JP2003103161A - 低熱伝導性材料が付設されている精製装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外壁に支持部材などの工作物が直接的に付設
されている精製装置において、該工作物を通じて装置内
部の温度が低下することを抑止して、装置内壁における
重合物の付着を防止することである。特に工作物が付設
されている部位の装置内壁部分における重合物の付着を
効果的に抑止する技術を提供すること。 【解決手段】 装置外壁の一部又は全部が低熱伝導性材
料で被覆されている他、前記工作物の一部又は全部が前
記低熱伝導性材料で被覆されていることに要旨を有する
精製装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は精製装置内の温度が
装置外部との温度差に起因して冷却されることを抑止す
る技術に関する。特に精製装置内壁に存在する易重合性
化合物の重合を抑止する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】易重合性化合物の中でも（メタ）アクリ
ル酸などのビニル化合物は重合しやすい性質を有してい
る。特に蒸留塔などの精製装置を用いる（メタ）アクリ
ル酸及びそのエステルの精製工程においては、精製装置
内で重合が生じ易いため、定期的に精製装置を停止して
該重合物を除去しなければならなかった。

【０００３】精製装置内における重合防止方法として、
従来からハイドロキノンなどの重合防止剤を精製装置内
に添加して重合発生を防止する技術が提案されている。
また装置内壁に発生した重合物が付着することを抑止す
るために装置内壁の平滑性を高める表面処理を施して重
合物の付着を防止する技術（例えば特許２６３３２７７
号）が知られている。

【０００４】しかしながら例えば（メタ）アクリル酸水
溶液を共沸分離塔（水分離塔）で蒸留する場合など、
（メタ）アクリル酸の重合が極めて起こり易い状況下で
は、重合防止剤を使用しても、重合は必ずしも防止され
ておらず、重合の発生により、次第に蒸留効率が低下し
てしまい、精製装置の運転を停止して重合物の除去作業
を行わなければならなかった。勿論、重合防止剤の添加
量を増やせば重合防止効果を向上できるが、重合防止効
果にも限界があり、十分でない。また蒸留装置内に存在
するガスは易重合性物質を含んでいるものの重合防止剤
を含んでいないため、該ガスと接触する蒸留塔内壁には
重合物が発生していた。

【０００５】特公昭６３−１１９２１号には、蒸留装置
に外部加熱手段（例えば、加熱ジャケット）を設置する
ことにより、気相部内壁などにおいて蒸気が凝縮し、重
合防止剤の存在しない状態でも凝縮液の重合を防止する
方法が開示されている。しかしながら精製装置を外部か
ら加熱するため、特に大型の蒸留塔などでは、塔に加熱
ジャケットを設置すると、コストがかかり、また蒸留塔
内の温度制御が困難となるため、実用性に欠けていた。
塔外壁に加熱ジャケットなどの様に温水，熱水，スチー
ムなどの熱媒体をジャケット内部に流通させる加熱手段
を設けて、塔内壁面での凝縮を防止して重合物の発生を
抑止することもできるが、加熱が過剰になり、蒸留塔の
運転が不安定になる問題があった。また破損等が生じる
と内部熱源が流出するため、安全性の観点からも望まし
くない。特に加熱ジャケットは内部に熱媒体を流通させ
るため、工作物上をカバーすると、熱媒体の流通性が阻
害されるために効率的な加熱が行なわれないことがあ
り、工作物などを避けて設置しなければならなかった。
このため外壁に工作物が直接的に付設されている蒸留装
置に加熱ジャケットを設置する場合、設置位置が装置上
部及び下部など、比較的工作物がない部分に限られてし
まい、装置内壁の他の気相部の重合物発生・付着は抑止
できない。したがって加熱ジャケットで被覆されていな
い塔内壁部分（気相部）は重合物が発生し、付着しやす
い。

