JP2013209391A - Method for recovering propylene oxide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二酸化炭素、低分子量炭化水素及びその他の不活性ガスが溶解する水性混合物から、プロピレンオキサイドを回収する方法に関する。より詳細には、プロピレンの接触気相酸化で製造されたプロピレンオキサイドを、水性希薄溶液から回収する方法に関する。特に、加水分解によるプロピレングリコールへの変換損失を最小化しつつ、水性希薄溶液から高純度プロピレンオキサイドを回収する方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering propylene oxide from an aqueous mixture in which carbon dioxide, low molecular weight hydrocarbons and other inert gases are dissolved. More particularly, the present invention relates to a method for recovering propylene oxide produced by catalytic gas phase oxidation of propylene from an aqueous dilute solution. In particular, it relates to a method for recovering high-purity propylene oxide from an aqueous dilute solution while minimizing conversion loss to propylene glycol due to hydrolysis.
プロピレンオキサイドの製造方法としては、クロロヒドリン法、ハルコン法の他、金属触媒を用いたプロピレンの接触気相酸化反応が知られている。この金属触媒を用いたプロピレンの接触気相酸化反応において、反応生成物は、典型的には大量の未反応プロピレン及び酸素と共に少量のプロピレンオキサイドから成り、さらに多少の二酸化炭素、低分子量炭化水素、及び窒素、アルゴン等の不活性ガスも含まれている。このような混合物からプロピレンオキサイドを回収する方法としては、まず、プロピレンオキサイドを水性溶液に吸収させてプロピレンオキサイド濃厚吸収液とし、続いて、分留、スクラブ、放散等の処理を含む多様な方法で処理して、プロピレンオキサイドを回収する方法である。 As a method for producing propylene oxide, in addition to the chlorohydrin method and the halcon method, a catalytic gas phase oxidation reaction of propylene using a metal catalyst is known. In the catalytic gas phase oxidation reaction of propylene using this metal catalyst, the reaction product typically consists of a small amount of propylene oxide together with a large amount of unreacted propylene and oxygen, and also some carbon dioxide, low molecular weight hydrocarbons, In addition, inert gases such as nitrogen and argon are also included. As a method for recovering propylene oxide from such a mixture, first, propylene oxide is absorbed into an aqueous solution to form a propylene oxide concentrated absorption solution, and subsequently, various methods including treatments such as fractional distillation, scrubbing, and stripping. This is a method for recovering propylene oxide by treatment.
プロピレンオキサイドの回収方法で問題となるのは、プロピレンオキサイドが溶解している吸収液からプロピレンオキサイドを放散させる際、プロピレンオキサイドがプロピレングリコール、ジプロピレングリコール等に加水分解されることである。放散塔の棚段上のプロピレンオキサイドの滞留物と水が高い温度下に存在することで、加水分解が起こる。一方、放散塔の内部の圧力は、大気圧より高くしておくべきである。さもないと、空気が放散塔に流れ込み、プロピレンオキサイド、炭化水素及び酸素による発火性の混合物が生成されることになる。他方、放散塔の圧力が運転中に大気圧よりも極めて高くなった場合、又は放散塔の全体に渡ってプロピレンオキサイドの濃度が高まった場合、プロピレンオキサイドの加水分解によるプロピレングリコールの生成量が非常に高くなる。そのようにして生成する加水分解物は、非常に複雑で不純な特性を有する。また、グリコールを高純度の製品として回収するには、設置、運転及び維持に高額が必要となる相当な設備を用いなければならない。
上記問題の1つの解決方法としては、大気圧より若干高い圧力で放散塔を運転して、非凝縮塔頂ガスを圧縮することがある。しかし、そのような圧縮機は高価であり、その運転及び維持の費用もかさむ。その他の解決方法としては、放散塔の塔頂物を冷却して凝縮させることである。しかし、この方法も、高価であり、また低温での固体のプロピレンオキサイド水和物の生成を抑えるために、適用には制限がある。
特許文献1には、エチレンオキサイドの回収方法が記載されている。
A problem in the method for recovering propylene oxide is that propylene oxide is hydrolyzed into propylene glycol, dipropylene glycol, and the like when propylene oxide is released from the absorbing solution in which propylene oxide is dissolved. Hydrolysis occurs due to the presence of propylene oxide residue and water on the strip of the strip tower at high temperatures. On the other hand, the pressure inside the stripping tower should be higher than atmospheric pressure. Otherwise, air will flow into the stripping tower and an ignitable mixture of propylene oxide, hydrocarbons and oxygen will be produced. On the other hand, when the pressure of the stripping tower becomes extremely higher than the atmospheric pressure during operation, or when the concentration of propylene oxide increases throughout the stripping tower, the amount of propylene glycol produced by hydrolysis of propylene oxide is extremely high. To be high. The hydrolyzate thus produced has very complex and impure properties. In addition, in order to recover glycol as a high-purity product, considerable equipment that is expensive to install, operate and maintain must be used.
