JP2005162888A - 充填剤が充填された容器内の液化炭化水素の除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 充填剤が充填された容器内に含まれる液化炭化水素を除去する方法であって、充填剤が充填された容器内の充填剤層温度を該容器の使用下限界温度以下に低下する事を防ぎつつ、速やかに液化炭化水素を除去するという優れた効果を有する充填剤が充填された容器内の液化炭化水素の除去方法を提供する。
【解決手段】 充填剤が充填された容器内に含まれる液化炭化水素を除去する方法であって、下記の工程を有する充填剤が充填された容器内の液化炭化水素の除去方法。
第一工程：容器内に含まれる液化炭化水素と同種の炭化水素ガスを加熱した後に容器へ導入し、該ガスにより容器内の液化炭化水素を容器外へ排出させつつ、充填剤に吸着している液化炭化水素を炭化水素ガスに気化し、充填剤から脱着させる工程
第二工程：容器内にパージ用ガスを導入し、容器内の炭化水素ガスを容器外に除去する工程
【選択図】 図１

Description

本発明は、充填剤が充填された容器内の液化炭化水素の除去方法に関するものである。更に詳しくは、本発明は、充填剤が充填された容器内に含まれる液化炭化水素を除去する方法であって、充填剤が充填された容器内の充填剤層温度を該容器の使用下限界温度以下に低下する事を防ぎつつ、速やかに液化炭化水素を除去するという優れた効果を有する充填剤が充填された容器内の液化炭化水素の除去方法に関するものである。

充填剤が充填された容器内の炭化水素ガス等を除去する必要がある場合として、圧力スイング吸着法（ＰＳＡ）をあげることができるが、この場合、充填剤として吸着剤が充填された容器内へ供給する原料ガスが吸着剤から脱着する際に、吸着剤層が温度低下を起こし、充填剤の能力を十分に引き出せない場合がある。この場合の方法として、たとえば特許文献１には原料ガスを予め加熱した後に吸着剤が充填された容器内へ供給する技術が開示されている。

一方で、充填剤が充填された容器内の液化炭化水素を除去する必要がある場合として、液化炭化水素からの水分除去（脱水）をあげることができる。この場合、脱水剤の定期的な再生操作の為に、充填剤として脱水剤が充填された容器内の液化炭化水素を除去する際、液化炭化水素が脱水剤から気化脱着し、脱水剤層が極端な温度低下を起こす場合がある。一般的に使用されるカーボンスチール製の容器は、０℃を大きく下回る極端な低温条件では容器の低温脆化が懸念される為、従来の方法では、充填剤が充填された容器の圧力降下をゆっくり行なう事で液化炭化水素の急激な気化脱着を抑止したり、特許文献１に記載の方法に倣い窒素等の不活性パージガスを加熱した後に充填剤が充填された容器へ供給する事で充填剤層を加温していたが、充填剤層温度が該容器の使用下限界温度以下に低下する事を防ぐ為には、速やかに液化炭化水素を除去することができないという問題点があった。

特開平９−２５１０２号公報

かかる状況において、本発明が解決しようとする課題は、充填剤が充填された容器内に含まれる液化炭化水素を除去する方法であって、充填剤が充填された容器内の充填剤層温度を該容器の使用下限界温度以下に低下する事を防ぎつつ、速やかに液化炭化水素を除去するという優れた効果を有する充填剤が充填された容器内の液化炭化水素の除去方法を提供する点にある。

すなわち、本発明は、充填剤が充填された容器内に含まれる液化炭化水素を除去する方法であって、下記の工程を有する充填剤が充填された容器内の液化炭化水素の除去方法に係るものである。
第一工程：容器内に含まれる液化炭化水素と同種の炭化水素ガスを加熱した後に容器へ導入し、該ガスにより容器内の液化炭化水素を容器外へ排出させつつ、充填剤に吸着している液化炭化水素を炭化水素ガスに気化し、充填剤から脱着させる工程
第二工程：容器内にパージ用ガスを導入し、容器内の炭化水素ガスを容器外に除去する工程

