JP2000515423A - 相分離用の装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 異なる比重の液体からなる混合物の分離のための分離器（１１）中で、容器壁面への垂直方向に対して０°〜４５°の角度αで、導入された液体混合物が分離器の排出管からそれた分離器の内壁（１６）の上に出てくるように液体混合物の供給管（１２）が配置され、かつ構成されている。前記分離器は、プロペンの接触気相酸化によるアクリル酸の製造法で使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 相分離用の装置 本発明は、異なる比重の液体からの混合物の改善された分離能を有する分離器 に関するものである。その上更に、本発明は、本発明による分離器の使用によっ て改善された、接触気相酸化によるアクリル酸の製造のための方法に関するもの でもある。 化学工業の多くの分野では、任意に互いの中に可溶性ではない異なる比重の２ つの液体の分離のための分離器が使用されている。かかる分離器は、分離すべき 一方の側に混合物のための供給管及び向かい合った反対側に分離された異なる比 重の相のためのより高い位置及びより低い位置に取り付けられた排出管を有する 横置き又は縦置きの容器である。公知の分離器の場合、混合物の供給管、即ち、 導管は、容器の中へまっすぐに形成されており、かつ大抵の場合に水平方向に配 置されている。従って、分離器に導入された液体混合物は、著量の水平方向の衝 撃とともに分離容器中に流入している。これによって、相分離、殊に相界の形成 は困難になる。前記の欠点を回避するために、長さ対直径の大きな比を有する分 離器が提案されたので、液体中での水平方向の導入衝撃は減少させられている。 前記の解決法の欠点は、分離器の長さのかなりの部分 が相分離のためではなく、導入された液体の制動のために使用されているという ことである。別の解決法は、導入された液体の衝撃を減少させるために、分離容 器中で供給管の近くに１つ以上の偏向板を取り付けるということであるが、これ は別の流動装置から公知である。前記の解決法の欠点は、プラスの作用の達成の ために、流動技術的に正確に考慮され、かつ正確に取り付けられていなければな らないので分離器のための著しく高い製造費である。望ましくない乱流は、多く の場合に完全の阻止することはできない。 分離器にとって特に重要な使用分野は、プロペンの接触気相酸化の場合に生じ る希酸液からのアクリル酸吸収の溶剤の分離の場合である。アクリル酸の製造の ための前期の方法の場合、酸化すべきプロペンは、希釈ガス又は反応していない エダクトを含有する循環ガスと混合され、次に気相酸化に供給される。気相酸化 の反応混合物は、アクリル酸の分離のために、吸収カラムの中に導入される。こ こで、生じたアクリル酸の過剰部分は、溶剤を用いて反応混合物から分離される 。吸収されていない成分は、ガス状になって吸収カラムから取出され、かつ凝縮 工程に供給される。前記ガス混合物の凝縮可能な部分は、凝縮した形で分離され 、かついわゆる希酸液として導出される。凝縮不可能なガス状の部分は、部分的 に再度気相酸化に返送され、かついわゆる循環ガスを形成している。希酸液は、 通常燃焼させられる。希酸液を用いて、溶剤の著しい残量も除去されるが、これ は、次に溶剤循環の場合に再度補充されなければならない。 従って、本発明の課題は、簡単な構造的手段を用いてより良好な相分離が達成 される分離器を提供することである。もう１つの課題は、希酸液中に含有されて いた溶剤の損失が明らかに少なくなった、接触気相酸化によるアクリル酸の製造 のための改善された方法を提供することである。 この解決法は、混合物の供給のための少なくとも１個の供給管、混合物のより 軽い相の排出のためのより高い位置にある排出管及び混合物のより重い相の排出 のためのより低い位置にある排出管を有する容器を有している、異なる比重の液 体からなる混合物の分離のための分離器から出発している。従って、本発明によ る分離器は、導入された混合物が、内壁上で垂直に存在している軸線に対して０ °〜４５°、有利に０°〜２０°、特に有利に０°〜５°の角度αで、排出管か らそれた容器の内壁の上に出てくるように供給管が配置され、かつ構成されてい ることによって特徴付けられる。 