JP2015535826A5

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Publication number: JP2015535826A5
Application number: JP2015533071A
Authority: JP
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2033-08-20

Description

多くのＲ２触媒が市販されており、本発明に係るＳＳＯＩ反応装置で使用するのに好適である。好適な第２段（Ｒ２）触媒としては、日本の株式会社日本触媒から市販されているＡＣＳ、ＡＣＳ−２、ＡＣＳ−６、ＡＣＳ−７、及びＡＣＳ−８、ならびに日本の日本化薬株式会社から市販されているＴ−２０２が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの触媒のいくつかは、２つ以上のサイズで入手可能であり、例えば、ＡＣＳ−７触媒は、大直径及び小直径の両方のスフェアとして入手可能であり（本明細書ではＡＣＳ−７Ｌ（大）及びＡＣＳ−７Ｓ（小）と称される）、単独又は組合せで使用されうる。また、Ｒ２チューブの一部分は、各チューブ内の特定位置に予備加熱ゾーン又は冷却ゾーンを形成するために、例えば、直径５ｍｍ（３／１６インチ）のシリカアルミナ支持スフェア（「ＳＡ−５２１８」と称され、ＮｏｒｔｏｎＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓＰｒｏｄｕｃｔｓＣｏｒｐ（ＡｋｒｏｎＯＨ，ＵＳＡ）から入手可能である）などの不活性材料を含有しうる。第２反応段のチューブ内の適切なＲ２触媒及び不活性物質の選択及び設置は、当業者の能力の範囲内である。

これらの連続チューブ内に触媒を保持するために、ワイヤーメッシュを含む複数の以上に記載の触媒支持グリッドパネルをＩＳＨＸ出口チューブシート３４５に直接装着することが可能である。次いで、チューブの上流（入口）端部から始めて、次のように連続チューブのそれぞれに充填しうる。
・２８２ｍｍ（１１インチ）の直径３／１６インチ（４．７５ｍｍ）のＳＡ−５２１８シリカアルミナ支持スフェア（ＮｏｒｔｏｎＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓＰｒｏｄｕｃｔｓＣｏｒｐ（ＡｋｒｏｎＯＨ，ＵＳＡ）から入手可能である）
・９０５ｍｍ（３６インチ）のＡＣＦ７−Ｌ（大シリンダー）触媒
・３，４１３ｍｍ（１３４インチ）のＡＣＦ７−Ｓ（小シリンダー）触媒
・５１ｍｍ（２インチ）の５／１６インチ直径の炭化ケイ素リング（ＮｏｒｔｏｎＣｈｅｍｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓＰｒｏｄｕｃｔｓＣｏｒｐ（ＡｋｒｏｎＯＨ，ＵＳＡ）から入手可能である）
・上流端部に任意選択の８×８ワイヤーメッシュを備えた長さ１，９０５ｍｍ（７５インチ）のツイスティー乱流誘発インサート

混合供給ガスは、混合物の露点温度よりも高い温度で、共通供給ライン８３１を介して反応器の底部に入る。一実施形態では、混合供給ガスは、約２００℃未満、例えば、約１９５℃、さらには約１４５℃の温度で反応器に入る。熱交換器及びプロピレン気化器（図示せず）の１つ以上を任意選択で使用して個別の供給ガスの温度を制御することにより、反応器に入る混合供給ガスの温度を制御しうる。任意選択で、生成物ガスストリーム８０１との熱交換を介して、再循環ガスストリーム８１４の温度は制御しうる。熱交換装置８３２は、この目的のために構成されうる（図示せず）。反応器の下側部分に存在する第１反応段は、６０度の三角形パターン上に配置された３３，０００本の内径２５．４ｍｍのシームレス炭素鋼チューブを含み、かつ３，７５０ｍｍ（１２．３ｆｔ）の長さを有する。第１反応段内の各チューブは、第１反応段のすぐ下流に位置決めされた本明細書では一体化段間熱交換器として参照される段間熱交換器のチューブと同軸状に連続する。したがって、段間熱交換器（ＩＳＨＸ）もまた、３３，０００本の内径２５．４ｍｍのシームレス炭素鋼チューブを含む。ＩＳＨＸは、２，１００ｍｍ（６．９ｆｔ）の長さを有する。したがって、第１反応段及び段間熱交換器の両方を貫通する連続チューブの全長は、５，８５０ｍｍ（１９．２ｆｔ）である。これらの連続チューブ内に触媒を保持するために、ワイヤーメッシュを含む複数の以上に記載の触媒支持グリッドパネルを第１段入口チューブシートに直接装着する。次いで、チューブの上流（入口）端部から始めて、次のように連続チューブのそれぞれに充填する。
・２５０ｍｍ（１０ｉｎ）の直径１／４ｉｎ（６ｍｍ）のＥｎｖｉｒｏＳｔｏｎｅ６６不活性セラミックススフェア
・７３０ｍｍ（２９ｉｎ）のＡＣＦ７−Ｌ（大シリンダー）触媒
・２７７０ｍｍ（１０９ｉｎ）のＡＣＦ７−Ｓ（小シリンダー）触媒
・長さ２１００ｍｍ（８３ｉｎ）のツイスティー乱流誘発インサート

