JP2004513931A - １，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

１，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得する方法が提案され、その際、前記方法は隔壁塔中で実施され、前記塔中で、隔壁が塔の長軸方向で上部の共通塔領域、下部の共通塔領域、供給部及び取出部を構成するように配置されている。

Description

【０００１】
本発明は、１，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得する方法並びに本方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
１，３−ブタジエンは、大工業的には、通例、いわゆるＣ_４留分から、すなわちＣ_４炭化水素、特に１−ブテン、イソブテン並びに１，３−ブタジエンが支配的である炭化水素の混合物から取得される。僅少量のＣ_３−及びＣ_５炭化水素に加えて、Ｃ_４留分は、通例、ブチン類、特に１−ブチン（エチルアセチレン）及びブテニン（ビニルアセチレン）を含有する。この際、いわゆる１，３−粗ブタジエン、すなわち１，３−ブタジエン約８９〜９９．５質量％、残余つまり不純物を含有する混合物がまず最初に生じる。規格要求に適合させるために、この混合物は引き続いて、いわゆる１，３−純ブタジエンへと更に蒸留により精製されなければならない。１，３−純ブタジエンへの規格要求は、特に９９．６質量％の１，３−ブタジエン最小含量及び１０ｐｐｍのプロピン最大許容含量及び２０ｐｐｍの１，２−ブタジエン最大許容含量を定めている。
【０００３】
Ｃ_４留分からの１，３−粗ブタジエンの取得は、成分の相対的な揮発性の僅かな差異のために、複雑化した蒸留技術的問題であり、かつ故に通例、いわゆる抽出蒸留により実施される。
【０００４】
特に有利な方法で、抽出蒸留の前に選択水素化が接続される場合に、例えばＵＳ ４，２７７，３１３に記載されているか又は特に有利には抽出蒸留及び不均一系触媒作用における選択水素化が唯一の塔、好ましくは隔壁塔（Ｔｒｅｎｎｗａｎｄｋｏｌｏｎｎｅ）中でか又は熱的に結合された塔中で実施されることによって、アセチレン系Ｃ_４不純物、特にエチルアセチレン及びビニルアセチレンは、価値のある生成物１，３−ブタジエンに変換されることもできる。そのような方法は、事前に公開されていないドイツ連邦共和国特許出願１００２２４６５．２に記載されており、前記出願は、これによって本発明の開示内容に完全に広範に取り入れられる。しかしながら、例えばＤＥ １００２２４６５．２による、抽出蒸留のためもしくは抽出蒸留及び選択水素化のための公知方法において、まず最初に、規格要求にとって依然として十分ではない１，３−ブタジエン、いわゆる１，３−粗−ブタジエンが生じる。
【０００５】
１，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得することは、技術水準において２段階で行われる：第一段階において、約７ｂａｒの塔圧力で主にプロピン及びプロパジエンの混合物が塔頂生成物として排出され、後接続された第二の蒸留塔中で、約４．５ｂａｒの圧力で缶出液として１，２−ブタジエン及びＣ_５炭化水素が分離される。１，３−粗ブタジエン中に存在しているｃｉｓ−２−ブチンは、第二の蒸留塔の頂部及び底部でほぼ半分ずつ現れる。価値のある生成物１，３−純ブタジエンは、第二の蒸留塔の塔頂生成物として取り出される。
【０００６】
ＥＰ−Ｂ ２８４ ９７１からは、双方の蒸留塔を熱的に結合して準備することも公知である。ＥＰ−Ｂ ２８４ ９７１の方法に従っても、双方の蒸留塔は異なる圧力で運転され、それゆえ、その都度固有の蒸発器及び凝縮器を備えなければならず、その結果、熱的に結合されていない２個の蒸留塔を用いる変法に対して、エネルギー必要量が単にごく僅かに低下するに過ぎないことになる。
【０００７】
