JP2011201821A - Method for producing propylene oxide - Google Patents

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賢治 伊東
Shigeru Goto
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing propylene oxide reducing the production cost thereof and the amount of the greenhouse gas discharged.SOLUTION: The method for producing propylene oxide comprises the following processes: a process (1) of oxidizing an alkylbenzene to produce an alkylbenzene hydroperoxide; a process (2) of causing propylene to react with the alkylbenzene hydroperoxide in the presence of a catalyst; a process (3) of separating the reaction product into an aromatic alcohol, unreacted propylene, and propylene oxide by distillation; a process (4) of preheating the fraction comprising the aromatic alcohol using a mixed fluid of a gas and a liquid coming out of the following process (5) as a heat source; a process (5) of causing the fraction to react with an excessive amount of hydrogen in the presence of a catalyst to produce a mixed fluid of a gas and a liquid comprising the alkylbenzene and unreacted hydrogen; a process (6) of separating the mixed fluid of a gas and a liquid into the gas and the liquid to recycle at least a part of the alkylbenzene to the process (1); a process (7) of indirectly exchanging heat between the gas fraction and water to allow condensable components to condense to separate the gas and the liquid; and a process (8) of reusing recovered steam in the processes.

Description

本発明は、プロピレンオキサイドの製造方法に関するものである。更に詳しくは、製造工程全体としての熱利用効率に優れ、よってプロピレンオキサイドの製造にかかるコスト、および温室効果ガス排出量が削減できるという特に産業上実施の観点から特に優れた効果を有するプロピレンオキサイドの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing propylene oxide. More specifically, the propylene oxide has particularly excellent effects from the viewpoint of industrial implementation that it is excellent in heat utilization efficiency as a whole manufacturing process, and thus can reduce the cost for producing propylene oxide and the greenhouse gas emission amount. It relates to a manufacturing method.

アルキルベンゼンを酸化してアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドとし、エポキシ化触媒を用いて該アルキルベンゼンハイドロパーオキサイドとプロピレンとを反応させることによりプロピレンオキサイドを得るプロピレンオキサイドの製造方法は公知である。
例えば、特許文献1には、クメンを空気酸化してクメンハイドロパーオキサイドとし、エポキシ化触媒の存在下、該クメンハイドロパーオキサイドとプロピレンを反応させてプロピレンオキサイドを得ることが記載されている。
また、特許文献1には、プロピレンオキサイドとともに副生するクミルアルコールを水素で処理してクメンに戻し、該クメンをリサイクル使用することも記載されている。すなわち、原料の1つであるアルキルベンゼンを一旦アルキルベンゼンハイドロパーオキサイドに変換し、次いでプロピレンと反応させることで芳香族アルコールとし、さらに該芳香族アルコールを水素と反応させてアルキルベンゼンに戻し、循環利用するという方法により、従来問題となっていたアルキルベンゼン由来の副生物や併産品を生じることなく「プロピレンオキサイド」だけを生産することができる技術である。しかしながら、アルキルベンゼン循環利用するためには、水素と反応させ、精製するためのコストが発生するため製造工程全体としての熱利用効率のさらなる改善が求められていた。
A method for producing propylene oxide is known in which propylene oxide is obtained by oxidizing alkylbenzene to alkylbenzene hydroperoxide and reacting the alkylbenzene hydroperoxide with propylene using an epoxidation catalyst.
For example, Patent Document 1 describes that cumene is oxidized in air to form cumene hydroperoxide, and the cumene hydroperoxide and propylene are reacted in the presence of an epoxidation catalyst to obtain propylene oxide.
Patent Document 1 also describes that cumyl alcohol by-produced together with propylene oxide is treated with hydrogen to be returned to cumene, and the cumene is recycled. That is, one of the raw materials, alkylbenzene, is once converted to alkylbenzene hydroperoxide, then reacted with propylene to give an aromatic alcohol, and further the aromatic alcohol is reacted with hydrogen to return to alkylbenzene for recycling. By this method, it is a technique that can produce only “propylene oxide” without producing by-products and co-products derived from alkylbenzene, which has been a problem in the past. However, in order to use the alkylbenzene in a circulating manner, a cost for reacting with hydrogen and purifying it is generated, so that further improvement in heat utilization efficiency as a whole manufacturing process has been demanded.

特開2008−266304号公報JP 2008-266304 A

かかる状況において、本発明が解決しようとする課題は、製造工程全体としての熱利用効率に優れ、よってプロピレンオキサイドの製造にかかるコスト、および温室効果ガス排出量が削減できるという特に産業上実施の観点から特に優れた効果を有するプロピレンオキサイドの製造方法を提供する点にある。   In such a situation, the problem to be solved by the present invention is a viewpoint of industrial implementation, in particular, that it is excellent in heat utilization efficiency as a whole production process, and thus the cost for producing propylene oxide and greenhouse gas emissions can be reduced. Therefore, the present invention provides a method for producing propylene oxide having particularly excellent effects.

本発明者らは、鋭意検討の結果、本発明が、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the present invention can solve the above problems, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、下記工程を含むプロピレンオキサイドの製造方法にかかるものである。
第一工程:アルキルベンゼンを酸化してアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドを含む酸化反応液を得る工程
第二工程:第一の触媒の存在下に、プロピレンと、第一工程で得られた酸化反応液中のアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドとを反応させることによりプロピレンオキサイドおよび芳香族アルコールを含むエポキシ反応液を得る工程
第三工程:第二工程で得られたエポキシ反応液を蒸留に付すことにより芳香族アルコールを含む区分と、未反応プロピレンを含む区分と、プロピレンオキサイドとに分離する工程
第四工程:熱交換器および該熱交換器で熱交換される熱量を調節する手段を有する熱交換システムを用い、下記第五工程出口の気液混合流体を熱源として、第三工程で得られた芳香族アルコールを含む区分を所望の温度まで予熱する工程
第五工程:第四工程で得られた所望の温度に予熱された芳香族アルコールを含む区分を第二の触媒の存在下に、過剰量の水素と反応させて、アルキルベンゼンおよび未反応水素を含む気液混合流体を得る工程
第六工程:第五工程で得られた気液混合流体を気液分離し、アルキルベンゼンを主とする液区分と、未反応水素および凝縮性成分を含むガス区分とに分離し、該液区分に含まれるアルキルベンゼンの少なくとも一部を第一工程にリサイクルする工程
第七工程:第六工程で得られた未反応水素および凝縮性成分を含むガス区分と、水とを間接的に熱交換し、該ガス区分に含まれる凝縮性成分を凝縮させて、未反応水素を含む区分と、凝縮性成分を含む液区分とに分離し、かつ間接的に熱交換された水から回収蒸気を得る工程
第八工程:第七工程で得られた回収蒸気を第一工程〜第六工程の少なくとも1以上の工程内で使用し、該回収蒸気の量が各工程内での使用量に対して余剰の場合は、第四工程の熱交換量を調節する手段にて交換熱量を増やす操作を行うことによって、工程内の蒸気バランスを調節する工程
That is, the present invention relates to a method for producing propylene oxide including the following steps.
First step: Step of obtaining an oxidation reaction solution containing alkylbenzene hydroperoxide by oxidizing alkylbenzene Second step: Propylene in the presence of the first catalyst and alkylbenzene in the oxidation reaction solution obtained in the first step Step of obtaining an epoxy reaction liquid containing propylene oxide and aromatic alcohol by reacting with hydroperoxide Third step: Division containing aromatic alcohol by subjecting the epoxy reaction liquid obtained in the second step to distillation Step for separating into unreacted propylene and propylene oxide Fourth step: Using a heat exchange system having a heat exchanger and means for adjusting the amount of heat exchanged in the heat exchanger, the following fifth step Using the gas-liquid mixed fluid at the outlet as the heat source, the section containing the aromatic alcohol obtained in the third step is desired. Step 5: Pre-heating the fraction containing aromatic alcohol preheated to the desired temperature obtained in Step 4 with an excess of hydrogen in the presence of the second catalyst to produce alkylbenzene and Step for obtaining a gas-liquid mixed fluid containing unreacted hydrogen Sixth step: Gas-liquid mixed fluid obtained in the fifth step is separated into gas and liquid, and a liquid section mainly composed of alkylbenzene and unreacted hydrogen and condensable components are separated. And a process for recycling at least a part of the alkylbenzene contained in the liquid section to the first process. Seventh process: a gas section containing unreacted hydrogen and condensable components obtained in the sixth process; , Indirectly heat-exchange with water to condense the condensable component contained in the gas section, and separate into a section containing unreacted hydrogen and a liquid section containing a condensable component, and indirectly heat Steam recovered from the exchanged water Step 8 to obtain: The recovered steam obtained in the seventh step is used in at least one of the first to sixth steps, and the amount of the recovered steam is relative to the amount used in each step. In the case of surplus, the step of adjusting the steam balance in the process by performing an operation of increasing the amount of exchange heat by means of adjusting the amount of heat exchange in the fourth step

本発明により、製造工程全体としての熱利用効率に優れ、よってプロピレンオキサイドの製造にかかるコスト、および温室効果ガス排出量が削減できるという特に産業上実施の観点から特に優れた効果を有するプロピレンオキサイドの製造方法を提供することができる。   According to the present invention, the propylene oxide has particularly excellent effects from the viewpoint of industrial implementation that it is excellent in heat utilization efficiency as a whole manufacturing process, and thus can reduce the cost for production of propylene oxide and the amount of greenhouse gas emissions. A manufacturing method can be provided.