次いで、プロセスガスは、反応器の上側部分に位置決めされた第２反応段に移行する。第２反応段は、３，４０５ｍｍの（１１．２ｆｔ）の長さを有する。第２反応段は、第１反応段に等しいチューブカウント、チューブ内径、及びチューブレイアウトを有するので、同様に、６０度の三角形パターン上に配置された３３，０００本の内径２５．４ｍｍのシームレス炭素鋼チューブを含む。これらのチューブ内に触媒を保持するために、ワイヤーメッシュを含む複数の以上に記載の触媒支持グリッドパネルを第２段入口チューブシートに直接装着する。チューブの上流（入口）端部から始めて、次のようにこれらの各チューブのそれぞれに充填する。
・長さ２８０ｍｍ（１１ｉｎ）のツイスティー乱流誘発インサートの上流端部に装着された長さ２５．４ｍｍ（１ｉｎ）のコニカル保持スプリングを含む全長３０５ｍｍ（１２ｉｎ）の改変ツイスティーインサート
・６４０ｍｍ（２５ｉｎ）のＡＣＳ７−Ｌ（大スフェア）触媒
・２２６０ｍｍ（８９ｉｎ）のＡＣＳ７−Ｓ（小スフェア）触媒
・２００ｍｍ（７．９ｉｎ）の直径１／４ｉｎ（６ｍｍ）のＥｎｖｉｒｏＳｔｏｎｅ６６不活性セラミックススフェア

