JP2007506701A - 腐食の回避方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１塔（１）内でアンモニアを単蒸留により分離し、塔底液（１２）として発生する生成物流の残留成分を第２塔（２）へ供給する、メチルアミンの製造に際して、メタノールとアンモニアとからの気相酸化により発生するモノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、アンモニア及びメタノールを成分として含有する生成物流（１０）からメチルアミンを分離する際に腐食を回避する方法に関する。第２塔（２）内で水供給下の抽出蒸留によりトリメチルアミン（１４）を分離する。第２塔（２）の塔底液（１５）として発生する生成物流の他の成分を第３塔（３）に供給し、該塔内で塔頂部を介してモノメチルアミンとジメチルアミンとを分離する。モノメチルアミン及びジメチルアミンは、第４塔（４）内で蒸留により分離する。腐食を回避するために、第２又は第３塔（３）にアルカリ金属水酸化物を添加する。

Description

本発明は、メチルアミンの製造に際して得られる生成物流からメチルアミンを分離する際の腐食の回避方法に関する。

酸化アルミニウムを基礎とする不均一系触媒の存在下におけるメタノールとアンモニアとの反応の際、モノメチルアミン、ジメチルアミン及びトリメチルアミンが形成される。メチルアミンを生成するための反応は発熱性であり、３９０〜４３０℃の温度で行われる。メチルアミンを生成するための反応は平衡反応であるので、生成物流中にはメチルアミン以外にアンモニア及びメタノールが含有されている。

反応の後、生成物ガス流を蒸留装置に供給する。蒸留装置内で、生成物ガス流を個々の成分に分離する。現在使用される蒸留装置内において、第１塔内でトリメチルアミンと共沸混合物を形成するアンモニアを分離し、このことによりトリメチルアミンの一部も共に留去され、第２塔内でトリメチルアミンを分離し、且つ第３塔内で通常、反応の際に変換しなかったメタノールを含有する水を分離する。第３塔の塔頂部を介して、モノメチルアミン及びジメチルアミンを含有するガス流を留去し、第４塔へ供給する。第４塔内で、ガス流をモノメチルアミンとジメチルアミンとに分離する。第３塔のメタノールを含有する水からメタノールを分離するために、第３塔に他の塔が後方接続されていてよい。他の塔内で得られるメタノールを、第１塔内で分離されるアンモニアと同様に改めてメチルアミン合成に供給する。

有利に炭素鋼から製造される蒸留塔は、生成物流中の成分の浸食性ゆえに腐食する。腐食を回避するために、アルキルアミン装置において第１塔の供給流中にアルカリ金属水酸化物を腐食防止のために添加することは公知である。しかしながら、メチルアミン装置の第１塔の供給流中にアルカリ金属水酸化物を添加する場合、すでに短時間の内に第１塔の棚段に詰まりが生じる。

本発明の課題は、メチルアミン製造に際して、蒸留装置の塔内での腐食を回避するための方法を提供することであった。

本発明による解決手段は、第３塔への供給流中にアルカリ金属水酸化物を添加するということにある。第３塔への供給流中にアルカリ金属水酸化物を添加する際、浸食媒体がガス流中に含有されているにも関わらず、第１及び第２塔内でも腐食が生じないことが明らかとなる。加えて、本発明による解決手段により第１及び第２塔内で詰まりの形成を避けられる。

アンモニアとメタノールとからの反応の際に得られる生成物ガス流からモノメチルアミン、ジメチルアミン及びトリメチルアミンを収得するために、生成物ガス流を蒸留装置に供給する。生成物ガス流は、第１蒸留塔の側方供給部に供給する。第１塔内で、アンモニアを蒸留により分離する。蒸留は、有利に１５〜２０ｂａｒの圧力で、並びにとりわけ１５〜１８ｂａｒの圧力で行う。トリメチルアミンとの共沸混合物として存在する分離されたアンモニアを、第１塔の塔頂部を介して留去し、且つ有利に改めてメチルアミン製造に供給する。生成物ガス流の残りの成分は塔底液を形成するので塔から取り出し、第２塔へ供給する。同様に、第２塔の供給部は側方供給部として形成されている。第２塔内で、水の添加下の抽出蒸留によりトリメチルアミンを分離する。トリメチルアミンを、第２塔の塔頂部を介して留去する。塔底液を形成する生成物ガス流の残りの成分を、第３塔の側方供給部へ供給する。第３塔の塔底液を介して、第２塔内で抽出蒸留のために使用される水及び反応の際に形成される水、並びに未反応のメタノールを取り出す。第３塔の塔頂部を介して、モノメチルアミンとジメチルアミンとからなる混合物を留去する。有利に、第３塔内での蒸留は７〜１５ｂａｒの圧力で、並びにとりわけ８〜１２ｂａｒの圧力で行う。第３塔の塔頂部を介して留去されるモノメチルアミンとジメチルアミンとからなる混合物は、第４塔の側方供給部に供給する。第４塔内で、モノメチルアミンとジメチルアミンとからなる流を、蒸留により、有利に６〜１０の圧力で、並びにとりわけ７〜９ｂａｒの圧力で分離する。第４塔の塔底液中でジメチルアミンが生じ、第４塔の塔頂部を介してモノメチルアミンを留去する。