One solution to the above problem is to operate the stripping tower at a pressure slightly above atmospheric pressure to compress the non-condensed tower top gas. However, such compressors are expensive and expensive to operate and maintain. Another solution is to cool and condense the top of the strip tower. However, this method is also expensive and has limited applications in order to suppress the formation of solid propylene oxide hydrate at low temperatures.
Patent Document 1 describes a method for recovering ethylene oxide.
本発明の課題は、放散塔でのプロピレンオキサイドの加水分解を最小化して、プロピレンオキサイドの収率を向上させたプロピレンオキサイドの回収方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for recovering propylene oxide which minimizes the hydrolysis of propylene oxide in the stripping tower and improves the yield of propylene oxide.
上記課題を解決するための手段について検討した結果、以下に記載の本発明を見出した。
[1] 水、プロピレンオキサイド、C1〜C3炭化水素、二酸化炭素及び不活性ガスを含む混合物から、プロピレンオキサイドを回収する方法であって、
以下の(A)〜(F)の工程を含む方法:
(A)第1の放散塔で、プロピレンオキサイド含有水性混合物を放散させて、それによってプロピレンオキサイドが多く含まれる放散塔のガス状塔頂留出物を得る工程、
(B)前記塔頂留出物を冷却して、それによって2相混合物を得る工程、
(C)前記2相混合物を、凝縮流と凝縮していない第1の放散塔の塔頂留出物流とに相分離する工程、
(D)スクラブ塔で、前記塔頂留出物流をプロピレンオキサイド希薄冷水性吸収剤と接触させて、プロピレンオキサイド濃厚水性吸収液と非凝縮排出ガスとを生成させる工程、
(E)前記凝縮流と前記プロピレンオキサイド濃厚水性吸収液とを合わせる工程、及び
(F)合わせて得られた流を、プロピレンオキサイド精製ゾーンで分画して、プロピレンオキサイドを回収する工程。
As a result of studying means for solving the above problems, the present invention described below has been found.
[1] water, propylene oxide, C 1 -C 3 hydrocarbons, from a mixture containing carbon dioxide and inert gas, a method for recovering propylene oxide,
A method comprising the following steps (A) to (F):
(A) in the first stripping tower, the propylene oxide-containing aqueous mixture is stripped, thereby obtaining a gaseous tower top distillate of the stripping tower rich in propylene oxide;
(B) cooling the overhead distillate, thereby obtaining a two-phase mixture;
(C) phase-separating the two-phase mixture into a condensed stream and a non-condensed first strip tower overhead stream,
(D) in a scrub column, contacting the top distillate stream with a propylene oxide dilute cold aqueous absorbent to produce a propylene oxide rich aqueous absorbent and a non-condensed exhaust gas;
(E) A step of combining the condensed stream and the propylene oxide concentrated aqueous absorbing solution, and (F) a step of fractionating the combined flow in a propylene oxide purification zone to recover propylene oxide.
[2] 前記プロピレンオキサイド精製ゾーンが、以下の(A)〜(C)のゾーンを含む、[1]に記載の回収方法:
(A)前記合わせて得られた流に含まれるプロピレンオキサイドよりも揮発性の高い物質が、塔頂から分離される、軽質留分分画ゾーン、
(B)前記軽質留分分画ゾーンからの塔底物が、プロピレンキサイドを含む塔頂物と、プロピレンオキサイドを実質的に含まない水性塔底物流とに分離される、脱水分画ゾーン、及び
(C)前記脱水分画ゾーンからの塔頂物が、高純度のプロピレンオキサイド塔頂製品と、プロピオンアルデヒド含有プロピレンオキサイド塔底物とに分離される、プロピレンオキサイド製品分画ゾーン。
[3] 前記プロピオンアルデヒド含有プロピレンオキサイド塔底物からプロピオンアルデヒドが分離される第2の放散塔を、前記プロピレンオキサイド精製ゾーンがさらに含む、[1]又は[2]に記載の回収方法。
[4] 前記第1の放散塔の内部の圧力が7〜140kPaGである、[1]〜[3]のいずれかに記載の回収方法。
[2] The recovery method according to [1], wherein the propylene oxide purification zone includes the following zones (A) to (C):
(A) a light fraction fractionation zone in which a substance having higher volatility than propylene oxide contained in the combined stream is separated from the top of the column;
(B) a dehydration fraction zone in which the bottoms from the light fraction fractionation zone are separated into a tops containing propylene oxide and an aqueous bottoms stream substantially free of propylene oxide; And (C) a propylene oxide product fractionation zone in which the overhead from the dehydration fractionation zone is separated into a high-purity propylene oxide overhead product and a propionaldehyde-containing propylene oxide tower bottom.