実施例1のフローの概略を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an outline of a flow of Example 1. 比較例1フローの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the comparative example 1 flow.

本発明のプロピレンオキサイドの製造方法は、下記工程を含む。
第一工程:アルキルベンゼンを酸化してアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドを含む酸化反応液を得る工程
第二工程:第一の触媒の存在下に、プロピレンと、第一工程で得られた酸化反応液中のアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドとを反応させることによりプロピレンオキサイドおよび芳香族アルコールを含むエポキシ反応液を得る工程
第三工程:第二工程で得られたエポキシ反応液を蒸留に付すことにより芳香族アルコールを含む区分と、未反応プロピレンを含む区分と、精製されたプロピレンオキサイドとに分離する工程
第四工程:熱交換器および該熱交換器で熱交換される熱量を調節する手段を有する熱交換システムを用い、下記第五工程出口の気液混合流体を熱源として、第三工程で得られた芳香族アルコールを含む区分を所望の温度まで予熱する工程
第五工程:第四工程で得られた所望の温度に予熱された芳香族アルコールを含む区分を第二の触媒の存在下に、過剰量の水素と反応させて、アルキルベンゼンおよび未反応水素を含む気液混合流体を得る工程
第六工程:第五工程で得られた気液混合流体を気液分離し、アルキルベンゼンを主とする液区分と、未反応水素および凝縮性成分を含むガス区分とに分離し、該液区分に含まれるアルキルベンゼンの少なくとも一部を第一工程にリサイクルする工程
第七工程:第六工程で得られた未反応水素および凝縮性成分を含むガス区分と、水とを間接的に熱交換し、該ガス区分に含まれる凝縮性成分を凝縮させて、未反応水素を含む区分と、凝縮性成分を含む液区分とに分離し、かつ間接的に熱交換された水から回収蒸気を得る工程
第八工程:第七工程で得られた回収蒸気を第一工程〜第六工程の少なくとも1以上の工程内で使用し、該回収蒸気の量が各工程内での使用量に対して余剰の場合は、第四工程の熱交換量を調節する手段にて交換熱量を増やす操作を行うことによって、工程内の蒸気バランスを調節する工程
The method for producing propylene oxide of the present invention includes the following steps.
First step: Step of obtaining an oxidation reaction solution containing alkylbenzene hydroperoxide by oxidizing alkylbenzene Second step: Propylene in the presence of the first catalyst and alkylbenzene in the oxidation reaction solution obtained in the first step Step of obtaining an epoxy reaction liquid containing propylene oxide and aromatic alcohol by reacting with hydroperoxide Third step: Division containing aromatic alcohol by subjecting the epoxy reaction liquid obtained in the second step to distillation Step for separating undiluted propylene and purified propylene oxide Fourth step: Using a heat exchange system having a heat exchanger and a means for adjusting the amount of heat exchanged in the heat exchanger, The area containing the aromatic alcohol obtained in the third step using the gas-liquid mixed fluid at the fifth step outlet as the heat source Step 5: preheating the mixture to the desired temperature Fifth step: reacting the fraction containing the aromatic alcohol preheated to the desired temperature obtained in the fourth step with an excess amount of hydrogen in the presence of the second catalyst Step for obtaining a gas-liquid mixed fluid containing alkylbenzene and unreacted hydrogen Sixth step: The gas-liquid mixed fluid obtained in the fifth step is separated into gas and liquid, and a liquid section mainly composed of alkylbenzene, unreacted hydrogen and condensed Step 7: separating at least a part of the alkylbenzene contained in the liquid section into the first step and recycling to the first step Seventh step: including unreacted hydrogen and condensable components obtained in the sixth step The gas section and the water are indirectly heat-exchanged to condense the condensable components contained in the gas section, and are separated into a section containing unreacted hydrogen and a liquid section containing a condensable component, and indirectly Heat exchanged water Step of obtaining recovered steam Eighth step: The recovered steam obtained in the seventh step is used in at least one of the first to sixth steps, and the amount of recovered steam is the amount used in each step. In the case of surplus, the step of adjusting the steam balance in the process by performing the operation of increasing the amount of exchange heat by means of adjusting the amount of heat exchange in the fourth step

本発明における第一工程は、アルキルベンゼンを酸化してアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドを含む酸化反応液を得る工程である。
第一工程を実施する好ましい具体例としては下記の方法をあげることができる。
The first step in the present invention is a step of obtaining an oxidation reaction solution containing alkylbenzene hydroperoxide by oxidizing alkylbenzene.
The following method can be given as a preferred specific example for carrying out the first step.

アルキルベンゼンの酸化は、通常、空気や酸素濃縮空気などの含酸素ガスによる自動酸化で行われる。この酸化反応は添加剤を用いずに実施してもよいし、アルカリ性試薬のような添加剤を用いてもよい。通常の反応温度は50〜200℃であり、反応圧力は大気圧から5MPaの間である。添加剤を用いた酸化法の場合、アルカリ性試薬としては、例えば、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、アンモニア、(NH42CO3等が挙げられ、アルカリ金属化合物としては、例えば、NaOH、KOH等が挙げられ、アルカリ土類金属化合物としては、例えば、Ca(OH)、CaCO3等が挙げられる。 Alkylbenzene is usually oxidized by auto-oxidation with an oxygen-containing gas such as air or oxygen-enriched air. This oxidation reaction may be carried out without using an additive, or an additive such as an alkaline reagent may be used. The normal reaction temperature is 50 to 200 ° C., and the reaction pressure is between atmospheric pressure and 5 MPa. In the case of the oxidation method using an additive, examples of the alkaline reagent include an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound, ammonia, (NH 4 ) 2 CO 3 , and the alkali metal compound includes, for example, NaOH. And alkaline earth metal compounds include, for example, Ca (OH) 2 , CaCO 3 and the like.

本発明における第二工程は、第一の触媒の存在下に、プロピレンと、第一工程で得られた酸化反応液中のアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドとを反応させることによりプロピレンオキサイドおよび芳香族アルコールを含むエポキシ反応液を得る工程である。
本工程を実施する好ましい具体例としては下記の方法をあげることができる。
The second step in the present invention includes propylene oxide and aromatic alcohol by reacting propylene with the alkylbenzene hydroperoxide in the oxidation reaction solution obtained in the first step in the presence of the first catalyst. In this step, an epoxy reaction solution is obtained.
The following method can be mention | raise | lifted as a preferable specific example which implements this process.

プロピレンと、第一工程で得られた酸化反応液中のアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドとの反応(以下、「エポキシ化反応」と記載することがある。)は、目的物を高収率及び高選択率で得る観点から、第一の触媒として、好ましくは、チタン含有珪素酸化物からなる触媒であり、より好ましくは、珪素酸化物と化学的に結合したTiを含有する、いわゆるTi−シリカ触媒である。Ti−シリカ触媒としては、例えば、Ti化合物をシリカ担体に担持した触媒、共沈法やゾルゲル法で珪素酸化物と複合した触媒、Tiを含むゼオライト化合物等が挙げられる。   The reaction between propylene and the alkylbenzene hydroperoxide in the oxidation reaction solution obtained in the first step (hereinafter sometimes referred to as “epoxidation reaction”) is a high yield and high selectivity of the target product. From the viewpoint of obtaining the above, the first catalyst is preferably a catalyst comprising titanium-containing silicon oxide, more preferably a so-called Ti-silica catalyst containing Ti chemically bonded to silicon oxide. . Examples of the Ti-silica catalyst include a catalyst in which a Ti compound is supported on a silica carrier, a catalyst combined with silicon oxide by a coprecipitation method or a sol-gel method, a zeolite compound containing Ti, and the like.