第３塔内で蒸留の際に発生する水からメタノールを分離するために、第３塔の側方排出部からメタノールを含有する水が供給される第５塔を使用してよい。第５塔内で、蒸留によりメタノールを分離する。メタノールを、第５塔の塔頂部を介して留去し、改めて反応に供給する。第５塔の塔底液として発生するメタノールが除去された水を、第３塔へ返送する。

蒸留装置内の腐食を回避するための本発明による解決手段の場合、第３塔への供給流中にアルカリ金属水酸化物を添加する。発明の意味におけるアルカリ金属水酸化物として、とりわけ水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが適している。アルカリ金属水酸化物の量は、第３塔の塔底液中に未反応のアルカリ金属水酸化物が存在するように量定されていなければならない。

有利に、塔の加熱は塔の塔底中で有利に１０〜２０ｂａｒの圧力、並びにとりわけ１２〜１７ｂａｒの範囲の圧力を有する蒸気により行う。

有利に、蒸留のために使用される塔は棚段塔である。塔棚段として、当業者に公知の全ての構造様式が適している。しかし、棚段塔以外に規則充填塔（Ｐａｃｋｕｎｇｓｋｏｌｏｎｎｅｎ）又は不規則充填塔（Ｆｕｅｌｌｋｏｅｒｐｅｒｋｏｌｏｎｎｅｎ）を使用してもよい。この際、当業者に公知の全ての任意の充填物形態を使用してよい。

有利に、個々の塔間の差圧に基づいて塔カスケードによる生成物流の搬送を行う。

生成物ガス流中には、モノメチルアミン、ジメチルアミン及びトリメチルアミン以外に反応の際に変換しなかったメタノール及びアンモニア、並びに反応副生成物として形成された水及び他の副生成物が含有されている。とりわけ、これらの副生成物の内、二酸化炭素、カルバミン酸アンモニウム及びギ酸が鉄に対して腐食作用を持つ。酸を中和するために、並びに塩基性環境を形成するために塩基を添加することにより、鉄の腐食を低減するかもしくは防止することができる。

有利に、腐食回避のための塩基として、アルカリ金属水酸化物、とりわけ水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを添加する。この際、アルカリ金属水酸化物は固体状で塩としてか、又は有利に水溶液として添加してよい。有利に、アルカリ金属水酸化物水溶液を使用する際、これは２５％の濃度を有する。

意想外にも、第３塔への供給流中に水酸化ナトリウムを添加する際、蒸留装置内で腐食が現れず、かつ棚段も閉塞させないことが明らかとなる。

第３塔の塔底液中になおアルカリ金属水酸化物が含有されているように、計量供給されるアルカリ金属水酸化物の量を量定しなければならない。

第３塔への供給流中へ添加する以外に、アルカリ金属水酸化物を塔底液中に添加するか又は第２塔のストリッピング部中に直接添加してもよい。

以下に、本発明を図面及び実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明により構成されるメチルアミン蒸留のための蒸留装置を示す。

本発明により構成されるメチルアミン蒸留のための蒸留装置は、図面によれば５の塔を包含する。アンモニアとメタノールとからメチルアミンへの反応の際に発生する生成物ガス流１０を、側方供給部を介して第１塔１に供給する。第１塔１内で、トリメチルアミンとの共沸混合物として存在するアンモニアを、生成物流から蒸留により分離する。第１塔１の塔頂部を介して、アンモニア１１を留去し、改めてメチルアミン合成に供給する。生成物流１０の残りの成分は、第１塔１の塔底液１２として発生する。第１塔１の塔底液１２を、側方供給部を介して第２塔に供給する。第２塔２内で、トリメチルアミンを抽出蒸留により第１塔１の塔底液１２から分離する。抽出蒸留のために、第２塔２内で、水１３を第２の側方供給部を介して添加する。第２の側方供給部は、第１塔１の塔底液１２のための供給部の上方に存在する。第２塔２の塔頂部を介して、トリメチルアミン１４を留去する。残りの成分は第２塔２の塔底液１５中に集まる。第２塔２の塔底液１５を、供給流１７として第３塔３に供給する。供給流１７中にアルカリ液１６を添加する。第３塔３への供給流１７中にアルカリ液１６を添加する以外に、アルカリ液１６を第２塔２の塔底液１５中に供給するか又はストリッピング部中に供給してもよい。有利に、アルカリ液１６はアルカリ金属水酸化物、とりわけ水溶液としての水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである。

