JP2013091639A - Method for producing propylene oxide - Google Patents

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智則 川端
Morio Yamamoto
盛夫 山本
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武明 北浦
Carlos Knapp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an economical method for producing propylene oxide, which suppresses production of acetaldehyde.SOLUTION: A method for producing propylene oxide includes a catalytic oxidation of propylene in a fixed bed reaction chamber. The catalyst is disposed in a plurality of tubes surrounded by a fluid that eliminates reaction heat. In the method, a cooling zone is provided by introducing a part of a cooled recirculated gas flow to the downstream of the above tubes in the reaction chamber.

Description

本発明は、プロピレンオキサイドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing propylene oxide.

プロピレンオキサイドの触媒が劣化するにつれて、製造を維持するために必要な反応容器の温度は上昇する。温度の上昇、特に高選択率触媒を本質的により高い温度で運転することで、しばしば生じる問題が2つある。(1)温度依存的なプロピオンアルデヒド生成が、特に出口のガス温度が250℃〜260℃のときに開始する。(2)出口ガスが爆発性の性質を有するため、供給ガス中のプロピレン及び酸素の各濃度の許容値が制限される。この「爆発限界」は、多数のパラメーター、特に出口のガス温度に依存している。上記の2つの問題は、それぞれプラントの作業性及び利益率に重大な影響を与える。
高純度プロピレンオキサイドには、プロピオンアルデヒドの厳しい制限が要求される。プロピレンオキサイド最終製品中のアルデヒド総量は典型的には30ppmのレベルである。いかなるプロピレンオキサイドのプラントでも、アルデヒド生成は、プロピレンオキサイド反応容器の出口の材質及び構造に依存する。高い運転温度では、プラント設備の多くは過剰のアルデヒド生成の影響を受ける。運転温度が上昇するにつれて、急速にアルデヒド生成量が増加する。アルデヒド生成を抑える限られた選択枝は、いずれも費用がかかる。最初の選択枝は、触媒層の温度を下げることであるが、そうすれば一日当たりの生産量は低下する。2つ目の選択枝は、触媒反応をアルデヒド生成が許容される条件で何度も繰り返すことである。3つ目の選択枝は、反応容器の冷却室の出口を「外付けの冷却器」で改造することである。この方法は、出口ガスの温度を下げるために有効であるが、そのような改造は法外に費用がかかる。効果が認められる他の選択枝として、出口配管を冷却ジャケット又は冷却コイルの装入物等で改造することである。また、極めて高い活性を有する触媒だけを用いることもできる。
プロピレンオキサイドのプラントにおいて反応容器の供給ガス中の酸素とプロピレンの濃度は、入口及び出口での酸素及びプロピレンの爆発限界濃度によって決まる。また、その爆発限界濃度は、出口ガスの温度にも関係する。より高い出口ガスの温度では、許容される供給物の酸素及びプロピレンの濃度のレベルは下がる。供給される酸素及びプロピレンの濃度が下がれば、反応の選択性が低下し、触媒の活性が明らかに下がる。それによって、製造を維持するために温度を上げることが必要となる。従って、減少した酸素及びプロピレンの供給レベルは、利益率を下げることになる。
As the propylene oxide catalyst degrades, the temperature of the reaction vessel required to maintain production increases. There are two problems that often arise with increasing temperatures, especially when operating high selectivity catalysts at essentially higher temperatures. (1) Temperature-dependent propionaldehyde production starts especially when the gas temperature at the outlet is 250 ° C to 260 ° C. (2) Since the outlet gas has explosive properties, the allowable values of the respective concentrations of propylene and oxygen in the supply gas are limited. This “explosion limit” depends on a number of parameters, in particular the gas temperature at the outlet. Each of the above two problems has a significant impact on the workability and profitability of the plant.
High purity propylene oxide requires strict limits on propionaldehyde. The total amount of aldehyde in the propylene oxide end product is typically at a level of 30 ppm. In any propylene oxide plant, aldehyde formation depends on the material and structure of the outlet of the propylene oxide reaction vessel. At high operating temperatures, many plant facilities are affected by excessive aldehyde production. As the operating temperature increases, aldehyde production increases rapidly. Any of the limited options that suppress aldehyde formation are expensive. The first option is to lower the temperature of the catalyst layer, which will reduce the daily production. The second option is to repeat the catalytic reaction many times under conditions that allow aldehyde formation. A third option is to modify the outlet of the reaction vessel cooling chamber with an “external cooler”. Although this method is effective for lowering the temperature of the outlet gas, such a modification is prohibitively expensive. Another option for which the effect is recognized is to modify the outlet pipe with a cooling jacket or a cooling coil charge. It is also possible to use only a catalyst having a very high activity.
In a propylene oxide plant, the oxygen and propylene concentrations in the feed gas of the reaction vessel are determined by the explosion limit concentrations of oxygen and propylene at the inlet and outlet. The explosion limit concentration is also related to the temperature of the outlet gas. At higher outlet gas temperatures, the acceptable feed oxygen and propylene concentration levels are lowered. As the concentration of oxygen and propylene supplied decreases, the selectivity of the reaction decreases and the activity of the catalyst is clearly reduced. Thereby, it is necessary to raise the temperature in order to maintain production. Thus, reduced oxygen and propylene supply levels will reduce profit margins.