本発明において、第二工程の原料物質として使用されるアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドは、希薄又は濃厚な精製物又は非精製物であってもよい。   In the present invention, the alkylbenzene hydroperoxide used as the raw material in the second step may be a diluted or concentrated purified product or a non-purified product.

エポキシ化反応は、プロピレンとアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドとを触媒に接触させることで行われる。反応は、通常、溶媒を用いて液相中で実施される。溶媒は、反応時の温度及び圧力のもとで液体であり、かつ反応体及び生成物に対して実質的に不活性なものでなければならない。溶媒は、第一工程で得られた酸化反応液中に含まれる第一工程で原料として用いるアルキルベンゼンであってもよい。例えば、第一工程で用いるアルキルベンゼンとして、エチルベンゼンまたはクメンを用いた場合、第一工程で得られる酸化反応液中には、エチルベンゼンハイドロパーオキサイド(クメンハイドロパーオキサイド)の他に、エチルベンゼン(クメン)が含まれていることがあり、このような場合は、第二工程で特に溶媒を添加することなく、これを溶媒の代用とすることも可能である。その他、有用な溶媒としては、例えば、芳香族の単環式化合物、アルカン等が挙げられ、芳香族の単環式化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、オルトジクロロベンゼン等が挙げられ、アルカンとしては、例えば、オクタン、デカン、ドデカン等が挙げられる。   The epoxidation reaction is performed by bringing propylene and alkylbenzene hydroperoxide into contact with a catalyst. The reaction is usually carried out in a liquid phase using a solvent. The solvent must be liquid under the temperature and pressure during the reaction and be substantially inert to the reactants and products. The solvent may be an alkylbenzene used as a raw material in the first step contained in the oxidation reaction liquid obtained in the first step. For example, when ethylbenzene or cumene is used as the alkylbenzene used in the first step, in the oxidation reaction liquid obtained in the first step, ethylbenzene (cumene) is contained in addition to ethylbenzene hydroperoxide (cumene hydroperoxide). In such a case, it is possible to substitute the solvent without adding a solvent in the second step. Other useful solvents include, for example, aromatic monocyclic compounds, alkanes, etc., and aromatic monocyclic compounds include, for example, benzene, toluene, chlorobenzene, orthodichlorobenzene, and the like. Examples of alkane include octane, decane, and dodecane.

エポキシ化反応の温度としては、通常、0〜200℃であり、好ましくは、25〜200℃である。エポキシ化反応の圧力としては、反応混合物を液体の状態に保つのに充分な圧力でよく、通常、100〜10000kPaである。   As temperature of epoxidation reaction, it is 0-200 degreeC normally, Preferably, it is 25-200 degreeC. The pressure of the epoxidation reaction may be a pressure sufficient to keep the reaction mixture in a liquid state, and is usually 100 to 10,000 kPa.

触媒(1)は、スラリー状又は固定床の形で用いるのが好ましい。大規模な工業的操作の場合には、固定床を用いるのが好ましい。また、回分法、半連続法、連続法等によって実施できる。反応原料を含有する液を固定床に通した場合には、反応帯域から出た液状混合物には、触媒が全く含まれていないか又は実質的に含まれていない。   The catalyst (1) is preferably used in the form of a slurry or a fixed bed. For large scale industrial operations, it is preferred to use a fixed bed. Moreover, it can implement by a batch method, a semi-continuous method, a continuous method, etc. When the liquid containing the reaction raw material is passed through the fixed bed, the liquid mixture discharged from the reaction zone contains no or substantially no catalyst.

第二工程へ供給されるプロピレン/アルキルベンゼンハイドロパーオキサイドのモル比は2/1〜50/1であることが好ましい。該比が過小であると反応速度が低下して効率が悪く、一方該比が過大であるとリサイクルされるプロピレンの量が過大となり、回収工程において多大なエネルギーが必要になるため、該比を上記範囲以内とした場合に、特に優れた効果を発揮する。   The molar ratio of propylene / alkylbenzene hydroperoxide supplied to the second step is preferably 2/1 to 50/1. If the ratio is too small, the reaction rate decreases and the efficiency is poor. On the other hand, if the ratio is excessive, the amount of propylene that is recycled becomes excessive, and a large amount of energy is required in the recovery process. When it is within the above range, a particularly excellent effect is exhibited.

本発明における第三工程は、第二工程で得られたエポキシ反応液を蒸留に付すことにより芳香族アルコールを含む区分と、未反応プロピレンを含む区分と、プロピレンオキサイドとに分離する工程である。
第三工程を実施する好ましい具体例としては下記の方法をあげることができる。
The third step in the present invention is a step of subjecting the epoxy reaction solution obtained in the second step to distillation to separate into a section containing an aromatic alcohol, a section containing unreacted propylene, and propylene oxide.
The following method can be given as a preferred specific example for carrying out the third step.

第二工程で得られたエポキシ反応液は、まず未反応のプロピレンを回収するための蒸留に付される。
次に、エポキシ化反応で生成した芳香族アルコールおよび溶媒が蒸留により除去され、粗プロピレンオキサイドが得られる。除去された芳香族アルコールは、さらに溶媒と分離されるか、またはそのまま、芳香族アルコールを含む区分として第四工程へ送ることができる。
The epoxy reaction liquid obtained in the second step is first subjected to distillation for recovering unreacted propylene.
Next, the aromatic alcohol and solvent produced by the epoxidation reaction are removed by distillation to obtain crude propylene oxide. The removed aromatic alcohol can be further separated from the solvent or sent directly to the fourth step as a section containing the aromatic alcohol.

一方、この粗プロピレンオキサイドは、不純物として、水、炭化水素、酸素含有化合物が含まれているのが一般であり、炭化水素としては、例えば、炭素数3〜7の炭化水素が挙げられ、酸素含有化合物としては、例えば、メタノール、アセトアルデヒド、アセトン、プロピオンアルデヒド、ギ酸メチル等が挙げられる。   On the other hand, this crude propylene oxide generally contains water, hydrocarbons, and oxygen-containing compounds as impurities. Examples of the hydrocarbons include hydrocarbons having 3 to 7 carbon atoms, and oxygen. Examples of the contained compound include methanol, acetaldehyde, acetone, propionaldehyde, methyl formate and the like.

これらの不純物を除去する方法として、公知の蒸留、抽出、吸着、晶析等の分離技術を適宜組み合わせてよいが、水、炭化水素、酸素含有化合物を効率的に除去する観点から、粗プロピレンオキサイドを炭素数7〜10の炭化水素を抽剤とする抽出蒸留とその他の蒸留を組み合わせて精製に付すことが好ましい。   As a method for removing these impurities, known separation techniques such as distillation, extraction, adsorption, and crystallization may be appropriately combined. From the viewpoint of efficiently removing water, hydrocarbons, and oxygen-containing compounds, crude propylene oxide Is preferably subjected to purification by a combination of extractive distillation using hydrocarbons having 7 to 10 carbon atoms as extractant and other distillations.

抽剤である炭素数7〜10の炭化水素としては、例えば、炭素数7〜10の直鎖状飽和炭化水素、炭素数7〜10の分岐状飽和炭化水素、炭素数7〜10の直鎖状不飽和炭化水素、炭素数7〜10の分岐状不飽和炭化水素等が挙げられ、炭素数7〜10の直鎖状飽和炭化水素としては、例えば、n−ヘプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン等が挙げられ、炭素数7〜10の分岐状飽和炭化水素としては、例えば、2,2―ジメチルペンタン、2,3―ジメチルペンタン、2,2―ジメチルヘキサン、2,3―ジメチルヘキサン等が挙げられ、炭素数7〜20の直鎖状不飽和炭化水素としては、例えば、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン等が挙げられ、炭素数7〜10の分岐状不飽和炭化水素としては、例えば、2−メチル−2−ヘプテン等が挙げられる。これらの油剤は、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the hydrocarbon having 7 to 10 carbon atoms as the extractant include linear saturated hydrocarbons having 7 to 10 carbon atoms, branched saturated hydrocarbons having 7 to 10 carbon atoms, and linear chains having 7 to 10 carbon atoms. And unsaturated unsaturated hydrocarbons, branched unsaturated hydrocarbons having 7 to 10 carbon atoms, and the like. Examples of linear saturated hydrocarbons having 7 to 10 carbon atoms include n-heptane, n-octane, n- Nonane, n-decane and the like can be mentioned. Examples of the branched saturated hydrocarbon having 7 to 10 carbon atoms include 2,2-dimethylpentane, 2,3-dimethylpentane, 2,2-dimethylhexane, 2,3 -Examples of the linear unsaturated hydrocarbon having 7 to 20 carbon atoms include 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, 1-decene, and the like. Examples of the 10 branched unsaturated hydrocarbons include: 2-methyl-2-heptene and the like. These oil agents may be used alone or in combination of two or more.

