JP2019127480A - Production method of (meth)acrylic acid or ester thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、(メタ)アクリル酸又はそのエステル(以下「(メタ)アクリル酸類」と称す場合がある。)の製造方法に関する。本発明は、詳しくは、減圧装置による減圧下、(メタ)アクリル酸類を含むプロセス液を蒸留ガスとし、この蒸留ガスを縦型多管式熱交換器により凝縮液とする工程を含む(メタ)アクリル酸類の製造方法において、該縦型多管式熱交換器の減圧系における重合物の生成及び堆積を防止して、長期間安定的に(メタ)アクリル酸類の連続生産を行う方法に関する。 The present invention relates to a method for producing (meth) acrylic acid or an ester thereof (hereinafter sometimes referred to as “(meth) acrylic acids”). More specifically, the present invention includes the step of using a process liquid containing (meth) acrylic acids as a distillation gas under reduced pressure by a decompression device, and converting this distillation gas into a condensate using a vertical shell-and-tube heat exchanger (meta) The present invention relates to a method for producing acrylic acid, in which the production and deposition of a polymer in a reduced pressure system of the vertical multitubular heat exchanger is prevented, and continuous production of (meth) acrylic acid is stably performed for a long period of time.
なお、本明細書において、(メタ)アクリル酸はアクリル酸とメタクリル酸との総称であり、そのいずれか一方でもよく双方でもよい。また、(メタ)アクリル酸類は、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルのいずれか一方のみでもよく双方を含むものであってもよい。 In the present specification, (meth) acrylic acid is a generic term for acrylic acid and methacrylic acid, and either one or both may be used. In addition, (meth) acrylic acids may be either (meth) acrylic acid or (meth) acrylic acid ester or may contain both.
(メタ)アクリル酸類は非常に重合し易い化合物であり、特に、高温条件下では重合が促進される。(メタ)アクリル酸類の製造工程内でこれらが重合すると、重合により生成した固形物により装置及び配管設備が閉塞し、閉塞が著しい場合には運転を継続することが不可能となる。また、装置及び配管設備の閉塞による運転停止に至らずとも、例えば、閉塞によって、通常運転時における装置及び配管設備の清掃頻度や定期保全時における清掃の負荷の増大など、多くの問題が発生する。 (Meth) acrylic acids are compounds that are very easy to polymerize, and in particular, polymerization is promoted under high temperature conditions. If these are polymerized in the process of producing (meth) acrylic acids, the solid matter generated by the polymerization may clog the apparatus and piping equipment, and if the clogs are significant, it will be impossible to continue the operation. Moreover, even if the operation is not stopped due to the blockage of the apparatus and the piping facility, for example, the blockage causes many problems such as the frequency of cleaning the apparatus and the piping facility during the normal operation and the increase in the cleaning load during the regular maintenance. .
そこで、(メタ)アクリル酸類を蒸留する際には、その重合を防止するために、重合禁止剤の添加が行われている。しかし、重合禁止剤の多くは(メタ)アクリル酸類に比べて蒸気圧が低く、揮発した(メタ)アクリル酸類のガス中には、添加した重合禁止剤は殆ど含まれないことが多い。重合禁止剤が含まれていなくても、ガスの状態では(メタ)アクリル酸類の密度が低いために重合反応は実質的に起こらないと考えられるが、一旦該ガスが凝縮して凝縮液となると、該凝縮液は高い重合性を有し、装置の閉塞などを引き起こす。この状態を最も生じやすい装置が、加熱蒸留装置からの留出ガスを冷却凝縮するコンデンサである。このため、従来、コンデンサにおける(メタ)アクリル酸類の重合を防止するために、様々な検討がなされている。 Therefore, when distilling (meth) acrylic acids, a polymerization inhibitor is added to prevent the polymerization. However, most of the polymerization inhibitors have a lower vapor pressure than (meth) acrylic acids, and the gas of the volatilized (meth) acrylic acids often contains almost no added polymerization inhibitor. Even if the polymerization inhibitor is not contained, it is thought that the polymerization reaction does not substantially occur in the gas state because the density of (meth) acrylic acids is low, but once the gas condenses to become a condensate The condensate has high polymerizability and causes clogging of the apparatus. The apparatus most likely to cause this condition is a condenser for cooling and condensing the distillate gas from the heating distillation apparatus. For this reason, various studies have conventionally been made to prevent the polymerization of (meth) acrylic acids in a capacitor.
例えば、特許文献1には、易重合性化合物の蒸留ガスを冷却凝縮するコンデンサとして用いる縦型多管式熱交換器の凝縮面に、重合禁止剤を含む液を噴霧する方法が提案されている。 For example, Patent Document 1 proposes a method of spraying a liquid containing a polymerization inhibitor on the condensation surface of a vertical multi-tubular heat exchanger which is used as a condenser for cooling and condensing a distilled gas of an easily polymerizable compound. .
また、特許文献2では、易重合性化合物の蒸留精製において、易重合性化合物の蒸気を縦型多管式熱交換器で冷却して凝縮液とする際に、得られた凝縮液の一部を縦型多管式熱交換器のガス導入側に循環させ、上側管板上に均一に噴霧して凝縮管(伝熱管)の内面を、管内を流下する凝縮液で濡らすことにより、過熱状態の蒸留ガスが直接凝縮管に接触して重合物が生成するのを防止する方法が提案されている。この特許文献2には、循環させる凝縮液に重合禁止剤を加えてもよいことが記載されている。
Moreover, in
縦型多管式熱交換器は、後述の通り、管状胴体と、該管状胴体の上端側と下端側とにそれぞれ配置された上側管板及び下側管板と、該上側管板と該下側管板との間に架設された複数の伝熱管と、該上側管板の上側及び該下側管板の下側にそれぞれ配置された蓋部とを有する。該下側管板と該下側管板の下側の蓋部とで形成された取出室が、減圧装置により吸引配管を介して吸引されることで減圧状態とすることができる。そして、上側管板と該上側管板の上側の蓋部とで形成された受入室に導入された蒸留ガスが、伝熱管内を通過する間に冷却されて凝縮液となって、取出室の底部から排出されるように構成されている。特許文献1及び2のように、重合禁止剤含有液を噴霧する場合、重合禁止剤含有液は、蒸留ガスが導入される受入室内に噴霧される。
As will be described later, the vertical multi-tube heat exchanger includes a tubular body, an upper tube sheet and a lower tube sheet respectively disposed on the upper end side and the lower end side of the tubular body, the upper tube sheet, and the lower tube sheet. It has a plurality of heat transfer tubes installed between the side tube sheet and a lid part respectively disposed above the upper tube sheet and below the lower tube sheet. The extraction chamber formed by the lower tube plate and the lower lid portion of the lower tube plate is sucked by the pressure reducing device through the suction pipe, so that the pressure can be reduced. Then, the distilled gas introduced into the receiving chamber formed by the upper tube plate and the upper lid of the upper tube plate is cooled while passing through the heat transfer tube to form a condensate, and the It is configured to be discharged from the bottom. As in
(メタ)アクリル酸類の蒸留ガスの冷却凝縮を行う従来の縦型多管式熱交換器では、以下の問題があり、この問題は、重合禁止剤含有液を縦型多管式熱交換器の受入室に噴霧しても解決し得なかった。 The conventional vertical multi-tubular heat exchanger for cooling and condensing the (meth) acrylic acid distillation gas has the following problems, and the problem is that the polymerization inhibitor-containing liquid is used in the vertical multi-tubular heat exchanger It was not possible to solve by spraying into the receiving chamber.