この場合、容器中の供給管及び排出管は、互いに離れた、通常向かい合った反 対側に取り付けられている。前記の軸線は、当該の容器壁面上かもしくは屈曲し た容器壁面の場合には、液体噴射の衝突面の上に垂直 に存在している。有利に液体噴射は、垂直に、即ち０°の角度で容器壁面に衝突 する。傾斜した流れは、壁面に対して横向きにされた衝撃成分が壁面によってで はなく、包囲している液体によってのみ減少させることができるにすぎないので 、容器壁面での衝撃減少の効果を損なってしまうが、これは、制動空間を必要と することがあり、かつ望ましくない渦巻きにつながることがある。 分離容器の壁面の上への、供給された液体流の前記の方向転換は、ほぼ、壁面に 対して垂直な衝撃成分の完全な減少につながるので、内壁から戻って流れる液体 は、分離器の本来の分離領域中での流入のために必要な残留衝撃を壁面に対して 垂直に有しているにすぎない。前記の構造の良好な作用は、硬質の容器壁面での 液体粒子の十分に弾性の反転の場合に、エネルギー保存の際に、即ち、衝撃挙動 を保持しつつ、本質的に液体粒子の運動方向の転換が期待されるので驚異的であ る。１つの壁面への噴出水の衝突の際には、むしろ液体の反発も期待されるであ ろう。望ましくない効果については、おそらく、導入している液体噴射の全エネ ルギーが、容器壁面と流入口との間の固定した環状の渦巻き中で減少するので、 従って、自由な渦巻きが存在していないということで説明されよう。 有利に、容器中の供給管と２つの排出管との間に有孔薄板が取り付けられてい る。該有孔薄板は、容器中 で液体流をならして、殊に事情により中央導入管により存在する半径方向の圧力 差を減少させているが、そうしなければこれは、広域の渦巻きの形成、ひいては より少ない分離効率につながることがある。この有孔薄板は、容器を、導入する 噴射が衝突する容器壁面に対して、該容器の全横断面で、有利に平行に分割して おり、また、容器全体に延在している。あるいはまた、例えば容器壁面のところ に多少なりとも幅広の縁部空隙をあけてある有孔薄板を使用することもできる。 該有孔薄板は、その他の点では、供給管の近くに取り付けられているのが最良な ので、できるだけ大きな渦巻きのない分離領域が容器中に生じることになる。有 利に、該有孔板は、１％〜４０％、有利に３％〜１５％の貫通口対全面積の面積 比を有している。 また、上記の実施態様に相応して、任意に互いの中に可溶性ではない異なる比 重の液体からの混合物の分離法が提供される。この方法は、有利に、相応する混 合物の場合に、極めて多種多様の液体、例えば水性又は有機性の液体の分離に使 用することができる。 本発明によれば、前記の分離器は、プロペンの接触気相酸化によるアクリル酸 の製造法に使用することができるが、この場合、気相酸化の反応混合物から、ア クリル酸を、第一の溶剤を用いる吸収工程で吸収させ、引き続き、該吸収工程か ら、第一の溶剤及びアクリル酸が乏しいガス混合物を取出し、次に、凝縮工程で 、該ガス混合物を２０℃〜６０℃の間の温度にまで冷却し、該ガス混合物の凝縮 相を凝縮工程から希酸液として取出し、最終的に、該ガス混合物のガス状相を凝 縮工程から取出し、少なくとも部分的に循環ガスとして気相酸化のために返送し ている。この場合、本発明によれば、中程度の沸点物、殊に無水マレイン酸が、 希酸液を用いて、希酸液と、第一の溶剤の少なくとも１つの部分流とを混合装置 に供給し、引き続き本発明による分離器に供給することによって第一の溶剤から 分離される。この場合、第一の溶剤としては、有利に、少なくとも１種の置換又 は非置換のジフェニル、置換又は非置換のジフェニルエーテル又はジメチルフタ レートを含有する溶剤を使用する。ジフェニルエーテル約６０重量％と、ジフェ ニル約２０重量％及びジメチルフタレート２０重量％とからなる混合物は、更に 有利である。 本発明は、以下に、図１〜３に基づき記載されている。この場合、 図１：公知技術水準の分離器の例； 図２：本発明による分離器の例； 図３：アクリル酸の製造のための本発明による方法の例 を示している。 図１は、既に公知の分離器を示している。