エチレンオキサイドの製造方法について、特開平7−188199には、エチレンと酸素の気相触媒反応とその反応物の不活性ガスでの希釈が記載されている。具体的には、出口ヘッドから排出された後に、出口流を窒素等の不活性ガスと混合することで、ガス流を希釈するシステムが記載されている。そのガス流の希釈によって、アセトアルデヒド等への異性化等の望まない副反応が減少するとの効果が生じる。その不活性ガスとしては、窒素、二酸化炭素、メタン、アルゴン等、好ましくは窒素が使用されうる。この不活性ガスを添加することで、再循環前に不活性ガスを除去する必要が生じ、また反応の下流の設備を大きくすることが必要となる。よって、出口ガスを有意義なレベルまで希釈すれば、法外な費用が必要となる。本願発明の方法では、アルデヒドの生成を低減すること以外は、生成物流の組成は変化しない。本発明は、アルデヒドの生成を抑えるために、希釈とは異なる手法を用いて出口ガス流を冷却する。本発明の冷却方法は、望まないアルデヒドの生成を抑えるために、より効率的である。本発明の好ましい構成として、再循環ガスを出口ヘッドに直接導入する方法が挙げられる。
US4921681には、下部冷却領域とその下の分配領域とを有するエチレンオキサイド反応容器が記載されている。配管は、冷却領域中では不活性粒子で満たされているが、分配領域中には何も入っていない。本発明では、配管の周りに再循環供給冷却媒体を導入しない。
US4874879には、エチレンオキサイド反応容器の運転開始方法が記載されている。
特許文献1には、エチレンオキサイドの製造方法が記載されている。
Regarding a method for producing ethylene oxide, JP-A-7-188199 describes a gas phase catalytic reaction of ethylene and oxygen and dilution of the reaction product with an inert gas. Specifically, a system is described that dilutes a gas stream by being discharged from the outlet head and then mixing the outlet stream with an inert gas such as nitrogen. The dilution of the gas stream has the effect of reducing unwanted side reactions such as isomerization to acetaldehyde and the like. As the inert gas, nitrogen, carbon dioxide, methane, argon, etc., preferably nitrogen can be used. By adding this inert gas, it becomes necessary to remove the inert gas before recirculation, and it is necessary to enlarge the equipment downstream of the reaction. Thus, if the outlet gas is diluted to a meaningful level, prohibitive costs are required. In the method of the present invention, the composition of the product stream does not change except to reduce aldehyde formation. The present invention cools the outlet gas stream using a technique different from dilution to suppress aldehyde formation. The cooling method of the present invention is more efficient to suppress unwanted aldehyde formation. A preferred configuration of the present invention is a method of introducing recirculation gas directly into the outlet head.
US 4921681 describes an ethylene oxide reaction vessel having a lower cooling region and a distribution region below it. The piping is filled with inert particles in the cooling zone, but nothing is in the distribution zone. In the present invention, no recirculation supply coolant is introduced around the piping.
US Pat. No. 4,874,879 describes a method for starting operation of an ethylene oxide reaction vessel.
Patent Document 1 describes a method for producing ethylene oxide.

US5840932US5840932

本発明の課題は、プロピオンアルデヒドの生成を抑えた経済的なプロピレンオキサイドの製造方法を提供することにある。   The subject of this invention is providing the economical manufacturing method of propylene oxide which suppressed the production | generation of propionaldehyde.

