JP4147015B2

JP4147015B2 - Gas condensation method

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Publication number: JP4147015B2
Application number: JP2001308549A
Authority: JP
Inventors: 朗小川; 智道日野; 佳正安藤; 肇山近
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2021-10-04
Also published as: JP2003112001A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体の凝縮方法、より詳しくは、凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体を冷却塔で凝縮する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イソブチレンおよび／またはtert-ブチルアルコールの接触気相酸化によりメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を製造する際に、また、メタクロレインの接触気相酸化によりメタクリル酸を製造する際に、原料ガスを接触気相酸化させた反応ガスから目的生成物であるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を捕集するのには、通常、冷却塔が用いられる。一方、この反応ガス中には、目的生成物以外に、酢酸、アクロレイン、アクリル酸、アセトアルデヒドの他、テレフタル酸やトルイル酸などの芳香族化合物、タール状物質等の高沸点不純物が含まれている。テレフタル酸等の高沸点不純物は、冷却塔で反応ガスを冷却して目的生成物を含む反応ガスの凝縮液と非凝縮ガスとを得る際に、かかる凝縮液への溶解度が低いため、配管や塔壁等に析出し、閉塞を起こすことがある。
【０００３】
また、プロピレンの接触気相酸化によりアクロレインおよび／またはアクリル酸を製造する際に、原料ガスを接触気相酸化させた反応ガスから目的生成物であるアクロレインおよび／またはアクリル酸を捕集するのにも、通常、冷却塔が用いられる。この反応ガス中には、目的生成物以外に、酢酸、ギ酸、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドの他、タール状物質等の高沸点不純物が含まれており、冷却塔で反応ガスを冷却して目的生成物を含む反応ガスの凝縮液を得る際に、メタクロレインおよび／またはメタクリル酸を凝縮する場合と同様、高沸点不純物が配管や塔壁等に析出し、閉塞を起こすことがある。
【０００４】
その対策として、特開昭５０−１２６６０５号公報には、反応器出口から次の装置までの配管の管壁面温度および冷却器の冷却面の温度を無水マレイン酸の沸点以上に保ち、かつ、ガスの平均線速度を５ｍ／秒以上に保つことにより、高沸点不純物の付着、成長を防止することが開示されている。しかしながら、配管を保温したり、冷却器の冷却面の温度を無水マレイン酸の沸点以上で操作したり、反応ガスの線速度を上げることによって配管壁面、冷却器の冷却面における高沸点不純物の析出は防ぐことができるが、反応ガス線速度が低下する冷却塔入口部における高沸点不純物の析出を防ぐことは非常に難しい。
【０００５】
また、特開昭５１−２６７５号公報には、冷却塔壁にガス吹込ノズルを塔底液面の中央部に向けて斜め下向きに塔内部に突出させずに取り付け、高沸点不純物を含有する反応生成ガスを直接塔底液面の中央部に衝突させることが開示されている。これにより、ノズル直付け廻りの塔壁以外は温度勾配が小さくなり、高沸点不純物の析出を防ぐことができ、ノズル直付け廻りの塔壁は凝縮液によって連続的に冷却され、また、重合禁止剤に連続的に触れるので重合は起こらないと記載されている。しかしながら、冷却塔入口ノズル部を塔内部へ突出させずに取り付けた場合、急冷塔循環液（凝縮液）が直接反応ガスに接触し、冷却塔入口部分で高沸点不純物の析出が発生すると考えられる。
【０００６】
また、特開昭５７−９１９４４号公報には、反応ガスを急冷塔の塔頂部より反応ガス供給口での流速を１０ｍ／秒以上にて供給し、反応ガス供給口周囲は２００℃以上の加熱気体雰囲気とし、かつ、反応ガス供給口周囲に円環状に加熱気体を吹き込む口を有した急冷塔を用いて、反応ガスと凝縮液とを並流接触させることにより、高沸点副生物の付着、成長を防止し、配管等での閉塞を防止することが開示されている。また、特公平７−６４７７４号公報には、反応器出口直後の反応生成ガスに不活性ガスおよび／または反応循環ガスを供給混合することにより、メタクロレインの後酸化を防止し、かつ、テレフタル酸等の高沸点不純物の管壁への析出を抑制できることが開示されている。しかしながら、反応ガス供給口周囲に加熱気体を吹き込んだり、反応器出口直後のガスに不活性ガス等を混合して高沸点不純物の析出を抑制するには、膨大な量のガスが必要である場合があり、装置が大きくなる上に、その後のメタクロレインやメタクリル酸の吸収・回収工程の負荷が増大することもある。