容器１は、分離すべき液体のための １つの供給管２及び分離さ れた相のための２つの排出管３及び４を有している。供給管２は、全く単純に容 器壁面に取り付けられている。別の実施態様の場合、供給管２は、容器の中にも 突出しているか又は傾斜して配置されていてもよく、また、導入された液体混合 物の衝撃が十分に減少させられるように偏向板が容器１中に取り付けられていて もよい。 図２Ａは、前記とは異なり、本発明による分離器を示している。この場合、容 器１１中の供給管１２は、後ろ向きに屈曲させられ、かつ導入された液体噴射が 、排出管１３及び１４と向かい合っている容器内壁１６に、軸線１７に対して角 度αで衝突しているように配置されている。この場合、軸線１７は、導入してい る液体噴射の衝突領域で、容器壁面１６と９０°の角度に調節してある。付加的 に、容器１１中に有孔薄板１５が取り付けられているが、この場合、孔面積は、 有孔板の全面積の約１０％になっている。屈曲した導管１２によって、水平方向 の入口衝撃は、ほぼ完全に減少させられる。次に、有孔薄板１５は、液体流を更 にならして、容器１１の内壁で、従来の分離器よりも極めて効率的にされた相分 離が行われている分離空間を規定している。１つの導管１２の代わりに、勿論ま た、容器の同一か又は異なる内壁に向けられている複数の導管を使用することも できる。図２Ｂは、図２Ａ中に図示された前記の分離器の１つの変法を示してい る。この場合、液体混合物は、導管１２を介して上から導入されている。同様に 良好に、容器壁面１６上での衝突についての上記の条件が充足される限りにおい てのみ、下からも容器１１中に導入することができる。 図３は、接触気相酸化によるアクリル酸の製造のための上記の分離器の使用に よって本発明による改善された方法の原理図である。この場合、プロペンは、導 管３１を介して、また、希釈ガス、例えば空気または水蒸気は導管３２を介して 反応器３３に供給されており、そこでプロペンの接触気相酸化が行われている。 この場合に生じるアクロレインは、もう１つの図示されていない反応器中で酸化 させてもよい。導管３４を介して、気相酸化の反応混合物は、急冷装置３５の中 に達している。ここで、該反応混合物は冷却され、吸収剤（溶剤）の一部は蒸発 させられるが、該吸収剤は、導管３１７を介して吸収カラム３７に供給され、そ こから、冷却ユニット３６を介して急冷装置３５へ案内されている。溶剤の難沸 騰性の副生成物は、急冷装置３５中で凝縮され、かつ取出し管３１９を介して取 出される。これは、場合により溶剤の留去後に廃棄物処理、例えば燃焼させられ ている。既に著しく冷却された反応混合物は、急冷装置３５から、更に、例えば 冷却回路からなる冷却ユニット３６へ導入されるが、そこで、適当な吸収温度に まで冷却される。引き続き 、この反応混合物は、吸収カラム３７の中に導入される。ここで、導管３１７を 介して供給された溶剤を用いる向流吸収によって、アクリル酸が気相酸化の反応 生成物から分離される。該溶剤は、例えばジフェニルエーテル７５重量％とジフ ェニル２５重量％とからなる混合物からなっていてもよい。その上更に、２５重 量％までの極性溶剤、例えばジメチルフタレートを固体量の削減のために含有し ていてもよい。アクリル酸で負荷された溶剤は、冷却ユニット３６中に導入され 、かつここから側面排出口３１８を介して、図示されていない別の後処理に導か れる。この後処理には、通常、易沸騰性ストリッピング（Leichtsiederstrippun g）及び必要に応じて溶剤蒸留又は比較可能な方法が含まれている。アクリル酸 を十分に除去された反応生成物は、塔頂部を介して吸収カラム３７から取出され 、かつ急冷装置３８の中に導入される。ここで、前記反応生成物の凝縮不可能な 部分は、導管３９を介して取出され、導管３１１を介する不活性ガス成分の分離 及び誘導後に、循環ガスとして、導管３１０を介してプロペンの気相酸化のため に返送される。この循環ガスには、就中気相酸化の反応していないエダクト、窒 素及び一酸化炭素が含まれている。アクリル酸を除去された反応生成物の凝縮可 能な部分は、導管３１２を介して取出される。希酸液と呼称された前記凝縮物は 、アクリル酸以外に更に著量の酢酸、マレイン酸及び ホルムアルデヒド並びに別の酸を含有している水溶液からなる。