JP2008189680A - 改善されたアクリロニトリルの回収プロセス - Google Patents

Abstract

【課題】アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの改善された製造プロセ
スを提供すること。
【解決手段】プロピレンまたはイソブチレンのアンモ酸化反応の反応器流出物
から得られるアセトニトリルまたはメタクリロニトリルの回収プロセスである。
このプロセスは、反応器流出物を吸収カラム、回収カラムおよびストリッピング
カラムを通す工程を包含する。ここで、改善点は、回収カラム頂部圧を、機械的
手段によって、約0.1psiから５psi上昇させ、回収カラムおよびストリッピング
カラムの水容量を改善することを包含する。
【選択図】なし

Description

本発明は、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの改善された製造プロ
セスに関する。特に、本発明は、アクリロニトリルおよびメタクリロニトリルの
製造時に使用される改善された回収手順に関する。

プロピレンまたはイソブチレンのアンモ酸化により生成されるアクリロニトリ
ル／メタクリロニトリルの商業スケールでの回収は、以下の手順で行なわれてい
る：反応器流出物を水でクエンチし；次いで、クエンチで得られたアクリロニト
リルまたはメタクリロニトリル含有ガス流を吸収器に通し、互いに反対方向に流
れる水とガスとを接触させて実質的にすべてのアクリロニトリルまたはメタクリ
ロニトリルをガスから除去し；次いで、実質的にすべてのアクリロニトリルまた
はメタクリロニトリルを含有する水流を、一連の蒸留カラムおよび関連するデカ
ンターを通過させ、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリル生成物を分離お
よび精製する。

アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの製造時に用いられる代表的な回
収および精製システムは、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第4,234,510号
および同第3,885,928号に開示され、これらは本明細書に参考として援用されて
いる。

本発明の第一の目的は、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの改善さ
れた製造プロセスを提供することである。

本発明の別の目的は、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの製造時に
使用される改善された回収および精製手順を提供することである。

本発明のさらなる目的は、得られる最終生成物中の有機不純物の量を低減する
ことによって、ガスの無駄を低減し、かつ、生成物の処理量、回収効率および生
成物の品質を改善する、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの改善され
た製造プロセスを提供することである。

本発明のさらなる目的、利点および新規な特徴の一部は以下の記載により説明
され、そして一部は、以下の記載を検討することにより当業者に明らかとなるか
、または本発明の実施により理解され得る。本発明の目的および利点は、特許請
求の範囲において具体的に規定される手段および組み合わせにより達成され得、
そして得られ得る。

上記の目的および他の目的を達成するために、そして、本明細書において具体
的にかつ広範囲に記載される本発明の目的によれば、本発明のプロセスは、以下
の工程を包含する：プロピレンまたはイソブチレンのアンモ酸化時に得られる反
応器流出物をクエンチカラムに移し、この熱い流出物ガスを水煙（aqueous spra
y）と接触させることにより冷却する工程；次いで、冷却した反応器流出物をオ
ーバーヘッドから吸収カラムに通し、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリ
ルを水に吸収させる工程；次いで、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリル
を含有する水溶液を、回収（蒸留）カラムおよびストリッピング（蒸留）カラム
を通し、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリル生成物を回収する工程を包
含する。ここで、改善点として、回収カラムの頂部圧（top pressure）を、機械
的手段によって、約0.1psiから５psi上昇させ、回収カラムおよびストリッピン
グカラムの水容量（hydrauliccapacity）を改善することを含む。例えば、代表
的には、アクリロニトリルプラントの回収および精製セクションにおける回収カ
ラムの頂部圧は、約１psigから５psig未満で稼働するように設計される。本発明
は、回収カラムの頂部圧を、0.1psiから５psiの間、好ましくは0.25から5.0、よ
り好ましくは0.5から5.0、特に好ましくは1.0psi〜5.0psi設計された圧力を越え
て、機械的に（例えば、圧力バルブを取り付けることによって）上昇させること
に関する。