抽出蒸留塔およびその他の蒸留塔の型式と運転条件、抽剤の使用量等は要求される製品の品質により適宜決定するこができる。
かくして得られた精製プロピレンオキサイドは所望の製品品質を満たしている。
The type and operating conditions of the extractive distillation column and other distillation columns, the amount of extractant used, and the like can be appropriately determined according to the required product quality.
The purified propylene oxide thus obtained satisfies the desired product quality.

本発明における第四工程は、熱交換器および該熱交換器で熱交換される熱量を調節する手段を有する熱交換システムを用い、下記第五工程出口の気液混合流体を熱源として、第三工程で得られた芳香族アルコールを含む区分を所望の温度まで予熱する工程である。   The fourth step in the present invention uses a heat exchange system having a heat exchanger and means for adjusting the amount of heat exchanged by the heat exchanger, and uses the gas-liquid mixed fluid at the following fifth step outlet as a heat source. This is a step of preheating the section containing the aromatic alcohol obtained in the step to a desired temperature.

熱交換器としては、例えば、多管円筒式熱交換器等が挙げられ、好ましくは、固定管板型多管円筒式熱交換器またはUチューブ型多管円筒式熱交換器である。   Examples of the heat exchanger include a multi-tube cylindrical heat exchanger and the like, and preferably a fixed tube plate type multi-tube cylindrical heat exchanger or a U-tube multi-tube cylindrical heat exchanger.

熱交換器で熱交換される熱量を調節する手段としては、熱交換器に供給される被加熱側流体(本発明においては第三工程で得られた芳香族アルコールを含む区分)、または加熱側流体(本発明においては第五工程出口の気液混合流体)のすくなくとも一方の流体の一部を熱交換器に通液せずにバイパスさせるための配管(バイパス配管と記載する)および弁を設置して、熱交換器へ通液される流体量を調整する方法を例示することができる。バイパス配管および弁の設置は、被加熱側あるいは加熱側流体のいずれか一方に設置してもよく、両方に設置してもよいが、設置にかかるコストの観点から片側に設置することが好ましい。弁の設置方法としては、通常のボール弁、ゲート弁等をバイパス配管、および熱交換器に接続される配管のいずれか一方、または両方に設置する方法や、バイパス配管と熱交換器に接続される配管の分岐部分に三方弁を設置する方法が挙げられる。ここで設置される弁は、手動調節弁であってもよく、自動調節弁であってもよい。   As a means for adjusting the amount of heat exchanged in the heat exchanger, the heated fluid supplied to the heat exchanger (in the present invention, the section containing the aromatic alcohol obtained in the third step), or the heating side Installed piping (referred to as bypass piping) and valves for bypassing at least a part of one of the fluids (gas-liquid mixed fluid at the fifth process outlet in the present invention) without passing through the heat exchanger Thus, a method of adjusting the amount of fluid passed through the heat exchanger can be exemplified. The bypass pipe and the valve may be installed either on the heated side or on the heated side fluid, or on both, but it is preferable to install on one side from the viewpoint of installation costs. Valves can be installed by installing a normal ball valve, gate valve, etc. in either or both of the bypass pipe and the pipe connected to the heat exchanger, or connected to the bypass pipe and the heat exchanger. One method is to install a three-way valve at the branch of the pipe. The valve installed here may be a manual control valve or an automatic control valve.

所望の温度として、通常、0〜500℃であり、好ましくは、30〜300℃である。   The desired temperature is usually 0 to 500 ° C, preferably 30 to 300 ° C.

このようにして熱交換された被加熱側流体が未だ所望の温度まで予熱されない場合は、さらに追加の加熱手段を設置する。具体的には、スチームヒーターや電気ヒーターといった熱交換器を前述の熱交換器の出口と第五工程の反応器入口の間に設置して、さらに加熱することで所望の温度まで予熱すればよい。   If the heated fluid thus heat-exchanged is not yet preheated to a desired temperature, additional heating means is installed. Specifically, a heat exchanger such as a steam heater or an electric heater may be installed between the outlet of the heat exchanger and the reactor inlet of the fifth step, and further heated to be preheated to a desired temperature. .

本発明における第五工程は、第四工程で得られた所望の温度に予熱された芳香族アルコールを含む区分を第二の触媒の存在下に、過剰量の水素と反応させて、アルキルベンゼンおよび未反応水素を含む気液混合流体を得る工程である。   In the fifth step of the present invention, the section containing the aromatic alcohol preheated to the desired temperature obtained in the fourth step is reacted with an excess amount of hydrogen in the presence of the second catalyst to obtain alkylbenzene and unreacted. This is a step of obtaining a gas-liquid mixed fluid containing reaction hydrogen.

第五工程は、第二の触媒の存在下に、第四工程で得られた芳香族アルコールを水素化することによりアルキルベンゼンを得る反応を含む工程であり、効率的にリサイクルするという観点から、特に脱水反応/水添反応の2段反応により行う、下記脱水工程、水添工程の順番で行う脱水/水添法であることが好ましい。
脱水工程:第四工程で得られた所望の温度に予熱された芳香族アルコールを含む区分を脱水触媒の存在下に、脱水することによりアルケニルベンゼンを得る工程
水添工程:脱水工程で得られたスチレン類を水添触媒の存在下に、過剰量の水素と反応させて、アルキルベンゼンおよび未反応水素を含む気液混合流体を得る工程
脱水水添法の場合、第二の触媒は、脱水触媒と水添触媒の2種類を用いることが好ましい。
The fifth step is a step including a reaction for obtaining alkylbenzene by hydrogenating the aromatic alcohol obtained in the fourth step in the presence of the second catalyst, and particularly from the viewpoint of efficient recycling. The dehydration / hydrogenation method is preferably performed in the order of the following dehydration step and hydrogenation step, which is performed by a two-stage reaction of dehydration reaction / hydrogenation reaction.
Dehydration step: a step of obtaining alkenylbenzene by dehydrating the section containing the aromatic alcohol preheated to the desired temperature obtained in the fourth step in the presence of a dehydration catalyst. Hydrogenation step: obtained in the dehydration step A step of reacting styrenes with an excess amount of hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst to obtain a gas-liquid mixed fluid containing alkylbenzene and unreacted hydrogen. In the case of the dehydration hydrogenation method, the second catalyst is a dehydration catalyst. It is preferable to use two types of hydrogenation catalysts.

脱水触媒としては、例えば、酸、金属酸化物等が挙げられ、酸としては、例えば、硫酸、リン酸、p−トルエンスルホン酸等が挙げられ、金属酸化物としては、例えば、活性アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカアルミナ、ゼオライト等が挙げられ、反応液との分離、触媒寿命、選択性等の観点から、好ましくは、活性アルミナである。 Examples of the dehydration catalyst include acids and metal oxides. Examples of the acids include sulfuric acid, phosphoric acid, and p-toluenesulfonic acid. Examples of the metal oxides include activated alumina and titania. , Zirconia, silica alumina, zeolite and the like. From the viewpoint of separation from the reaction solution, catalyst life, selectivity, etc., activated alumina is preferred.

脱水触媒の量は芳香族アルコールが充分に転化する量であればよく、芳香族アルコール転化率は90%以上であることが好ましく、98%以上であることが更に好ましい。
具体的な脱水触媒の充填量は、許容される反応温度、使用される触媒の脱水活性、触媒寿命等を考慮して、実施者が決定すればよい。
The amount of the dehydration catalyst may be an amount sufficient to convert the aromatic alcohol, and the aromatic alcohol conversion is preferably 90% or more, and more preferably 98% or more.
The practicing amount of the dehydration catalyst may be determined by the practitioner in consideration of the allowable reaction temperature, the dehydration activity of the catalyst used, the catalyst life, and the like.

