JP2017529374A - 酸化的脱水素化によりn−ブテン類から1,3−ブタジエンを製造するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
A)n−ブテン類を含む出発ガス流aを準備する工程、
B)n−ブテン類を含む出発ガス流aおよび少なくとも1つの酸素含有ガスを、少なくとも1つの酸化的脱水素化帯域に供給し、n−ブテン類を酸化的脱水素化してブタジエンにし、ここで、ブタジエン、未反応のn−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、高沸点副成分、場合によって炭素酸化物、および場合によって不活性ガスを含む生成ガス流bを得る工程、
Ca)生成ガス流bを、少なくとも1つの冷却帯域で冷却媒体と接触させることによって冷却する工程、ここで、冷却媒体は、少なくとも部分的に返送され、かつ水相および有機相を有するものである、
Cb)冷却された、および場合によって高沸点副成分が減少した生成ガス流bを、少なくとも1つの圧縮段階で圧縮し、ここで、少なくとも1つの水性の凝縮液流c1と、ブタジエン、n−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、場合によって炭素酸化物、および場合によって不活性ガスを含むガス流c2とを得る工程、
D)ガス流c2から、ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素を吸収剤に吸収させることによって、酸素、低沸点炭化水素、場合によって炭素酸化物、および場合によって不活性ガスを含む凝縮不可能かつ低沸点のガス成分をガス流d2として分離し、ここで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流とガス流d2とを得て、続いて、負荷された吸収剤流からC4炭化水素を脱着し、ここで、C4生成ガス流d1を得る工程、
E)C4生成流d1を、ブタジエンのための選択溶媒を用いる抽出蒸留によって、ブタジエンおよび選択溶媒を含む物質流e1と、n−ブテン類を含む物質流e2とに分別する工程、
F)ブタジエンおよび選択溶媒を含む物質流e1を蒸留して、実質的に選択溶媒からなる物質流f1と、ブタジエンを含む物質流f2とにする工程
を含む、n−ブテン類からブタジエンを製造するための方法であって、
段階Cb)は、少なくとも2つの圧縮段階Cba)と、急冷塔として構成されている少なくとも2つの冷却段階Cbb)とを含み、ここで、冷却段階において、水相および有機相を有する2相の冷却媒体と直接接触させることによって冷却を行うことを特徴とする方法によって解決される。
I)n−ブテン類を含む出発ガス流ならびに少なくとも酸素含有ガスを供給するための少なくとも1つの導管を備え、かつブタジエン、未反応のn−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、高沸点副成分、場合によって炭素酸化物、および場合によって不活性ガスを含む生成ガス流のための少なくとも1つの排出管を備える、n−ブテン類を酸化的脱水素化してブタジエンにするための反応器、
II)生成ガス流を冷却媒体と接触させることによって冷却するための冷媒循環を備える装置、ここで、冷却媒体は、少なくとも部分的に返送可能である、
III)以下
IIIa)少なくとも2つの圧縮段階、
IIIb)急冷塔として構成されている、冷媒循環を備える少なくとも2つの冷却段階
を含む冷却された生成ガス流を圧縮するための装置、
IV)凝縮不可能かつ低沸点のガス成分を、ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素のための吸収剤を含むC4炭化水素流から分離するための装置、
V)C4炭化水素で負荷された吸収剤流からC4炭化水素を脱着するための装置、
VI)ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素を、ブタジエンのための選択溶媒を含む抽出蒸留によって分別するための装置、
VII)ブタジエンおよび選択溶媒を含む物質流を蒸留するための装置
を備える、本方法を実施するための設備によっても解決される。
段階Ca)は、段階Ca1)からCan)までの多段階で実施され、好ましくは2つの段階Ca1)およびCa2)の二段階で実施される。ここで、冷却媒体の少なくとも一部は、第二の段階Ca2)を通過後、第一の段階Ca1)の冷媒として供給されてよい。
Da)ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素を高沸点吸収剤に吸収させ、ここで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流とガス流d2とを得る工程、
Db)工程Da)のC4炭化水素で負荷された吸収剤流から、凝縮不可能なガス流によるストリッピングによって酸素を除去する工程、および
Dc)負荷された吸収剤流からC4炭化水素を脱着し、ここで、実質的にC4炭化水素からなり、酸素を100ppm未満含むC4生成ガス流d1を得る工程
を含む。
