JP2010522234A - プロピレンオキサイドの回収方法 - Google Patents

Abstract

プロピレン、酸素及び水素の反応、又はプロピレン及び過酸化水素の反応から得られる反応混合物中のプロピレンオキサイド生成物を、メタノール及び／又は水の抽出蒸留溶媒を用いる抽出蒸留により、プロピレン及び／又はプロパンから分離する。

Description

発明の背景
本発明は、プロピレンオキサイドの回収に関し、特に、プロピレンオキサイドを形成するための、プロピレン、酸素、及び水素の反応、又はプロピレンと過酸化水素の反応からのような、プロピレンオキサイドを含む生成物／溶媒ストリーム（ｓｔｒｅａｍ）からのプロピレンとプロパンの分離に関する。

従来技術の説明
プロピレン、酸素、及び水素の直接反応による、又はプロピレンと過酸化水素との反応によるプロピレンオキサイドの製造のための方法は公知である。例えば、米国特許第6710194号、特許公開公報第4-352771号、及びその他多数を参照。

Ｐｄ／ＴＳ−１などの触媒上での水素、酸素、及びプロピレンの直接反応による、又はＴＳ−１上での過酸化水素とプロピレンとの反応による、プロピレンオキサイドを製造する方法においては、プロピレンオキサイドが回収され得る前に、可溶性のプロピレンとプロパンを生成物／溶媒ストリームから除去することが必要である。通常は、プロピレンオキサイドの実質的な損失無しに、生成物ストリームからプロパンとプロピレンを効率的に分離するためには、それぞれ高圧と低圧で運転される２機の脱プロパン化（ｄｅｐｒｏｐａｎｉｚａｔｉｏｎ）蒸留塔が必要とされてきた。本発明は、プロパン及び／又はプロピレンの分離のための、簡略化され、改善された方法を提供する。

発明の概要
本発明に従えば、高圧の脱プロパン化装置（ｄｅｐｒｏｐａｎｉｚｅｒ）を必要としない、改良された脱プロパン化システムが提供される。代わりに、粗（ｃｒｕｄｅ）プロピレンオキサイド蒸留から塔底（ｂｏｔｔｏｍｓ）ストリームとして回収されたプロセスストリームなどの、水とメタノールのストリームを、低圧抽出蒸留脱プロパン化操作における抽出蒸留（ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ）溶媒として用い、それによりずっと簡単で効果的な方法でプロピレンオキサイドを含むストリームの実質的に完全な脱プロパン化が達成できる。この方法は、供給物（ｆｅｅｄ）においてプロピレンの高濃度が要求されないときの直接ＰＯ法に対して特に適している。

本発明の実施を説明する概念図である。 本発明の特に有利な実施形態を説明する概念図である。

詳細な説明
図１を参照すると、プロピレンオキサイド、溶媒、プロピレン、プロパン、及び様々な被酸素化物質（ｏｘｇｅｎａｔｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）を含むプロピレンオキサイド反応生成物混合物ストリームが、プロピレンオキサイド生成反応ユニット（図示せず）から、ライン１を経由してフラッシュ分離器２０へ導かれ、そこで混合物は、分離した気相と液相を形成するようにフラッシュされる。分離器２０から、蒸気画分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）がライン２を経由してプロピレンオキサイド吸収塔２１へ導かれ、そこで、塔２２からライン１０、ライン１２及びライン１４を経由して吸収塔２１へ導かれる、粗プロピレンオキサイド蒸留塔２２からの塔底ストリームの一部を含むメタノール／水吸収液中に、プロピレンオキサイドが吸収される。吸収塔２１からの塔頂（ｏｖｅｒｈｅａｄ）蒸気は、ライン５を経由してプロピレンオキサイド反応システムへ再循環され、そのうちの少量の一部は、ライン４を経由して、米国特許第6914167号に記載されているようなベント回収システム（図示せず）に送られる。

フラッシュ分離器２０及びプロピレンオキサイド吸収塔２１からの液体ストリームは、それぞれライン３及び６を経由して、低圧脱プロパン化装置２３の下部（ｌｏｗｅｒ ｓｅｃｔｉｏｎ）へ導かれ、それと共に、粗プロピレンオキサイド塔２２からの塔底ストリームの一部が脱プロパン化装置２３の上部（ｕｐｐｅｒ ｓｅｃｔｉｏｎ）に導かれ、吸収されたプロピレンオキサイドを含む溶媒からプロピレン及びプロパンの塔頂留分を実質的に完全に分離するための抽出蒸留溶媒として働く。

吸収されたプロピレンオキサイドを含む溶媒は、脱プロパン化装置２３から塔底ストリームとしてライン８を経由して粗プロピレンオキサイド塔２２へ導かれ、そこで粗プロピレンオキサイドは、蒸留によって、塔底溶媒ストリームから、ライン９を経由して塔頂に分離される。塔底溶媒ストリームの大部分はライン１１を経由してプロピレンオキサイド反応器へ再循環され、一部分はライン１２及び１４を経由してプロピレンオキサイド吸収塔２１へ、並びに上述したようにプロピレンオキサイド回収のために、ライン１２及び１３を経由して低圧脱プロパン化装置２３へ導かれる。

このシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）により、反応溶媒からプロピレンオキサイドを分離する前に高圧脱プロパン化装置を用いることなく、抽出蒸留により、生成プロピレンオキサイドからのプロパン及びプロピレンの実質的に完全な分離が達成される。このことは、分離のかなりな経済性をもたらす。

本発明の特に好ましい実施は付属の図２に記載されている。この実施においては、プロピレンオキサイドの吸収と脱プロパン化は共に単一の抽出蒸留塔中で行われる。

図２を参照すると、プロピレンオキサイド反応生成物混合物ストリームはライン１を経由してフラッシュ分離器２０に導かれる。混合物は、分離器２０中でフラッシュされ、蒸気ストリームはライン３２を経由して抽出蒸留塔３３の中間部（ｍｉｄｄｌｅ ｓｅｃｔｉｏｎ）へ導かれる。フラッシュ分離器２０からの液体はライン３４を経由して抽出蒸留塔２３の塔底部へ供給される。粗プロピレンオキサイド塔２２からの再循環液体溶媒ストリームは、ライン２８及び３０を経由して抽出蒸留塔３３の上部へ導かれ、そこで、プロピレンオキサイドをプロピレンとプロパンから分離するための抽出蒸留溶媒として機能する。プロピレンとプロパンを含む蒸気ストリームは、ライン３５を経由して、塔頂から導かれ、一部はベント回収システム（図示せず）へ行き、残部はライン３６を経由してプロピレンオキサイド反応システムへ再循環される。

抽出蒸留塔３３中では、溶媒が溶媒液体中へプロピレンオキサイドを吸収し、溶媒と吸収されたプロピレンオキサイドを含む液体塔底ストリームは、塔３３から取り出され、ライン３７を経由して粗プロピレンオキサイド塔２２へ導かれ、そこで、生成物のプロピレンオキサイドが塔頂からライン３８を経由して分離され、塔底の液体溶媒ストリームは、再循環のためにライン２８及び３０を経由して塔３３へ導かれるものと、ライン３９を経由してプロピレンオキサイド反応システムへ返される一部とに分けられる。

本発明のこの実施形態は、プロピレンオキサイドの吸収及び脱プロパン化が共に、系に本来備わっている物質を基本的に用いて１つの抽出蒸留塔内で容易に達成できる点で特に有利である。

一般的に言えば、直接酸化反応からの液体反応生成物混合物は、重量基準で、約１〜６％のプロピレンオキサイド、約８６〜９８％の溶媒、並びに約０．５〜８％のプロピレン及びプロパンを含んでいる。溶媒混合物は、一般に、重量基準で、６０〜９０％のメタノール、及び１０〜４０％の水を含むメタノール／水混合物であり、グリコールエーテルのような他の物質を０〜８％で含み得る。

本発明の実施に当たっては、プロピレンオキサイド生成反応からの液体反応生成物混合物は、より重質な液体溶媒を含む相からより軽質な気相ストリームを分離するために、フラッシュ分離器２０へ供給される。

プロピレンオキサイドは、抽出蒸留工程において、別個の吸収塔又は一体型の吸収塔／脱プロパン化装置のどちらかの中で、メタノール及び／又は水を含む溶媒中へ吸収され、それにより、反応混合物の吸収されないプロピレン及び／又はプロパン成分からプロピレンオキサイドが分離される。前記溶媒は、好ましくは、粗プロピレンオキサイド蒸留から塔底ストリームとして回収されるもののような、プロピレンオキサイド形成反応において用いられるメタノール／水混合物である。

例
図２を参照すると、メタノール−水溶媒中のＰｄ促進ＴＳ−１触媒（Ｐｄ ｐｒｏｍｏｔｅｄ ＴＳ−１ ｃａｔａｌｙｓｔ）のスラリー中の、プロピレン、酸素、及び水素の反応によるプロピレンオキサイド生成からの反応混合物は、ライン１を経由してフラッシュ容器２０へ、１０００ポンド／時（４５４ｋｇ／時）の速度で導かれる。反応混合物は６０℃で３１５ｐｓｉａ（２．１７ＭＰａ）である。

混合物は、容器２０中へフラッシュされ、蒸気画分は、４０℃、１２５ｐｓｉａ（０．８６２ＭＰａ）で、３２５ポンド／時（１４７ｋｇ／時）の速度でライン３２を経由して取り出され、及び液体画分は、４０℃、１２５ｐｓｉａ（０．８６２ＭＰａ）で、６７５ポンド／時（３０６ｋｇ／時）の速度でライン３４を経由して取り出される。蒸気画分は、重量基準で、１．１％のプロピレンオキサイド、２．１％のプロパン、１６．８％のプロピレン、及び８０％の他の成分を含む。液体画分は、重量基準で、約３．４％のプロピレンオキサイド、約０．７％のプロピレン、約０．１％のプロパン、約７２％のメタノール、及び約２１％の水を含む。