脱水反応は芳香族アルコールを含む溶液を脱水触媒に接触させることで行われるが、脱水/水添法においては脱水反応に引き続いて水添反応を行なうので、水素も触媒へフィードしてもよい。脱水反応を行う際の反応温度としては、通常、50〜450℃であり、好ましくは、150〜300℃である。脱水反応を行う際の反応圧力としては、通常、10〜10000kPaである。   The dehydration reaction is carried out by bringing a solution containing an aromatic alcohol into contact with the dehydration catalyst. However, in the dehydration / hydrogenation method, since the hydrogenation reaction is carried out following the dehydration reaction, hydrogen may be fed to the catalyst. As reaction temperature at the time of performing dehydration reaction, it is 50-450 degreeC normally, Preferably, it is 150-300 degreeC. The reaction pressure during the dehydration reaction is usually 10 to 10000 kPa.

水添触媒としては、例えば、周期律表10族又は11族の金属を含む触媒が挙げられ、好ましくは、ニッケル、パラジウム、白金または銅を含む触媒であり、芳香環の核水添反応の抑制、高収率の観点から、より好ましくは、パラジウムまたは銅を含む触媒である。銅を含む触媒としては、例えば、銅、ラネー銅、銅・クロム、銅・亜鉛、銅・クロム・亜鉛、銅・シリカ、銅・アルミナ等が挙げられる。パラジウムを含む触媒としては、パラジウム・アルミナ、パラジウム・シリカ、パラジウム・カーボン等が挙げられる。これらの触媒は、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。また、水添触媒に同時に脱水能がある場合は、脱水工程で用いる脱水触媒と、水添工程で用いる水添触媒とは、同じものを用いてもよい。   Examples of the hydrogenation catalyst include a catalyst containing a metal of Group 10 or 11 of the Periodic Table, preferably a catalyst containing nickel, palladium, platinum or copper, and suppressing the nuclear hydrogenation reaction of an aromatic ring. From the viewpoint of high yield, more preferred is a catalyst containing palladium or copper. Examples of the catalyst containing copper include copper, Raney copper, copper / chromium, copper / zinc, copper / chromium / zinc, copper / silica, copper / alumina, and the like. Examples of the catalyst containing palladium include palladium / alumina, palladium / silica, palladium / carbon, and the like. These catalysts may be used alone or in combination of two or more. When the hydrogenation catalyst has a dehydrating ability at the same time, the same catalyst may be used as the dehydration catalyst used in the dehydration step and the hydrogenation catalyst used in the hydrogenation step.

水添触媒の量は脱水反応生成物が充分に転化する量であればよく、脱水反応生成物転化率は98%以上が好ましい。
具体的な脱水触媒の充填量は、許容される反応温度、使用される触媒の脱水活性、触媒寿命等を考慮して、実施者が決定すればよい。
The amount of the hydrogenation catalyst may be an amount that can sufficiently convert the dehydration reaction product, and the conversion rate of the dehydration reaction product is preferably 98% or more.
The practicing amount of the dehydration catalyst may be determined by the practitioner in consideration of the allowable reaction temperature, the dehydration activity of the catalyst used, the catalyst life, and the like.

水添反応は、アルケニルベンゼンを含む溶液と水素とを水添触媒に接触させることで行われるが、脱水/水添法においては脱水反応に引き続いて水添反応を行なうため、脱水反応において発生した水を油水分離等によって分離した後行ってもよいし、水を分離せずにアルケニルベンゼンとともに水添触媒に供して行っても良い。   The hydrogenation reaction is performed by bringing a solution containing alkenylbenzene and hydrogen into contact with a hydrogenation catalyst. However, in the dehydration / hydrogenation method, a hydrogenation reaction is performed subsequent to the dehydration reaction, and thus the dehydration reaction occurred. It may be carried out after separating water by oil-water separation or the like, or may be carried out together with alkenylbenzene without being separated into a hydrogenation catalyst.

反応に必要な水素量はアルケニルベンゼンと等モルであればよいが、通常、原料中には水素を消費する他の成分も含まれており、過剰の水素が必要とされる。また水素の分圧を上げるほど反応は速やかに進むことから、水素/脱水反応生成物モル比としては、通常、1〜10であり、好ましくは、1〜5である。   The amount of hydrogen required for the reaction may be equimolar with alkenylbenzene, but usually the raw material also contains other components that consume hydrogen, and an excess of hydrogen is required. Moreover, since reaction progresses so rapidly that the partial pressure of hydrogen is raised, it is 1-10 normally as hydrogen / dehydration reaction product molar ratio, Preferably, it is 1-5.

水添反応を行う際の反応温度としては、通常、0〜500℃であり、好ましくは、30〜300℃である。水添反応を行う際の反応圧力としては、通常、100〜10000kPaである。   As reaction temperature at the time of performing hydrogenation reaction, it is 0-500 degreeC normally, Preferably, it is 30-300 degreeC. The reaction pressure during the hydrogenation reaction is usually 100 to 10,000 kPa.

脱水/水添反応の反応形態は、固定床によって有利に実施できる。脱水反応と水添反応は別々の反応器を用いてもよいし、単一の反応器を用いてもよいが、コストの観点から考えると、脱水触媒と水添触媒は多段のリアクターとすることなく、単一の固定床反応器に充填されていることが好ましい。   The reaction form of the dehydration / hydrogenation reaction can be advantageously carried out by a fixed bed. Separate reactors may be used for the dehydration reaction and the hydrogenation reaction, or a single reactor may be used, but from the viewpoint of cost, the dehydration catalyst and the hydrogenation catalyst should be multistage reactors. And preferably packed in a single fixed bed reactor.

反応物の流れとしてはアップフロー、ダウンフロー、トリクル流のいずれの場合を用いてもよい。   As the flow of the reactant, any of upflow, downflow and trickle flow may be used.

本発明の第六工程は、第五工程で得られた気液混合流体を気液分離し、アルキルベンゼンを主とする液区分と、未反応水素および凝縮性成分を含むガス区分とに分離し、該液区分に含まれるアルキルベンゼンの少なくとも一部を第一工程にリサイクルする工程である。
凝縮性成分には、主に、アルキルベンゼンおよび水等が含まれる。
In the sixth step of the present invention, the gas-liquid mixed fluid obtained in the fifth step is subjected to gas-liquid separation, and separated into a liquid section mainly composed of alkylbenzene and a gas section containing unreacted hydrogen and a condensable component, In this step, at least a part of the alkylbenzene contained in the liquid section is recycled to the first step.
Condensable components mainly include alkylbenzene and water.

第五工程で得られた気液混合流体には、アルキルベンゼンおよび未反応水素の他に、第五工程における反応で生じた水が含まれる。この気液混合流体は、通常、気液分離設備内で減圧して気液分離することで、気液混合流体中の気体部分だけでなく、液体中に溶解していた水および未反応水素も気体として分離することできる。ここでいう減圧とは、上流の工程より圧力を低下した状態を意味し、大気圧以下に限定されるものではない。気液混合流体の減圧方法としては、気液分離装置に接続されている配管に設置された弁の開度調整で行うことが好ましく、自動調節弁であることがより好ましい。気液分離設備としては、例えば、縦型または横型ドラム等が挙げられ、気液分離効率の観点から、好ましくは、縦型ドラムである。さらに、気液分離効率を高めるために内部にデミスターやコアレッサーのような構造物を設置することも効果的である。このようにして得られたアルキルベンゼンを主とする液区分の少なくとも一部、好ましくは大部分を第一工程にリサイクルする。アルキルベンゼン中の不純物(例えば各工程内で副生するフェノール類)が第一工程の反応を阻害する場合は、必要に応じて精留やアルカリ抽出等により精製してからリサイクルすることが好ましい。   The gas-liquid mixed fluid obtained in the fifth step contains water generated by the reaction in the fifth step in addition to alkylbenzene and unreacted hydrogen. This gas-liquid mixed fluid is usually gas-liquid separated by reducing the pressure in the gas-liquid separation facility, so that not only the gas portion in the gas-liquid mixed fluid but also water and unreacted hydrogen dissolved in the liquid are also contained. It can be separated as a gas. The reduced pressure here means a state in which the pressure is lower than that in the upstream process, and is not limited to atmospheric pressure or lower. As a method for reducing the pressure of the gas-liquid mixed fluid, it is preferably performed by adjusting the opening of a valve installed in a pipe connected to the gas-liquid separator, and more preferably an automatic control valve. Examples of gas-liquid separation equipment include a vertical or horizontal drum, and a vertical drum is preferable from the viewpoint of gas-liquid separation efficiency. In addition, it is also effective to install a structure such as a demister or coalescer inside to increase the gas-liquid separation efficiency. At least a part, preferably most, of the liquid fraction mainly composed of alkylbenzene thus obtained is recycled to the first step. When impurities in the alkylbenzene (for example, phenols by-produced in each step) inhibit the reaction in the first step, it is preferable to recycle after purification by rectification, alkali extraction or the like as necessary.