即ち、伝熱管内を通過して取出室内に達した凝縮液のミスト(以下「凝縮ミスト」と称す。)や未凝縮ガスの一部が減圧装置からの吸引で吸引配管内に流入し、更には、減圧装置内に持ち込まれる。吸引配管や減圧装置等の縦型多管式熱交換器の減圧系に持ち込まれた(メタ)アクリル酸類は、この減圧系内で重合物を生成して以下の問題を引き起こす。
(1) 重合物により吸引配管や減圧装置等の減圧系を閉塞させて、減圧装置による減圧を阻害する。或いは、減圧のためのエネルギー量を増加させる。
(2) 自動圧力制御弁(PCV)で圧力制御を行っている場合、このPCV内に重合物が生成することで、圧力制御が困難となる。
(3) 減圧系に(メタ)アクリル酸類が持ち込まれることで(メタ)アクリル酸類の回収率(生産効率)が低下する。
(4) 減圧系の吸引ガスの一部はホットウェルタンクで回収された後、中和槽で処理されて系外へ排出されるかプロセスへリサイクルされるが、例えば、(メタ)アクリル酸の製造においては、このホットウェルタンク内に酸が混入することで、中和に要するアルカリ剤量が多くなる。リサイクルの場合は、中和に要するアルカリ剤を用いることなく(メタ)アクリル酸が回収できる。
(5) 重合物による減圧系の運転阻害を防止するための清掃頻度が多くなる。
That is, a mist of condensed liquid (hereinafter referred to as “condensed mist”) that has passed through the heat transfer tube and reached the take-out chamber and a part of the uncondensed gas flow into the suction pipe by suction from the decompression device, Is brought into the decompression device. (Meth) acrylic acids brought into the pressure reducing system of a vertical multi-tube type heat exchanger such as a suction pipe or a pressure reducing device generate a polymer in this pressure reducing system to cause the following problems.
(1) The pressure reducing system such as the suction pipe and the pressure reducing device is blocked by the polymer to inhibit the pressure reducing by the pressure reducing device. Alternatively, increase the amount of energy for depressurization.
(2) When pressure control is performed by an automatic pressure control valve (PCV), pressure control becomes difficult because a polymer is generated in the PCV.
(3) The recovery rate (production efficiency) of (meth) acrylic acids is lowered by bringing (meth) acrylic acids into the reduced pressure system.
(4) A part of the vacuum suction gas is collected in the hot well tank, treated in the neutralization tank and discharged out of the system or recycled to the process, for example, (meth) acrylic acid In production, the amount of alkaline agent required for neutralization increases due to the acid mixed into the hot well tank. In the case of recycling, (meth) acrylic acid can be recovered without using an alkali agent required for neutralization.
(5) The frequency of cleaning for preventing operation inhibition of the decompression system by the polymer increases.
本発明は上記従来の問題点を解決し、減圧装置による減圧下、(メタ)アクリル酸類を含むプロセス液を蒸留ガスとし、この蒸留ガスを縦型多管式熱交換器により凝縮液とする工程を含む(メタ)アクリル酸類の製造方法において、縦型多管式熱交換器の減圧系における重合物の生成及び堆積を防止して、長期間安定的に(メタ)アクリル酸類の連続生産を行える(メタ)アクリル酸類の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and a process of using a process liquid containing (meth) acrylic acids as a distillation gas under reduced pressure by a decompression device, and using this distillation gas as a condensate by a vertical multitubular heat exchanger In the method for producing (meth) acrylic acid containing benzene, it is possible to prevent the formation and deposition of polymer in the reduced pressure system of the vertical multi-tubular heat exchanger, and to continuously produce (meth) acrylic acid stably for a long period of time. An object of the present invention is to provide a method for producing (meth) acrylic acids.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、(メタ)アクリル酸類等の蒸留ガスを凝縮させる縦型多管式熱交換器として、取出室にバッフル板を設けた特定の構成のものを用い、縦型多管式熱交換器の受入室内に噴霧する重合禁止剤含有液の液滴の粒径と、吸引配管の接合口近傍の蓋部内壁とバッフル板との間のガス流速を適切な値に設定することで、上記課題を解決できることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have identified a baffle plate in the extraction chamber as a vertical multi-tube heat exchanger that condenses distilled gas such as (meth) acrylic acids. The particle diameter of the liquid containing the polymerization inhibitor sprayed into the receiving chamber of the vertical multi-tube heat exchanger, and the space between the inner wall of the lid near the joint of the suction pipe and the baffle plate It has been found that the above problem can be solved by setting the gas flow rate of to an appropriate value.
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。 The present invention has been achieved based on such findings, and the gist of the present invention is as follows.
[1] 減圧装置による減圧下、(メタ)アクリル酸又はそのエステルを含むプロセス液を蒸留ガスとし、該蒸留ガスを縦型多管式熱交換器により凝縮液とする工程を有する(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法において、
前記縦型多管式熱交換器は、
管状胴体と、
該管状胴体の上端側と下端側とにそれぞれ配置された上側管板及び下側管板と、
該上側管板と該下側管板との間に架設された複数の伝熱管と、
該上側管板の上側に設けられた上側蓋部と、
該下側管板の下側に設けられた下側蓋部と、
該上側管板と上側蓋部とで囲まれた受入室と、
該下側管板と下側蓋部とで囲まれた取出室と、
該下側蓋部に設けられた、該縦型多管式熱交換器と該減圧装置とをつなぐ吸引配管が接合される接合口と、
前記取出室内に、該接合口に対峙して設けられた縦板部を有するバッフル板と
を備えており、
前記受入室に該蒸留ガス及び重合禁止剤含有液が導入され、該蒸留ガスが該伝熱管内を通過する間に冷却されて凝縮液が生じ、該凝縮液と未凝縮の蒸留ガスとが前記取出室に流入し、
前記バッフル板の前記縦板部の面積は、前記接合口の開口面積よりも大きく、
該縦板部の上辺と前記下側蓋部内壁とをつなぐように天板部が設けられており、
前記取出室内の未凝縮の蒸留ガスは、該バッフル板と該下側蓋部の内壁とで囲まれる中継スペースに流入し、該中継スペースから前記接合口を介して前記吸引配管へ流出し、
該重合禁止剤含有液を噴霧ノズルにより液滴として該受入室内に噴霧し、
該噴霧ノズルとして、該噴霧ノズルから該重合禁止剤含有液を前記受入室内に噴霧する場合と同一条件で水を該噴霧ノズルから噴霧したときに、噴霧された水滴のザウター平均粒径が570〜1500μmとなるものを使用し、
該取出室内から該中継スペースへ流入する前記未凝縮の蒸留ガスの平均ガス流速を15.0m/s以下とする、(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。
[1] (Meth) acryl having a process of using a process liquid containing (meth) acrylic acid or an ester thereof as a distillation gas under reduced pressure by a decompression device, and using the distillation gas as a condensate with a vertical shell-and-tube heat exchanger In the method for producing an acid or ester thereof,
The vertical multi-tube heat exchanger is
A tubular body;
An upper tube sheet and a lower tube sheet respectively disposed on the upper end side and the lower end side of the tubular body;
A plurality of heat transfer tubes installed between the upper tube sheet and the lower tube sheet;
An upper lid provided on the upper side of the upper tube sheet;
A lower lid provided below the lower tube sheet;
A receiving chamber surrounded by the upper tube sheet and the upper lid;
A discharge chamber surrounded by the lower tube sheet and the lower lid;
A joint port provided in the lower lid and to which a suction pipe connecting the vertical multi-tubular heat exchanger and the pressure reducing device is joined;
A baffle plate having a vertical plate portion provided facing the joint in the take-out chamber;
The distillation gas and a liquid containing a polymerization inhibitor are introduced into the receiving chamber, and the distillation gas is cooled while passing through the heat transfer pipe to form a condensate, and the condensate and the uncondensed distillation gas are the above-mentioned. Flows into the take-out chamber,
The area of the vertical plate portion of the baffle plate is larger than the opening area of the bonding port,
A top plate portion is provided to connect the upper side of the vertical plate portion and the inner wall of the lower lid portion,
The uncondensed distilled gas in the take-out chamber flows into a relay space surrounded by the baffle plate and the inner wall of the lower lid, and flows out from the relay space to the suction pipe through the joint port.
Spraying the polymerization inhibitor-containing liquid as droplets into the receiving chamber by a spray nozzle;
As the spray nozzle, when water is sprayed from the spray nozzle under the same conditions as when the polymerization inhibitor-containing liquid is sprayed from the spray nozzle into the receiving chamber, the Sauter average particle diameter of sprayed water drops is 570 to Use what becomes 1500 μm,
A method for producing (meth) acrylic acid or an ester thereof, wherein an average gas flow rate of the uncondensed distilled gas flowing into the relay space from the take-out chamber is 15.0 m / s or less.