第３塔３内で、蒸留により、第２塔２の塔底液１５からモノメチルアミン及びジメチルアミンを分離する。モノメチルアミン及びジメチルアミンを塔頂流１８として第３塔３の塔頂部を介して留去し、第４塔に供給する。第３塔３の塔底液中には、水、メタノール及びその他の反応副生成物が含有されている。第３塔３の塔底液からメタノールを分離するために、第３塔３を第５塔５に後方接続してよい。第５塔５には、供給部２０を介して第３塔３からのメタノールを含有する水が供給される。蒸留により、第５塔５内でメタノールを水から分離する。メタノールが除去された水を、還流２１を介して再び第３塔３に返送する。第５塔５の塔頂部を介して、分離されたメタノール２２を留去し、且つ改めてメチルアミン合成に供給する。第３塔３の塔底液から、メタノールが除去された排水１９を取り出す。

第４塔４内で、第３塔３の、とりわけモノメチルアミン及びジメチルアミンを含有する塔頂流１８を、モノメチルアミンとジメチルアミンとに分離する。第４塔４の塔頂部を介して、モノメチルアミン２４を留去する。第４塔４の塔底から、発生するジメチルアミン２３を取り出す。

実施例
蒸留装置内で、メチルアミンの合成の際に発生する生成物流を分離する。塔の加熱を、１６ｂａｒの圧力を有する水蒸気により行う。生成物流から、第１塔内で１６．５ｂａｒの圧力で、トリメチルアミンとの共沸混合物として存在するアンモニアを分離する。残留する生成物流を第２塔に供給する。第２塔内で、１４ｂａｒの圧力で１６０℃の塔底温度及び１０３℃の塔頂温度でトリメチルアミンを分離し、第２塔の塔頂部を介して留去する。第２塔の塔底液は第３塔に供給し、この際、供給流に水酸化ナトリウム溶液を添加する。第３塔内で、８．３ｂａｒの圧力で１７８℃の塔底温度及び６８℃の塔頂温度で塔頂部を介してジメチルアミン及びモノメチルアミンを留去する。モノメチルアミン及びジメチルアミンを、第４塔内で、７．５ｂａｒの圧力で７４℃の塔底温度及び５３℃の塔頂温度で分離する。第４塔の塔頂部を介してモノメチルアミンを留去し、且つ第４塔の塔底を介してジメチルアミンを取り出す。第３塔の塔底液として発生するメタノールを含有する水は蒸気状で、側方供給部を介して第３塔の脚部で、８．３ｂａｒの圧力で１７０℃の塔底温度及び１６５℃の塔頂温度で処理される第５塔に供給する。第５塔の塔頂部を介してメタノールを留去する。メタノールが除去された水を第５塔の塔底から再び第３塔に供給する。使用される水酸化ナトリウム溶液は、ＮａＯＨが２５％の濃度を有する。このように実施されるメチルアミン蒸留の場合、塔内で腐食は現れない。

本発明により構成されるメチルアミン蒸留のための蒸留装置を示す図

符号の説明

１ 第１塔
２ 第２塔
３ 第３塔
４ 第４塔
５ 第５塔
１０ 生成物流
１１ アンモニア
１２ 第１塔１の塔底液
１３ 水
１４ トリメチルアミン
１５ 第２塔２の塔底液
１６ アルカリ液
１７ 第３塔３への供給流
１８ 第３塔３の塔頂流
１９ 排水
２０ 第５塔５への供給流
２１ 第５塔５の還流
２２ メタノール
２３ ジメチルアミン
２４ モノメチルアミン

Claims (8)

1. 第１塔（１）内でアンモニア（１１）を単蒸留により分離し、塔底液（１２）として発生する生成物流の残留成分を第２塔（２）へ供給し、第２塔（２）内で水供給下の抽出蒸留によりトリメチルアミン（１４）を分離し、第２塔（２）の塔底液（１５）として発生する生成物流の他の成分を第３塔（３）に供給し、第３塔（３）内でモノメチルアミンとジメチルアミンとを分離し、且つモノメチルアミン及びジメチルアミンを第４塔（４）内で蒸留により分離するメチルアミンの製造に際して、メタノールとアンモニアとからの気相酸化により発生するモノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、アンモニア及びメタノールを成分として含有する生成物流（１０）から、メチルアミンを分離する際に腐食を回避する方法において、第２又は第３塔（３）にアルカリ金属水酸化物を添加することを特徴とする、腐食の回避方法。
2. 更に第５塔（５）が第３塔（３）に後方接続されており、該第５塔（５）が第３塔（３）の側方排出部又は塔底から供給され、且つ該塔内でメタノールを蒸留により分離することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 第５塔（５）の塔底液として発生するメタノール不含の水を、第３塔（３）へ返送することを特徴とする、請求項２記載の方法。
4. アルカリ金属水酸化物を、第３塔（３）の供給流（１７）中に添加することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. アルカリ金属水酸化物を第２塔（２）の塔底液（１５）中又はストリッピング部中に添加することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
6. 第３塔（３）の塔底液中になおアルカリ金属水酸化物が含有されているように、添加されるアルカリ金属水酸化物の量を量定することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウムであることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. アルカリ金属水酸化物が水酸化カリウムであることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。

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