本発明の好ましい実施態様において、回収カラムの頂部圧は、５psigから10ps
igの間に、好ましくは、５psigより大きく10psigまで、より好ましくは5.5psig
〜7.5psig、特に好ましくは5.5psig〜7.0psigになるように維持される。

本発明の好ましい実施態様においては、プロセスは、プロピレン、アンモニア
および酸素のアンモ酸化により得られる反応器流出物を用いて行なわれ、アクリ
ロニトリルを生成する。

本発明の好ましい別の実施態様においては、反応器流出物は、流動床触媒と接
触する流動床反応器内でのプロピレン、アンモニアおよび空気の反応により得ら
れる。

本発明の、プロピレンまたはイソブチレンのアンモ酸化反応の反応器流出物から得られるアクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの回収プロセスは、反応器流出物を吸収カラム、回収カラムおよびストリッピングカラムに通す工程を包含し、改善点として、回収カラムの頂部圧を、機械的手段によって、約０．１ｐｓｉから５ｐｓｉ上昇させて、回収カラムおよびストリッピングカラムの水容量を改善することを含むことを特徴とする。

本発明の１つの実施態様によれば、前記反応器流出物が、流動床アンモ酸化触
媒と接触する流動床反応器内でのプロピレン、アンモニアおよび酸素含有ガスの
反応から得られる。

本発明の別の実施態様によれば、前記反応器流出物が、流動床アンモ酸化触媒
と接触する流動床反応器内でのイソブチレン、アンモニアおよび酸素含有ガスの
反応から得られる。

本発明の好ましい実施態様によれば、回収カラムの頂部圧が、約５psigから約
10psigの間で維持され、より好ましくは、約5.5psigから約7.0psigの間で維持さ
れる。

本発明の好ましい実施態様によれば、回収カラムの頂部圧を、約0.25psiから
約５psiの間、より好ましくは約0.5psiから約５psiの間、さらに好ましくは約1.
0psiから約５psiの間で上昇させる。

本発明の実施においては、従来の流動床アンモ酸化触媒が使用され得る。例え
ば、米国特許第3,642,930号および同第5,093,299号(これらは、本明細書に参考
として援用される)に記載の流動床触媒が、本発明の実施において使用され得る
。

アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの回収の、従来の回収および精製
手順において、代表的には、回収カラムおよびストリッピングカラム内のジェッ
トフラッディング（jetflooding）は、吸収カラム、回収カラムおよびストリッ
ピングカラムを通って循環し得る貧水（lean water）の最大量を規定することが
見出されている。本発明は、上昇した圧力で、回収カラムおよびストリッピング
カラムを作動させる。それによって、ジェットフラッディングが起こる処理量を
増大させ、その結果反応器の作動速度を増加させ、そして吸収器によって失われ
る気体をより低減させる。これは、回収カラムおよびストリッピングカラムから
吸収器への貧水の流量を増加させることによって達成される。ここで驚くべきこ
とに、全回収手順に作動効率の損失がないことが発見されている。本発明の実施
は、高い反応生成速度を可能にする一方、貧水と生成物との比は必要最小限（少
なくとも11:1）を維持する。回収および精製手順（吸収カラムにおいて、12:1〜
11:1の貧水:生成物比で作動する）を組み合わせて用いる場合、本発明の実施は
非常に有益である。

本発明は、プロピレンまたはイソブチレンのアンモ酸化反応の反応器流出物から得られるアクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの回収プロセスに関し、このプロセスは、反応器流出物を吸収カラム、回収カラムおよびストリッピングカラムを通す工程を包含する。ここで、本発明の改善点は、回収カラム頂部圧を、機械的手段によって、約０．１ｐｓｉから５ｐｓｉ上昇させ、回収カラムおよびストリッピングカラムの水容量を改善することを包含する。