[2] 前記縦板部は、前記接合口と略平行に設けられ、前記バッフル板には、
前記縦板部の一方の側辺と前記下側蓋部内壁とをつないでおり、前記天板部の一方の側辺に接合された第1の側板部と、
前記縦板部の他方の側辺と前記下側蓋部内壁とをつないでおり、前記天板部の他方の側辺に接合された第2の側板部と、
が設けられ、
前記バッフル板は、その下面側から前記未凝縮の蒸留ガスが前記中継スペースに流入するよう構成されている[1]に記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。
[2] The vertical plate portion is provided substantially parallel to the joint port, and the baffle plate includes:
A first side plate connected with one side of the vertical plate and the inner wall of the lower lid and joined to one side of the top plate;
A second side plate connected with the other side of the vertical plate and the inner wall of the lower lid and joined to the other side of the top plate;
Is provided,
The method for producing (meth) acrylic acid or an ester thereof according to [1], wherein the baffle plate is configured such that the uncondensed distilled gas flows into the relay space from the lower surface side thereof.
[3] 前記縦板部に対し前記接合口を前記下側蓋部内壁と垂直方向に投影したときの投影像の外周と該縦板部の外周との最短距離が50mm以上である[2]に記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 [3] The shortest distance between the outer periphery of the projected image and the outer periphery of the vertical plate when the joint is projected in the direction perpendicular to the inner wall of the lower lid relative to the vertical plate is 50 mm or more [2] The manufacturing method of (meth) acrylic acid or its ester as described in 4 ..
[4] 前記第1の側板部及び前記第2の側板部の少なくとも一方に小開口が設けられており、該小開口からも前記未凝縮の蒸留ガスが前記中継スペースに流入する[2]又は[3]に記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 [4] A small opening is provided in at least one of the first side plate portion and the second side plate portion, and the uncondensed distilled gas flows into the relay space also from the small opening [2] or The manufacturing method of (meth) acrylic acid or its ester as described in [3].
[5] 前記縦板部の下辺から垂設され、前記接合口の下側の下側蓋部に向って接近するように傾斜して延出した延出片が設けられている[1]〜[4]のいずれかに記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 [5] An extending piece is provided vertically from the lower side of the vertical plate portion, and is extended so as to approach the lower lid portion on the lower side of the joint port [1] The manufacturing method of (meth) acrylic acid or its ester in any one of [4].
[6] 前記バッフル板は、その下面部分と双方の側面部分とから前記未凝縮の蒸留ガスが前記中継スペースに流入するよう構成されている[1]〜[5]のいずれかに記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 [6] The baffle plate according to any one of [1] to [5], wherein the uncondensed distilled gas flows from the lower surface portion and both side portions into the relay space. Method for producing meta) acrylic acid or ester thereof.
[7] 前記下側蓋部は略鉛直面を有し、前記接合口は該略鉛直面に設けられている[1]〜[6]のいずれかに記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 [7] The lower lid has a substantially vertical surface, and the bonding port is provided on the substantially vertical surface. (Meth) acrylic acid or ester thereof according to any one of [1] to [6] Manufacturing method.
[8] 前記減圧装置がスチームエジェクタである[1]〜[7]のいずれかに記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 [8] The method for producing (meth) acrylic acid or an ester thereof according to any one of [1] to [7], wherein the decompression device is a steam ejector.
[9] 前記接合口に向けて前記吸引配管に下向きの傾斜部が設けられている[1]〜[8]のいずれかに記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 [9] The method for producing (meth) acrylic acid or an ester thereof according to any one of [1] to [8], wherein a downward inclined portion is provided in the suction pipe toward the joint port.
[10] 前記吸引配管の外面を断熱材により保温する[1]〜[9]のいずれかに記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 [10] The method for producing (meth) acrylic acid or an ester thereof according to any one of [1] to [9], wherein the outer surface of the suction pipe is kept warm by a heat insulating material.
[11] 前記吸引配管の外面をスチームトレース又は電気トレースにより加熱する[1]〜[10]のいずれかに記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 [11] The method for producing (meth) acrylic acid or an ester thereof according to any one of [1] to [10], wherein the outer surface of the suction pipe is heated by steam tracing or electric tracing.
本発明によれば、減圧装置による減圧下に(メタ)アクリル酸類を含むプロセス液を蒸留ガスとし、該蒸留ガスを縦型多管式熱交換器により凝縮液とする工程を含む(メタ)アクリル酸類の製造方法において、縦型多管式熱交換器の減圧系における重合物の生成及び堆積を防止して、以下の作用効果のもとに長期間安定的に(メタ)アクリル酸類の連続生産を行うことができる。
(1) 重合物による減圧系の閉塞が防止されるため、吸引配管を経て減圧装置により効率的に減圧度を高めることができると共に、減圧のためのエネルギー量も抑えることができる。
(2) 自動圧力制御弁(PCV)による圧力制御を円滑に行える。
(3) 減圧系への(メタ)アクリル酸類の持ち込みを防止して、(メタ)アクリル酸類の回収率(生産効率)を高めることができる。
(4) ホットウェルタンクの回収液の中和に要するアルカリ剤量を低減できる。
(5) 清掃頻度を少なくして、清掃のための運転停止期間や手間を削減することができる。
According to the present invention, there is a step of using a process liquid containing (meth) acrylic acids under reduced pressure by a pressure reducing device as a distillation gas, and converting the distillation gas into a condensate using a vertical shell-and-tube heat exchanger In the method for producing acids, the formation and deposition of a polymer in the reduced pressure system of a vertical multi-tubular heat exchanger is prevented, and continuous production of (meth) acrylic acids stably for a long period of time under the following effects It can be performed.
(1) Since the blockage of the pressure reducing system by the polymer is prevented, the degree of pressure reduction can be efficiently enhanced by the pressure reducing device through the suction pipe, and the amount of energy for pressure reduction can also be suppressed.
(2) The pressure control can be smoothly performed by the automatic pressure control valve (PCV).
(3) The recovery rate (production efficiency) of (meth) acrylic acids can be enhanced by preventing the (meth) acrylic acids from being carried into the depressurization system.
(4) It is possible to reduce the amount of alkali agent required to neutralize the recovery solution of the hot well tank.
(5) It is possible to reduce the frequency of cleaning and reduce the operation stoppage period and labor for cleaning.
以下、本発明の(メタ)アクリル酸類の製造方法の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明は、何ら以下の説明の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変更して実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the method for producing (meth) acrylic acids of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the contents of the following description, and the present invention is not limited thereto. Various modifications can be made within the scope of the present invention.
なお、以下において、アクリル酸の蒸留ガスを凝縮させる態様について説明するが、本発明は、アクリル酸に限らず、(メタ)アクリル酸類の蒸留ガスの凝縮に広く適用することができる。 In addition, although the aspect which condenses the distillation gas of acrylic acid is demonstrated below, this invention can be widely applied not only to acrylic acid but to condensation of the distillation gas of (meth) acrylic acid.
また、以下において、縦型多管式熱交換器の各部の寸法の数値は、汎用の商業設備に用いられる縦型多管式熱交換器としての一例であり、本発明に係る縦型多管式熱交換器の各部の寸法は何ら以下に記載するものに限定されるものではない。 Further, in the following, the numerical values of the dimensions of each part of the vertical multi-tube type heat exchanger are an example as a vertical multi-tube type heat exchanger used for general-purpose commercial equipment, and the vertical multi-tube according to the present invention The dimensions of each part of the heat exchanger are not limited to those described below.
また、本発明において、「略平行」とは平行に対して±10°傾斜する範囲を包含することを意味し、「略鉛直面」とは鉛直面に対して±10°傾斜する範囲を包含することを意味する。 Further, in the present invention, “substantially parallel” means including a range inclined ± 10 ° with respect to parallel, and “substantially vertical surface” includes a range inclined ± 10 ° with respect to a vertical surface It means to do.