蒸気画分は、フラッシュ容器２０からライン３２を経由して吸収塔／脱プロパン化装置３３へ導かれ、その装置の中間点（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｐｏｉｎｔ）に導入される。一方、液体画分は、フラッシュ容器２０からライン３４を経由して、６７５ポンド／時（３０６ｋｇ／時）の速度で、吸収塔／脱プロパン化装置３３の下部へ導かれる。粗プロピレンオキサイド塔２２からの塔底ストリームは、ライン２８を経由して取り出され、一部は、ライン３９を経由してプロピレンオキサイド形成反応へ再循環され、一部は、ライン３０を経由して、吸収塔／脱プロパン化装置３３の上部へ、３５０ポンド／時（１５９ｋｇ／時）の速度で導かれる。この塔底ストリームは、重量基準で、約７３％のメタノール、約２２％の水、及び約５％の他の成分（２．７５％のＰＯを含んで）を含む。

吸収塔／脱プロパン化装置３３においては、塔２２からライン３０を経由して導かれるストリームが抽出蒸留溶媒として機能し、軽質炭化水素であるプロパンとプロピレン成分を塔頂へ効果的に分離する一方、吸収塔／脱プロパン化装置３３からライン３７を経由して溶媒とともに送られるプロピレンオキサイドを保持する（ｒｅｔａｉｎ）。このようにして、プロピレンオキサイドストリームからほぼすべてのプロパンとプロピレンを蒸気として分離することが可能であり、これにより、後にプロピレンオキサイドを高純度で回収することを可能にする。

図２に示された運転においては、吸収塔／脱プロパン化装置３３は、比較的低圧で運転され、塔頂留出ストリームは２７℃及び３５ｐｓｉａ（０．２４ＭＰａ）で、塔底ストリームは９３℃で取り出される。塔頂留出ストリームは８２ポンド／時（３７ｋｇ／時）の速度で取り出され、重量基準で、８１％のプロピレンとプロパンを含む。塔底ストリームは９１８ポンド／時（４１６ｋｇ／時）の速度で取り出され、２．８重量％のプロピレンオキサイドを含む。

一般的には、抽出蒸留溶媒ストリームは、重量基準で、ライン３２及び３４を経由して供給されるストリームを合わせたもの１部当たり約０．１〜１部の量で用いられる。

図示された実施形態においては、塔２２からのメタノール及び水の塔底ストリームが、抽出蒸留用に使われており、これは好ましい実施であるが、抽出蒸留を達成するためにメタノール及び水の他の供給源も備え得る。

特に好ましい実施においては、抽出蒸留は、１５〜６０ｐｓｉａ（０．１０〜０．４１ＭＰａ）、好ましくは、１５〜４０ｐｓｉａ（０．１０〜０．２８ＭＰａ）の圧力で実行され、抽出蒸留への供給物は、８０重量％以下のプロピレン及びプロパン、好ましくは、３０重量％以下のプロピレン及びプロパンを含む蒸気ストリーム、並びに２０重量％以下のプロピレン及びプロパン、好ましくは、３重量％以下のプロピレン及びプロパンを含む液体ストリームを含む。

Claims (8)

1. プロピレンの直接酸化により製造されるプロピレンオキサイドを、プロパン及び／又はプロピレンから分離する方法において、メタノール及び／又は水の抽出蒸留溶媒を用いて、抽出蒸留によってプロピレンオキサイドからプロピレン及び／又はプロパンを塔頂に分離する工程を含む改良。
2. 抽出蒸留溶媒が、粗プロピレンオキサイドの蒸留からの塔底ストリームを含む、請求項１に記載の方法。
3. 抽出蒸留への供給物が、プロピレンの直接酸化からの蒸気と液体を含む、請求項１に記載の方法。
4. 抽出蒸留への供給物が、プロピレンの直接酸化からの反応ストリームの減圧フラッシュ（ｒｅｄｕｃｅｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｌａｓｈ）からの蒸気と液体を含む、請求項１に記載の方法。
5. 抽出蒸留が、１５〜６０ｐｓｉａ（０．１０〜０．４１ＭＰａ）の圧力で実行される、請求項１に記載の方法。
6. 抽出蒸留が、１５〜４０ｐｓｉａ（０．１０〜０．２８ＭＰａ）の圧力で実行される、請求項１に記載の方法。
7. 抽出蒸留への供給物が、重量基準で、８０％以下のプロピレン及びプロパンを含む蒸気ストリーム、並びに重量基準で、２０％以下のプロピレン及びプロパンを含む液体ストリームを含む、請求項１に記載の方法。
8. 抽出蒸留への供給物が、重量基準で、３０％以下のプロピレン及びプロパンを含む蒸気ストリーム、並びに重量基準で、３％以下のプロピレン及びプロパンを含む液体ストリームを含む、請求項１に記載の方法。

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