上記課題を解決するための手段について検討した結果、反応容器の出口から排出された生成ガスの一部の流れ(スリップストリーム)を低い温度に冷却して出口に戻すことで、生成ガスが反応管から排出される際の生成ガスの温度を瞬時に下げることができ、この方法が経済的であることを見出して、以下の本発明を見出した。
[1] 固定床反応容器においてプロピレンを接触酸化させてプロピレンオキサイドを製造する方法であって、
触媒が、反応熱を除去する流体で囲まれた複数の管の中に配置されており、
該方法が、該反応容器中の該管の下流に、冷却された再循環ガスの一部の流れを導入することで冷却領域を提供することを含む方法。
[2] 該管から排出される生成物の温度が232℃〜302℃の範囲にあり、該領域に再循環される冷却された一部の流れの温度が27℃〜232℃の範囲にあり、該管から排出される生成物と再循環される一部の流れとの比が20:1〜1:3の範囲にある、[1]記載の方法。
[3] 該再循環される冷却された一部の流れが、再循環ガスの圧縮機の下流で、再循環生成物流に酸素を追加するより上流で、最初の再循環生成物流から取り出される、[1]記載の方法。
[4] 該再循環される冷却された一部の流れが、反応容器とプロピレンオキサイド吸収塔との間の生成物流の少なくとも1ケ所で取り出され、該冷却領域に導入する前に冷却される、[1]記載の方法。
As a result of investigating the means for solving the above-mentioned problems, a part of the flow (slip stream) of the product gas discharged from the outlet of the reaction vessel is cooled to a low temperature and returned to the outlet, so that the product gas is converted into the reaction tube. The temperature of the product gas at the time of being discharged from the gas can be instantaneously lowered, and it has been found that this method is economical.
[1] A method for producing propylene oxide by catalytically oxidizing propylene in a fixed bed reaction vessel,
The catalyst is arranged in a plurality of tubes surrounded by a fluid that removes the heat of reaction,
The method includes providing a cooling zone by introducing a partial stream of cooled recycle gas downstream of the tube in the reaction vessel.
[2] The temperature of the product discharged from the tube is in the range of 232 ° C. to 302 ° C., and the temperature of the part of the cooled stream recirculated to the region is in the range of 27 ° C. to 232 ° C. The method according to [1], wherein the ratio of the product discharged from the pipe to the part of the recycled stream is in the range of 20: 1 to 1: 3.
[3] The recirculated part of the cooled stream is removed from the first recycle product stream downstream of the recycle gas compressor and upstream of adding oxygen to the recycle product stream. [1] The method according to the above.
[4] The recirculated part of the cooled stream is withdrawn at least in one of the product streams between the reaction vessel and the propylene oxide absorber and cooled before being introduced into the cooling zone. [1] The method according to the above.

[5] 固定床反応容器においてプロピレンを接触酸化させてプロピレンオキサイドを製造する方法であって、
触媒が、反応熱を除去する流体で囲まれた複数の管の中に配置されており、
該方法が、該反応容器から排出される生成物を含む管に、再循環される冷却された一部の流れを導入することを含む方法。
[6] 該管から排出される生成物の温度が232℃〜302℃の範囲にあり、該生成物を含む該管に再循環される冷却された一部の流れの温度が27℃〜232℃の範囲にあり、該管から排出される生成物と再循環される一部の流れとの比が20:1〜1:3の範囲にある、[5]記載の方法。
[7] 生成物が高温状態に保持されることにより、反応容器内の触媒反応と下流での生成物冷却の間に、生成物の分解が起こる製造方法であって、
冷却した該生成物の一部の流れを反応容器の出口ヘッドに導入することを含むことを特徴とする方法。
[8] 生成物の分解が発熱的である[7]記載の方法。
[9] 該反応容器の出口ヘッドが該反応容器中の管に含まれる触媒の下にある、[7]記載の方法。
[10] 該再循環される冷却された一部の流れがノズル設備を有する反応容器に導入される、[7]記載の方法。
[11] プロピレンの接触酸化が、金属触媒存在下でプロピレン及び酸素を反応させる、[1]〜[10]のいずれか記載の方法。
[12] 金属触媒が、(a)銅酸化物及び(b)ルテニウム酸化物を含有する触媒である、[11]記載の方法。
[5] A method for producing propylene oxide by catalytically oxidizing propylene in a fixed bed reaction vessel,
The catalyst is arranged in a plurality of tubes surrounded by a fluid that removes the heat of reaction,
The method includes introducing a recirculated portion of the cooled stream into a tube containing product discharged from the reaction vessel.
[6] The temperature of the product discharged from the tube is in the range of 232 ° C. to 302 ° C., and the temperature of the cooled partial stream recycled to the tube containing the product is 27 ° C. to 232 ° C. The method according to [5], wherein the ratio of the product discharged from the tube to the part of the recycled stream is in the range of 20: 1 to 1: 3.
[7] A production method in which decomposition of a product occurs between a catalytic reaction in a reaction vessel and product cooling downstream by holding the product in a high temperature state,
Introducing a portion of the cooled product stream into the outlet head of the reaction vessel.
[8] The method according to [7], wherein the decomposition of the product is exothermic.
[9] The method according to [7], wherein the outlet head of the reaction vessel is below a catalyst contained in a tube in the reaction vessel.
[10] The method according to [7], wherein the recirculated part of the cooled stream is introduced into a reaction vessel having a nozzle facility.
[11] The method according to any one of [1] to [10], wherein the catalytic oxidation of propylene reacts propylene and oxygen in the presence of a metal catalyst.
[12] The method according to [11], wherein the metal catalyst is a catalyst containing (a) copper oxide and (b) ruthenium oxide.