１，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得するための公知の全ての変法は、運転モードが、２つの異なる圧力で、第一の蒸留塔に対して第二の蒸留塔中でより低い圧力を用いて、重合する傾向にあるジエン類の熱的感受性並びにプロピン／プロパジエン−混合物のより良好な凝縮性に関して、第一の蒸留塔の頂部で不可避的に必要とするという仮定から出発していた。
【０００８】
それに対して、本発明の課題は、要求される規格を遵守する際に、特に投資費用及びエネルギー費用に関してより経済的である、１，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得するための改善された方法及びそのための装置を提供することであった。
【０００９】
この解決には、１，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得する方法から出発する。
【００１０】
本発明は、本方法が隔壁塔中で実施され、前記塔中で、隔壁が塔の長軸方向で、上部の共通塔領域、下部の共通塔領域、供給部及び取出部を構成するように配置されていることにより特徴付けられる。
【００１１】
意外にも、異なる圧力を用いる２段階の運転モードを必要とするという仮定に背いて、１，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得することが、唯一の塔中で、しかも隔壁塔中で、かつそれゆえ単一の圧力で実施されることが見出された。
【００１２】
本方法は、本発明によれば隔壁塔中で実施される。隔壁塔は、部分領域中で、液体流及び蒸気流の横方向混合を防止する垂直な隔壁を有する蒸留塔である。平らな金属薄板からなる隔壁は、塔が、長軸方向でその中央領域中で、供給部及び取出部に分ける。分離すべき混合物、つまり１，３−粗ブタジエンは、供給部に供給され、かつ生成物、つまり１，３−純ブタジエンは、取出部から排出される。
【００１３】
本方法は、通例、連続的に実施される。
【００１４】
隔壁塔は、通例、それぞれの蒸留塔と同じように、底部蒸発器及び塔頂に凝縮器を備えている。
【００１５】
本発明の方法において、有利な方法で、底部蒸発器及び付属の管路系中の滞留時間が１〜１５分間、好ましくは３〜６分間に制限される。それにより、多数の不飽和成分を有する混合物の重合感受性にもかかわらず、設備が故障なく運転され、特にごく僅かに汚染されるのみか又は汚染されないことが保証される。
【００１６】
好ましい変法において、塔の供給部もしくは取出部への隔壁の上端での液体還流比は、１：１．３〜２．２の比で、好ましくは１：１．６〜１．９の比で調節される。これは、好ましくは、液体が隔壁の上端で捕集され、かつ調節装置又は設定装置を経て前記の比で、塔の供給部もしくは取出部へ供給されるようにして行われる。それにより、より低いエネルギー消費が保証される。
【００１７】
別の好ましい変法において、隔壁の上端での液体還流比の調節のために付加的にか又はそれに代わり、塔の供給部もしくは取出部への隔壁の下端での蒸気流の量比は１：０．７〜１．３の比で、好ましくは１：０．９５〜１．１の比で調節される。これは、好ましくは分離内部構造物の選択による及び／又は圧力損失を生じる内部構造物、例えばオリフィス板を付加的に取り付けることによるか又は蒸気流の量の調節により行われる。
【００１８】
本発明による方法は好ましくは、２〜１０ｂａｒ、好ましくは４〜７ｂａｒの塔頂中の圧力で実施される。
【００１９】
好ましくは、上部の共通塔領域において、温度調節器には、設定パラメーターとして留出液流、還流比又は好ましくは還流量を利用する、最上部の理論段の下方、好ましくは上から数えて３番目の理論段上の測定位置が備えられている。それにより、達成可能な生成物純度をさらに改善する結果と共に、塔の安定な運転が保証される。
【００２０】
別の変法において、付加的にか又は選択的に、下部の塔領域において、温度調節器には、設定パラメーターとして底部取出し量を利用する、最下部の理論段の上方、好ましくは下から数えて２番目の理論段上の測定位置が備えられている。この付加的な措置により、安定な塔運転のさらなる改善が達成される。
【００２１】
さらにまた、付加的にか又は選択的に、塔底で、設定パラメーターとして側部取出し量を利用する液位調節器を備えることが可能である。
【００２２】