さらに、本発明において、「上」とは重力向きとは反対の向きを意味し、「下」とは重力向きを意味する。 Furthermore, in the present invention, "upper" means the direction opposite to the direction of gravity, and "lower" means the direction of gravity.
本発明は、減圧装置による減圧下、(メタ)アクリル酸又はそのエステルを含むプロセス液を蒸留ガスとし、該蒸留ガスを縦型多管式熱交換器により凝縮液とする工程を有する(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法である。 The present invention has a process of using a process liquid containing (meth) acrylic acid or an ester thereof as a distillation gas under reduced pressure by a decompression device, and using the distillation gas as a condensate by a vertical shell-and-tube heat exchanger (meta) It is a manufacturing method of acrylic acid or its ester.
図1は、本発明の(メタ)アクリル酸類の製造方法の実施の形態の一例を示す模式的系統図である。図2は、本発明で用いる縦型多管式熱交換器とその減圧系を示す模式的な系統図である。図3は、図2の縦型多管式熱交換器のバッフル板の一形態を示す斜視図である。 FIG. 1 is a schematic system diagram showing an example of an embodiment of a method for producing (meth) acrylic acids according to the present invention. FIG. 2 is a schematic system diagram showing a vertical shell-and-tube heat exchanger used in the present invention and its pressure reduction system. FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of the baffle plate of the vertical multi-tube type heat exchanger of FIG.
なお、図1では、蒸留塔1からの高温の粗アクリル酸の蒸留ガスをそのまま縦型多管式熱交換器20に導入して凝縮を行う場合を例示しているが、本発明はこのようなものに何ら限定されない。例えば、蒸留塔1からの高温の蒸留ガスを縦型多管式熱交換器20の前段に設けた熱交換器(コンデンサ)により部分凝縮させた後の比較的低温の未凝縮ガスを、更に縦型多管式熱交換器20で凝縮する態様にも適用することができる。
Although FIG. 1 illustrates the case where the distillation gas of the high temperature crude acrylic acid from the distillation column 1 is introduced as it is into the vertical
図1は、アクリル酸の製造プロセスにおいて、アクリル酸の反応工程、精製工程を経て得られた粗アクリル酸を蒸留塔1に供給し、アクリル酸及び高沸点不純物に蒸留分離する高純度アクリル酸蒸留工程を示す。図1において、蒸留塔1は、内挿物として、濃縮部に規則充填物2、回収上部に不規則充填物3、その下に無堰多孔板よりなる棚段4を有する。供給ライン5より抽出溶媒を含む粗アクリル酸溶液が蒸留塔1に供給される。塔頂ガスライン6より分離されたアクリル酸蒸気は縦型多管式熱交換器20により冷却凝縮され、還流槽7に回収される。回収されたアクリル酸の一部は還流ライン8により蒸留塔1の塔頂部に循環され、別の一部はスプレー液として縦型多管式熱交換器20の上部に循環され、残部は残部ライン9より高純度アクリル酸製品タンク(図示せず)に送られる。蒸留塔1の塔底液は循環ライン10を経てリボイラ11により加熱された後、蒸留塔1に循環される。高沸点化合物を含む塔底液の一部は抜き出しライン12から回収される。
FIG. 1 shows a high purity acrylic acid distillation in which crude acrylic acid obtained through the reaction process and purification process of acrylic acid is supplied to the distillation column 1 in the production process of acrylic acid to distillate into acrylic acid and high boiling point impurities. The process is shown. In FIG. 1, the distillation column 1 has, as an insert, a
蒸留塔1及び塔頂ガスライン6の外周部は、抜き出された蒸留ガスが途中で凝縮しないように、電気ヒーター又は蒸気配管(スチームトレース)により加熱され、更に断熱材による保温がなされている。また仮に凝縮液が生じた場合でも該凝縮液が内部に滞留しないよう、塔頂ガスライン6には蒸留塔1側に向けて下向きの傾斜がつけられている。 The outer peripheral portions of the distillation column 1 and the top gas line 6 are heated by an electric heater or steam piping (steam trace) so that the extracted distilled gas is not condensed halfway, and heat retention is further performed by a heat insulating material. . Further, even if condensate is generated, the column top gas line 6 is inclined downward toward the distillation column 1 so that the condensate does not stay inside.
なお、縦型多管式熱交換器20に供給される粗アクリル酸の蒸留ガスの温度は通常50〜110℃程度である。ただし、前述の通り、縦型多管式熱交換器20の前段で別途設けた熱交換器(コンデンサ)により部分凝縮させる場合、縦型多管式熱交換器20に供給される未凝縮ガスの温度は15〜50℃程度となる。
The temperature of the crude acrylic acid distillation gas supplied to the vertical
縦型多管式熱交換器20は管状胴体21とその両端にある上側蓋部22a、下側蓋部22bを有し、該管状胴体21内部に複数の伝熱管23を有する。
The vertical multi-tube
より具体的には、図2に示すように、縦型多管式熱交換器20は、軸芯方向が鉛直方向となるように設置された管状胴体21と、この管状胴体21の上端側と下端側のそれぞれに、板面が水平方向となるように配置された上側管板24a及び下側管板24bと、この上側管板24aと下側管板24bとの間に、各々の管端部が上側管板24a及び下側管板24bに取り付けられ、鉛直方向に架設された複数の伝熱管23と、上側管板24aの上側及び下側管板24bの下側にそれぞれ配置されたドーム型の上側蓋部22a、下側蓋部22bとを有し、上側管板24aと上側蓋部22aとの間の空間に受入室25が、下側管板24bと下側蓋部22bとの間の空間に取出室26がそれぞれ形成されている。
More specifically, as shown in FIG. 2, the vertical
下側蓋部22bの側壁部には、図2に示すように吸引配管31の接合口31Aが設けられている。該接合口31Aに、減圧装置であるスチームエジェクタ30に連結された吸引配管31が接続され、取出室26内がスチーム配管32からのスチームによる吸引で減圧されるように構成されている。スチームエジェクタ30で吸引されたガスは、凝縮器33で冷却され、ベントガスは排出配管34から系外へ排出される。
As shown in FIG. 2, a
一方、凝縮器33で冷却されて液化した凝縮液は配管35よりホットウェルタンク36に回収、貯留された後、図示しない中和槽に送給され、中和処理された後系外へ排出される。吸引配管31には、圧力調節弁37を経て配管38より空気が導入されることで、スチームエジェクタ30による減圧度が調整される。なお、圧力調節弁37による圧力調整は、図2のように配管38から空気を吸引する場合と、スチームエジェクタ30出口のガスをリサイクルする場合とがある。
On the other hand, the condensed liquid cooled and liquefied by the
縦型多管式熱交換器20の取出室26内には、吸引配管31の接合口31Aに対峙する縦板部27Aを有したバッフル板27が設けられている。
A
管状胴体21の上側管板24aと下側管板24bとの間の側壁の下部には、冷却媒体(冷却水)の流入口21bが設けられ、上部にはその流出口21aが設けられている。スチームエジェクタ30による吸引、減圧で、縦型多管式熱交換器20の上側蓋部22aの上部に設けられた流入口22Aから受入室25に導入されたアクリル酸を主成分とする蒸留ガスは、伝熱管23内を流下する間に、伝熱管23の外側を流れる冷却媒体により冷却されて凝縮液が生じる。凝縮液は、下側管板24bと下側蓋部22bとの間の空間に形成された取出室26を経て、下側蓋部22bの下部に設けられた流出口22Bから、図1に示す還流槽7に回収される。そして、前述の通り、一部は蒸留塔1の塔頂部に循環され、別の一部は循環ライン17により縦型多管式熱交換器20の受入室25側に循環され、残部は残部ライン9より高純度アクリル酸製品タンク(図示せず)に送られる。この循環ライン17には、重合禁止剤を含んだ溶液が、重合禁止剤供給ライン18を経て供給されて、重合禁止剤を含む高純度アクリル酸の循環液(以下、「重合禁止剤含有液」という。)が縦型多管式熱交換器20の受入室25内に供給される。
An
重合禁止剤含有液の受入室25への供給形態には特に制限はないが、この重合禁止剤含有液が、受入室25に導入された蒸留ガスと十分に接触するように供給されることが好ましい。たとえば、重合禁止剤含有液と蒸留ガスとの接触面積がなるべく大きくなるように、また、重合禁止剤含有液が上側管板24a全面に行き渡るように、重合禁止剤含有液は、上側蓋部22aから受入室25の中央部分に挿入された噴霧ノズル28から、受入室25内に満遍なく霧状に噴霧されることが好ましい。