本発明方法は、反応容器の配管出口と生成ガスの熱交換器との間での温度に依存するアルデヒドの生成を抑える。各々の状況によっても変わるが、本発明方法には、(1)生成物の品質の向上、(2)生成物の品質維持を目的とする製造量低下の回避、(3)触媒寿命の延長、のうちの1つ以上の利点がある。さらに、温度に依存するアルデヒド生成の問題が起こりうる高選択率触媒であっても、本発明方法では使用できる。
本発明方法では、出口における生成ガスの温度依存的な爆発限界によって制限される、供給可能なプロピレン及び酸素の濃度限界をも改善する。この濃度限界の改善によって、より高いプロピレン及び/又は酸素の濃度での運転が可能となり、それによって触媒の活性、選択性及び安定性が改善される。
また、本発明方法は、従来のアルデヒドの生成を減らす方法(例えば、強制的なケロセンによる後の冷却領域、出口内又は出口配管内での冷却熱交換管の配置、冷却ジャケットを備えた出口配管の取り付け、出口配管内への不活性ガスの導入等)よりも、運転及び改造等の設備の点で、より効率的であり、より費用負担が少ない。
The method of the present invention suppresses the production of aldehyde depending on the temperature between the piping outlet of the reaction vessel and the heat exchanger for the product gas. Although it varies depending on each situation, the method of the present invention includes (1) improvement of product quality, (2) avoidance of production amount reduction for the purpose of maintaining product quality, (3) extension of catalyst life, There are one or more advantages. Furthermore, even highly selective catalysts that can cause temperature-dependent aldehyde formation problems can be used in the process of the present invention.
The method of the present invention also improves the propylene and oxygen concentration limits that can be supplied, limited by the temperature-dependent explosion limit of the product gas at the outlet. This improvement in concentration limit allows operation at higher propylene and / or oxygen concentrations, thereby improving the activity, selectivity and stability of the catalyst.
In addition, the method of the present invention is a method for reducing the production of conventional aldehydes (for example, a cooling area after forced kerosene, an arrangement of a cooling heat exchange pipe in the outlet or the outlet pipe, and an outlet pipe having a cooling jacket). Are more efficient and less costly in terms of facilities such as operation and remodeling than installation of inert gas, introduction of inert gas into the outlet pipe, etc.).

本発明方法の流れの好ましい構成を示す図である。It is a figure which shows the preferable structure of the flow of this invention method. 図1の構成の代替例を示す図である。It is a figure which shows the alternative example of the structure of FIG. 図1の構成のその他の代替例を示す図である。It is a figure which shows the other alternative example of the structure of FIG. 図1の構成のさらにその他の代替例を示す図である。It is a figure which shows the further alternative example of the structure of FIG.

本発明が適用できるプロピレンの接触酸化方法としては、例えば、金属酸化物等を含有するような金属触媒存在下でプロピレン及び酸素を反応させる製法等が挙げられる。このような金属触媒存在下でプロピレン及び酸素を反応させる製法については、例えば、WO2011/075458、WO2011/075459、WO2012/005822、WO2012/005823、WO2012/005824、WO2012/005825、WO2012/005831、WO2012/005832、WO2012/005835、WO2012/005837、WO2012/009054、WO2012/009059、WO2012/009058、WO2012/009053、WO2012/009057、WO2012/009055、WO2012/009052、WO2012/009056等に記載されている。その製法において用いる触媒としては、下記(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)、(i)、(j)、(k)、(l)、(m)、(n)、(o)、(p)及び(q)からなる群から選ばれる少なくとも2種を含む触媒が挙げられる。
(a)銅酸化物
(b)ルテニウム酸化物
(c)マンガン酸化物
(d)ニッケル酸化物
(e)オスミウム酸化物
(f)ゲルマニウム酸化物
(g)クロミウム酸化物
(h)タリウム酸化物
(i)スズ酸化物
(j)ビスマス酸化物
(k)アンチモン酸化物
(l)レニウム酸化物
(m)コバルト酸化物
(n)オスミウム酸化物
(o)ランタノイド酸化物
(p)タングステン酸化物
(q)アルカリ金属成分又はアルカリ土類金属成分
好ましくは(a)銅酸化物及び(b)ルテニウム酸化物を含有する触媒であり、より好ましくは(a)銅酸化物、(b)ルテニウム酸化物及び(q)アルカリ金属成分又はアルカリ土類金属成分を含有する触媒である。
Examples of the catalytic oxidation method of propylene to which the present invention can be applied include a production method in which propylene and oxygen are reacted in the presence of a metal catalyst containing a metal oxide or the like. For the production method of reacting propylene and oxygen in the presence of such a metal catalyst, for example, WO2011 / 075458, WO2011 / 0754559, WO2012 / 005822, WO2012 / 005823, WO2012 / 005824, WO2012 / 005825, WO2012 / 005831, WO2012 / 005832, WO2012 / 005835, WO2012 / 005837, WO2012 / 009054, WO2012 / 009059, WO2012 / 009058, WO2012 / 009053, WO2012 / 009057, WO2012 / 009055, WO2012 / 009056, WO2012 / 009056 and the like. As the catalyst used in the production method, the following (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h), (i), (j), ( and a catalyst containing at least two selected from the group consisting of k), (l), (m), (n), (o), (p) and (q).
(A) copper oxide (b) ruthenium oxide (c) manganese oxide (d) nickel oxide (e) osmium oxide (f) germanium oxide (g) chromium oxide (h) thallium oxide (i ) Tin oxide (j) bismuth oxide (k) antimony oxide (l) rhenium oxide (m) cobalt oxide (n) osmium oxide (o) lanthanoid oxide (p) tungsten oxide (q) alkali Metal component or alkaline earth metal component, preferably a catalyst containing (a) copper oxide and (b) ruthenium oxide, more preferably (a) copper oxide, (b) ruthenium oxide and (q) A catalyst containing an alkali metal component or an alkaline earth metal component.