[3] The recovery method according to [1] or [2], wherein the propylene oxide purification zone further includes a second stripping tower in which propionaldehyde is separated from the propionaldehyde-containing propylene oxide tower bottom.
[4] The recovery method according to any one of [1] to [3], wherein the pressure inside the first diffusion tower is 7 to 140 kPaG.
[5] 前記相分離器の内部の圧力及び温度が、それぞれ3〜125kPaG及び11℃〜32℃である、[1]〜[4]のいずれかに記載の回収方法。
[6] 前記軽質留分分画ゾーンからの塔頂物がプロピレンオキサイドを含み、該塔頂物が前記冷却及び相分離の前に前記放散塔からの塔頂物と合わせる、[2]〜[5]のいずれかに記載の回収方法。
[7] 前記脱水分画ゾーンからの水性塔底物流の少なくとも一部が、冷却後、スクラブ塔に流されるプロピレンオキサイド希薄冷水性吸収剤の少なくとも一部として用いられる、[2]〜[6]のいずれかに記載の回収方法。
[8] プロピレン、不活性ガス、低分子量炭化水素及び二酸化炭素を含む非凝縮物の排出ガスが、反応塔に再循環され、プロピレンがプロピレンオキサイドに変換される、[1]〜[7]のいずれかに記載の回収方法。
[9] 水、プロピレンオキサイド、C1〜C3炭化水素、二酸化炭素及び不活性ガスを含む混合物が、金属触媒を用いたプロピレンの接触気相酸化反応によって得られる、[1]〜[8]のいずれかに記載の回収方法。
[10] プロピレンの接触気相酸化反応に用いられる金属触媒が、金属酸化物を含有する、[9]に記載の回収方法。
[11] プロピレンの接触気相酸化反応に用いられる金属触媒が、(a)銅酸化物及び(b)ルテニウム酸化物を含有する、[9]に記載の回収方法。
[12] [1]〜[11]のいずれかに記載の回収方法によって回収されるプロピレンオキサイド。
[5] The recovery method according to any one of [1] to [4], wherein the internal pressure and temperature of the phase separator are 3 to 125 kPaG and 11 ° C to 32 ° C, respectively.
[6] The overhead from the light fraction fractionation zone contains propylene oxide, and the overhead is combined with the overhead from the stripping tower before the cooling and phase separation. [5] The collection method according to any one of [5].
[7] At least a part of the aqueous tower bottom stream from the dehydration fraction zone is used as at least a part of the propylene oxide diluted cold aqueous absorbent that is flowed to the scrub tower after cooling. The collection | recovery method in any one of.
[8] Non-condensate exhaust gas containing propylene, inert gas, low molecular weight hydrocarbons and carbon dioxide is recycled to the reaction tower to convert propylene to propylene oxide. The recovery method according to any one of the above.
[9] water, propylene oxide, C 1 -C 3 hydrocarbons, mixtures comprising carbon dioxide and inert gas obtained by catalytic gas phase oxidation reaction of propylene using a metal catalyst, [1] to [8] The collection | recovery method in any one of.
[10] The recovery method according to [9], wherein the metal catalyst used in the catalytic gas phase oxidation reaction of propylene contains a metal oxide.
[11] The recovery method according to [9], wherein the metal catalyst used for the propylene catalytic gas phase oxidation reaction contains (a) copper oxide and (b) ruthenium oxide.
[12] Propylene oxide recovered by the recovery method according to any one of [1] to [11].