【０００７】
このように、イソブチレン等の接触気相酸化によりメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を製造する際に、また、プロピレンの接触気相酸化によりアクロレインおよび／またはアクリル酸を製造する際にも、反応器出口ガス（反応ガス）を冷却塔で冷却して目的生成物の凝縮液を得るときの高沸点不純物の析出、特に、反応ガスの平均線速度が低下する冷却塔のガス入口部における高沸点不純物の析出は、連続運転を妨げるものとして問題になる場合があり、ガス入口部に析出した高沸点不純物を簡便に、また、後の工程の負荷を増大することなく抑制する方法が求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体を冷却塔で凝縮する際に冷却塔の気体の入口部に析出した高沸点不純物をプロセス運転中に簡便に、また、後の工程の負荷を増大することなく除去し、プロセスを長期間安定に運転できる気体の凝縮方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、数々の改良を試みたが、最終的には高沸点不純物の析出を長期に渡って防ぐことは困難であるという結論に達した。そこで、プロセス運転中に析出した高沸点不純物による汚れをプロセスの運転を継続しながら除去することを目的として鋭意検討を行った結果、本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の上記目的は以下の本発明により達成できる。
（１）凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体（凝縮性蒸気）を冷却塔に導入し、冷却凝縮する方法であって、冷却凝縮プロセスの運転を継続しながら、前記冷却塔の気体の入口部に連続的または断続的に水蒸気を吹き付けることを特徴とする気体の凝縮方法。
（２）前記冷却塔の気体の入口部に、導入される気体と冷却媒体とが直接接触するのを防ぐための冷却塔内部への突起部が設けられていることを特徴とする前記（１）の気体の凝縮方法。
（３）前記突起部が該気体の進行方向を変化させない構造を有する前記（２）の気体の凝縮方法。
（４）前記突起部内に、前記水蒸気を噴出するノズルが設置されており、このノズルから水蒸気を前記突起部の内側に吹き付けることを特徴とする前記（２）または（３）の気体の凝縮方法。
（５）前記冷却塔の気体の入口部の圧力損失が運転開始時の値から０．３〜４ｋＰａ上昇したときに、前記冷却塔の気体の入口部に水蒸気を３〜１８００秒間吹き付けることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかの気体の凝縮方法。
（６）前記凝縮対象物が（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかの気体の凝縮方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、凝縮対象物よりも沸点が高い不純物（高沸点不純物）を含む気体を冷却塔で凝縮する際に、冷却塔の気体の入口部に連続的または断続的に高沸物除去用ガスを吹き付けて、析出した高沸点不純物を除去する。高沸物除去用ガスは連続的に吹き付けてもよいが、高沸物除去用ガスの使用量を抑制でき、凝縮後の目的物の吸収・回収工程の負荷を減らせるので、断続的に吹き付けることが好ましい。
【００１２】
図１に、従来の一般的な冷却塔の図を示す。凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体（例えば、（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸の合成反応を行ない、反応器から出てきた反応ガス）は、ガス導入ライン５より冷却塔１に導入される。そして、冷却塔１で導入された気体は冷却媒体（ここでは、凝縮液）で冷却され、凝縮対象物が凝縮する。この凝縮対象物の凝縮液は、凝縮液ライン６より抜き出され、凝縮水循環ポンプ２によって凝縮液抜き出しライン７より次の工程へ送られるが、凝縮液の一部は熱交換器３に送られて所定の温度に冷却された後、凝縮液循環ライン８を通って冷却塔１内へスプレーされ、冷却塔に導入した高沸点不純物を含む気体と再び接触する。なお、従来の冷却塔のガス入口ノズル部分１０には、導入される気体と冷却媒体とが直接接触するのを防ぐような冷却塔内部への突起は設けられていない。