本発明を詳細に説明する。流動床アンモ酸化触媒と接触する間に流動床反応器
でのプロピレンまたはイソブチレン、アンモニアならびに酸素含有ガスのアンモ
酸化により得られる反応器流出物は、クエンチカラムに移される。このクエンチ
カラムで、熱い流出物ガスは、水煙と接触することにより冷却される。代表的に
は、流出物に含まれる過剰のアンモニアは全て、クエンチカラム中で硫酸と接触
することにより中和され、硫酸アンモニウムとしてアンモニアが取り除かれる。
次いで、所望の生成物(アクリロニトリルまたはメタクリロニトリル、およびHCN
)を含む冷却流出物ガスは、吸収カラムの底部に通される。ここで、生成物は、
頂部からこのカラムに入る水に吸収される。吸収されないガスは、吸収器から吸
収器の頂部に配されたパイプを通る。次いで、所望の生成物を含む水流は、吸収
器の底部から第１蒸留カラム(回収カラム)の上部に通され、生成物のさらなる精
製がなされる。次いで、回収カラムの上部から回収された生成物は、第２蒸留カ
ラムに送られ、生成物（アクリロニトリルまたはメタクリロニトリル）の精製お
よび回収がさらに行われる。回収カラムから得られる底部の流れは、ストリッピ
ング蒸留カラムに送られ、価値ある副生成物である粗製のアセトニトリルを回収
する。

本発明の実施においては、自動圧力制御バルブを回収カラムオーバーヘッド管
に取り付け、回収カラムの頂部圧が、回収カラムの設計された頂部圧を約0.1psi
から５psiまで越えて上昇することを可能にする。代表的には、回収カラム頂部
圧は、１psigから５psig未満の間、標準的には、４psigから4.5psigの間である
。本発明の好ましい実施においては、回収カラムの頂部圧は一定圧（５psigから
約10psig、好ましくは、5.5psig〜7.5psigに変化し得る）で作動させる。本発明
の改善点は、塔の水流（hydraulics）がジェットフラッディングによって制限さ
れる限りにおいて、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルを回収するため
の、別々の回収塔設計およびストリッピング塔設計、ならびに積み重ねた回収/
ストリッピング塔の設計に適用可能である。使用される圧力制御バルブは、任意
の制御バルブ製造業者から入手され得る。それは、自動作動であっても手動制御
であってもよい。

他のタイプの反応器(例えば、輸送管反応器)もまた意図されるが、好ましくは
、アンモ酸化反応は、流動床反応器内で行なわれる。アクリロニトリル製造のた
めの流動床反応器は、先行技術において周知である。例えば、本明細書に参考と
して援用される米国特許第3,230,246号に記載の反応器の設計が適切である。

アンモ酸化反応が起こる条件もまた、以下の先行技術に示されるように周知で
ある：米国特許第5,093,299号、同第4,863,891号、同第4,767,878号および同第4
,503,001号；これらは本明細書に参考として援用される。代表的には、アンモ酸
化プロセスは、プロピレンまたはイソブチレンを、アンモニアおよび酸素の存在
下、高温で流動床触媒と接触させることにより行なわれ、アクリロニトリルまた
はメタクリロニトリルが得られる。任意の酸素源が採用され得るが、経済的理由
から空気を用いるのが好ましい。供給物中の酸素のオレフィンに対する代表的な
モル比は、0.5:1〜4:1の範囲にあるべきであり、好ましくは1:1〜3:1である。反
応において、供給物中のアンモニアのオレフィンに対するモル比は、0.5:1〜5:1
の範囲で変化し得る。アンモニア−オレフィン比の上限は実際には存在しないが
、一般に、5:1を超える比は、経済的理由からほとんど無意味である。

反応は、約260℃〜約600℃の範囲の温度で行なわれるが、好ましくは310℃〜5
00℃、特に好ましくは350℃〜480℃の範囲で行なわれる。接触時間はそれほど重
要ではないが、一般に0.1秒〜50秒の範囲、好ましくは１秒〜15秒の範囲である
。