【０００６】例えば液体，気体などは、パイプを介して
蒸留装置に出入している。蒸留塔からリボイラーに液体
を供給し、該リボイラーで液体を昇温して、昇温された
液体は再度蒸留装置に循環されている。このとき、リボ
イラーから蒸留塔に液体を循環するためのパイプには、
該パイプ内を流通する過程で液体の温度が低下するのを
防ぐために加熱ジャケット保温材等の加熱手段が施され
ている。リボイラー出口から蒸留塔に接続する気相部パ
イプ、ノズルについても同様に加熱ジャケット、保温材
等の保温手段が施され、ガスが凝縮しない様にすること
によって、該パイプ部での重合発生は抑止できるもの
の、蒸留塔内での重合発生は抑止しえない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、本発明の目的は外壁に支
持部材，ラグなどの工作物が直接的に付設されている精
製装置において、該工作物を通じて装置内部の温度が局
部的に低下することを抑止して、装置内壁における重合
物の付着を防止することである。特に工作物が付設され
ている部位の装置内壁部分における重合物の付着を効果
的に抑止する技術を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し得た本
発明とは、外壁に工作物が直接的に付設されている精製
装置において、該装置外壁の一部又は全部が低熱伝導性
材料で被覆されている他、前記工作物の一部又は全部が
前記低熱伝導性材料で被覆されていることに要旨を有す
る精製装置である。

【０００９】本発明では前記工作物のうち、ラダー支持
部材,プラットフォーム支持部材,ダビット,ラグよりな
る群から選ばれる少なくとも１つが前記低熱伝導性材料
で被覆されていることが推奨される。また付装物が低熱
伝導性部材を介して前記工作物に付置され、且つ該付置
部分を含んで前記工作物と共に付置物外周の少なくとも
一部が前記低熱伝導性材料で被覆されていることも好ま
しい実施態様である。

【００１０】特に前記精製装置が（メタ）アクリル酸お
よびそのエステルなどの易重合性化合物の製造工程に用
いられることが望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明者らは精製装置内壁、特に
装置内の気相部における壁面の重合物の発生,付着を抑
止すべく鋭意研究を重ねた結果、装置内の温度が装置外
の温度よりも高い場合、装置外に加熱ジャケット等の加
熱手段を設けて外部から装置内を加熱しなくとも、効果
的に装置内壁での重合物の発生・付着が抑止できること
を知見した。特に(メタ)アクリル酸およびそのエステル
の製造工程に用いる精製装置であって、外壁に直接的に
工作物が付設されている工業的規模の精製装置において
は、該工作物を介した放熱を低減することによって、装
置内壁の気相部において優れた重合物発生抑止効果が得
られることを見出した。

【００１２】上記課題を解決し得た本発明とは、装置外
壁の一部又は全部が低熱伝導性材料で被覆されている
他、前記工作物の一部又は全部が前記低熱伝導性部材で
被覆されていることに要旨を有する。

【００１３】また装置外壁に直接的に付設されている支
持部材などの工作物に、ラグなどの付装物を付置する場
合、支持部材と付装物との間に低熱伝導性部材を介在さ
せると共に、該付置部分（低熱伝導性部材を介在して支
持部材と付装物とが接続している部分）を含め、支持部
材外周と付装物の少なくとも一部が低熱伝導性材料で被
覆されていると、放熱抑止効果が著しく向上するので推
奨される。

【００１４】以下、図１〜３に例示する精製装置を参照
しつつ、本発明について詳述するが、本発明を図示例に
限定する趣旨ではない。

【００１５】本発明において精製装置とは、沸点の異な
る２種以上の液体混合物からなる液体を加熱気化し、低
沸点成分を主体とする蒸気を凝縮して液体混合物の成分
分離を行う精製操作に用いる装置である。勿論、真空
（減圧）蒸留，共沸蒸留，抽出蒸留などの各種蒸留，放
散，吸収，フラッシュに用いられる装置にも本発明を用
いることができる。精製装置としては、蒸留塔，放散
塔，吸収塔，フラッシュドラム，攪拌槽などが例示され
る。

