über ein wie vorstehend beschriebenes Filtersystem in den Prüftank jeweils wieder rückgeführt. Nimmt die Abscheidemenge im Filtersystem (z. B. acuraPrograd Kerzenfilter mit Abscheideraten von 99,9% für Partikeldurchmesser >= 5 [mu]m in einem Mehrfach-Gehäuse) nicht mehr oder nicht mehr nennenswert zu, wird der Trennvorgang abgebrochen und die im Prüftank befindliche, dem Lagertank zuvor entnommene Monomerenphase ihrer Weiterverwendung (z. B. ihrem Transport mit erhöhter Sicherheit zum Verbraucher, oder einer radikalischen Polymerisation oder einer anderen chemischen Reaktion) zugeführt. Vorzugsweise erfolgt auch vorbeschriebene Trennoperation bei möglichst geringer Temperatur (in der Regel <= 95 deg. C, besser <= 80 deg. C, bevorzugt <= 60 deg. C, mit Vorteil <= 40 deg. C, besser bevorzugt <= 30 deg. C bzw. <= 25 deg. C und in günstigen Fällen bis zu 0 deg. C).
Die vorliegende Anmeldung umfasst daher auch ein Verfahren des Transports einer flüssigen Monomerenphase, die gemäss eines erfindungsgemässen Verfahrens in einem Lagerbehälter gelagert und gemäss einer erfindungsgemässen Entnahme aus dem Lagerbehälter entnommen worden ist.
Im übrigen kann die Lagerung der flüssigen Monomerenphase so erfolgen, wie es die WO 2005/049543, die US 6,910,511, Research Disclosure Database Number 513002, Published in January 2007 und insbesondere Research Disclosure Database Number 513001, Published in January 2007 , beschreiben.
Erfolgt die Kondensation zur Erzeugung der erfindungsgemäss zu lagernden flüssigen Monomerenphase in einer Rektifikationskolonne oberhalb der Zufuhrstelle (Zulaufstelle) des (in der Rektifikationskolonne) aufzutrennenden Gemischs in die Rektifikationskolonne aus den in der Rektifikationskolonne aufsteigenden Dämpfen heraus, und wird die so kondensativ erzeugte und erfindungsgemäss zu lagernde flüssige Monomerenphase dann oberhalb des vorgenannten Zulaufs aus der Rektifikationskolonne entnommen, kann die Kondensation innerhalb der Rektifikationskolonne z. B. durch direkte Kühlung und/oder indirekte Kühlung bewirkt werden. Eine indirekte Kühlung kann z. B. am Kolonnenkopf dadurch bewirkt werden, dass man den am Kolonnenkopf ankommenden aufgestiegenen Dampf durch einen indirekten Wärmeaustauscher führt und die unter den Bedingungen des indirekten Wärmeaustauschs kondensierbaren Bestandteile in die flüssige Phase überführt. Ein Teil der so erzeugten flüssigen Phase wird dann der erfindungsgemässen Lagerung zugeführt und der andere Teil als Rücklaufflüssigkeit auf den Kopf der Rektifikationskolonne rückgeführt. Diese Rücklaufflüssigkeit bedingt dann in der Rektifikationskolonne bereits eine direkte Kühlung des in der Rektifikationskolonne aufsteigenden Dampfes. Im indirekten Wärmeaustauscher nicht kondensierbare Bestandteile werden aus der Rektifikationskolonne heraus- und in der Regel ihrer Entsorgung zugeführt. Der Polymerisationsinhibitor wird unmittelbar ins Kondensat zugegeben. Erfolgt die Reinproduktentnahme unterhalb des Kolonnenkopfes, wird die am Kopf kondensierte Phase normalerweise weitgehend als Rücklaufflüssigkeit in die Rektifikationskolonne rückgeführt. Üblicherweise enthält die Rücklaufflüssigkeit Polymerisationsinhibitor zugesetzt. Das aus der Rektifikationskolonne entnommene Reinprodukt ist so unmittelbar ebenfalls polymerisationsinhibiert. Selbstredend kann die Kondensation am Kolonnenkopf auch ausschliesslich durch direkte Kühlung vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird einmal erzeugtes Kopfkondensat mit Inhibitor versetzt, abgekühlt und wenigstens teilweise in den Kopfraum der Rektifikationskolonne zum Zweck der Direktkühlung versprüht. Erfolgt die Reinproduktentnahme unterhalb des Kolonnenkopfes (aber oberhalb der Zufuhrstelle des aufzutrennenden Gemischs in die Rektifikationskolonne) wird normalerweise die abgekühlte Kondensatgesamtmenge in den Kopfraum rückversprüht. Der trennwirksame Einbauten enthaltende Teil der Rektifikationskolonne und der Kondensationsraum am Kolonnenkopf sind üblicherweise durch einen Kaminboden voneinander getrennt. Die Rücklaufflüssigkeit wird dem trennwirksamen Teil zugeführt. Der unterhalb der Zufuhrstelle (Zulaufstelle) in die Rektifikationskolonne befindliche Teil der Rektifikationskolonne wird üblicherweise als Abtriebsteil und der oberhalb der Zufuhrstelle befindliche Teil der Rektifikationskolonne wird üblicherweise als Verstärkerteil der Rektifikationskolonne bezeichnet.
Erfolgt die Zufuhr des in der Rektifikationskolonne aufzutrennenden Stoffgemischs in die Rektifikationskolonne in flüssiger Form, bildet die Auftrennung eine Rektifikation, erfolgt die Zufuhr dampfförmig (bzw. gasförmig), bildet die Auftrennung eine fraktionierende Kondensation. Als trennwirksame Einbauten kann die Rektifikationskolonne z. B. Böden, Packungen und/oder Füllkörper enthalten. Beispielhafte Ausführungsformen einer fraktionierenden Kondensation von Acrylsäure aus dem Produktgasgemisch einer heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation von Propylen und/oder Propan offenbaren z. B. die Schriften DE-A 199 24 533, DE-A 199 24 532, WO 01/77056, DE-A 101 56 016, DE-A 102 43 625, DE-A 102 23 058, DE-A 102 35 847, WO 2004/035514, WO 00/53560 und DE-A 103 32 758.
Wird die erfindungsgemäss zu lagernde Monomerenphase durch Aufschmelzen einer kristallinen Phase erzeugt, kann diese das Ergebnis einer einstufigen oder einer mehrstufigen kristallisativen Reinigung eines das relevante Monomere enthaltenden flüssigen Gemisches sein (vgl. z. B. EP-A 616 998). Durch Einwirkung von Kälte auf das flüssige Gemisch kristallisiert das Monomere aus dem flüssigen Gemisch als kristalline Phase aus.
Häufig ist die aufzuschmelzende kristalline Phase das Ergebnis einer einstufigen Kristallisation.
Selbstverständlich kann die aufzuschmelzende Phase auch das Ergebnis einer fraktionierten Kristallisation sein.
Beispielsweise kann die Kälteeinwirkung auf das das Monomere enthaltende flüssige Gemisch als Schichtkristallisation ausgeführt sein (vgl. DE-OS 26 06 364, EP-A 616 998, EP-A 648 520 und EP-A 776 875). Dabei wird das Kristallisat in Form zusammenhängender, fest anhaftender Schichten an gekühlten Oberflächen ausgefroren. Die Trennung des abgeschiedenen Kristallisats von der verbliebenen Restschmelze (der Mutterlauge) erfolgt durch einfaches Abfliessen der Restschmelze. Prinzipiell unterscheidet man zwischen "statischen" und "dynamischen" Schichtkristallisationsverfahren. Kennzeichnend für die dynamische Schichtkristallisation aus flüssigen Gemischen ist eine erzwungene Konvektion des flüssigen Gemischs. Diese kann z. B. durch Umpumpen des flüssigen Gemischs durch gekühlte volldruchströmte Rohre, durch Aufgabe des flüssigen Gemischs als Rieselfilm auf gekühlte Wandungen (z. B. gemäss EP-A 616 998, z. B. in gekühlten Fallrohen) oder durch Einleiten von Inertgas in das flüssige Gemisch oder durch Pulsieren erfolgen.