伝熱管23内を流下する間に凝縮しなかった未凝縮の蒸留ガスは、取出室26に流入し、後述の中継スペース27Tに流入し、中継スペース27Tから前記接合口31Aを介して吸引配管31へ流出する。
The form of supply of the polymerization inhibitor-containing liquid to the receiving chamber 25 is not particularly limited, but the polymerization inhibitor-containing liquid may be supplied to be in sufficient contact with the distillation gas introduced into the receiving chamber 25. preferable. For example, the polymerization inhibitor-containing liquid is added to the
Uncondensed distilled gas that did not condense while flowing down in the
図3は、図2の縦型多管式熱交換器20の取出室26に設けられたバッフル板27の一形態を示す斜視図である。このバッフル板27は、縦板部27A及び天板部27Bを有し、第1の側板部27C及び第2の側板部27Dを有することが好ましい。
FIG. 3 is a perspective view showing an embodiment of the
縦板部27Aは、吸引配管31の、下側蓋部22bに対する接合口31A(即ち、吸引配管31の下側蓋部22bへの開口部)に対峙して、接合口31Aに対して所定の間隔をあけて板面が略平行となるように設けられていることが好ましい。
The
天板部27Bは、基端側が下側蓋部22b内壁に結合され、先端側が縦板部27Aの上端に結合されるように設けられている。
The
第1の側板部27Cは、一方の側縁辺部が縦板部27Aの一方の側縁辺部に結合され、他方の側縁辺部が下側蓋部22b内壁に結合され、上辺縁部が天板部27Bの一方の側縁辺部に結合されるように設けられている。
One side edge portion of the first
第2の側板部27Dは、一方の側縁辺部が縦板部27Aの他方の側縁辺部に結合され、他方の側縁辺部が下側蓋部22b内壁に結合され、上辺縁部が天板部27Bの他方の側縁辺部に結合されるように設けられている。
In the second
バッフル板27と下側蓋部22b内壁とで、下面が開放された中継スペース27T(図4、図7)が形成されている。本実施の形態において、天板部27Bは、基端側から先端側へ向けて下向きに傾向する傾斜板となっている。
A
本発明において、縦板部27Aの板面の面積は接合口31Aの開口面積(吸引配管31の開口面積に相当する。)より大きい。また、縦板部27Aに対して、下側蓋部22b内壁と垂直方向に接合口31Aを投影したときに、縦板部27Aに形成された接合口31Aの投影像の外周(図3において一点鎖線で示す円31B)と縦板部27Aの板面の外周との最短距離(以下、この距離を単に「寸法差L」と称す場合がある。)が50mm以上であることが好ましい。即ち、図3におけるL1,L2,L3,L4のいずれもが50mm以上であることが好ましい。
In the present invention, the area of the plate surface of the
この寸法差Lが50mm未満では、バッフル板27により吸引配管31内への凝縮ミストや未凝縮ガスの流入を十分に防止し得ず、重合系内で重合物を生成させるおそれがある。
If this dimensional difference L is less than 50 mm, the
寸法差Lは、重合系での重合物の生成を防止する観点からは大きいことが好ましく、特に55mm以上であることが好ましい。一方、寸法差Lが過度に大きくてもガス流速低下によりガスの凝縮が発生する可能性があり、また、縦型多管式熱交換器20の取出室26の空間の大きさによる制約から、寸法差Lは通常100mm以下、特に95mm以下であることが好ましい。
The dimensional difference L is preferably large from the viewpoint of preventing formation of a polymer in the polymerization system, and particularly preferably 55 mm or more. On the other hand, even if the dimensional difference L is excessively large, gas condensation may occur due to the decrease in gas flow velocity, and from the restriction due to the size of the space of the
なお、図3に示すバッフル板27は天板部27Bが傾斜板とされているが、この天板部27Bは水平方向に設けられたものであってもよい。ただし、図3のように、天板部27Bと縦板部27Aがなす角が100〜130°程度の下り勾配となる傾斜板とすることで、この天板部27B上の凝縮ミストを取出室26の流出口22B側へ円滑に流下させることができ、好ましい。
The
本発明において、吸引配管31の接合口31Aは、略鉛直方向に設けられていることが、液の滞留を防止する観点から好ましい。このために、縦型多管式熱交換器20の下側蓋部22bの側壁部分には略鉛直面となっている部分があり、この略鉛直の側壁部に接合口31Aが設けられることが好ましい。
In the present invention, the joint 31A of the
図3では、バッフル板27の縦板部27Aが方形である例を示したが、バッフル板の縦板部は、寸法差Lが50mm以上であればよく、方形に限らず、円形、その他の形状であってもよい。
Although FIG. 3 shows an example in which the
天板部27Bについては、縦板部27Aと幅方向の寸法が等しいものが好ましい。通常、バッフル板27の縦板部27A、天板部27B、第1の側板部27C及び第2の側板部27Dは、ステンレススチール(SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L等)より構成される板材を加工し、縦型多管式熱交換器20の下側蓋部22bの側壁部に、溶接等により取り付けられる。
The
バッフル板27を設けることによる減圧系への凝縮ミストや未凝縮ガスの流入をより確実に防止する観点から、バッフル板27の開口部面積(図3におけるバッフル板27の下面部分の面積)は、接合口31Aの面積(吸引配管31の開口面積)に対して2〜3倍程度で、縦板部27Aにおける前述の接合口31Aの投影像が縦板部27Aの板面の中心部に形成されるような位置に設けられることが好ましい。
From the viewpoint of more reliably preventing the inflow of condensed mist and uncondensed gas into the decompression system by providing the
また、バッフル板27の縦板部27Aと接合口31Aとの間隔(図2における間隔W)は、後述のバッフル板内ガス流速を得ることができるような間隔であればよく、バッフル板27の縦板部27Aの大きさや縦型多管式熱交換器20の内径等によっても異なるが、通常接合口31Aの直径(吸引配管31の口径であり、通常100〜500mm程度である。)と同等である。
Further, the distance between the
上記のように構成された縦型多管式熱交換器を用いて、縦型多管式熱交換器の受入室内に、重合禁止剤含有液を、噴霧ノズルにより、所定範囲の粒径を有した液滴として噴霧する。 Using the vertical multi-tubular heat exchanger configured as described above, the polymerization inhibitor-containing liquid is contained in the receiving chamber of the vertical multi-tubular heat exchanger, and the particle diameter of the predetermined range is obtained by the spray nozzle. Spray as droplets.
本発明では、噴霧ノズルから重合禁止剤含有液を前記受入室内に噴霧する場合と同一条件で水を該噴霧ノズルから噴霧したときに、噴霧された水滴のザウター平均粒径が570〜1500μmとなる噴射ノズルを使用する(同一条件であるから、当然ながら噴霧ノズル径、噴霧角度、ノズルへの供給圧及び供給量は同一である。)。なお、この水を用いて測定された水滴の平均粒径は、該噴霧ノズルからの重合禁止剤含有液の噴霧液滴の平均粒径とほぼ同一であるので、この水を用いて測定される噴霧水滴の平均粒径を、以下、重合禁止剤含有液の噴霧液滴の粒径という。 In the present invention, when water is sprayed from the spray nozzle under the same conditions as in the case where the polymerization inhibitor-containing liquid is sprayed from the spray nozzle into the receiving chamber, the Sauter average particle diameter of the sprayed water droplets becomes 570-0.500 μm. The spray nozzle is used (the spray nozzle diameter, spray angle, supply pressure to the nozzle, and supply amount are the same, of course, because the conditions are the same). In addition, since the average particle diameter of the water droplet measured using this water is substantially the same as the average particle diameter of the spray droplet of the polymerization inhibitor containing liquid from this spray nozzle, it is measured using this water The average particle size of the sprayed water droplets is hereinafter referred to as the particle size of the sprayed droplets of the polymerization inhibitor-containing liquid.