【００１６】精製物としては特に限定されないが、精製
装置内壁に発生・付着し易い易重合性化合物を対象とす
ることが本発明の効果を利用するうえで好ましい。

【００１７】本発明において「易重合性化合物」とは、
精製装置内で重合物を形成し易い化合物である。例えば
(メタ)アクリル酸およびそのエステルの製造時に精製装
置内で重合物を形成し易い化合物としては、(メタ)アク
リル酸，メチルエステル，エチルエステル，ｎ−プロピ
ルエステル，イソプロピルエステル，ｎ−ブチルエステ
ル，イソブチルエステル，２−エチルヘキシルエステ
ル，２−ヒドロキシエチルエステル，Ｎ，Ｎ−ジメチル
アミノエチルエステルなどが示される。

【００１８】図１に示す蒸留塔１は精製装置の一例であ
る。精製装置内の設置物は蒸留方法,蒸留物などに応じ
て適宜選択すればよく、例えば内部には、無堰シーブト
レイ，有堰シーブトレイ，バルブキャップトレイ，カス
ケードミニリング，メラパック，スルーザーＢＸ等が必
要に応じて設置されている。

【００１９】精製装置外壁に直接的に付設されている工
作物としてはラダー支持部材４，凝縮器支持部材（図示
せず）,プラットフォーム支持部材４,ラグ,リフティン
グラグ５ａ，ダビット７等が例示されるがこれらに限定
されない。本発明において「直接的」とは、装置外壁に
溶接などによって直接に付設されている工作物（例えば
図２中、プラットフォーム支持部材）をいう。またこれ
ら工作物の数，形状等については特に限定されず、用途
に応じて設ければよく、図示例に限定されない。

【００２０】本発明において付装物とは、装置外壁に直
接的に付設されている工作物に付置することによって、
間接的に装置外壁に設置されるものであり、例えばラグ
５，プラットフォーム３などが例示される。

【００２１】精製装置外壁は、耐圧，耐食，或いは温度
等要求される操作条件に対応し得る材料を用いればよ
く、特に限定されないが、耐圧性、強度等に優れている
ステンレス鋼が好ましい。

【００２２】プラットフォーム３とは、点検整備などに
役立つフロアであって、例えば鉄板などの平らな板状の
ものが例示される。プラットフォーム支持部材４とは、
図２に例示する様にラグ５上にプラットフォーム３を設
置するための支持部材であって、形状，材質等は特に限
定されない。ダビット７とは、地上から上部にトレイ，
充填物等をつり上げるための金具をいい、リフティング
ラグ５ａとは、蒸留塔をつり上げるための金具をいい、
ダビット，リフティングラグは必要に応じて通常塔上部
に取りつけられる。ラグ５とは精製装置外壁にラダー，
プラットフォームなどを取付けるための金具類をいう。
尚、精製装置の支持構造については特に限定されず、例
えばスカート式，支持脚式，ラグ式など任意の構造とす
ればよい。

【００２３】低熱伝導性材料とは、熱の放散，吸収を防
止するための熱伝導率が低く、精製装置本体，工作物，
付装物などの外周から被覆する材料であって、この様な
特徴を有するものであれば特に限定されず用いることが
でき、例えばロックウール保温材（ＪＩＳ Ａ９５０
４），グラスウール保温材（ＪＩＳ Ａ９５０５），け
い酸カルシウム保温材（ＪＩＳ Ａ９５１０），撥水性
パーライト保温材（ＪＩＳ Ａ９５１２），硬質ウレタ
ンフォーム保温材（ＪＩＳ Ａ９５１４）などが挙げら
れる。勿論、上記以外の公知の保温材，断熱材（非熱伝
導性材料）を用いることができる。より優れた抜熱防止
効果を得るためには熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下
の低熱伝導性材料を用いることが推奨される。