本発明のプロピレンオキサイドの回収方法によって、放散塔でのプロピレンオキサイドの加水分解が最小化され、プロピレンオキサイドの収率が向上する。 The propylene oxide recovery method of the present invention minimizes the hydrolysis of propylene oxide in the stripping tower and improves the yield of propylene oxide.
本発明が適用できるプロピレンの接触気相酸化方法としては、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、WO2012/009055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 method for catalytic vapor phase oxidation 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 / 009055, WO2012 / 009055 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.
二酸化炭素、低分子量炭化水素及び不活性ガスを含む水性混合物からプロピレンオキサイドを回収する方法において、内部の圧力が約7〜約140kPaGである放散塔でプロピレンオキサイドを分離し;前記放散塔からの塔頂留出物を冷却して、大部分の水と一部のプロピレンオキサイドを凝縮させ;約3〜約125kPaGの圧力で約11℃〜約32℃の温度で前記冷却した放散塔からの塔頂留出物を相分離し;スクラブ塔で前記塔頂留出物をプロピレンオキサイド希薄冷水性吸収剤と接触させて、ほぼすべてのプロピレンオキサイドを回収し;相分離で得られた前記凝縮液とスクラブ塔で得られたプロピレンオキサイド濃厚吸収液とを合わせ;合わせた凝縮液/濃厚吸収液の流をプロピレンオキサイド精製ゾーンに流して、そこで高純度のプロピレンオキサイドを回収することによって、放散塔でのプロピレンオキサイドの加水分解が最小化され、プロピレンオキサイドの収率が向上する。 In a method for recovering propylene oxide from an aqueous mixture comprising carbon dioxide, low molecular weight hydrocarbons and an inert gas, the propylene oxide is separated in a stripping tower having an internal pressure of about 7 to about 140 kPaG; The top distillate is cooled to condense most of the water and some propylene oxide; the top from the cooled strip tower at a pressure of about 3 to about 125 kPaG and a temperature of about 11 ° C. to about 32 ° C. The distillate is phase separated; the top distillate is contacted with a propylene oxide dilute cold aqueous absorbent in a scrub column to recover almost all propylene oxide; the condensate and scrub obtained from the phase separation. Combined with the propylene oxide concentrated absorbent obtained in the tower; the combined condensate / concentrated absorbent stream is passed to the propylene oxide purification zone where high purity By recovering propylene oxide, hydrolysis of propylene oxide at stripping tower is minimized, thereby improving the yield of propylene oxide.
本発明の回収方法は、前記金属触媒の存在下でプロピレン及び酸素を反応させて生成される反応器からの排出流に特に適している。反応器排出流は、一般には約1〜約2.4MPaGの圧力で、約210℃〜約290℃の温度であり、一般には約0.5〜約3%モルのプロピレンオキサイド、約35%モル以下のプロピレン、約6%モル以下の酸素、約0.5〜約15%モルの二酸化炭素、及び窒素、アルゴン等の不活性ガスを含む組成を有する。
この希薄プロピレンオキサイド混合物は約40℃〜約90℃の温度に冷却され、その後、水性流に吸収されて、未反応のプロピレン、酸素及び反応器排出流の他のガス成分と分離される。吸収されなかったガス成分にはプロピレンが多く含まれており、接触酸化反応の反応器に再循環するのに適している。
The recovery method of the present invention is particularly suitable for an exhaust stream from a reactor produced by reacting propylene and oxygen in the presence of the metal catalyst. The reactor effluent stream is generally at a pressure of about 1 to about 2.4 MPaG and a temperature of about 210 ° C. to about 290 ° C., typically about 0.5 to about 3% mol of propylene oxide, about 35% mol. The composition comprises the following propylene, up to about 6% mole oxygen, about 0.5 to about 15% carbon dioxide, and an inert gas such as nitrogen, argon.
This dilute propylene oxide mixture is cooled to a temperature of about 40 ° C. to about 90 ° C. and then absorbed into the aqueous stream and separated from unreacted propylene, oxygen and other gas components of the reactor effluent. The gas component that has not been absorbed contains a large amount of propylene and is suitable for recycling to the reactor of the catalytic oxidation reaction.