重合禁止剤含有液の噴霧液滴の粒径が570μm未満では、この液滴、或いは液滴と共に凝縮ミストや未凝縮ガスが吸引配管の接合口から吸引配管内に流入し易い。 When the particle size of the spray droplet of the polymerization inhibitor-containing liquid is less than 570 μm, condensed mist or non-condensed gas easily flows into the suction pipe from the joint of the suction pipe together with the liquid droplet or the liquid droplet.
即ち、本発明者らは、本発明の課題解決のために検討を重ねた結果、ミスト状に噴霧された重合禁止剤含有液の液滴は、上側管板から伝熱管内を流下する過程で液状となるが、その後、下部管板から排出される際には、再び噴霧されたときの液滴と同程度の粒径の液滴となって取出室に到ることを見出した。また、本発明者らは、取出室内の重合禁止剤含有液の液滴の粒径が小さいと、この液滴、及びこの液滴に同伴して凝縮ミストや未凝縮ガスが接合口から吸引配管内に流入し易いことを見出した。 That is, as a result of repeating studies to solve the problems of the present invention, the inventors of the present invention have found that droplets of the polymerization inhibitor-containing liquid sprayed in the form of mist flow in the heat transfer tube from the upper tube sheet. It was found that when it was discharged from the lower tube plate after that, it became a droplet having a particle size similar to that of the droplet when sprayed again, and reached the extraction chamber. Furthermore, when the particle diameter of the droplet of the polymerization inhibitor-containing liquid in the removal chamber is small, the present inventors carry this droplet, and the condensed mist and the non-condensed gas along with the droplet, and suction piping from the bonding port. I found that it was easy to flow in.
このような観点から、重合禁止剤含有液の噴霧液滴の粒径は大きい程好ましいが、液滴の粒径を過度に大きくすることは困難であるため、液滴の粒径は600〜1,500μm、特に700〜1,000μm程度であることが好ましい。 From such a point of view, the larger the particle diameter of the spray droplets of the polymerization inhibitor-containing liquid, the better. However, it is difficult to excessively increase the particle diameter of the droplets. And preferably about 700 to 1,000 μm.
重合禁止剤含有液をこのような粒径の液滴として噴霧するには、このような液滴粒径となるように噴霧することができる性能を有する市販のスプレーノズルを選択して使用すればよい。 In order to spray the polymerization inhibitor-containing liquid as droplets of such a particle diameter, if a commercially available spray nozzle having a capability of being able to spray such droplet diameter is selected and used Good.
また、本発明では、中継スペース27Tに取出室26から流入するガスの平均ガス流速(以下、「ガス流速」と称す場合がある。)が15.0m/s以下となるようにすることを必須の要件とする。
In the present invention, it is essential that the average gas flow rate of gas flowing into the
該平均ガス流速は、ガス流量を開口面積で除することにより算出される。ガス流量は、スチームエジェクタ等の減圧能力、リボイラ等に供給している空気量、取出室内圧力、温度におけるアクリル酸等の蒸気圧より計算される蒸気量、及び減圧下での多管式熱交換器等への外気もれこみ量より算出することができる。 The average gas flow rate is calculated by dividing the gas flow rate by the opening area. The gas flow rate is the capacity of decompression such as a steam ejector, the amount of air supplied to a reboiler, the pressure inside the extraction chamber, the amount of steam calculated from the vapor pressure of acrylic acid, etc. at the temperature, and the multi-tube heat exchange under reduced pressure It can be calculated from the amount of external air leaked into a vessel or the like.
このガス流速が15.0m/sを超えると、凝縮ミストや未凝縮ガスが接合口から吸引配管内に流入し易くなる。凝縮ミストや未凝縮ガスの吸引配管内への流入をより確実に防止するために、このガス流速は14.0m/s以下、特に13.5m/s以下であることが好ましい。ただし、このガス流速が小さすぎる場合、縦型多管式熱交換器内を十分な減圧条件とすることができない場合があるため、ガス流速の下限は通常3m/s以上とすることが好ましい。 When the gas flow rate exceeds 15.0 m / s, condensed mist or non-condensed gas easily flows into the suction pipe from the bonding port. In order to more reliably prevent the condensed mist and uncondensed gas from flowing into the suction pipe, the gas flow rate is preferably 14.0 m / s or less, particularly preferably 13.5 m / s or less. However, if the gas flow rate is too low, the interior of the vertical multi-tubular heat exchanger may not be fully depressurized in some cases, so the lower limit of the gas flow rate is preferably 3 m / s or more.
このバッフル板27の場合、ガス流速とは、接合口31Aから流出するガス流量(N−m3/s)Vを、バッフル板27の下部の開口部の面積A(m2)で除算した値V/A(m/s)である。
In the case of the
ガス流速を上記好適範囲とするには、ガス流量に応じてバッフル板27の下部の開口部の大きさを決定すればよい。
In order to set the gas flow rate within the above preferable range, the size of the opening at the lower portion of the
上記実施の形態では、バッフル板27は上面、前面(接合口31Aの前方の面。以下、同様)及び左右の両側面が閉じ、下部が開放した無底箱形となっているが、本発明では、他の形状のバッフル板を用いてもよい。その一例を図4,5及び図6〜11に示す。
In the above embodiment, the
図4,5のバッフル板27’は、縦板部27Aと天板部27Bとを有しており、左側面、右側面及び下部は開放している。なお、縦板部27A及び天板部27Bは、フレーム27fに取り付けられている。下側蓋部22b内のガスは、バッフル板27’の左側面、右側面及び下部の開放部から中継スペース27T内を経て接合口31Aから流出する。
The baffle plate 27 'in FIGS. 4 and 5 has a
この場合のバッフル板27’への流入部の開口面積は、バッフル板27’の左側面の開放部の面積と、右側面の開放部の面積と、下部の開放部の面積との合計となる。 The opening area of the inflow portion to the baffle plate 27 'in this case is the sum of the area of the open portion of the left side surface of the baffle plate 27', the area of the open portion of the right side surface, and the area of the lower open portion. .
図6〜11は、バッフル板27”を示している。なお、図6は、バッフル板27”の斜視図である。図7はバッフル板27”の分解斜視図である。図8はバッフル板27”の右側面図である。図9はバッフル板27”の左側面図である。図10はバッフル板27”の底面図である。図11は、バッフル板27”の寸法説明図である。
6 to 11 show the
このバッフル板27”は、縦板部27Aと、天板部27Bと、第1の側板部27C,第2の側板部27Dと、第1の側板部27C,第2の側板部27Dの少なくとも一方の前部に上下方向に設けられた小開口27m,小開口27nと、縦板部27Aの下辺から垂設され、接合口31Aの下側の下側蓋部22b内壁に向って傾斜して延出した延出片27Eとを有する。
The
下側蓋部22b内のガスは、バッフル板27”の下部及び小開口27m,小開口27nから中継スペース27T内を経て接合口31Aへ流れる。
The gas in the
この場合のバッフル板27”への流入部の開口面積は、図8,11に示される面積A1、A4と、図9に示される面積A2,A5と、図10に示される面積A3との合計である。A4,A5は小開口27m,小開口27nの開口面積である。
The opening area of the inflow portion to the
面積A1は、図11に示される通り、上辺a、下辺b、高さcを有した台形の面積である。下辺bは第1の側板部27Cを水平面P上にまで延長したときの水平面Pとの交線である。
Area A 1 is a trapezoidal area having street upper a, lower b, and height c as shown in FIG. 11. The lower side b is a line of intersection with the horizontal plane P when the first
このバッフル板27”は左右対称形状であり、面積A2は面積A1と等しい。 The baffle plate 27 'is symmetrical shape, the area A 2 is equal to the area A 1.