【００１３】
ここで、冷却塔のガス入口部では、通常、導入される気体の線速度が低下する。冷却塔ガス入口部でガス線速度が低下するのは、配管径と冷却塔径の差によるものである。配管ハンドブック＜第４版＞配管工学研究会編によれば、一般的な化学プラントの配管内低圧ガスの線速度は１０〜２０ｍ／秒となっており、この速度を目安に配管径が決定される。また、冷却塔径は、取り扱う条件、取り扱う物質の物性を元に、気液の接触効率、フラッディング防止、飛沫同伴防止などの観点から設計される。その結果、ガス線速度は５ｍ／秒以下の場合がほとんどと考えられる。したがって、ほとんどの場合、冷却塔のガス入口部分では導入される気体の線速度が低下する。そのため、さらには、導入される気体の線速度が低下するのと同時に気体が冷却媒体（凝縮液）と直接接触するため、冷却塔の気体の入口部に高沸点不純物が析出すると考えられる。冷却塔の気体の入口部とは、気体の線速度低下のために高沸点不純物が析出するところ、具体的には、冷却塔の気体の入口周囲の冷却塔壁、および、冷却塔近くの配管壁面のことをいう。
【００１４】
従来の方法では、このように析出した高沸点不純物のために冷却塔ガス入口部が閉塞を起こすことがあるという問題があった。
【００１５】
本発明では、冷却塔の気体の入口部に析出した高沸点不純物を、高沸物除去用ガスを吹き付けることによって、物理的に掻き落として除去する。これにより、冷却塔の気体の入口部が閉塞することを簡便に防止でき、プロセスを長期間安定に運転できる。また、本発明は、従来のものと比べて、多量のガスを冷却塔に導入せずに優れた効果が得られるので、後の工程、例えばメタクロレインやメタクリル酸の吸収・回収工程、アクロレインやアクリル酸の吸収・回収工程の負荷をあまり増大させることがない。
【００１６】
高沸物除去用ガスとしては、凝縮対象物と反応しないものであれば特に限定されないが、不活性のもの、例えば、水蒸気、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等が好ましい。また、高沸点不純物を物理的に掻き落とすので、高沸物除去用ガスは密度の大きな状態で供給することが好ましい。中でも、高沸物除去用ガスとしては、経済性と効果の点等から、水蒸気が好ましい。高沸物除去用ガスは、１種を用いても２種以上を併用してもかまわない。
【００１７】
本発明が適用される、凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体としては特に限定されない。中でも、本発明は、イソブチレンおよび／またはtert-ブチルアルコールの接触気相酸化等により得られるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を含む反応ガス、メタクロレインの接触気相酸化等により得られるメタクリル酸を含む反応ガスから目的生成物であるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を凝縮させて捕集するのに好適であり、また、プロピレンの接触気相酸化等により得られるアクロレインおよび／またはアクリル酸を含む反応ガスから目的生成物であるアクロレインおよび／またはアクリル酸を凝縮させて捕集するのにも好適である。
【００１８】
ここで、イソブチレンおよび／またはtert-ブチルアルコールの接触気相酸化の反応条件、メタクロレインの接触気相酸化の反応条件、プロピレンの接触気相酸化の反応条件は、特に限定されず、公知の方法に従って行えばよい。また、冷却塔に導入する反応ガスの組成、高沸点不純物の含有量は製造方法等により異なり、特に限定されない。
【００１９】
以下、本発明を図２、３を用いて詳細に説明する。なお、図２、３は本発明を実施するためのプロセスの一例であり、本発明は図２、３により何ら制限されない。
【００２０】
本発明で用いる冷却塔は特に限定されないが、通常、スプレー塔が用いられる。気体（凝縮性蒸気）と冷却媒体とが並流（流れが同方向）するものであっても向流（流れが逆方向）するものであってもよい。
【００２１】
また、冷却塔の運転条件、冷却塔に導入する高沸点不純物を含む気体の流速、温度、圧力は、公知の方法に従い、凝縮対象物等により適宜決めればよい。
【００２２】
冷却媒体としては、通常、冷却塔で凝縮した気体の凝縮液を用いるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
本発明で用いる冷却塔の一例を図２に、図２に示す冷却塔の気体の入口部の拡大図を図３に示す。