Bei den statischen Verfahren ruht das flüssige Gemisch (z. B. in Rohrbündel oder Plattenwärmeaustauschern) und scheidet sich schichtförmig durch langsame Temperatursenkung auf der Sekundärseite des Wärmeaustauschers ab. Danach wird die Restschmelze (Mutterlauge) abgelassen, durch langsame Temperaturerhöhung stärker verunreinigte Fraktionen aus der Kristallschicht abgeschwitzt und nachfolgend das Reinprodukt abgeschmolzen (vgl. WO 01/77056).
Generell enthält das das Monomere enthaltende flüssige Gemisch (normalerweise eine Lösung), aus dem das Monomere kristallisativ abgetrennt wird, Polymerisationsinhibitor zugesetzt. Bei der kristallisativen Abscheidung des Monomeren kristallisiert dieses normalerweise im wesentlichen frei vom Polymerisationsinhibitor aus. Das Aufschmelzen der abgeschiedenen Monomerenkristallschicht erfolgt daher häufig nicht durch Erwärmen der Sekundärseite, sondern durch in Kontakt bringen der Monomerenkristallschicht mit einer Polymerisationsinhibitor zugesetzt enthaltenden erwärmten Schmelze von zuvor aufgeschmolzener abgeschiedener Monomerenkristallschicht.
Alternativ kann die Ausbildung des Monomerenkristallisats aus dem das Monomere enthaltenden flüssigen Gemisch auch als Suspensionskristallisation (z. B. gemäss der Lehre der WO 01/77056, der WO 02/055469 sowie der WO 03/078378) erfolgen.
Dabei wird in der Regel durch Kühlung des z. B. Acrylsäure als Monomeres enthaltenden flüssigen Gemischs (der flüssigen Lösung) eine Acrylsäurekristalle suspendiert enhaltende Kristallsuspension erzeugt, wobei die Acrylsäurekristalle einen geringeren und die verbliebene Restschmelze (Mutterlauge) einen höheren Verunreinigungsgehalt aufweist als das flüssige Ausgangsgemisch. Dabei können die Acrylsäurekristalle unmittelbar in Suspension befindlich wachsen und/oder sich als Schicht auf einer gekühlten Wand abscheiden, von der sie stetig abgekratzt und in der Restschmelze resuspendiert werden.
Alle in der WO 01/77056, der WO 02/055469 sowie in der WO 03/078378 ausgeführten Suspensionskristaller und Suspensionskristallisationsverfahren können dabei angewendet werden. Eine so erzeugte Acrylsäurekristallisatsuspension kann z. B. einen Feststoffgehalt von 10 bis 50, häufig 20 bis 40 oder 30 Gew.-% aufweisen.
Zur Trennung von Suspensionskristallisat und verbliebener Mutterlauge kommen z. B. alle in den vorgenannten WO-Veröffentlichungen genannten Trennverfahren in Betracht (z. B. mechanische Trennverfahren wie Zentrifugieren). Bevorzugt erfolgt die Trennung in einer Waschkolonne. Mit Vorteil handelt es sich dabei um eine Waschkolonne mit erzwungenem Transport der abgeschiedenen z. B. Acrylsäurekristalle. Als Waschflüssigkeit wird mit Vorteil die Schmelze von in der Waschkolonne vorab gereinigten (abgetrennten) z. B. Acrylsäurekristallen verwendet. Die Wäsche erfolgt normalerweise im Gegenstrom.