【００２４】本発明で用いる低熱伝導性材料は被覆部分
によって材料を変えてもよい。また低熱伝導性材料に耐
久性，耐候性，防水性などを付与する目的で任意の材料
で被覆してもよく、用途に応じて複数層としてもよい。

【００２５】上記した様な装置外壁に直接的に付設され
ている工作物を低熱伝導性材料で被覆する方法について
は特に限定されず、公知の方法を用いて設置すればよ
い。このとき精製装置に施工した低熱伝導性材料が施工
後にずれないようにするために、公知の保温材ずれ止め
などを必要に応じて用いることが望ましい。

【００２６】図２、及び図３は工作物を低熱伝導性材料
で被覆する一例を示す断面該略図（図中左側が装置内側
を示し、右側が外側を示す）である。

【００２７】図２では蒸留塔１の外壁１２にプラットフ
ォーム支持部材４が直接的に付設されている。またラグ
５は該支持部材４に付置されており、該ラグ５，支持部
材４の上にプラットフォーム３が設置されている。１０
は低熱伝導性材料を示すが、斜線部分は装置外壁を被覆
した部分を示し、クロス線部分は工作物を被覆した部分
を示す。このとき、ラグ５と支持部材４との間、および
／または支持部材の上面（プラットフォームとの接地
面）に低熱伝導性部材を介在させることによってラグ
５，プラットフォーム３など低熱伝導性部材で被覆され
ていない部分を介して放熱が生じることを抑止できるの
で望ましい。即ち、支持部材４の外周部を低熱伝導性材
料で被覆すると共に、支持部材と付装物との接続部（接
触部分）に低熱伝導性部材を介在させることによって、
より高い放熱抑止効果が得られる。尚、図２の場合、斜
線部分で示す低熱伝導性材料１０に代えて加熱ジャケッ
トなどの外部加熱手段を用いてもよい。

【００２８】(メタ)アクリル酸およびそのエステルの製
造時に精製装置などの様に、精製装置内部の温度が塔外
温度よりも高温である場合、上記した如く塔内部温度の
放熱を防止すれば、効果的に内壁部分での重合物の発生
・抑止が抑止できる。特に蒸気が凝縮して重合防止材の
ない状態で該凝集液が内壁で重合発生を抑止できる。し
たがって上記した様な低熱伝導性材料で被覆して熱の放
散を防止することが推奨される。

【００２９】図２に示す様に装置外壁を低熱伝導性材料
１０（斜線部分）を被覆する他、プラットフォーム支持
部材の外周部を低熱伝導性材料１０（斜線部分）を被覆
することが望ましい。放熱防止の観点からは工作物，塔
外壁の全部を低熱伝導性材料で被覆することが望ましい
が、一部が被覆されていなくてもよい。図２は作業性の
観点からプラットフォーム３が低熱伝導性材料１０で被
覆されていない場合を示しているが、該プラットフォー
ム３の一部又は全部を被覆してもよいし、ラグ５の一部
又は全部を被覆してもよい。付装物の一部を被覆する場
合、放熱抑止の観点から塔外壁１２に直近部分を被覆す
ることが放熱抑止の観点から好ましい。

【００３０】図３は蒸留塔１の外壁１２にラダー支持部
材４が直接的に付設されている概略図である。そして該
ラダー支持部材４にラダー６（昇降用梯子）を設置した
ラグ５が付置されている。このとき図４に示す様に支持
部材４とラグ５との間に低熱伝導性部材１３を介在させ
てラグ５を設置すると、支持部材４からの放熱が、より
抑制される。この様に支持部材４とラグの間に低熱伝導
性部材１３を介在させると共に、図３に示す様に該支持
部材４の外周部、及び外壁１２に直近するラグ５の一部
を低熱伝導性材料１０で被覆（クロス線部分）すること
が望ましい。また図示しないがラダー６と接続する部分
を被覆したり、或いは低熱伝導性部材を介してラダー６
を設置してもよく、被覆面積を多くすることによって放
熱抑止効果も高まるので望ましい。