Da)ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素を高沸点吸収剤(29および/または31)に吸収させ、ここで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流とガス流20とを得る工程、
Db)工程Da)のC4炭化水素で負荷された吸収剤流から、凝縮不可能なガス流19によるストリッピングによって酸素を除去し、ここで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流21を得る工程、および
Dc)C4炭化水素を、負荷された吸収剤流から脱着し、ここで、実質的にC4炭化水素からなるC4生成ガス流32を得る工程
を含む。
比較例
n−ブテン類から年間約130000トンの1,3−ブタジエンを生成するための商業用プラントにおいて、粗製ガスを約1.5barから約10barに圧縮するために、約0.3barの圧力損失を有する慣用の段階冷却器を備える3段ターボ圧縮機を使用する。
n−ブテン類から年間約130000トンの1,3−ブタジエンを生成するための商業用プラントにおいて、粗製ガスを圧縮するために、約0.03barの圧力損失を有する本発明による急冷塔を直接冷却器として備える三段ターボ圧縮機を使用する。個々の圧縮機段のハウジングに、さらに連続的にそれぞれ1200kg/hの量の水を注入する。
Claims (21)
- 以下の工程A)からF)まで:
A)n−ブテン類を含む出発ガス流aを準備する工程、
B)n−ブテン類を含む出発ガス流aおよび少なくとも酸素含有ガスを、少なくとも1つの酸化的脱水素化帯域に供給し、n−ブテン類を酸化的脱水素化してブタジエンにし、ここで、ブタジエン、未反応のn−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、高沸点副成分、場合によって炭素酸化物、および場合によって不活性ガスを含む生成ガス流bを得る工程、
Ca)生成ガス流bを、少なくとも1つの冷却帯域で冷却媒体と接触させることによって冷却する工程、ここで、冷却媒体は、少なくとも部分的に返送され、かつ水相および有機相を有するものである、
Cb)冷却された、および場合によって高沸点副成分が減少した生成ガス流bを、少なくとも1つの圧縮段階で圧縮し、ここで、少なくとも1つの水性の凝縮液流c1と、ブタジエン、n−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、場合によって炭素酸化物、および場合によって不活性ガスを含むガス流c2とを得る工程、
D)ガス流c2から、ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素を吸収剤に吸収させることによって、酸素、低沸点炭化水素、場合によって炭素酸化物、および場合によって不活性ガスを含む凝縮不可能かつ低沸点のガス成分をガス流d2として分離し、ここで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流とガス流d2とを得て、続いて、負荷された吸収剤流からC4炭化水素を脱着し、ここで、C4生成ガス流d1を得る工程、
E)C4生成流d1を、ブタジエンのための選択溶媒を用いる抽出蒸留によって、ブタジエンおよび選択溶媒を含む物質流e1と、n−ブテン類を含む物質流e2とに分別する工程、
F)ブタジエンおよび選択溶媒を含む物質流e1を蒸留して、実質的に選択溶媒からなる物質流f1と、ブタジエンを含む物質流f2とにする工程
を含む、n−ブテン類からブタジエンを製造するための方法において、
段階Cb)は、少なくとも2つの圧縮段階Cba)と、急冷塔として構成されている少なくとも2つの冷却段階Cbb)とを含み、ここで、冷却段階において、水相および有機相を有する2相の冷却媒体と直接接触させることによって冷却を行うことを特徴とする、前記方法。 - 段階Cb)は、少なくとも3つの圧縮段階Cba)と、少なくとも3つの冷却段階Cbb)とを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 冷却段階Cbb)の急冷塔の1つまたは複数は、底部領域で円錐状に先細りしており、その結果、2相の冷却媒体の水相および有機相への分離が阻止されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 圧縮段階Cba)に、水相および有機相を有する冷媒を連続的または不連続的に供給することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記冷媒を圧縮段階Cba)の少なくとも1つの圧縮機の吸引管に供給することを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 前記冷媒を圧縮段階Cba)の少なくとも1つの圧縮機のハウジングに供給することを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 前記冷媒は、水であることを特徴とする、請求項4から6までのいずれか1項に記載の方法。