本発明の対象は、１，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得するための本発明による方法を実施するための隔壁塔でもある。
【００２３】
隔壁塔は、約４０〜７０、好ましくは５０〜６０の理論段数を有する。
【００２４】
好ましくは、１，３−粗ブタジエンのための供給位置は、２０番目〜４０番目の理論段、好ましくは２５番目〜３５番目の理論段上に配置されている。
【００２５】
１，３−純ブタジエンのための側部取出し位置は好ましくは、２５番目〜５０番目の理論段、好ましくは３３番目〜４０番目の理論段から行う。
【００２６】
隔壁は、塔中で、１０番目〜６０番目の、好ましくは１５番目〜５３番目の理論段の間に、好ましくは中央に配置されている。
【００２７】
分離効果のある内部構造物に関して、原則的には制限はなく；好ましくは、規則充填物又はトレーを備えている。
【００２８】
好ましい態様において、トレーは、特にせき高に関して、塔中の滞留時間が１５分間、好ましくは１０分間を上回らないように設計されている。
【００２９】
本発明は、以下に、図面及び実施例に基づいてより詳細に説明される。
【００３０】
図面は、ただ一つの図中に、隔壁８を有する隔壁塔１を示しており、前記隔壁は、隔壁塔１を、共通の上部塔領域９、濃縮部１０及び回収部１２と共に供給部１０，１２、回収部１１及び濃縮部１３と共に取出部１１，１３並びに共通の下部塔領域１４に分ける。１，３−粗ブタジエン２は、塔部１０と１２との間で隔壁塔１に入る。１，３−純ブタジエン３は、塔部１１と１３との間で、好ましくは液体の形で、取り出される。塔頂で生じる蒸気流１５は、場合により後冷却器により補充される凝縮器６中で、部分的に凝縮され、かつ還流１６並びに留出液流４に分配される。凝縮器６からの凝縮されない含分は、低沸点不純物を含有し、かつ蒸気状で流れ１９として排出される。塔の下端で、液体１７は蒸発器７中で部分的に蒸発され、かつ管路１８を経て塔へ返送される。高沸点不純物を含有する部分流５が排出される。蒸発器７は、自然循環蒸発器としてか又は強制循環蒸発器として構成されていてよく、後者の場合には、付加的に、液体流１７のための循環ポンプが必要である。望ましくない重合反応の防止に関して特に有利には、強制循環蒸発器の代わりに流下薄膜型蒸発缶を使用することである、それというのも、この構造様式を用いて最も短い滞留時間が可能だからである。蒸発器系中の液体の滞留時間の低下のためには、液位保持器（Ｓｔａｎｄｈａｌｔｕｎｇ）を塔下部のキャップではなくて、液体１７の供給管路中に配置することが好都合である。
【００３１】
実施例：
４３．８℃の温度を有する１１，０２７ｋｇ／ｈの１，３−粗ブタジエン流を液状で、全部で５５の理論段を有する隔壁塔１の３０番目の理論段上に供給した。１，３−粗ブタジエンは次の組成を有していた：
プロピン　８００ｐｐｍ
ｎ−ブタン　９ｐｐｍ
イソブタン　１７ｐｐｍ
ｎ−ブテン　２８ｐｐｍ
イソブテン　４９ｐｐｍ
ｔｒａｎｓ−２−ブテン　１３ｐｐｍ
ｃｉｓ−２−ブテン　０．２７質量％
１，３ ブタジエン　９９．４４質量％
１，２ ブタジエン　０．１４質量％
１−ブチン　４９ｐｐｍ
Ｃ_４−アセチレン類　８２ｐｐｍ
Ｃ_５−成分　４８ｐｐｍ
水　４０５ｐｐｍ。
【００３２】
隔壁８は、２０番目から５１番目までの理論段に及んでいた。側部取出し３を３７番目の理論段上で行った。塔の運転を、５．５ｂａｒの頂部圧力及び５．７５ｂａｒの底部圧力で行った。
【００３３】
塔頂部で、４０℃の温度で凝縮させた。凝縮器６から、２６．４ｋｇ／ｈの蒸気状の低沸成分含有の流れ１９を排出した。凝縮した流れから、４．４ｋｇ／ｈの部分流４を排出した。高沸点不純物５を、２８ｋｇ／ｈの量の流れで６２℃の温度で塔底で取り出した。側部取出しで、価値のある生成物１，３−純ブタジエンが、４９．７℃の温度で液状で、１０，９６８．５ｋｇ／ｈの量で９９．７６質量％の１，３−ブタジエン含量で得られた。１０ｐｐｍでのプロピン及び２０ｐｐｍでの１，２−ブタジエンについて市販の規格は遵守された。１，３−ブタジエンについての蒸留収率は、９９．８％を上回っていた。
【００３４】
隔壁８の上端での液体の分割比は、供給部と取出部との間で１：１．８であった。隔壁の下端で、供給部もしくは取出部への蒸気流の分割を比１：１で行った。熱出力は４，７７８ｋＷであった。