本発明方法において、例えば出口ガスとの急速な混合を果たすノズルを用いて、反応容器の配管から出口ヘッドに出てくるように、冷却された生成物流の一部が出口ヘッドに戻される。これによって、出口ヘッドの温度は実質的に低下する。   In the process according to the invention, a part of the cooled product stream is returned to the outlet head so that it exits from the reactor vessel piping to the outlet head, for example using a nozzle that performs rapid mixing with the outlet gas. This substantially reduces the temperature of the outlet head.

以下、本発明をさらに詳しく述べるために、図面に基づいて具体的な実施態様を説明する。しかし本発明はこの実施態様のみによって本発明の範囲を規制するものでない。
図1に示す好ましい構成において、再循環ガス濃縮器3の出口2から再循環される冷却された一部の流れ(27℃〜54℃)、又は反応容器供給物/生成物熱交換器5の出口からの冷却された生成ガス(107℃〜190℃)が、反応容器19の出口ヘッド6に送られる。この構成において、該一部の流れは既に既存の設備で冷却される。必要となる追加の設備としては、送風機(再循環ガスのオプションでは不要)、一部の流れ1が出口ヘッド6に導入される際のノズル(図示せず)、配管、付随する製造方法の制御及び安全装置等がある。再循環ガス圧縮機3は、流れ7(16℃〜31℃)を受け入れ、その流れ7は再循環される一部の流れ1が分けられ、流れ10は容器11で酸素と混合される。生成物流13(232℃〜302℃)は最初の生成物冷却器14で163℃〜232℃に冷却され、反応容器供給物/生成物熱交換器5で供給流12と熱交換される。第2の生成物冷却器15で、供給物/生成物熱交換器5からの流れ4(107℃〜190℃)が冷却される。流れ16はプロピレンオキサイド吸収塔8に送られ、生成物流17が排出される。供給流18(93℃〜177℃)は反応容器19に送られる。流れ1が反応容器19内の触媒充填管の下方に導入されることが重要である。一部の流れ1と生成物流13の比は、1:20〜3:1である。プロピレンが、圧縮器3と酸素が加えられる室11の間で配管28で導入される。1つ以上の生成物冷却器を用いる場合は、その各々の冷却器の出口から一部の流れを取り出すこともできる。
Hereinafter, in order to describe the present invention in more detail, specific embodiments will be described based on the drawings. However, the present invention does not limit the scope of the present invention only by this embodiment.
In the preferred configuration shown in FIG. 1, a cooled partial stream (27 ° C. to 54 ° C.) recirculated from the outlet 2 of the recycle gas concentrator 3, or of the reaction vessel feed / product heat exchanger 5. The cooled product gas (107 ° C. to 190 ° C.) from the outlet is sent to the outlet head 6 of the reaction vessel 19. In this configuration, the partial stream is already cooled by existing equipment. Additional equipment required includes a blower (not required with recirculation gas option), nozzles (not shown) when some flow 1 is introduced into the outlet head 6, piping, and associated manufacturing control. And safety devices. The recirculation gas compressor 3 receives a stream 7 (16 ° C. to 31 ° C.), which stream 7 is divided into a part of the stream 1 to be recycled, and the stream 10 is mixed with oxygen in a vessel 11. Product stream 13 (232 ° C. to 302 ° C.) is cooled to 163 ° C. to 232 ° C. with initial product cooler 14 and heat exchanged with feed stream 12 in reaction vessel feed / product heat exchanger 5. In the second product cooler 15, stream 4 (107 ° C. to 190 ° C.) from the feed / product heat exchanger 5 is cooled. Stream 16 is sent to propylene oxide absorber 8 and product stream 17 is discharged. Feed stream 18 (93 ° C. to 177 ° C.) is sent to reaction vessel 19. It is important that stream 1 is introduced below the catalyst packed tube in reaction vessel 19. The ratio of some stream 1 to product stream 13 is 1:20 to 3: 1. Propylene is introduced in line 28 between compressor 3 and chamber 11 where oxygen is added. If more than one product cooler is used, a partial stream can also be taken from the outlet of each cooler.