Alles Vorgenannte gilt vor allem dann, wenn die Waschkolonne eine Waschkolonne mit erzwungenem Transport der z. B. Acrylsäurekristalle ist, und dies vor allem dann, wenn es eine hydraulische oder eine mechanische Waschkolonne gemäss der WO 01/77056 ist und sie wie dort ausgeführt betrieben wird.
Eine erfindungsgemäss zu lagernde flüssige Acrylsäurephase kann damit z. B. wie folgt erzeugt werden. Durch heterogen katalysierte einstufige oder zweistufige Partialoxidation eines C3-Vorläufers der Acrylsäure (z. B. Propylen, Propan oder Acrolein) wird ein Acrylsäure enthaltendes Produktgasgemisch erzeugt. Dieses wird in eine Trennkolonne mit trennwirksamen Einbauten geführt und in selbiger aufsteigend fraktionierend kondensiert. Oberhalb der Zufuhrstelle aber unterhalb des Kolonnenkopfes wird aus der Trennkolonne eine flüssige rohe Acrylsäure entnommen, die >= 95 Gew.-% an Acrylsäure aufweist und über den Rücklauf in der Trennkolonne Polymerisationsinhibitor zugesetzt enthält. Durch Suspensionskristallisation wird aus der rohen Acrylsäure Reinacrylsäuresuspensionskristallisat erzeugt. Dieses wird in einer Waschkolonne (vorzugsweise in einer hydraulischen Waschkolonne) unter Verwendung von Polymerisationsinhibitor zugesetzt enthaltender Reinkristallisatschmelze als Waschflüssigkeit von verbliebener Mutterlauge abgetrennt. Durch in Kontakt bringen von abgetrenntem Reinkristallisat mit der Polymerisationsinhibitor zugesetzt enthaltenden Schmelze von zuvor abgetrenntem Reinkristallisat wird das abgetrennte Reinkristallisat aufgeschmolzen und so eine erfindungsgemäss zu lagernde flüssige Acrylsäurephase erzeugt (Reinheit in der Regel >= 99,5 Gew.-%).
Selbstverständlich können die in dieser Schrift ausgeführten Verfahren der Lagerung und der Entnahme auch auf flüssige Monomerenphasen angewendet werden, die auf andere Art und Weise erzeugt wurden und deren Gehalt an dem Monomeren < 95 Gew.-% beträgt. Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch so durchgeführt werden, dass man die zu lagernde flüssige Monomerenphase (gegebenenfalls zunächst als solche) in den Lagerbehälter führt und dann dem Lagertank im Verlauf der Lagerung immer wieder (am besten kontinuierlich) flüssige Monomerenphase entnimmt und diese anschliessend wieder in den Lagertank rückführt und auf diesem Weg der Entnahme und Rückführung wenigstens einer Trennoperation zur Abtrennung wenigstens einer Teilmenge von in der flüssigen Monomerenphase gelöst enthaltenem Polymerisat des Monomeren unterwirft. In diesem Fall führt der erfindungsgemässe Weg der flüssigen Monomerenphase von ihrer Erzeugung in den Lagerbehälter zunächst in einfacher Weise über eine Schlaufe der zwischenzeitlichen nochmaligen Herausführung aus dem Lagerbehälter. Selbstverständlich können alle in dieser Schrift vorgestellten erfindungsgemässen Varianten (oder Teilmenge dieser Varianten) auch kombiniert angewendet werden.