本発明における第七工程は、第六工程で得られた未反応水素および凝縮性成分を含むガス区分と、水とを間接的に熱交換し、該ガス区分に含まれる凝縮性成分を凝縮させて、未反応水素を含む区分と、凝縮性成分を含む液区分とに分離し、かつ間接的に熱交換された水から回収蒸気を得る工程である。   In the seventh step of the present invention, the gas section containing the unreacted hydrogen and the condensable component obtained in the sixth step is indirectly heat-exchanged to condense the condensable component contained in the gas section. In this process, recovered steam is obtained from water that is separated into a section containing unreacted hydrogen and a liquid section containing a condensable component and indirectly heat-exchanged.

第七工程においては、通常、凝縮性成分の凝縮熱を利用して、蒸気を発生させるボイラー設備を用いる。ボイラー設備の出口における未反応水素を含む区分に凝縮性成分の一部が凝縮されずに含まれる場合は、必要に応じてコンデンサーと呼ばれる別の熱交換器をボイラー設備の他に設置し、さらに低い温度の冷却熱源を用いて凝縮してもよい。   In the seventh step, boiler equipment that generates steam by using the condensation heat of the condensable component is usually used. If some of the condensable components are not condensed in the section containing unreacted hydrogen at the outlet of the boiler equipment, install another heat exchanger called a condenser in addition to the boiler equipment if necessary. You may condense using a low temperature cooling heat source.

ボイラー設備としては、例えば、被加熱側流体である水を満たした容器に多管を設置して加熱側流体を該多管に通じて熱交換させる設備、一般的なケトル型熱交換器、縦型または横型ドラムに伝熱部としてコイルやUチューブあるいは多管状の加熱管を設置した容器等が挙げられる。また、蒸気の取り出し口付近に邪魔板やメッシュ上のデミスターを設置することが、蒸気配管への液滴飛散を防止する観点から好ましい。   Examples of boiler facilities include a facility in which a multi-tube is installed in a container filled with water, which is a heated side fluid, and heat is exchanged through the heated side fluid through the multi-tube, a general kettle heat exchanger, Examples include a container in which a coil, a U tube, or a multi-tubular heating tube is installed as a heat transfer section on a mold or a horizontal drum. Further, it is preferable to install a baffle plate or a demister on the mesh in the vicinity of the steam outlet from the viewpoint of preventing droplets from scattering to the steam pipe.

回収する蒸気は本発明の他の各工程内で適切に利用するために必要な温度・圧力となるように調整すればよく、具体的にはボイラー設備の蒸気発生部分の圧力を所望の蒸気圧に維持するように調整する。調整圧力は実施者が適時決めてよいが、該圧力が高すぎると回収できる蒸気量が減り、また凝縮性成分の凝縮温度と回収蒸気の温度差が小さくなり、凝縮性成分の凝縮率が低下して後段のコンデンサーの熱負荷が増加し、結果として不経済な運転となるので、低圧蒸気、具体的には100〜300kPaGの範囲として回収することが好ましい。低圧蒸気の使用先としては、第三工程における必要熱源温度の低い、プロピレンオキサイドの精留の熱源等を挙げることができる。   The recovered steam may be adjusted so as to have a temperature and pressure necessary for proper use in other processes of the present invention. Specifically, the pressure of the steam generating portion of the boiler equipment is set to a desired steam pressure. Adjust to maintain. The adjustment pressure may be determined by the practitioner in a timely manner, but if the pressure is too high, the amount of steam that can be recovered decreases, and the temperature difference between the condensation temperature of the condensable component and the recovered steam decreases, reducing the condensation rate of the condensable component. Then, the heat load of the condenser in the subsequent stage increases, resulting in uneconomical operation. Therefore, it is preferable to recover the low-pressure steam, specifically in the range of 100 to 300 kPaG. Examples of the use destination of the low-pressure steam include a heat source for rectification of propylene oxide having a low required heat source temperature in the third step.

調整手段は実施者が自由に選定してよいが、例えば、回収蒸気量が本発明のプロピレンオキサイドの製造の各工程内で用いられる蒸気の使用量に対して余剰で、該圧力が設定値を超えた場合は圧力を下げる手段として蒸気を大気パージしたり、温度の低い水を追加で投入すればよく、逆に回収蒸気量が不足して設定値を下回った場合は外部から調整する圧力よりも高い蒸気を受け入れたり、別の加熱手段で蒸気または水を補助加熱すればよい。いずれにしても、第六工程で得られるガス区分に含まれる凝縮性成分の凝縮により得られる潜熱を用いて、水を加熱して蒸気を回収することを含めばよい。   The adjusting means may be freely selected by the practitioner. For example, the amount of recovered steam is surplus with respect to the amount of steam used in each step of the production of propylene oxide of the present invention, and the pressure is set to a set value. If it exceeds the limit, the steam may be purged to the atmosphere as a means to lower the pressure, or water with low temperature may be added additionally. Conversely, if the amount of recovered steam falls short of the set value, the pressure will be adjusted from the outside. High steam may be accepted or steam or water may be supplementarily heated by another heating means. In any case, using the latent heat obtained by the condensation of the condensable component contained in the gas section obtained in the sixth step, it is sufficient to include heating the water and recovering the steam.

本発明における第八工程は、第七工程で得られた回収蒸気を第一工程〜第六工程の少なくとも1以上の工程内で使用し、該回収蒸気の量が各工程内での使用量に対して余剰の場合は、第四工程の熱交換量を調節する手段にて交換熱量を増やす操作を行うことによって、工程内の蒸気バランスを調節する工程である。   In the eighth step in the present invention, the recovered steam obtained in the seventh step is used in at least one of the first to sixth steps, and the amount of the recovered steam is used in each step. On the other hand, the surplus is a step of adjusting the steam balance in the process by performing an operation of increasing the amount of exchange heat by means for adjusting the amount of heat exchange in the fourth step.

本発明の回収蒸気は、少なくとも一部、好ましくは大部分、さらに好ましくは全てが本願発明のプロピレンオキサイドの製造工程の第一〜第六工程の少なくとも1以上の工程内で消費されることが必要である。すでに本発明の第七工程で述べたとおり、回収蒸気量が本発明のプロピレンオキサイドの製造工程の各工程内で用いられる蒸気の使用量に対して余剰の場合、余剰分の蒸気が持つ熱エネルギーは、大気パージや温度の低い水との接触混合により失われる。このため、本発明の第八工程を用いない場合は、製造工程全体としての熱の利用効率が低下することになる。   The recovered steam of the present invention needs to be consumed at least in part, preferably most, more preferably all in at least one or more of the first to sixth steps of the propylene oxide production process of the present invention. It is. As already described in the seventh step of the present invention, when the amount of recovered steam is surplus with respect to the amount of steam used in each step of the production process of propylene oxide of the present invention, the thermal energy of the surplus steam Is lost by atmospheric purge or contact mixing with cold water. For this reason, when not using the 8th process of this invention, the utilization efficiency of the heat as the whole manufacturing process will fall.

本発明では、該回収蒸気量が工程内での使用量に対して余剰の場合は第四工程の熱交換量を調整する手段にて交換熱量を増やす操作を行うことで回収蒸気量を増やす操作を行うことで、第七工程で失われる熱エネルギーを減ずることができるのである。   In the present invention, when the amount of recovered steam is excessive with respect to the amount used in the process, an operation for increasing the amount of recovered steam by performing an operation of increasing the amount of exchange heat by means of adjusting the amount of heat exchange in the fourth step. By doing this, the heat energy lost in the seventh step can be reduced.