面積A3は、延出片27Eの下辺e、第1の側板部27C,第2の側板部27Dの後端同士を結ぶ線分f及び該下辺eと線分fとの距離hを有した台形の面積である。
Area A 3 had lower e of extending
なお、本発明において、スチームエジェクタ等の減圧装置による減圧度は、還流槽7の圧力で1kPaA〜80kPaA程度であることが好ましい。
In the present invention, the degree of pressure reduction by a pressure reducing device such as a steam ejector is preferably about 1 kPaA to 80 kPaA at the pressure of the
また、減圧装置としては、スチームエジェクタの他、真空ポンプ等を用いることもできるが、長期連続運転の観点からスチームエジェクタが好ましい。 Moreover, although a vacuum pump other than a steam ejector can also be used as a decompression device, a steam ejector is preferable from the viewpoint of long-term continuous operation.
本発明によれば、前述のバッフル板構成、重合禁止剤含有液の噴霧液滴粒径、及びバッフル板内ガス流速を本発明の範囲内とすることで、吸引配管への凝縮ミストや未凝縮ガスの流入を十分に防止することができる。なお、何らかの条件変動で凝縮ミストや未凝縮ガスが吸引配管に流入して凝縮液となった場合、吸引配管内の凝縮液を縦型多管式熱交換器の取出室側へ流下させて戻すことができるように、吸引配管に、接合口に向けて下り勾配(下向き)となる傾斜部を設けてもよい。 According to the present invention, the above-described baffle plate configuration, the spray droplet diameter of the polymerization inhibitor-containing liquid, and the gas flow rate in the baffle plate are within the scope of the present invention, so that the condensed mist and non-condensed to the suction pipe Inflow of gas can be sufficiently prevented. If condensed mist or non-condensed gas flows into the suction pipe and becomes a condensate due to some condition change, the condensate in the suction pipe will be allowed to flow down to the discharge chamber side of the vertical multi-tube type heat exchanger In order to be able to do so, the suction pipe may be provided with an inclined portion having a downward slope (downward) toward the joint port.
また、吸引配管内での重合物の生成及び堆積を防止するために、吸引配管の外面を断熱材で保温したりスチームトレースや電気トレースにより加温することも好ましい。 Further, in order to prevent the formation and deposition of a polymer in the suction pipe, it is also preferable to keep the outer surface of the suction pipe warm with a heat insulating material or to heat it by a steam trace or an electric trace.
図1のように、縦型多管式熱交換器の下部から抜き出された凝縮液のうち、縦型多管式熱交換器の受入室側へ循環される高純度アクリル酸循環液の液量は、高純度アクリル酸循環液を循環することによる重合防止効果と、生産効率の観点から、縦型多管式熱交換器下部から抜き出される凝縮液の3〜70質量%程度とすることが好ましい。なお、この凝縮液の温度は通常20〜60℃程度である。 As shown in FIG. 1, among the condensate extracted from the lower part of the vertical multi-tubular heat exchanger, the liquid of high purity acrylic acid circulating fluid circulated to the receiving chamber side of the vertical multi-tubular heat exchanger The amount should be about 3 to 70% by mass of the condensate withdrawn from the lower part of the vertical multi-tubular heat exchanger from the viewpoint of the polymerization preventing effect by circulating the high-purity acrylic acid circulating liquid and the production efficiency. Is preferred. In addition, the temperature of this condensate is about 20-60 degreeC normally.
ただし、本発明において、縦型多管式熱交換器の受入室に導入する重合禁止剤含有液は、熱交換器下部からの凝縮液の一部を循環させたものでなくてもよく、他系統からの高純度アクリル酸含有液に重合禁止剤を添加したものであってもよい。 However, in the present invention, the polymerization inhibitor-containing liquid introduced into the receiving chamber of the vertical multitubular heat exchanger may not be a circulated part of the condensate from the lower part of the heat exchanger. A polymerization inhibitor may be added to the high purity acrylic acid-containing liquid from the system.
重合禁止剤としては、従来、(メタ)アクリル酸類の製造に用いられている重合禁止剤をいずれも用いることができ、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル等のフェノール類、フェノチアジン、ジフェニルアミン等のアミン類、ジブチルジチオカルバミン酸銅、酢酸マンガン等の重金属塩、ニトロソ化合物、ニトロ化合物、テトラメチルピペリジノオキシル誘導体等のアミノキシル類などの1種又は2種以上を用いることができる。 As the polymerization inhibitor, any of the polymerization inhibitors conventionally used in the production of (meth) acrylic acids can be used. For example, phenols such as hydroquinone and hydroquinone monomethyl ether, amines such as phenothiazine and diphenylamine It is possible to use one or two or more kinds of heavy metal salts such as copper dibutyldithiocarbamate and manganese acetate, nitroso compounds, nitro compounds, aminoxyls such as nitro compounds and tetramethyl piperidino oxyl derivative.
重合禁止剤含有液中の重合禁止剤の濃度は、重合禁止剤を添加することによる重合抑制効果を十分に得た上で、後工程での析出等の問題を防止する観点から、10〜2,000ppm程度とすることが好ましい。 The concentration of the polymerization inhibitor in the polymerization inhibitor-containing solution is 10 to 2 from the viewpoint of preventing problems such as precipitation in a later step after sufficiently obtaining the polymerization suppression effect by the addition of the polymerization inhibitor. It is preferable to set it as about 1,000 ppm.
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明は何ら以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[実施例1]
プロピレンを原料として、接触気相酸化反応を行う反応工程、精製工程を経て得られた粗アクリル酸を図1に示す蒸留塔1に供給し、連続的にアクリル酸の蒸留を行った。蒸留塔1の塔頂圧力は2.4kPaA、還流比は1.2とし、塔頂より留出するアクリル酸蒸気を、図2に示す構成の縦型多管式熱交換器20に供給した。
Example 1
The crude acrylic acid obtained through the reaction step of performing catalytic gas phase oxidation reaction using propylene as a raw material and the purification step was supplied to the distillation column 1 shown in FIG. 1 to continuously distill the acrylic acid. The pressure at the top of the distillation column 1 was 2.4 kPaA, the reflux ratio was 1.2, and the acrylic acid vapor distilled from the top was supplied to the vertical
縦型多管式熱交換器20としては、内径1インチのSUS304製伝熱管225本を有するものを用いた。冷却水の供給温度は15〜19℃、凝縮した高純度アクリル酸の温度は30〜33℃であった。該凝縮液の約5〜10質量%を受入室25側に循環した。この循環液には、重合禁止剤としてハイドロキノンモノメチルエーテル濃度が200ppm程度となるよう、ハイドロキノンモノメチルエーテルのアクリル酸溶液を添加した。循環ラインの先端には噴霧ノズル28を設け、循環液が上側管板24aの全面に行き渡るようにした。
As the vertical
縦型多管式熱交換器20の取出室26内は、図2に示すように、スチームエジェクタ30により吸引配管31で吸引することで、還流槽7の減圧度が2.4kPaAとなるようにした。
As shown in FIG. 2, the inside of the
下側蓋部22bの吸引配管31の接合口31A部分の側壁部は鉛直方向に設けられ、この接合口31に対峙して図3に示す形状のバッフル板27を設けた。吸引配管31の口径は150mmであり、バッフル板27下部の開口面積は39,000mm2である。
The side wall portion of the joint 31A of the
バッフル板27はSUS304製であり、その仕様は以下の通りである。
The
天板部:260mm×173mm、120°の傾斜板
縦板部:260mm×260mm、鉛直板
縦板部と接合口との間隔W:150mm
側板部:上辺173mm、縦板部側側辺260mm、底辺150mm、蓋部内壁側側辺約347mmの台形
寸法差L1:55mm
寸法差L2:55mm
寸法差L3:55mm
寸法差L4:55mm
Top plate: 260 mm × 173 mm, 120 ° inclined plate Vertical plate: 260 mm × 260 mm, vertical plate Distance between vertical plate and junction W: 150 mm
Side plate portion: Trapezoid of top side 173 mm, side of vertical plate side 260 mm, base 150 mm, side wall side of lid about side 347 mm Dimension difference L 1 : 55 mm
Dimensional difference L 2 : 55 mm
Dimensional difference L 3 : 55 mm
Dimensional difference L 4 : 55 mm
噴霧ノズル28としては新倉工業製ノズルを用い、粒径950μmの重合禁止剤含有液の液滴を噴霧した。 As a spray nozzle 28, a nozzle made by Arakura Industry was used, and droplets of a polymerization inhibitor-containing liquid having a particle size of 950 μm were sprayed.