この得られた第1の水性吸収液は、プロピレンオキサイドを希薄濃度で含み、さらに溶解した二酸化炭素及び不活性ガスも含む。この第1の水性吸収液は放散塔に流されて、大部分のプロピレンオキサイド、水蒸気、多少の二酸化炭素及び不活性ガスを含むガス状フラクションの塔頂物が、液体の水性塔底物フラクションから分離される。好ましくは、放散塔は、約7〜約140kPaGの圧力で運転される。放散塔からの塔底物は、冷却後に再循環して、反応器からのガス状排出流に含まれるプロピレンオキサイドを吸収するために用いてもよい。放散塔からの塔頂物は冷却されて、大部分の水と一部のプロピレンオキサイドが凝縮される。冷却された放散塔からの塔頂物は、約3〜約125kPaGの圧力で相分離され、得られた気体は、スクラブ塔で希薄水性吸収剤と接触されて、その気体に含まれているプロピレンオキサイドの実質的にすべてが回収される。非凝縮ガスは、スクラブ塔から排出ガスとして取り除かれるが、含まれているプロピレンを損失しないように圧縮して反応器に再循環することもできる。相分離器からの凝縮物、及びスクラブ塔からのプロピレンオキサイド濃厚吸収液は、合わせられて、一連の分画ゾーンに流される。この一連の分画ゾーンによって、高純度のプロピレンオキサイドと、放散塔及び/又はスクラブ塔での使用に適した水性流とが、回収される。 The obtained first aqueous absorbing solution contains propylene oxide at a dilute concentration, and further contains dissolved carbon dioxide and an inert gas. This first aqueous absorption liquid is flowed to the stripping tower, where the top of the gaseous fraction containing most of the propylene oxide, water vapor, some carbon dioxide and inert gas is removed from the liquid aqueous bottoms fraction. To be separated. Preferably, the stripping tower is operated at a pressure of about 7 to about 140 kPaG. The bottoms from the stripper may be recycled after cooling and used to absorb the propylene oxide contained in the gaseous exhaust stream from the reactor. The tower top from the stripping tower is cooled to condense most of the water and some of the propylene oxide. The top product from the cooled stripping tower is phase separated at a pressure of about 3 to about 125 kPaG, and the resulting gas is contacted with a lean aqueous absorbent in a scrub column and propylene contained in the gas. Substantially all of the oxide is recovered. Non-condensable gas is removed from the scrub column as exhaust gas, but can also be compressed and recycled to the reactor so as not to lose the propylene contained. The condensate from the phase separator and the propylene oxide rich absorbent from the scrub column are combined and flowed to a series of fractionation zones. This series of fractionation zones recovers high purity propylene oxide and an aqueous stream suitable for use in stripping and / or scrubbing towers.
従来の回収技術とは異なって、本発明の回収方法では、続くスクラブ塔を使用せずにガス状塔頂物の凝縮をする場合に比べて、より低い圧力で、それに伴ってより低い温度でプロピレンオキサイド放散塔の運転が可能となる。本発明に従って、放散塔でより低い圧力及び温度を用いることによって、加水分解によるプロピレンオキサイドの損失が顕著に減少する。さらに、冷却した放散塔からの塔頂物を相分離することで、従来の方法の欠点の1つを解決する。すなわち、放散塔からの温かい濃厚吸収液が、放散塔からの冷えたプロピレンオキサイド濃厚液と合わせられることで、プロピレンオキサイドの一部が再蒸発して、第2のスクラブ塔の負荷を増やす結果となる。 Unlike conventional recovery techniques, the recovery method of the present invention is at a lower pressure and concomitantly lower temperature compared to the case of condensing the gaseous overhead without using a subsequent scrub column. Operation of the propylene oxide stripping tower becomes possible. By using lower pressures and temperatures in the stripper according to the present invention, the loss of propylene oxide due to hydrolysis is significantly reduced. Furthermore, one of the disadvantages of the conventional method is solved by phase-separating the top from the cooled stripping tower. That is, the warm concentrated absorption liquid from the stripping tower is combined with the cooled propylene oxide concentrated liquid from the stripping tower, so that a part of the propylene oxide is re-evaporated and the load on the second scrub column is increased. Become.