その理由は以下のとおりである。
本発明の第七工程で回収される蒸気量は、第六工程で得られた未反応水素および凝縮性成分を含むガス区分の量により変化する。
すなわち、本発明の第四工程における熱交換量が多い場合は、第六工程に供給される気液混合流体の温度が低くなり、結果として第六工程で得られるガス区分が減り、回収される蒸気量は少なくなり、逆に交換熱量が少ない場合は、第六工程に供給される気液混合流体の温度が高くなり、第六工程で得られるガス区分は増え、回収される蒸気量も増えるのである。
The reason is as follows.
The amount of steam recovered in the seventh step of the present invention varies depending on the amount of gas section containing unreacted hydrogen and condensable components obtained in the sixth step.
That is, when the amount of heat exchange in the fourth step of the present invention is large, the temperature of the gas-liquid mixed fluid supplied to the sixth step is lowered, and as a result, the gas classification obtained in the sixth step is reduced and recovered. When the amount of steam is reduced and conversely the amount of exchange heat is small, the temperature of the gas-liquid mixed fluid supplied to the sixth step increases, the gas classification obtained in the sixth step increases, and the amount of recovered steam also increases. It is.

ここで、熱の利用効率を考えた場合、余剰な蒸気を回収して大気パージや温度の低い水との接触混合により損失することは熱効率の低下を意味する。すなわち、余剰な蒸気が発生しないように第四工程における熱交換量を増やしてやれば、第三工程で得られた芳香族アルコールを含む区分を所望の温度まで予熱するための追加の熱量が減じられ、熱の利用効率が上がるのである。
一方で、第四工程における熱交換量の上限は、第三工程で得られた芳香族アルコールを含む区分を所望の温度まで予熱するための熱量であるため、これを超えて熱交換量を増やすことはできないため、調整が必要である。
Here, when considering the utilization efficiency of heat, recovering excess steam and losing it by atmospheric purging or contact mixing with water having a low temperature means a decrease in thermal efficiency. That is, if the amount of heat exchange in the fourth step is increased so as not to generate excessive steam, the amount of additional heat for preheating the section containing the aromatic alcohol obtained in the third step to a desired temperature is reduced. This increases the efficiency of heat utilization.
On the other hand, since the upper limit of the amount of heat exchange in the fourth step is the amount of heat for preheating the section containing the aromatic alcohol obtained in the third step to a desired temperature, the amount of heat exchange is increased beyond this. Adjustments are necessary.

次に本発明を実施例により説明する。
本実施例では、アルキルベンゼンとして代表的な化合物であり、工業的にも重要なクメンに基づいて述べる。
Next, the present invention will be described with reference to examples.
In this example, description will be made on the basis of cumene, which is a representative compound as alkylbenzene and is industrially important.

[実施例1]
本願発明を用いた場合のフローの概略を図1に示す。
クメン(1)はリサイクルクメン(16)と合流して第一工程へ送り、空気酸化によりクメンハイドロパーオキサイドを含む酸化反応液(2)を得た。
[Example 1]
An outline of the flow when the present invention is used is shown in FIG.
Cumene (1) merged with recycled cumene (16) and sent to the first step to obtain an oxidation reaction liquid (2) containing cumene hydroperoxide by air oxidation.

得られたクメンハイドロパーオキサイドを含む酸化反応液(2)は第二工程へ送られ、第一の触媒の存在下に、外部から補給するプロピレン(3)およびリサイクルプロピレン(5)を含む過剰量のプロピレンと反応してプロピレンオキサイドとクミルアルコールを含むエポキシ反応液(4)を得た。   The obtained oxidation reaction liquid (2) containing cumene hydroperoxide is sent to the second step, and in the presence of the first catalyst, an excessive amount containing propylene (3) and recycled propylene (5) to be replenished from the outside. Was reacted with propylene to obtain an epoxy reaction liquid (4) containing propylene oxide and cumyl alcohol.

エポキシ反応液(4)は、第三工程でまず、未反応のプロピレンを含む区分を回収してリサイクルプロピレン(5)とした後、次いでクミルアルコールを含む区分(6)を分離し、さらに精留に付して製品プロピレンオキサイドを得た。   In the third step, the epoxy reaction liquid (4) is first recovered from the section containing unreacted propylene to be recycled propylene (5), and then separated from the section (6) containing cumyl alcohol. The product propylene oxide was obtained by distillation.

第四工程では、第五工程出口の気液混合流体(7)を熱源として、熱交換器(101)を用いて、第三工程で得られるクミルアルコールを含む区分(6)を加熱し、次いで熱交換器(102)を用いて追加の加熱を行い、所望の温度に予熱されたクミルアルコールを含む区分(8)を得た。   In the fourth step, using the gas-liquid mixed fluid (7) at the fifth step outlet as a heat source, using the heat exchanger (101), the section (6) containing cumyl alcohol obtained in the third step is heated, The heat exchanger (102) was then used for additional heating to obtain section (8) containing cumyl alcohol preheated to the desired temperature.

第五工程では、脱水触媒および水添触媒の2種類からなる第二の触媒を固定床に充填した反応器を用いた。まず、所望の温度に予熱されたクミルアルコールを含む区分(8)を第二の触媒の存在下、脱水し、次いで水素(9)およびリサイクル水素(10)を含む過剰量の水素と反応して水添することでクミルアルコールおよび未反応の水素を含む気液混合流体(7)を得た。
気液混合流体(7)は、必要量を第四工程の熱交換器(101)の加熱源として用い、残りをバイパスライン(103)で熱交換器(101)を通過せずにバイパスさせた後再び合流させて気液混合流体(11)とした。
In the fifth step, a reactor in which a fixed bed was filled with a second catalyst consisting of two kinds of a dehydration catalyst and a hydrogenation catalyst was used. First, section (8) containing cumyl alcohol preheated to the desired temperature is dehydrated in the presence of a second catalyst and then reacted with an excess of hydrogen including hydrogen (9) and recycled hydrogen (10). The gas-liquid mixed fluid (7) containing cumyl alcohol and unreacted hydrogen was obtained by hydrogenation.
The required amount of the gas-liquid mixed fluid (7) was used as a heating source for the heat exchanger (101) in the fourth step, and the rest was bypassed by the bypass line (103) without passing through the heat exchanger (101). Thereafter, they were joined again to obtain a gas-liquid mixed fluid (11).

第六工程では、気液混合流体(11)を気液分離ドラム(104)にて気液分離し、得られたクメンを主とする液区分は、精製後リサイクルクメン(2)として第一工程にリサイクルした。一方、得られた未反応水素および凝縮性成分を含むガス区分(11)は、第七工程に送られた。   In the sixth step, the gas-liquid mixed fluid (11) is gas-liquid separated by the gas-liquid separation drum (104), and the liquid section mainly comprising the obtained cumene is the first step as recycle cumene (2) after purification. Recycled. On the other hand, the obtained gas section (11) containing unreacted hydrogen and condensable components was sent to the seventh step.

第七工程では、ケトル型熱交換器(105)を用いて、ガス区分(11)と水(12)を間接的に接触させ、該ガス区分(11)に含まれる凝縮性成分を凝縮して分離した後、気液分離ドラム(106)にて、未反応水素を含む区分を取り出してリサイクル水素(10)とし、第五工程にリサイクルした。ケトル型熱交換器(105)で加熱された水(12)の一部を回収蒸気(13)として得た。   In the seventh step, the kettle-type heat exchanger (105) is used to indirectly contact the gas section (11) and water (12) to condense the condensable components contained in the gas section (11). After the separation, the section containing unreacted hydrogen was taken out from the gas-liquid separation drum (106) to be recycled hydrogen (10) and recycled to the fifth step. A part of water (12) heated by the kettle heat exchanger (105) was obtained as recovered steam (13).

回収蒸気(13)は本発明の第一工程、第二工程、第三工程、および第六工程で消費された。回収蒸気(13)に対して、前述の消費量が少ない場合は余剰の蒸気(14)が大気放出弁(107)を通じて大気へ放出され、逆に消費量が多くなると追加の蒸気を供給するための弁(107)が開いて追加の蒸気が供給された。   The recovered steam (13) was consumed in the first, second, third, and sixth steps of the present invention. When the amount of consumption is small with respect to the recovered steam (13), surplus steam (14) is released to the atmosphere through the atmospheric discharge valve (107), and on the contrary, when the amount of consumption increases, additional steam is supplied. The valve (107) was opened to supply additional steam.

第八工程では、大気放出弁(108)から余剰の蒸気(14)が大気放出されると、第四工程に設置されたバイパス弁およびバイパスラインを用いて、熱交換器(101)を通過する気液混合流体(7)を増加させ、逆に追加の蒸気が供給された場合、熱交換器(101)を通過する気液混合流体(7)を減らすように調整した。   In the eighth step, when surplus steam (14) is released into the atmosphere from the atmospheric release valve (108), it passes through the heat exchanger (101) using the bypass valve and bypass line installed in the fourth step. The gas-liquid mixed fluid (7) was increased, and conversely, when additional steam was supplied, the gas-liquid mixed fluid (7) passing through the heat exchanger (101) was adjusted to be reduced.