Beispiel und Vergleichsbeispiel
a) Vergleichsbeispiel
Durch fraktionierende Kondensation des Produktgasgemischs einer heterogen katalysierten partiellen Propylenoxidation wurde wie in Beispiel 1 der WO 2004/035514 beschrieben eine Acrylsäure erzeugt, die 96,9 Gew.-% Acrylsäure enthielt und mit 0,018 Gew.-% MEHQ sowie 0,012 Gew.-% Phenothiazin und 0,0004 Gew.-% molekularem Sauerstoff polymerisationsinhibiert war. Sie wurde vom zweiten Fangboden der Kondensationskolonne oberhalb der Zufuhr des Produktgasgemischs in die Kondensationskolonne mit einer Temperatur von 100,6 deg. C und visuell frei von Feststoffen aus der Kondensationskolonne entnommen. 0,5 ml dieser Acrylsäure wurden auf 25 deg. C abgekühlt und unter Luftatmosphäre in eine 1,8 ml Glasampulle überführt. Anschliessend wurde die Ampulle bei 120 deg. C im Umlufttrockenschrank drehend gelagert, um vollständige Durchmischung zu gewährleisten. Dann wurde die Zeit t bis zu vollständigen Polymerisation der Probe erfasst. t betrug 15 h 17 Minuten.
b) Beispiel
Es wurde wie im Vergleichsbeispiel verfahren. Nach ihrer Entnahme aus der Trennkolonne wurde die Acrylsäure auf 30 deg. C abgekühlt und durch in einem Mehrfach-Gehäuse befindliche ACCUGAF AGF-51 Filterbeutel geführt. Nach beendeter Filtration wiesen die Innenwände der Filterbeutel einen klebrigen Belag aus Polyacrylsäure auf. 0,5 ml der filtrierten Acrylsäure wurden mit 25 deg. C und unter Luftatmosphäre in eine 1,8 ml Glasampulle überführt. Anschliessend wurde die Ampulle bei 120 deg. C im Umlufttrockenschrank drehend gelagert, um vollständige Durchmischung zu gewährleisten. Dann wurde die Zeit t bis zur vollständigen Polymerisation der Probe erfasst. t betrug 20 h 26 Minuten.
Wie die beiden Versuche ausweisen, mindert die Entfernung von gelöst enthaltenem Polymerisat (gelöst enthaltener Polyacrylsäure) die Neigung der Acrylsäure zu unerwünschter radikalischer Polymerisation.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
- DE 19924533 A [0006, 0063]
- WO 2004/035514 [0006, 0063, 0077]
- EP 1388533 A
- EP 778225 A [0006, 0006]
- EP 1041062 A [0006, 0006]
- EP 982287 A
- EP 982288 A
- WO 01/96271
- DE 10336386 A
- DE 19631645 A
- DE 19501325 A
- EP 982289 A
- DE 19838845 A
- WO 02/076917
- EP 1695954 A
- EP 695736 A [0006, 0006]
- US 2004/0242826
- EP 792867 A
- EP 784046 A
- EP 1125912 A
- EP 1097741 A
- WO 00/45928
- DE 2246480 A
- DE 2362373 A
- US 5637222 A
- WO 2005/049543 [0011, 0012, 0061]
- US 6910511 A
- WO 2004/007405 [0012, 0012]
- DE 102004034515 A
- WO 00/64947
- US 6910511
- DE 19924532 A
- WO 01/77056 [0063, 0068, 0070, 0072, 0074]
- DE 10156016 A
- DE 10243625 A
- DE 10223058 A
- DE 10235847 A
- WO 00/53560
- DE 10332758 A
- EP 616998 A [0064, 0067, 0067]
- DE 2606364
- EP 648520 A
- EP 776875 A
- WO 02/055469 [0070, 0072]
- WO 03/078378 [0070, 0072]
Zitierte Nicht-Patentliteratur
- Research Disclosure Database Number 513001, published in January 2007
- Research Disclosure Database Number 513 001, published in January 2007
- Research Disclosure Database Number 513 002, published in January 2007
- Filtration & Separation (Filtr. sep.) ISSN 001 5-1 882 CODEN FSEPAA Filtration and Separation, 1997, vol. 34, no3, pp. 217-223
- Research Disclosure Database Number 513002, Published in January 2007
- Research Disclosure Database Number 513001, Published in January 2007
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(c)DE102007014606 (A1), 2008-09-25,HEILEK JOERG; HAMMON ULRICH; SCHLIEPHAKE VOLKER; MUELLER-ENGEL KLAUS JOACHIM; BLUM TILL
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