【００３１】尚、装置外壁に直接的に付設しているリフ
ティングラグ５ａ,ダビット７については特に図示しな
いが図２，図３と同様に低熱伝導性材料を用いて一部又
は全部を被覆することが望ましく、一部を被覆する場合
は外壁に直近する部分を被覆することが推奨される。

【００３２】低熱伝導性部材１３は、支持部材４など装
置外壁と直接的に付設されている工作物と、支持部材４
に付置するラグ５などの付装物との間に介在させる部材
であって、低熱伝導性を有する部材である。この様な部
材としては例えばガスケット，シート等が示されるが、
該部材を介在させて工作物を設置したときに、該部材に
割れ等の欠陥が生じないものであればよい。また該部材
を構成する部材としてはセラミックス，石綿，テフロン
（登録商標），石綿をテフロンで被覆したものなどが例
示されるが、低熱伝導性（或いは非熱伝導性）を有する
材料であればよい。

【００３３】また図２，図３に示す様に工作物と付装物
との接続部分を含んで支持部材，ラグ共にそれら外周を
低熱伝導性材料１０で被覆することが放熱抑止の観点か
ら望ましい。「それら外周」とは、接続部分から直近す
る付置した付装物の少なくとも一部を含む意味である。
支持部材４などの装置外壁に直接的に付設されている工
作物を介して設置されているラグなどの工作物を含め、
全体として放熱防止を図るのであればラグなど間接的に
装置外壁に設置されている付装物の外周部を低熱伝導性
材料で被覆することが望ましい。

【００３４】上記説明した本発明の精製装置を（メタ）
アクリル酸の製造工程に用いることが望ましい。アクリ
ル酸の製造工程としては特に限定されず、例えばプロピ
レン等を、酸化触媒の存在下に分子状酸素含有ガスによ
り接触気相酸化して得られた反応生成物（目的物である
アクリル酸の他、酢酸，蟻酸，アセトアルデヒド，ホル
ムアルデヒド等の副生物、更には未反応のプロピレン，
アクロレイン等の原料物質を含む混合ガス）をアクリル
酸捕集塔に導いて水と接触させて冷却・吸収捕集し、ア
クリル酸と酢酸等の副生物を含む水溶液を得、この水溶
液から本発明の蒸留塔を用いて任意の蒸留法によりアク
リル酸を分離、精製して製品アクリル酸を得る方法が示
される。勿論、目的に応じて各種装置を追加，削除する
ことができ、所望の装置を組合せ（メタ）アクリル酸の
製造工程を構成することができる。

【００３５】以下、実施例に基づいて本発明を説明する
が、本発明を以下の実施例に限定する趣旨ではない。

【００３６】

【実施例】（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸エ
ステルの蒸留に汎用されている図１に示す様な棚段式蒸
留塔（内径１８５０ｍｍ、段数５０段のステンレス鋼製
の無堰シーブトレイが内装されている）の外壁に図２に
示す様にプラットフォームを設ける（６段）と共に、図
３に示す様にしてラダーを設置し、支持部材やラグを低
熱伝導性材料１０（珪酸カルシウムを主体とする材料）
で被覆した。また塔外壁も塔に接続するノズルと共に該
低熱伝導性材料で被覆した。尚、ラダー支持部材とラグ
５の間には図４に示す様にガスケット１３（日本バルカ
ー工業株式会社製：バルカー１５００ＡＣ）を介在させ
ると共に、プラットフォーム支持部材４とラグ５の間に
も同様にしてガスケットを介在させた。アクリル酸９
６．８質量％,アクリル酸ダイマー２．１質量％等を含
有する原料液を蒸留塔内に供給し、塔頂圧力４．７ｋP
a,温度６３℃,還流比０．９の条件で１０日間運転し
た。尚、原料液中のアクリル酸成分は、塔内における加
熱により気化して塔内を上昇し、塔頂から図示しない凝
縮器へ送られ凝縮された後、系外に取り出された。一
方、アクリル酸ダイマー等の高沸点成分は塔底より図示
しない次工程に送給され一部のボトム液は図示しないリ
ボイラーを介して蒸留塔へ戻した。凝縮液はアクリル酸
等も含んでいることから、（メタ）アクリル酸等の収率
を向上させることを目的としてその一部は還流液として
塔内へ戻すと共に、蒸留塔内で再度気液接触させること
により上記アクリル酸等は塔底に流下させた。また重合
防止剤（フェノチアジン）を原料液と還流液に適宜含有
させた。１０日間運転した後、停止した。開放点検の結
果、精製装置内壁には重合物の付着がみられなかった。