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に示したものは、反応器排出流からプロピレンオキサイドを回収するための吸収塔;放散塔;スクラブ塔;相分離器;プロピレンオキサイド精製ゾーン;及びそれらを連結する配管である。ポンプ、安全弁、弁、制御装置及び圧縮機等の雑多な付属物は省略されており、本発明を完全に、そして明確に理解するために必要最低限の容器及び配管のみが示されている。
図1において、ガス状反応器排出流、例えば金属触媒を用いたプロピレンの接触気相酸化反応で生成されるガス状反応器排出流が、配管1を通って吸収塔10に導入される。水性流が、配管13を通って、吸収塔10に導入される。吸収塔10内部で、プロピレンオキサイド、少量の二酸化炭素及び不活性ガスが水性流に吸収される。吸収されないガスには、通常、窒素、酸素、二酸化炭素、メタン、エタン及び未反応のプロピレンが含まれるが、この吸収されないガスが、配管11を通って吸収塔10から取り除かれ、接触気相酸化の反応器に再循環するのに適している。吸収塔からの塔底物は、吸収されたプロピレンオキサイドを含む水性流であり、配管12及び加熱器20を通って、放散塔30に導入される。本回収方法の熱経済を改善するために、熱交換器20によって吸収塔からの塔底物を加熱することが望ましい。図に示してはいないが、配管13の中の水性流は、通常さらに冷却される。
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.
Shown in FIG. 1 are an absorption tower for recovering propylene oxide from the reactor effluent; a stripping tower; a scrub tower; a phase separator; a propylene oxide purification zone; and piping connecting them. Miscellaneous accessories such as pumps, safety valves, valves, controllers and compressors are omitted, and only the minimum containers and piping necessary to fully and clearly understand the present invention are shown.
In FIG. 1, a gaseous reactor discharge stream, for example, a gaseous reactor discharge stream generated in a propylene catalytic gas phase oxidation reaction using a metal catalyst, is introduced into an absorption tower 10 through a pipe 1. An aqueous stream is introduced into the absorption tower 10 through the
放散塔30は、導入されるプロピレンオキサイドの99.0%以上を分画回収するように設計されている。放散の操作中でのプロピレンオキサイドの損失には、プロピレンオキサイドのプロピレングリコール及びジプロピレングリコール等への加水分解による損失も含まれなければならない。放散塔30からの塔頂ガスは、20〜40%モルのプロピレンオキサイド、及び少量の特定ガスと二酸化炭素を含み、残りは水である。なお、この特定ガス及び二酸化炭素は吸収塔10で加わったものである。放散塔30の操作圧力は塔頂部で約7〜約140kPaGであるが、それは実施可能な最小の圧力であり、それによってシステム全体に渡って加圧状態が保障され、スクラブ塔でプロピレンオキサイドの実質的に完全な回収が可能となる。放散塔30の内部、及び下流の回収ゾーンの内部における発火性の炭化水素/酸素の混合物の生成を防ぐために、放散塔内部の圧力が大気圧を下回らないようにすることが望ましい。前記圧力にすることで、装置に空気が混入することがない。放散塔の棚段上のプロピレンオキサイドの滞留物と水が高い温度下に存在することで、プロピレンオキサイドの一部が加水分解されてプロピレングリコール、ジプロピレングリコール等が生成する。もし、放散塔内部の圧力が相対的に低くなく、好ましくは約7〜約140kPaGの範囲になければ、プロピレンオキサイドの加水分解が多量に生じることになる。放散塔の放散のための熱は、通常の再沸騰器、直接水蒸気、又はこれらの組合せ等を用いて、配管34を経由して提供することができる。
The stripping
放散塔30からのガス状塔頂物は、配管31を流れて、プロピレンオキサイド精製ゾーン200から配管71を流れて出てくるプロピレンオキサイド含有流のすべてと合わせられる。合わせられた流は、配管35を流れて、熱交換器40で冷却され、それによって大部分の水と少量のプロピレンオキサイドとが凝縮する。得られた部分的に凝縮した2相の放散塔からの塔頂物は、配管41を通って相分離器50に流れる。この相分離器は、約3〜約125kPaGの圧力と、約11℃〜約32℃の温度で、運転される。分離されたガスは、大部分の二酸化炭素、吸収塔10で元々溶解していた他のガス、及びかなりの量のプロピレンオキサイドを含む。このガスは、配管51を通ってスクラブ塔に送られ、配管63から流される冷却された希薄な水性吸収剤と接触する。プロピレン、低分子量炭化水素、不活性ガス及び二酸化炭素を含む非凝縮物の排出ガスは、スクラブ塔から配管61を通って排出される。この排出ガスは、含まれるプロピレンの損失を防ぐために、圧縮して、反応器に再循環することができる。プロピレンオキサイド濃厚塔底吸収液は、配管62を通って、配管52を流れる相分離器50からの凝縮物と混合される。得られた混合物は、配管53を通って、プロピレンオキサイド精製ゾーン200に送られ、そこで、商業的販売又はさらなる化学変換に適したプロピレンオキサイドと、放散塔、スクラブ塔又はその双方に適した水性流とが生成される。