- 冷却段階Cbb)および場合によって圧縮段階Cba)で使用される2相の冷却媒体は、水と、トルエン、o−キシレン、m−キシレンおよびp−キシレン、メシチレン、モノエチルベンゼン、ジエチルベンゼンおよびトリエチルベンゼン、モノイソプロピルベンゼン、ジイソプロピルベンゼンおよびトリイソプロピルベンゼンおよびそれらの混合物から選択される有機溶媒とを含むことを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
- 冷却段階Cbb)において、前記冷却媒体中の水相対有機相の質量比は、前記生成ガス流との接触前の冷却帯域への供給時に0.013:1から100:1までであることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
- 段階Ca)を、3つの段階Ca1)、Ca2)およびCa3)において3つの冷却帯域で実施することを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
- 段階Ca)の少なくとも1つにおいて、前記冷却媒体中の水相対有機相の質量比は、前記生成ガス流との接触前の冷却帯域への供給時に0.013:1から100:1までであることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。
- 第二の段階Ca2)からの高沸点副成分で負荷された有機溶媒を、第一の段階Ca1)に運び、第三の段階Ca3)からの高沸点副成分で比較的わずかに負荷された有機溶媒を、第二の段階Ca2)に運ぶことを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 第三の冷却段階Ca3)において、まだ高沸点副成分で負荷されていない新たな冷媒を、シングルパスで、向流で前記冷却段階に供給することを特徴とする、請求項11または12に記載の方法。
- 冷却段階Ca3)の直径は、冷却段階Ca1)およびCa2)の直径より小さいことを特徴とする、請求項11から13までのいずれか1項に記載の方法。
- 第一の冷却段階Ca1)は、並列かつ2つが交換可能に構成されていることを特徴とする、請求項11から14までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記冷却媒体を、1つまたは複数のノズルを通して冷却段階Ca)およびCbb)の冷却帯域に供給することを特徴とする、請求項1から15までのいずれか1項に記載の方法。
- 1つまたは複数の前記ノズル内で流が生成され、この流において、前記冷却媒体の2つの相のレイノルズ数Reは少なくとも100であることを特徴とする、請求項16に記載の方法。
- 冷却段階Cbb)および冷却段階Ca)の2相の冷却媒体は、同一の有機溶媒を含むことを特徴とする、請求項1から17までのいずれか1項に記載の方法。
- 工程D)は、以下の工程Da)からDc)まで:
Da)ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素を高沸点吸収剤に吸収させ、ここで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流とガス流d2とを得る工程、
Db)工程Da)のC4炭化水素で負荷された吸収剤流から、凝縮不可能なガス流によるストリッピングによって酸素を除去する工程、および
Dc)前記負荷された吸収剤流からC4炭化水素を脱着し、ここで、酸素を100ppm未満含むC4生成ガス流d1を得る工程
を含むことを特徴とする、請求項1から18までのいずれか1項に記載の方法。 - 工程Da)で使用される高沸点吸収剤は、芳香族炭化水素溶媒であることを特徴とする、請求項19に記載の方法。
- 以下の構成要素I)からVII)まで:
I)n−ブテン類を含む出発ガス流ならびに少なくとも酸素含有ガスを供給するための少なくとも1つの導管を備え、かつブタジエン、未反応のn−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、高沸点副成分、場合によって炭素酸化物、および場合によって不活性ガスを含む生成ガス流のための少なくとも1つの排出管を備える、n−ブテン類を酸化的脱水素化してブタジエンにするための反応器、
II)生成ガス流を冷却媒体と直接接触させることによって冷却するための冷媒循環を備える装置、ここで、冷却媒体は、少なくとも部分的に返送可能である、
III)以下
IIIa)少なくとも2つの圧縮段階、
IIIb)急冷塔として構成されている、冷媒循環を備える少なくとも2つの冷却段階
を含む冷却された生成ガス流を圧縮するための装置、
IV)凝縮不可能かつ低沸点のガス成分を、ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素のための吸収剤を含むC4炭化水素流から分離するための装置、
V)C4炭化水素で負荷された吸収剤流からC4炭化水素を脱着するための装置、
VI)ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素を、ブタジエンのための選択溶媒を含む抽出蒸留によって分離するための装置、
VII)ブタジエンおよび選択溶媒を含む物質流を蒸留するための装置
を備える、請求項1から20までのいずれか1項に記載の方法を実施するための設備。
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