図2に示す代替的な構成において、出口の一部の流れ20が最初の生成物冷却器14の前で採取される。この構成においては、再循環される一部の流れ20の温度を下げるために、追加の冷却器22が必要とされる。
図3に示す他の代替的な構成は、図1及び図2の構成を結合したものであって、最初の生成物冷却器14、供給物/生成物熱交換器5、又は第2の生成物冷却器15のいずれかの出口からの冷却された一部の流れを再循環させる。このいずれかの態様では、望まれる冷却を達成するために、再循環される出口の一部の流れ21が、十分な混合及び十分な再循環の比を提供するに十分なだけ加圧される必要がある。予備の再循環冷却器22の導入は、この構成におけるオプションであり、そうすることで、望まれる流れ13の温度を達成するために必要な一部の流れの量を減らすことができる。あるいは、再循環される出口の一部の流れを高い圧力まで加圧して、ノズルの穴の大きさを小さくすることも可能である。これによって、再循環される流れが出口ヘッドに入ったときに、急激に圧力が落ちることになる。断熱冷却の程度は圧力の低下の程度によるが、その断熱冷却によって、さらに出口室を冷却することになる。このオプションの利点は、より小さい再循環比で、低い圧力のオプションの場合と同程度の冷却を達成できることにある。
In the alternative configuration shown in FIG. 2, a partial outlet stream 20 is taken before the first product cooler 14. In this configuration, an additional cooler 22 is required to reduce the temperature of the part of the stream 20 that is recirculated.
Another alternative configuration shown in FIG. 3 is a combination of the configurations of FIGS. 1 and 2, wherein the first product cooler 14, the feed / product heat exchanger 5, or the second generation. A part of the cooled stream from either outlet of the object cooler 15 is recirculated. In any of these aspects, to achieve the desired cooling, the recirculated outlet partial stream 21 is pressurized enough to provide sufficient mixing and sufficient recirculation ratio. There is a need. The introduction of a spare recirculation cooler 22 is an option in this configuration, which can reduce the amount of partial flow required to achieve the desired stream 13 temperature. Alternatively, it is possible to pressurize a part of the recirculated outlet to a high pressure to reduce the size of the nozzle hole. This causes a sudden drop in pressure when the recirculated flow enters the outlet head. The degree of adiabatic cooling depends on the degree of pressure drop, but the adiabatic cooling further cools the outlet chamber. The advantage of this option is that it can achieve the same level of cooling as the low pressure option with a smaller recirculation ratio.