Gaseous tops from
相分離器50を使用することは、それを使用せず、2相混合物が配管41を流れて直接スクラブ塔60に送られる単純なシステムよりも好ましい。上記の単純なシステムでは、冷却された混合物41の液体部分が、スクラブ塔の塔底の液溜めの中で、スクラブ塔からの温かい吸収液に直接接触することになる。これらの2つの液体は、温度及び組成が平均化し、それによって混合物41からのプロピレンオキサイド濃厚液の温度が上昇して、プロピレンオキサイドの一部が再蒸発することになる。従って、単純なシステムで、プロピレンオキサイドの排出ガス61への損失を減らすためには、配管63を流れる吸収剤をより多く、スクラブ塔に加えなければならなくなる。図1に記載の好ましい回収方法においては、そのような再蒸発は、図示していないポンプ等で流52及び流62の圧力を配管53で混合前に多少上げることで防がれる。
配管53を流れるプロピレンオキサイド水性流のワークアップのためには、様々な蒸留システムを用いることができる。好ましい配置の例が、図1に示されている。
The use of the
Various distillation systems can be used to work up the aqueous propylene oxide stream flowing through the
相分離器50からの凝縮液とスクラブ塔60からの濃厚吸収液との混合物が、配管53を通って軽質留分分画ゾーン70に供給される。この混合物は、多少の二酸化炭素と吸収塔10で元々吸収された他のガスとを含む。軽質留分分画ゾーン70は、極微量含まれる、特定ガス、低分子量炭化水素及び二酸化炭素等の揮発成分を塔頂物として分離するためのものである。この塔からの塔頂ガスは、配管71を流れて、放散塔30からのガス状塔頂物と合わせられ、熱交換器40を通って、同ガス状塔頂物に含まれるプロピレンオキサイドが凝縮される。配管71を経由して、回収方法における不活性物質の再循環が行われる。二酸化炭素及び他の不活性物質は、スクラブ塔60に供給されて、配管61を経由して排出される。軽質留分分画ゾーン70に、通常の再沸騰器、直接水蒸気、又はこれらの組合せ等を用いて、配管73を経由して熱を提供することができる。軽質留分分画ゾーン70からの塔頂ガスを一定流量で維持することで、軽質留分を十分に減らすことができる。軽質留分分画ゾーン70からの塔底物は、約8重量%〜約20重量%のプロピレンオキサイド及び水を含んでおり、配管72を経由して脱水分画ゾーン80に供給される。
軽質留分分画ゾーン70からの塔底物に含まれるプロピレンオキサイドは、水から分離され、脱水分画ゾーン80からの塔頂ガスとして回収される。脱水分画ゾーンの塔底物は約99重量%の水を含んでおり、配管82に流される。好ましい回収方法における他の蒸留塔のいくつかと同様に、脱水分画ゾーン80に、通常の再沸騰器、直接水蒸気、又はこれらの組合せ等を用いて、配管84を経由して熱を提供することができる。
A mixture of the condensate from the
Propylene oxide contained in the bottom of the light fraction fraction zone 70 is separated from water and recovered as a top gas from the
脱水塔80からの塔頂ガスは、プロピレンオキサイドのさらなる精留のために、配管81を通ってプロピレンオキサイド製品分画ゾーン90に供給される。製品分画ゾーン90からの塔頂流は、配管91を通り、熱交換器100で凝縮されて、プロピレンオキサイド製品として配管101を経由して流出される。図示していないが、凝縮したプロピレンオキサイド塔頂流の一部は、還流として製品分画ゾーン90に戻される。製品分画ゾーン90からの塔底流には、プロピレンオキサイド精留ゾーンに混入したプロピオンアルデヒドの大部分がプロピレンオキサイド中に希釈された状態で含まれ、製品分画ゾーン90からの塔底流は配管92から流出される。高純度のプロピレンオキサイドの収率を最大化するために、必要に応じて、製品分画ゾーン90からの塔底流に含まれるプロピレンオキサイドを別の蒸留塔を用いて、プロピオンアルデヒドから放散してもよい。その場合、プロピオンアルデヒド蒸留塔からのプロピレンオキサイドガスは、配管81中の流に加えてもよい。製品分画ゾーン90の塔底から2段目の棚段の分画を、製品分画ゾーン90から抜き出して、配管94を通して脱水分画ゾーン80に戻し、還流として用いてもよい。
脱水分画ゾーン80からの塔底物は、熱交換器85で冷却され、スクラブ塔60に希薄吸収剤として用いられるだけではなく、配管33を通って放散塔30の適当な位置に再循環させてもよい。
製品分画塔90の塔底から配管92に流れるプロピオンアルデヒド濃厚プロピレンオキサイド流は、プロピオンアルデヒドを除去するために放散しても良く、その後、脱水分画ゾーン80の塔頂物と混合し、配管81を流れて、高純度プロピレンオキサイドの回収量を増加させてもよい。
The overhead gas from the
The bottoms from the
The propionaldehyde concentrated propylene oxide stream flowing from the bottom of the
本発明の方法によって、放散塔でのプロピレンオキサイドの加水分解を最小化して、プロピレンオキサイドの収率を向上させたプロピレンオキサイドの回収方法が提供される。 The method of the present invention provides a method for recovering propylene oxide by minimizing the hydrolysis of propylene oxide in the stripping tower and improving the yield of propylene oxide.