本発明により、充填剤が充填された容器内に含まれる液化炭化水素を除去する方法であって、充填剤が充填された容器内の充填剤層温度を該容器の使用下限界温度以下に低下する事を防ぎつつ、速やかに液化炭化水素を除去するという優れた効果を有する充填剤が充填された容器内の液化炭化水素の除去方法を提供することができる。

充填剤としては、多孔質体をあげることができ、より具体的には触媒、脱水剤、吸着剤等をあげることができる。

容器としては、反応器、脱水塔、吸着塔等をあげることができる。容器の材質としては、カーボンスチールが一般的である。

炭化水素としては、炭化水素の炭素数が３から４のものをあげることができ、より具体的には、プロピレン、プロパン、ブテン、ブタン等をあげることができる。

本発明の第一工程は、容器内に含まれる液化炭化水素と同種の炭化水素ガスを加熱した後に容器へ導入し、該ガスにより容器内の液化炭化水素を容器外へ排出させつつ、充填剤に吸着している液化炭化水素を炭化水素ガスに気化し、充填剤から脱着させる工程である。

充填剤が充填された容器内に含まれる液化炭化水素を除去する際には、該容器内の液化炭化水素の気化をできるだけ抑える為、一般的には該容器底部から液化炭化水素の抜き出しが行なわれる。該容器内の液化炭化水素が抜き出され、該容器の圧力が低下し始めると、該容器内に残存する液化炭化水素、もしくは充填されている充填剤に吸着していた液化炭化水素が気化しながら脱着を起こす為、充填剤層の極端な温度低下が起こる場合がある。本発明の方法では、該容器内に含まれる液化炭化水素と同種の炭化水素ガスを加熱した後に容器へ導入する点に特徴がある。加熱した炭化水素ガスを導入するタイミングとしては特に限定されるものではないが、該容器の圧力低下による液化炭化水素の気化脱着を防止する観点から、該容器内に若干量の液化炭化水素が残っている時点が望ましい。これにより、加熱した炭化水素ガスを該容器に導入する事で、該容器内に残存している液化炭化水素を速やかに容器外へ押し出す事も可能となる。また本発明の方法では、第一に、充填剤の表面に吸着していた液化炭化水素が気化脱着する際の熱量は、加熱された炭化水素ガスより供給される形となる為、ゆっくりと該容器の圧力を降下させることで、ゆっくりと液化炭化水素を自然蒸発させる従来の方法に比べ、充填剤層の温度が低下しにくくなる。第二に、充填剤と接触するガスは同種の炭化水素ガスである為、窒素等の不活性パージガスを用いる従来の方法に比べ、炭化水素分圧が高くなり、急激な液化炭化水素の気化脱着を防止できるという特徴がある。

本発明の第二工程は、容器内にパージ用ガスを導入し、容器内の炭化水素ガスを容器外に除去する工程である。

パージ用ガスとしては、窒素、二酸化炭素等をあげることができる。

第一工程での加熱した炭化水素ガスの導入後、該容器内の充填剤層の温度が上昇してくる事で、充填物に吸着していた液化炭化水素の気化脱着が完了した事を確認できる。液化炭化水素の脱着が完了後、パージ用ガスを該容器内に導入し、該容器内から炭化水素ガスを排出し、除去する。本発明の方法では、第一工程での加熱した炭化水素ガスの導入により、充填物に吸着していた液化炭化水素は既に気化脱着している為、液化炭化水素の気化による充填剤層の極端な温度低下は発生しない。第二に、炭化水素ガスを加熱した状態で該容器へ導入している為、充填剤への炭化水素ガスの吸着量は、常温での吸着に比べて少なくなり、パージ用ガスを該容器内に導入する事で、充填物と接触するガスの炭化水素分圧が低下した際においても、充填剤からの炭化水素ガスの脱着による充填剤層の温度低下は発生しにくい。