次に、この希酸 液は、導管３１２を介して混合ユニット３１３に供給される。ここで、希酸液は 、どうかん３２０を介して導き寄せられかつアクリル酸で負荷された溶剤流の後 処理から生じる第一の溶剤の部分流と混合される。引き続き、この混合物は、分 離器３１４に供給される。次に、この分離器から、分離された相が、導管３１５ 及び３１６を介して取出される。アクリル酸の製造のための前記の方法の場合、 溶剤の損失は、本発明による分離器の使用によってほぼ３分の１にまで低下させ ることができた。 アクリル酸製造の前記の主工程は、多数の別の工程によって補足することがで きるが、しかし、本発明の重要性は損なわれることはない。従って、本発明によ る方法は、アクリル酸の製造のための効率的な方法であるし、この場合、溶剤損 失は、明らかに、即ち７０％まで削減されている。その他の点では、本発明の範 囲内では、一般に、相分離のための同様に簡単かつ有効な装置が調達される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルリッヒ ハモン ドイツ連邦共和国 Ｄ―68165 マンハイ ム ニーチェシュトラーセ 30

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 混合物の供給のための少なくとも１個の供給管１２を有する容器１１、混 合物のより軽い相の排出のためのより高い位置にある排出管１３及び混合物のよ り重い相の排出のためのより低い位置にある排出管１４を有する、異なる比重の 液体からなる混合物の分離のための分離器において、導入された混合物が、内壁 １６上で垂直に存在している軸線１７に対して０°〜４５°、有利に０°〜２０ °、特に有利に０°〜５°の角度αで、排出管１３及び１４からそれた容器１１ の内壁１６の上に出てくるように供給管１２が配置され、かつ構成されているこ とを特徴とする、異なる比重の液体からなる混合物の分離のための分離器。 ２． 容器１１中で、供給管１２と排出管１３及び１４との間に有孔薄板１５が 取り付けられている、請求項１に記載の分離器。 ３． 有孔薄板１５が、軸線１７に対して垂直方向に容器１１をその全断面積で 分割している、請求項２に記載の分離器。 ４． 有孔薄板１５が、１％〜４０％、有利に３％〜１５％の貫通孔対有孔薄板 の全面積の面積比を有している、請求項２又は３に記載の分離器。 ５．気相酸化の反応混合物から、アクリル酸を第一の 溶剤を用いる吸収工程で吸収させ、 吸収工程から、第一の溶剤とアクリル酸が乏しいガス混合物を取出し、 凝縮工程で、該ガス混合物を有利に２０℃〜６０℃の温度にまで冷却し、 ガス混合物の凝縮相を凝縮工程から希酸液として取出し、 ガス混合物のガス状相を凝縮工程から取出し、かつ少なくとも部分的に循環ガ スとして気相酸化のために返送し、 該希酸液を第一の溶剤の少なくとも１つの部分流と一緒に混合装置に導入し、 引き続き、中程度の沸点物、殊に無水マレイン酸を第一の溶剤から分離するため に分離器に導入する、 プロペンの接触気相酸化によるアクリル酸の製造のための方法での請求項１か ら４までのいずれか１項に記載の分離器の使用。 ６． 第一の溶剤が、少なくとも１種の置換又は非置換のジフェニル、置換又は 非置換のジフェニルエーテル又はジメチルフタレートを含有している、請求項５ に記載の使用。 ７． 混合物を、導管１２を介して容器１１の中に導入し、混合物の相の分離の ために必要な時間、該容器中に滞留させ、この場合、引き続き、該容器から、分 離した混合物のより重い相を排出管１４を介し て取出し、かつ分離した混合物のより軽い相を排出管１３を介して取出す、異な る比重を有する液体からなる混合物の分離法において、導入された混合物が、内 壁１６上で垂直に存在している軸線１７に対して０°〜４５°、有利に０°〜２ ０°、特に有利に０°〜５°の角度αで、排出管１３及び１４からそれた容器１ １の内壁１６の上に出てくるように供給管１２が容器１１中に配置され、かつ構 成されていることを特徴とする、異なる比重を有する液体からなる混合物の分離 法。 ８． 液体の混合物が、少なくとも１つの有機相と水相とからなる、請求項７に 記載の方法。