バッフル板内ガス流速は13.3m/sであった。 The gas velocity in the baffle plate was 13.3 m / s.
このようにして蒸留を行ったところ、運転開始から120日経過後も縦型多管式熱交換器20の減圧系には重合物の生成等の問題はなく、安定に運転を継続することができた。
When distillation was carried out in this way, the reduced pressure system of the vertical
[比較例1]
実施例1において、寸法差L1〜L4、バッフル板内ガス流速、噴霧液滴粒径を以下の通り変更したこと以外は同様に蒸留を行ったところ、安定に運転を継続できる日数は10日であった。
Comparative Example 1
The same procedure as Example 1 was repeated except that the dimensional differences L 1 to L 4 , the gas flow velocity in the baffle plate, and the spray droplet particle size were changed as follows. It was a day.
寸法差L1:40mm
寸法差L2:40mm
寸法差L3:40mm
寸法差L4:40mm
バッフル板内ガス流速:15.4m/s
噴霧液滴粒径:550μm
Dimensional difference L 1 : 40 mm
Dimensional difference L 2 : 40 mm
Dimensional difference L 3 : 40 mm
Dimensional difference L 4 : 40 mm
Gas velocity in baffle plate: 15.4 m / s
Spray droplet size: 550 μm
[比較例2]
実施例1において、重合禁止剤含有液の噴霧液滴の粒径を550μmとしたこと以外は同様に蒸留を行ったところ、安定に運転を継続できる日数は30日であった。
Comparative Example 2
In Example 1, the same procedure as in Example 1 was repeated except that the particle diameter of the spray droplets of the polymerization inhibitor-containing liquid was 550 μm, and the number of days in which the operation could be stably continued was 30 days.
1 蒸留塔
2 規則充填物
3 不規則充填物
4 棚段
5 供給ライン
6 塔頂ガスライン
7 還流槽
8 還流ライン
9 残部ライン
10 循環ライン
11 リボイラ
12 抜き出しライン
17 循環ライン
18 重合禁止剤供給ライン
20 縦型多管式熱交換器
21 管状胴体
22A 流入口
22B 流出口
21a 流出口
21b 流入口
22a 上側蓋部
22b 下側蓋部
23 伝熱管
24a 上側管板
24b 下側管板
25 受入室
26 取出室
27,27’,27” バッフル板
27A 縦板部
27B 天板部
27C 第1の側板部
27D 第2の側板部
27E 延出片
27T 中継スペース
27f フレーム
27m,27n 小開口
28 噴霧ノズル
30 スチームエジェクタ
31 吸引配管
31A 接合口
31B 円
32 スチーム配管
33 凝縮器
34 排出配管
35 配管
36 ホットウェルタンク
37 圧力調節弁
38 配管
P 水平面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (11)
前記縦型多管式熱交換器は、
管状胴体と、
該管状胴体の上端側と下端側とにそれぞれ配置された上側管板及び下側管板と、
該上側管板と該下側管板との間に架設された複数の伝熱管と、
該上側管板の上側に設けられた上側蓋部と、
該下側管板の下側に設けられた下側蓋部と、
該上側管板と上側蓋部とで囲まれた受入室と、
該下側管板と下側蓋部とで囲まれた取出室と、
該下側蓋部に設けられた、該縦型多管式熱交換器と該減圧装置とをつなぐ吸引配管が接合される接合口と、
前記取出室内に、該接合口に対峙して設けられた縦板部を有するバッフル板と
を備えており、
前記受入室に該蒸留ガス及び重合禁止剤含有液が導入され、該蒸留ガスが該伝熱管内を通過する間に冷却されて凝縮液が生じ、該凝縮液と未凝縮の蒸留ガスとが前記取出室に流入し、
前記バッフル板の前記縦板部の面積は、前記接合口の開口面積よりも大きく、
該縦板部の上辺と前記下側蓋部内壁とをつなぐように天板部が設けられており、
前記取出室内の未凝縮の蒸留ガスは、該バッフル板と該下側蓋部の内壁とで囲まれる中継スペースに流入し、該中継スペースから前記接合口を介して前記吸引配管へ流出し、
該重合禁止剤含有液を噴霧ノズルにより液滴として該受入室内に噴霧し、
該噴霧ノズルとして、該噴霧ノズルから該重合禁止剤含有液を前記受入室内に噴霧する場合と同一条件で水を該噴霧ノズルから噴霧したときに、噴霧された水滴のザウター平均粒径が570〜1500μmとなるものを使用し、
該取出室内から該中継スペースへ流入する前記未凝縮の蒸留ガスの平均ガス流速を15.0m/s以下とする、(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 (Meth) acrylic acid or its process comprising the step of using a process liquid containing (meth) acrylic acid or an ester thereof as a distillation gas under reduced pressure by a decompression device and using the distillation gas as a condensate by a vertical multitubular heat exchanger In the method for producing an ester,
The vertical multi-tube heat exchanger is
A tubular body;
An upper tube sheet and a lower tube sheet respectively disposed on the upper end side and the lower end side of the tubular body;
A plurality of heat transfer tubes installed between the upper tube sheet and the lower tube sheet;
An upper lid provided on the upper side of the upper tube sheet;
A lower lid provided below the lower tube sheet;
A receiving chamber surrounded by the upper tube sheet and the upper lid;
A discharge chamber surrounded by the lower tube sheet and the lower lid;
A joint port provided in the lower lid and to which a suction pipe connecting the vertical multi-tubular heat exchanger and the pressure reducing device is joined;
A baffle plate having a vertical plate portion provided facing the joint in the take-out chamber;
The distillation gas and a liquid containing a polymerization inhibitor are introduced into the receiving chamber, and the distillation gas is cooled while passing through the heat transfer pipe to form a condensate, and the condensate and the uncondensed distillation gas are the above-mentioned. Flows into the take-out chamber,
The area of the vertical plate portion of the baffle plate is larger than the opening area of the bonding port,
A top plate portion is provided to connect the upper side of the vertical plate portion and the inner wall of the lower lid portion,
The uncondensed distilled gas in the take-out chamber flows into a relay space surrounded by the baffle plate and the inner wall of the lower lid, and flows out from the relay space to the suction pipe through the joint port.
Spraying the polymerization inhibitor-containing liquid as droplets into the receiving chamber by a spray nozzle;
As the spray nozzle, when water is sprayed from the spray nozzle under the same conditions as when the polymerization inhibitor-containing liquid is sprayed from the spray nozzle into the receiving chamber, the Sauter average particle diameter of sprayed water drops is 570 to Use what becomes 1500 μm,
The manufacturing method of (meth) acrylic acid or its ester which makes the average gas flow rate of the said uncondensed distilled gas which flows in into the said relay space from the said extraction chamber 15.0 m / s or less.
前記縦板部の一方の側辺と前記下側蓋部内壁とをつないでおり、前記天板部の一方の側辺に接合された第1の側板部と、
前記縦板部の他方の側辺と前記下側蓋部内壁とをつないでおり、前記天板部の他方の側辺に接合された第2の側板部と、が設けられ、
前記バッフル板は、その下面側から前記未凝縮の蒸留ガスが前記中継スペースに流入するよう構成されている請求項1に記載の(メタ)アクリル酸又はそのエステルの製造方法。 The vertical plate portion is provided substantially in parallel with the joint port, and the baffle plate is provided with:
A first side plate connected with one side of the vertical plate and the inner wall of the lower lid and joined to one side of the top plate;
A second side plate connected to the other side of the vertical plate and the inner wall of the lower lid, and joined to the other side of the top plate;
The method for producing (meth) acrylic acid or an ester thereof according to claim 1, wherein the baffle plate is configured such that the uncondensed distilled gas flows into the relay space from the lower surface side thereof.
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