次に本発明を実施例により説明する。

比較例１
エチレンプラントで生産されるＣ４留分中に含まれるブタジエンを水添除去する水添塔において、触媒再生操作の為に水添塔からのＣ４留分除去を実施した。
容器：Ｃ４水添塔（カーボンスチール製）
流体：Ｃ４液（主成分：ブテン）
充填剤：水添触媒（Ｐｄ／Ａｌ２Ｏ３）
運転圧力：２３００〜２４００ｋＰａＧ
Ｃ４水添塔（Ａ）内からＣ４液を抜き出し、Ｃ４水添塔の圧力を大気圧近辺まで降下させていったところ、当初３０℃程度あった触媒層の温度が１０℃程度まで低下した。水添塔内に残存しているＣ４ガスおよび触媒に付着しているＣ４液を除去する為、Ｃ４水添塔へパージ用ガスとして窒素を導入した所、触媒層上層部が急激な温度低下を起こし、−３０℃程度まで低下した。これは、Ｃ４水添塔（Ａ）内へ窒素を供給した事により、上層にある触媒と接触していたガスのＣ４分圧が大きく低下し、結果としてＣ４液の急激な気化が起こった為と考えられる。
触媒層温度が急激に低下した為、直ちに窒素の導入を停止し、Ｃ４水添塔（Ａ）の圧力を９００ｋＰａＧ程度まで昇圧して触媒層温度が常温近辺まで回復するのを待った。その後、（１）Ｃ４水添塔（Ａ）の圧力を降下、（２）触媒層温度が低下、（３）Ｃ４水添塔（Ａ）の圧力を再昇圧、（４）触媒層温度の回復待ち、といった手順を繰返し、Ｃ４液の自然蒸発による触媒表面からの除去を行なった所、Ｃ４水添塔（Ａ）からのＣ４液の除去には約１２０時間を要した。

実施例１
比較例１と同様のＣ４水添塔（Ａ）について、請求項１記載の液化炭化水素の除去方法に基づいてＣ４液の除去を行なった。具体的には、Ｃ４水添塔（Ａ）内からＣ４液を抜き出し、Ｃ４水添塔（Ａ）の圧力を１００ｋＰａＧ近辺まで降下させた時点で、別途Ｃ４水添塔下流の中間ドラム（Ｂ）に貯めておいたＣ４液をヒーター（Ｃ）にて蒸発、９０℃まで加熱した後に０．５Ｔ／ＨでＣ４水添塔（Ａ）へ導入した。
Ｃ４水添塔（Ａ）の圧力を１００ｋＰａＧ近辺まで降下させた際、当初３０℃程度あった触媒層の温度が上層については２．５℃程度、下層については１１℃程度まで低下した。直ちに９０℃まで加熱したＣ４ガスを触媒層に導入した所、触媒層温度は上層、下層共に１５℃程度を推移し、触媒に付着していたＣ４液の気化脱着が完了すると、触媒層温度は５０〜６０℃程度まで上昇した。請求項１記載の液化炭化水素の除去方法に基づいた場合、Ｃ４水添塔（Ａ）からのＣ４液の除去に要した時間は約３０時間となり、比較例１に比べて大幅な時間短縮が可能となった。表１に、比較例での結果および実施例での結果の比較を示す。

比較例１におけるＣ４水添塔からのＣ４液の除去方法の一例を表す図である。 実施例１におけるＣ４水添塔からのＣ４液の除去方法の一例を表す図である。

符号の説明

Ａ Ｃ４水添塔
Ｂ 中間ドラム
Ｃ 熱交換器（ヒーター）

Claims (6)

1. 充填剤が充填された容器内に含まれる液化炭化水素を除去する方法であって、下記の工程を有する充填剤が充填された容器内の液化炭化水素の除去方法。
   第一工程：容器内に含まれる液化炭化水素と同種の炭化水素ガスを加熱した後に容器へ導入し、該ガスにより容器内の液化炭化水素を容器外へ排出させつつ、充填剤に吸着している液化炭化水素を炭化水素ガスに気化し、充填剤から脱着させる工程
   第二工程：容器内にパージ用ガスを導入し、容器内の炭化水素ガスを容器外に除去する工程
2. パージ用ガスが窒素である請求項１記載の方法。
3. 充填剤が多孔質体である請求項１記載の方法。
4. 多孔質体が触媒、脱水剤又は吸着剤である請求項３記載の方法。
5. 容器がカーボンスチール製である請求項１記載の方法。
6. 炭化水素の炭素数が３から４である請求項１記載の方法。
   

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