[比較例1]
本願発明を用いない場合のフローの概略を図2に示す。
このような場合、運転条件の変動等により、余剰の蒸気が大気放出弁を通じて大気放出されても、放出量を抑制することができない。
[Comparative Example 1]
An outline of the flow when the present invention is not used is shown in FIG.
In such a case, even if surplus steam is released into the atmosphere through the atmosphere release valve due to fluctuations in operating conditions, the amount of release cannot be suppressed.

以上のことから、本願発明を用いた場合、運転条件の変動等により、余剰の蒸気が大気放出弁を通じて大気放出される量を抑制でき、製造工程全体としての熱利用効率に優れ、よってプロピレンオキサイドの製造にかかるコスト、および温室効果ガス排出量が削減できるという特に産業上実施の観点から特に優れた効果を有するプロピレンオキサイドの製造方法を提供することができた。   From the above, when the present invention is used, the amount of excess steam released into the atmosphere through the atmosphere release valve can be suppressed due to fluctuations in operating conditions, etc., and the heat production efficiency as a whole of the manufacturing process is excellent. It was possible to provide a method for producing propylene oxide having a particularly excellent effect from the viewpoint of industrial implementation, in which the cost required for the production and the greenhouse gas emission amount can be reduced.

(1) クメン
(2) 酸化反応液
(3) 外部から補給するプロピレン
(4) エポキシ反応液
(5) リサイクルプロピレン
(6) クミルアルコールを含む区分
(7) 気液混合流体
(8) 予熱されたクミルアルコールを含む区分
(9) 水素
(10) リサイクル水素
(11) 凝縮性成分を含むガス区分
(12) 水
(13) 回収蒸気
(14) 余剰の蒸気
(15) 追加の蒸気
(16) リサイクルクメン
(101) 熱交換器
(102) 熱交換器
(103) バイパス弁およびバイパスライン
(104) 気液分離ドラム
(105) ケトル型熱交換器
(106) 気液分離ドラム
(107) 大気放出弁
(108) 追加の蒸気を
(1) Cumene (2) Oxidation reaction liquid (3) Propylene replenished from outside (4) Epoxy reaction liquid (5) Recycled propylene (6) Division containing cumyl alcohol (7) Gas-liquid mixed fluid (8) Preheated Section containing cumyl alcohol (9) Hydrogen (10) Recycled hydrogen (11) Gas section containing condensable components (12) Water (13) Recovered steam (14) Surplus steam (15) Additional steam (16) Recycled cumene (101) Heat exchanger (102) Heat exchanger (103) Bypass valve and bypass line (104) Gas-liquid separation drum (105) Kettle-type heat exchanger (106) Gas-liquid separation drum (107) Air release valve (108) Additional steam

Claims (5)

下記工程を含むプロピレンオキサイドの製造方法。
第一工程:アルキルベンゼンを酸化してアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドを含む酸化反応液を得る工程
第二工程:第一の触媒の存在下に、プロピレンと、第一工程で得られた酸化反応液中のアルキルベンゼンハイドロパーオキサイドとを反応させることによりプロピレンオキサイドおよび芳香族アルコールを含むエポキシ反応液を得る工程
第三工程:第二工程で得られたエポキシ反応液を蒸留に付すことにより芳香族アルコールを含む区分と、未反応プロピレンを含む区分と、プロピレンオキサイドとに分離する工程
第四工程:熱交換器および該熱交換器で熱交換される熱量を調節する手段を有する熱交換システムを用い、下記第五工程出口の気液混合流体を熱源として、第三工程で得られた芳香族アルコールを含む区分を所望の温度まで予熱する工程
第五工程:第四工程で得られた所望の温度に予熱された芳香族アルコールを含む区分を第二の触媒の存在下に、過剰量の水素と反応させて、アルキルベンゼンおよび未反応水素を含む気液混合流体を得る工程
第六工程:第五工程で得られた気液混合流体を気液分離し、アルキルベンゼンを主とする液区分と、未反応水素および凝縮性成分を含むガス区分とに分離し、該液区分に含まれるアルキルベンゼンの少なくとも一部を第一工程にリサイクルする工程
第七工程:第六工程で得られた未反応水素および凝縮性成分を含むガス区分と、水とを間接的に熱交換し、該ガス区分に含まれる凝縮性成分を凝縮させて、未反応水素を含む区分と、凝縮性成分を含む液区分とに分離し、かつ間接的に熱交換された水から回収蒸気を得る工程
第八工程:第七工程で得られた回収蒸気を第一工程〜第六工程の少なくとも1以上の工程内で使用し、該回収蒸気の量が各工程内での使用量に対して余剰の場合は、第四工程の熱交換量を調節する手段にて交換熱量を増やす操作を行うことによって、工程内の蒸気バランスを調節する工程
A method for producing propylene oxide, comprising the following steps.
First step: Step of obtaining an oxidation reaction solution containing alkylbenzene hydroperoxide by oxidizing alkylbenzene Second step: Propylene in the presence of the first catalyst and alkylbenzene in the oxidation reaction solution obtained in the first step Step of obtaining an epoxy reaction liquid containing propylene oxide and aromatic alcohol by reacting with hydroperoxide Third step: Division containing aromatic alcohol by subjecting the epoxy reaction liquid obtained in the second step to distillation Step for separating into unreacted propylene and propylene oxide Fourth step: Using a heat exchange system having a heat exchanger and means for adjusting the amount of heat exchanged in the heat exchanger, the following fifth step Using the gas-liquid mixed fluid at the outlet as the heat source, the section containing the aromatic alcohol obtained in the third step is desired. Step 5: Pre-heating the fraction containing aromatic alcohol preheated to the desired temperature obtained in Step 4 with an excess of hydrogen in the presence of the second catalyst to produce alkylbenzene and Step for obtaining a gas-liquid mixed fluid containing unreacted hydrogen Sixth step: Gas-liquid mixed fluid obtained in the fifth step is separated into gas and liquid, and a liquid section mainly composed of alkylbenzene and unreacted hydrogen and condensable components are separated. And a process for recycling at least a part of the alkylbenzene contained in the liquid section to the first process. Seventh process: a gas section containing unreacted hydrogen and condensable components obtained in the sixth process; , Indirectly heat-exchange with water to condense the condensable component contained in the gas section, and separate into a section containing unreacted hydrogen and a liquid section containing a condensable component, and indirectly heat Steam recovered from the exchanged water Step 8 to obtain: The recovered steam obtained in the seventh step is used in at least one of the first to sixth steps, and the amount of the recovered steam is relative to the amount used in each step. In the case of surplus, the step of adjusting the steam balance in the process by performing an operation of increasing the amount of exchange heat by means of adjusting the amount of heat exchange in the fourth step
アルキルベンゼンがエチルベンゼンであり、アルキルベンゼンハイドロパーオキサイドがエチルベンゼンハイドロパーオキサイドであり、芳香族アルコールがメチルベンジルアルコールである請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the alkylbenzene is ethylbenzene, the alkylbenzene hydroperoxide is ethylbenzene hydroperoxide, and the aromatic alcohol is methylbenzyl alcohol. アルキルベンゼンがクメンであり、アルキルベンゼンハイドロパーオキサイドがクメンハイドロパーオキサイドであり、芳香族アルコールがクミルアルコールである請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the alkylbenzene is cumene, the alkylbenzene hydroperoxide is cumene hydroperoxide, and the aromatic alcohol is cumyl alcohol. 第七工程において、間接的に熱交換する手段が、ケトル型熱交換器を用いたボイラー設備である請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in the seventh step, the means for indirectly exchanging heat is boiler equipment using a kettle heat exchanger. 第四工程において、熱交換システムが第三工程で得られた芳香族アルコールを含む区分を熱交換器に通液する配管を有し、該配管には、バイパス配管および弁が設置され、熱交換器で熱交換される熱量を調節する手段が該弁の開度調節である請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 In the fourth step, the heat exchange system has a pipe for passing the section containing the aromatic alcohol obtained in the third step to the heat exchanger, and the pipe is provided with a bypass pipe and a valve, The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the means for adjusting the amount of heat exchanged in the vessel is adjusting the opening of the valve.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018003677A1 (en) * 2016-06-30 2018-01-04 住友化学株式会社 Method for producing propylene oxide

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