米国特許第3,642,930号の触媒に加えて、本発明の実施に適切な他の触媒が、
米国特許第5,093,299号(本明細書に参考として援用される)に記載されている。

吸収カラム、回収カラムおよびストリッピングカラムが維持される条件は、そ
れぞれ、５psig〜７psig(80°F〜110°F)、１psig〜4.5psig(155°F 〜170°F)
、および７〜13psig(170°F〜210°F)の範囲である。

本発明の改善点は、アクリロニトリル/メタクリロニトリルの製造のためのア
ンモ酸化プロセスの実施時に通常の設計圧力を越える圧力に機械的に調整して回
収カラムを作動させることによって、先行技術と区別される。従来の手順では、
５psig未満の回収カラム頂部圧を用いた。本発明の好ましい実施において、回収
カラムの頂部圧は、代表的には、５psigから10psig、好ましくは5.5psigから7.0
psigの範囲の圧力で作動させる。

本発明は、プロピレンまたはイソブチレンのアンモ酸化反応の反応器流出物から得られるアクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの回収プロセスに関し、このプロセスは、反応器流出物を吸収カラム、回収カラムおよびストリッピングカラムを通す工程を包含する。ここで、本発明の改善点は、回収カラム頂部圧を、機械的手段によって、約０．１ｐｓｉから５ｐｓｉ上昇させ、回収カラムおよびストリッピングカラムの水容量を改善することを包含する。

本発明の回収および精製プロセスの作動の結果、回収および精製システムにい
かなる資本金を伴う改変もすることなく、高速の反応器通過処理量を達成可能と
する。本発明は、製造速度に予期せぬ改善をもたらすだけでなく、回収および精
製セクションに用いられる塔のサイズを増大させることなくこの改善を達成する
。さらに、それに伴う生成速度の増加は、回収時の吸収カラムの性能の劣化、あ
るいはアクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの劣化を生じない。結果とし
て、本発明は、作動効率を改善し、処理量を改善し、そして資本金を必要とする
ことなく生産性を増大させる。

当業者には明らかなように、開示の思想および範囲または特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、上記の開示および議論に照らして、本発明の種々の改変がなされ得、そして追従され得る。
そして、本発明によれば、好ましくは、以下のプロセスが提供される。
（１） プロピレンまたはイソブチレンのアンモ酸化反応の反応器流出物から得られるアセトニトリルまたはメタクリロニトリルの回収プロセスであって、反応器流出物を吸収カラム、回収カラムおよびストリッピングカラムに通す工程を包含し、
改善点として、回収カラムの頂部圧を、機械的手段によって、約0.1psiから５psi上昇させて、回収カラムおよびストリッピングカラムの水容量を改善することを含む、プロセス。
（２） 前記反応器流出物が、流動床アンモ酸化触媒と接触する流動床反応器内でのプロピレン、アンモニアおよび酸素含有ガスの反応から得られる、上記項１に記載のプロセス。
（３） 前記反応器流出物が、流動床アンモ酸化触媒と接触する流動床反応器内でのイソブチレン、アンモニアおよび酸素含有ガスの反応から得られる、上記項１に記載のプロセス。
（４） 回収カラムの頂部圧が、約５psigから約10psigの間で維持される、上記項１に記載のプロセス。
（５） 回収カラムの頂部圧が、約5.5psigから約7.0psigの間で維持される、上記項１に記載のプロセス。
（６） 回収カラムの頂部圧を、約0.25psiから約５psiの間で上昇させる、上記項１に記載のプロセス。
（７） 回収カラムの頂部圧を、約0.5psiから約５psiの間で上昇させる、上記項１に記載のプロセス。
（８） 回収カラムの頂部圧を、約1.0psiから約５psiの間で上昇させる、上記項１に記載のプロセス。

Claims (1)

1. アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルなどの回収プロセスなどに関して、明細書に記載されたプロセス。