【００３７】比較例 塔外壁、及び塔接続するノズルは実施例と同じ低熱伝導
性材料で被覆した（図２，図３中、斜線部分）が、ラグ
や支持部材などの工作物は低熱伝導性材料で被覆しなか
った（図２，図３中クロス線部分）。また支持部材とラ
グの間にはガスケットを介在しなかった以外は上記実施
例と同一条件で１０日間運転した。１０日後開放点検し
た結果、ラダー支持部材と塔本体溶接箇所の内壁側面、
及びプラットフォーム支持部材と塔本体溶接箇所の内壁
側面（気相部分）に重合物の付着がみられると共に、蒸
留中にポップコーンポリマーや粘性ポリマーが発生して
十分な防止効果が発現しなかった。運転の日数が増える
に従って精製効率が低下した。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、外壁に支持部材などの
工作物が直接的に付設されている精製装置において、該
工作物を通じて装置内部の温度が低下することを抑止し
て、装置内壁における重合物の付着を効果的に防止する
ことができる。特に工作物が付設されている装置外壁に
対応する装置内壁部分における重合物の付着を効果的に
抑止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 外壁に工作物が直接的に付設されている精製
装置の一例を示す概略図である。

【図２】 工作物を低熱伝導性材料で被覆する一例を示
す断面該略図である。

【図３】 工作物を低熱伝導性材料で被覆する一例を示
す断面該略図である。

【図４】 工作物と工作物の間に低熱伝導性部材を介在
させている一例を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１ 蒸留塔 ２ パイプ接続継手 ３ プラットフォーム ４ 支持部材 ５ ラグ ５ａ リフティングラグ ６ ラダー ７ ダビット ８ 低熱伝導性部材 １０ 低熱伝導性材料 １２ 精製装置外壁 １３ 低熱伝導性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D076 AA07 AA16 BB03 CA06 4G075 AA02 AA46 AA56 BB02 DA02 FC06 4H006 AA04 AD11 BD83 BS10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外壁に工作物が直接的に付設されている
   精製装置において、該装置外壁の一部又は全部が低熱伝
   導性材料で被覆されている他、前記工作物の一部又は全
   部が前記低熱伝導性材料で被覆されていることを特徴と
   する精製装置。
2. 【請求項２】 前記工作物のうち、ラダー支持部材,プ
   ラットフォーム支持部材,ダビット,ラグよりなる群から
   選ばれる少なくとも１つが前記低熱伝導性材料で被覆さ
   れている請求項１に記載の精製装置。
3. 【請求項３】 付装物が低熱伝導性部材を介して前記工
   作物に付置され、且つ該付置部分を含んで前記工作物と
   共に付置物外周の少なくとも一部が前記低熱伝導性材料
   で被覆されている請求項１に記載の精製装置。
4. 【請求項４】 前記精製装置が易重合性化合物の製造工
   程に用いられるものである請求項１〜３のいずれかに記
   載の精製装置。