Claims

次の工程をプロセスフロー順序で含むアクリル酸の製造プロセス：
ａ）複数の反応チューブを備える単一シェルオープン段間シェル及びチューブ反応器の第１反応段にプロピレンを含む混合供給ガスを提供し、ここで、前記第１反応段は、プロピレンをアクロレインに酸化させるための混合金属酸化物触媒を含み、
ｂ）前記第１反応段で前記プロピレンを酸化してアクロレインを含むプロセスガスを生成し、
ｃ）前記第１反応段と第２反応段との間に配置される段間熱交換器で前記プロセスガスを冷却し、
ｄ）前記冷却されたプロセスガスをオープン段間領域に通し、
ｅ）前記プロセスガスを、複数の反応チューブを備える第２シェル及びチューブ反応段に通し、ここで、前記第２反応段は、アクロレインをアクリル酸に酸化させるための混合金属酸化物触媒を含み、
ｆ）前記第２反応段で前記アクロレインを酸化してアクリル酸を含む生成物ガスを生成することと、
を含む、アクリル酸の製造プロセス。
前記混合供給ガスが少なくとも７．５ｍｏｌ％のプロピレンを含む、請求項１に記載のプロセス。
前記混合供給ガスが１．６〜２．０の酸素対プロピレンモル比で酸素をさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
前記混合供給ガスが約１．２以下の水蒸気対プロピレンモル比で水蒸気をさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
前記混合供給ガスが、前混合供給ガスの露点温度よりも高い温度で前記第１反応段に提供される、請求項１に記載のプロセス。
前記プロセスガスを冷却する工程が、前記プロセスガスを２８０℃以下の温度に冷却することを含む、請求項１に記載のプロセス。
前記ガスを冷却する工程が、前記プロセスガスを２４０℃〜２８０℃の範囲内の温度に冷却することを含む、請求項６に記載のプロセス。
追加の酸化剤を前記オープン段間領域で前記プロセスガスに提供することをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
前記オープン段間領域で前記プロセスガスと前記追加の酸化剤とを混合することをさらに含む、請求項８に記載のプロセス。
前記オープン段間領域で前記プロセスガスと前記追加の酸化剤とを混合する工程が、混合装置で混合することを含む、請求項９に記載のプロセス。
前記プロセスガスが１．５秒間以下の滞留時間で前記段間熱交換器に存在する、請求項１に記載のプロセス。
前記プロセスガスが３秒間以下の滞留時間で前記段間熱交換器及び前記オープン段間に存在する、請求項１に記載のプロセス。
前記冷却されたプロセスガスをオープン段間に通す工程が、少なくとも９３０ｍ² の全表面積を有する不活性材料に前記プロセスガスを通すことにより前記プロセスガスからファウリング物質を除去することを含む、請求項１に記載のプロセス。
前記不活性材料が少なくとも２７９０ｍ² の全表面積を有する、請求項１３に記載のプロセス。
前記第１反応段の混合金属酸化物触媒が、モリブデン、ビスマス、及び鉄の酸化物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含む、請求項１に記載のプロセス。
前記第２反応段の混合金属酸化物触媒が、モリブデン及びバナジウムの酸化物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含む、請求項１に記載のプロセス。
前記第１反応段、前記段間熱交換器、及び前記第２反応段を介してクーラントを循環させることをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
前記クーラントが、前記第１反応段、前記段間熱交換器、及び前記第２反応段の少なくとも１つで独立して循環される、請求項１７に記載のプロセス。
前記クーラントが並流構成で循環される、請求項１７に記載のプロセス。
前記段間熱交換器がインサートを含み、かつ前記プロセスガスを冷却する工程が前記インサートの表面材上に前記プロセスガスを凝縮させない、請求項１に記載のプロセス。
前記第２反応段の触媒の質量が、前記第１反応段の触媒の質量の約０．９５〜約１．６５倍である、請求項１に記載のプロセス。
前記第２反応段の触媒の質量が、前記第１反応段の触媒の質量の約１．２５〜約１．６倍である、請求項２１に記載のプロセス。
ｉ）前記生成物ガスを冷却して冷却された生成物ガスを形成することと、
ｉｉ）前記冷却された生成物ガスを、脱水塔及び仕上げ塔を含む無溶媒アクリル酸捕集・精製システムに移送することと、
ｉｉｉ）前記脱水塔から非凝縮性ガスと水蒸気とを含むオーバーヘッド蒸気ストリームを取り出すことと、
ｉｖ）前記仕上げ塔から少なくとも９８ｗｔ％のアクリル酸を含む側流抜出しアクリル酸ストリームを取り出すことと、
（ｖ）前記仕上げ塔からヘビーエンドを含むボトム再循環ストリームを取り出すことと、
をさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
前記側流抜出しアクリル酸ストリームを溶融結晶化プロセスで処理することをさらに含む、請求項２３に記載のプロセス。
ヘビーエンドを含む前記ボトム再循環ストリームの少なくとも一部分を、二量体分解器を含むエステルプロセスに、移送することをさらに含む、請求項２３に記載のプロセス。
ｖｉ）非凝縮性ガスと水蒸気とを含む前記オーバーヘッド蒸気ストリームを再循環ガスストリームとパージストリームとに分割することと、
ｖｉｉ）前記再循環ガスストリームを前記単一シェルオープン段間反応器に戻すことと、
ｖｉｉｉ）前記パージストリームを接触燃焼ユニット、熱酸化器、及び廃熱回収システムの１つ以上で処理することと、
をさらに含む、請求項２３に記載のプロセス。
前記再循環ガスストリームの質量流量が、非凝縮性ガスと水蒸気とを含むオーバーヘッド蒸気ストリームの質量流量の５％〜５０％である、請求項２６に記載のプロセス。
前記第２反応段の反応チューブが２２．３ｍｍを超える直径を有する、請求項１に記載のプロセス。