図4に示す代替的な構成は、出口ヘッドへの改修を避けなければならない状況、例えば、出口ヘッド6から直ぐの地点で管13に、再循環される一部の流れ1が導入される状況で価値がある。この構成の欠点は、アルデヒド生成が出口ヘッド内で起こりうることであり、また出口ヘッドの内容物が冷却されなければ、反応容器の配管の出口で酸素の爆発限界が下がらないことである。この構成の利点は、設備の費用が安価であることである。
これらの図の各々において、再循環される一部の流れは、1つの単純なノズルを通して出口ヘッドに入っている。しかし、如何なる数の単純なノズルまたは複雑なノズルでも、また再循環流を導入する他の方法でも、本発明に適用できる。すなわち、添付の図面は単に主要な設備の相互関係を示したに過ぎない。
前記方法は、いかなる構成を選択するかによらず、触媒が反応している間、常に運転する必要はない。生成物流中にアルデヒド生成量増加の問題が起きたときのみ、再循環冷却を行うことを選択してもよい。あるいは、運転中のすべての期間、酸素及びプロピレンの許容レベルを最大化するために、運転開始から再循環冷却を行うことを選択できる。望まれる冷却レベルに応じて、再循環の量を変化させることもできる。機械工学及び熱力学の計算を行うことで、プラントの設計パラメーター(出口ヘッドと配管の寸法と設計、生成ガスの流量、組成及び濃度等)と、前記の方法の4つの変数(反応容器の出口ガスの温度、再循環ガスの温度、再循環の比率、出口ヘッドの望まれる冷却の程度)との間の関係が導かれる。
The alternative configuration shown in FIG. 4 is a situation where a modification to the outlet head has to be avoided, for example a situation where a part of the stream 1 to be recirculated is introduced into the pipe 13 at a point immediately from the outlet head 6. Is worth it. The disadvantages of this configuration are that aldehyde formation can occur in the outlet head and that the oxygen explosion limit is not reduced at the outlet of the reactor vessel piping unless the contents of the outlet head are cooled. The advantage of this configuration is that the equipment is inexpensive.
In each of these figures, a portion of the recirculated stream enters the outlet head through one simple nozzle. However, any number of simple or complex nozzles and other methods of introducing a recirculation flow are applicable to the present invention. That is, the attached drawings merely show the interrelationships of the main equipment.
The process need not always be run while the catalyst is reacting, regardless of what configuration is selected. Recirculation cooling may be chosen only when there is a problem of increased aldehyde production in the product stream. Alternatively, recirculation cooling can be chosen from the start of operation to maximize the acceptable levels of oxygen and propylene for all periods of operation. Depending on the desired cooling level, the amount of recirculation can also be varied. By performing mechanical engineering and thermodynamic calculations, plant design parameters (exit head and piping dimensions and design, product gas flow rate, composition and concentration, etc.) and four variables of the above method (reaction vessel outlet) The relationship between the gas temperature, the recirculation gas temperature, the recirculation ratio, the desired degree of cooling of the outlet head).

用いられる再循環の比率又は選択された特定の構成(再循環ガス圧縮器の場合を除く)によらず、予備の冷却器を用いる場合を除いて、本発明によって、吸収塔に送られるガス量は影響を受けない。従って、下流の設備の大きさ及びプラントの熱収支は、本発明によって複雑にはならない。
費用を試算するために熱力学の計算を行うことで、本発明によって、反応容器の出口ヘッドでの実質的な冷却が、最低限の設備費用と最低限の運転費用で実現できることが示される。従って、本発明の価値には、以下の事項が含まれる。生成物の品質が向上する。すなわち、アルデヒド生成及び生成物中への蓄積が、出口の設計及び材質に関わらずに最低限に抑えられる。触媒の寿命の長さが延びて、温度が、アルデヒド生成による制限によるのではなく、材質学上又は冷却システムの設備の限界にまで達する。アルデヒド生成による制限のために、出口温度を制限するために運転の速度を落とす状況であっても、本発明では、フル運転レベルが維持される。高い入口での酸素とプロピレンの濃度によって、触媒の活性、選択率及び安定性が向上する。本発明は、基本的なプロピレンオキサイドのプラントに容易に適用できる。また、アルデヒド生成の問題があるプラント、及び設備上の問題で高選択率触媒を用いることができないプラントに対しても、若干の改造を加えるだけで、本発明は有用である。
Regardless of the recirculation ratio used or the specific configuration selected (except in the case of a recirculation gas compressor), the amount of gas sent to the absorption tower according to the present invention, except when using a spare cooler Is not affected. Thus, the size of the downstream equipment and the heat balance of the plant are not complicated by the present invention.
By performing thermodynamic calculations to estimate costs, the present invention shows that substantial cooling at the outlet head of the reaction vessel can be achieved with minimal equipment and operating costs. Therefore, the following matters are included in the value of the present invention. Product quality is improved. That is, aldehyde formation and accumulation in the product is minimized regardless of outlet design and material. The length of the catalyst life is extended and the temperature reaches the limits of the material or cooling system equipment, rather than due to limitations due to aldehyde formation. Even in situations where the speed of operation is slowed down to limit the outlet temperature due to limitations due to aldehyde formation, the present invention maintains full operating levels. High inlet oxygen and propylene concentrations improve catalyst activity, selectivity and stability. The present invention is readily applicable to basic propylene oxide plants. In addition, the present invention is useful for a plant having an aldehyde production problem and a plant in which a high selectivity catalyst cannot be used due to equipment problems, with only slight modifications.

本発明の方法によって、アセトアルデヒドの生成を抑えた経済的な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。   By the method of the present invention, it is possible to provide an economical method for producing propylene oxide while suppressing the production of acetaldehyde.