【００３５】
本発明による方法により、９０，０００ｔの年間能力での１，３−純ブタジエンへの１，３−粗ブタジエンの蒸留を、要求される規格の遵守下に、従来の２段階の蒸留法に比べて２０％の投資費用節約及び１６％のエネルギー費用節約を伴い実施することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による方法を実施するための隔壁塔を示す略示図。
【符号の説明】
１　隔壁塔、　２　供給位置、　３　側部取出し、　４　留出液流、　５　部分流、　６　凝縮器、　７　底部蒸発器、　８　隔壁、　９　上部の共通塔領域、　１０　濃縮部、　１１，１２　回収部、　１３　濃縮部、　１４　下部の共通塔領域、　１５　蒸気流、　１６　還流、　１７　液体流、　１８　管路、　１９　流れ

Claims (14)

1. １，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得する方法において、
   前記方法を隔壁塔（１）中で実施し、前記塔中で、隔壁（８）を、塔の長軸方向で上部の共通塔領域（９）、下部の共通塔領域（１４）、供給部（１０，１２）及び取出部（１１，１３）を構成するように配置することを特徴とする、１，３−粗ブタジエンから１，３−純ブタジエンを蒸留により取得する方法。
2. 底部蒸発器（７）及び付属の管路系中の滞留時間を、１〜１５分間、好ましくは３〜６分間に制限する、請求項１記載の方法。
3. 塔の供給部（１０）もしくは取出部（１１）への隔壁（８）上端での液体還流比を、１対１．３〜２．２の比で、好ましくは１対１．６〜１．９の比に調節する、請求項１又は２記載の方法。
4. 塔の供給部（１２）もしくは取出部（１３）への隔壁（８）の下端での蒸気流の量比を、１対０．７〜１．３の比で、好ましくは１対０．９５〜１．１の比で調節する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 塔頂での圧力が２〜１０ｂａｒ、好ましくは４〜７ｂａｒである、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 上部の共通塔領域には、設定パラメーターとして留出液流、還流比又は好ましくは還流量を利用する、最上部の理論段の下方、好ましくは上から数えて３番目の理論段上の測定位置を有する温度調節器が備えられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 下部の共通塔領域には、設定パラメーターとして底部取出し量を利用する、最下部の理論段の上方、好ましくは下から数えて２番目の理論段上の測定位置を有する温度調節器が備えられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 塔底に、設定パラメーターとして側部取出し量を利用する液位調節器を備える、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 約４０〜７０、好ましくは５０〜６０の理論段数を有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実施するための隔壁塔（１）。
10. １，３−粗ブタジエンのための供給位置（２）が、２０番目〜４０番目の理論段、好ましくは２５番目〜３５番目の理論段上に配置されている、請求項９記載の隔壁塔（１）。
11. ２５番目〜５０番目の理論段、好ましくは３３番〜４０番目の理論段の１，３−純ブタジエンのための側部取出し位置（３）を有している、請求項９又は１０記載の隔壁塔（１）。
12. 隔壁（８）が塔中で、１０番目〜６０番目、好ましくは１５番目〜５３番目の理論段の間に、好ましくは中央に配置されている、請求項９から１１までのいずれか１項記載の隔壁塔（１）。
13. 分離効果のある内部構造物として規則充填物又はトレーを備えている、請求項９から１２までのいずれか１項記載の隔壁塔（１）。
14. トレーが、特にせき高に関して、塔中の滞留時間が１５分間、好ましくは１０分間を上回らないように設計されている、請求項１３記載の隔壁塔（１）。