Claims (12)
以下の(A)〜(F)の工程を含む方法:
(A)第1の放散塔で、プロピレンオキサイド含有水性混合物を放散させて、それによってプロピレンオキサイドが多く含まれる放散塔のガス状塔頂留出物を得る工程、
(B)前記塔頂留出物を冷却して、それによって2相混合物を得る工程、
(C)前記2相混合物を、凝縮流と凝縮していない第1の放散塔の塔頂留出物流とに相分離する工程、
(D)スクラブ塔で、前記塔頂留出物流をプロピレンオキサイド希薄冷水性吸収剤と接触させて、プロピレンオキサイド濃厚水性吸収液と非凝縮排出ガスとを生成させる工程、
(E)前記凝縮流と前記プロピレンオキサイド濃厚水性吸収液とを合わせる工程、及び
(F)合わせて得られた流を、プロピレンオキサイド精製ゾーンで分画して、プロピレンオキサイドを回収する工程。 Water, propylene oxide, C 1 -C 3 hydrocarbons, from a mixture containing carbon dioxide and inert gas, a method for recovering propylene oxide,
A method comprising the following steps (A) to (F):
(A) in the first stripping tower, the propylene oxide-containing aqueous mixture is stripped, thereby obtaining a gaseous tower top distillate of the stripping tower rich in propylene oxide;
(B) cooling the overhead distillate, thereby obtaining a two-phase mixture;
(C) phase-separating the two-phase mixture into a condensed stream and a non-condensed first strip tower overhead stream,
(D) in a scrub column, contacting the top distillate stream with a propylene oxide dilute cold aqueous absorbent to produce a propylene oxide rich aqueous absorbent and a non-condensed exhaust gas;
(E) A step of combining the condensed stream and the propylene oxide concentrated aqueous absorbing solution, and (F) a step of fractionating the combined flow in a propylene oxide purification zone to recover propylene oxide.
(A)前記合わせて得られた流に含まれるプロピレンオキサイドよりも揮発性の高い物質が、塔頂から分離される、軽質留分分画ゾーン、
(B)前記軽質留分分画ゾーンからの塔底物が、プロピレンキサイドを含む塔頂物と、プロピレンオキサイドを実質的に含まない水性塔底物流とに分離される、脱水分画ゾーン、及び
(C)前記脱水分画ゾーンからの塔頂物が、高純度のプロピレンオキサイド塔頂製品と、プロピオンアルデヒド含有プロピレンオキサイド塔底物とに分離される、プロピレンオキサイド製品分画ゾーン。 The recovery method according to claim 1, wherein the propylene oxide purification zone includes the following zones (A) to (C):
(A) a light fraction fractionation zone in which a substance having higher volatility than propylene oxide contained in the combined stream is separated from the top of the column;
(B) a dehydration fraction zone in which the bottoms from the light fraction fractionation zone are separated into a tops containing propylene oxide and an aqueous bottoms stream substantially free of propylene oxide; And (C) a propylene oxide product fractionation zone in which the overhead from the dehydration fractionation zone is separated into a high-purity propylene oxide overhead product and a propionaldehyde-containing propylene oxide tower bottom.
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