Claims (12)

固定床反応容器においてプロピレンを接触酸化させてプロピレンオキサイドを製造する方法であって、
触媒が、反応熱を除去する流体で囲まれた複数の管の中に配置されており、
該方法が、該反応容器中の該管の下流に、冷却された再循環ガスの一部の流れを導入することで冷却領域を提供することを含む方法。
A method for producing propylene oxide by catalytically oxidizing propylene in a fixed bed reaction vessel,
The catalyst is arranged in a plurality of tubes surrounded by a fluid that removes the heat of reaction,
The method includes providing a cooling zone by introducing a partial stream of cooled recycle gas downstream of the tube in the reaction vessel.
該管から排出される生成物の温度が232℃〜302℃の範囲にあり、該領域に再循環される冷却された一部の流れの温度が27℃〜232℃の範囲にあり、該管から排出される生成物と再循環される一部の流れとの比が20:1〜1:3の範囲にある、請求項1記載の方法。   The temperature of the product discharged from the tube is in the range of 232 ° C. to 302 ° C., the temperature of the part of the cooled stream recirculated to the region is in the range of 27 ° C. to 232 ° C., The process according to claim 1, wherein the ratio of the product discharged from the recycle to the part of the recycled stream is in the range of 20: 1 to 1: 3. 該再循環される冷却された一部の流れが、再循環ガスの圧縮機の下流で、再循環生成物流に酸素を追加するより上流で、最初の再循環生成物流から取り出される、請求項1記載の方法。   The recirculated portion of the cooled stream is withdrawn from the original recycle product stream downstream of the recycle gas compressor and upstream of adding oxygen to the recycle product stream. The method described. 該再循環される冷却された一部の流れが、反応容器とプロピレンオキサイド吸収塔との間の生成物流の少なくとも1ケ所で取り出され、該冷却領域に導入する前に冷却される、請求項1記載の方法。   The recirculated portion of the cooled stream is withdrawn at least in one of the product streams between the reaction vessel and the propylene oxide absorber and cooled prior to introduction into the cooling zone. The method described. 固定床反応容器においてプロピレンを接触酸化させてプロピレンオキサイドを製造する方法であって、
触媒が、反応熱を除去する流体で囲まれた複数の管の中に配置されており、
該方法が、該反応容器から排出される生成物を含む管に、再循環される冷却された一部の流れを導入することを含む方法。
A method for producing propylene oxide by catalytically oxidizing propylene in a fixed bed reaction vessel,
The catalyst is arranged in a plurality of tubes surrounded by a fluid that removes the heat of reaction,
The method includes introducing a recirculated portion of the cooled stream into a tube containing product discharged from the reaction vessel.
該管から排出される生成物の温度が232℃〜302℃の範囲にあり、該生成物を含む該管に再循環される冷却された一部の流れの温度が27℃〜232℃の範囲にあり、該管から排出される生成物と再循環される一部の流れとの比が20:1〜1:3の範囲にある、請求項5記載の方法。   The temperature of the product discharged from the tube is in the range of 232 ° C. to 302 ° C., and the temperature of the cooled part stream that is recycled to the tube containing the product is in the range of 27 ° C. to 232 ° C. 6. The method of claim 5, wherein the ratio of the product discharged from the tube to the portion of the recycled stream is in the range of 20: 1 to 1: 3. 生成物が高温状態に保持されることにより、反応容器内の触媒反応と下流での生成物冷却の間に、生成物の分解が起こる製造方法であって、
冷却した該生成物の一部の流れを反応容器の出口ヘッドに導入することを含むことを特徴とする方法。
A production method in which decomposition of a product occurs between a catalytic reaction in a reaction vessel and downstream product cooling by maintaining the product in a high temperature state,
Introducing a portion of the cooled product stream into the outlet head of the reaction vessel.
生成物の分解が発熱的である請求項7記載の方法。   The method of claim 7 wherein the decomposition of the product is exothermic. 該反応容器の出口ヘッドが該反応容器中の管に含まれる触媒の下にある、請求項7記載の方法。   The process of claim 7, wherein the outlet head of the reaction vessel is below the catalyst contained in a tube in the reaction vessel. 該再循環される冷却された一部の流れがノズル設備を有する反応容器に導入される、請求項7記載の方法。   8. A process according to claim 7, wherein the recirculated part of the cooled stream is introduced into a reaction vessel having a nozzle facility. プロピレンの接触酸化が、金属触媒存在下でプロピレン及び酸素を反応させる、請求項1〜10のいずれか記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the catalytic oxidation of propylene reacts propylene and oxygen in the presence of a metal catalyst. 金属触媒が、(a)銅酸化物及び(b)ルテニウム酸化物を含有する触媒である、請求項11記載の方法。   The method according to claim 11, wherein the metal catalyst is a catalyst containing (a) copper oxide and (b) ruthenium oxide.
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