【００２４】
凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体（例えば、（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸の合成反応を行ない、反応器から出てきた反応ガス）は、ガス導入ライン５より冷却塔１に導入される。そして、冷却塔１で導入された気体は冷却媒体（ここでは、凝縮液）で冷却され、凝縮対象物が凝縮する。この凝縮対象物の凝縮液は、凝縮液ライン６より抜き出され、凝縮水循環ポンプ２によって凝縮液抜き出しライン７より次の工程へ送られる。また、凝縮液の一部は、熱交換器３に送られて所定の温度に冷却された後、凝縮液循環ライン８を通って冷却塔１内へスプレーされ、冷却塔に導入した高沸点不純物を含む気体と再び接触する。
【００２５】
本発明で用いる冷却塔は、従来の冷却塔と違い、気体の入口部に水蒸気等の高沸物除去用ガスを吹き付ける構造をしている。高沸物除去用ガスは、気体の入口部に設置された高沸物除去用ガススプレーノズルより高沸点不純物が析出する気体の入口部に吹き付けられる。高沸物除去用ガスは、プロセスガス（凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体）の流れに逆らわない方向から吹き付けることが好ましい。高沸物除去用ガススプレーノズルの構造および個数については特に限定されないが、析出する高沸点不純物全面に吹き付けられるような構造および個数が好ましい。また、高沸物除去用ガスラインもノズルに合わせて設置すればよい。
【００２６】
図２に示す冷却塔１では、ガス入口ノズル部分１１に、導入される気体と冷却媒体（凝縮液）とが直接接触するのを防ぐような冷却塔内部への突起（ガスノズル突起部）を有している。この冷却塔の気体の入口部の拡大図を図３に示す。
【００２７】
ガス入口ノズル部分に塔内部への突起がない従来の冷却塔では、冷却塔の気体の入口部で導入される気体の線速度が低下するのと同時に、気体が冷却媒体と直接接触するため高沸点不純物が析出すると考えられる。一方、図２、３に示す冷却塔では、気体の線速度が低下する気体の入口部に、図３のような冷却塔内部へのガスノズル突起部１２を設けている。このガスノズル突起部１２は、冷却塔に導入される気体と冷却媒体（凝縮液）との直接接触を防ぐもので、冷却媒体が気体に降りかからないようにする屋根（覆い）のような役割を果たすものである。
【００２８】
本発明では、冷却塔の気体の入口部に高沸物除去用ガスを吹き付ける構造を有していれば突起部を設けなくてもかまわないが、このような冷却塔内部へのガスノズル突起部１２を設けることが好ましい。気体の線速度が低下する冷却塔の気体の入口部において導入される気体と冷却媒体とが直接接触するのを防止することで高沸点不純物の析出を抑制でき、しかも、高沸点不純物が主にガスノズル突起部の内側（覆いの下側）に析出するので、そこに高沸物除去用ガスを吹き付けることで析出する高沸点不純物を十分に除去できてプロセスを長期間安定に運転できる。
【００２９】
ガスノズル突起部１２の構造としては、気体の入口部で冷却塔に導入される気体と冷却媒体とが直接接触しなければ特に限定されない。ガスノズル突起部が、気体の進行方向を変化させない構造を有することができる。具体的には、例えば、図３に示すような冷却塔と配管との接続部分の上から下まで覆うような半円状の覆いを設ける他、配管の大きさに合わせて管状の突起部を設けてもよく、その他の形状にしてもよい。また、その大きさも、気体の入口部の冷却塔壁、配管壁面への高沸点不純物の析出が抑制できれば特に限定されないが、冷却塔と配管との接続部分の一部を覆うような突起部を設けるよりも全体を覆うような突起部を設けることが好ましい。
【００３０】
そして、ガスノズル突起部１２の内側（覆いの下側）に析出する高沸点不純物については、ガスノズル突起部１２内に設置されている高沸物除去用ガスライン１３の高沸物除去用ガススプレーノズル１４より高沸物除去用ガスを吹き付け、析出した高沸点不純物を除去する。高沸物除去用ガスは、図３に示すように、ガスノズル突起部１２の内側の面（覆いの下側の面）にプロセスガス流の上流側から吹き付けることが好ましい。
【００３１】
ガスノズル突起部１２内に設置されている高沸物除去用ガスラインおよび高沸物除去用ガススプレーノズルの構造および個数については特に限定されないが、析出する高沸点不純物全面に吹き付けられるような構造および個数が好ましい。
【００３２】
吹き付ける高沸物除去用ガス、好ましくは水蒸気については、析出する高沸点不純物を除去できるエネルギーをもっていることが好ましく、具体的には、高沸物除去用ガスのもつエネルギーが大きくて高沸点不純物を十分除去できるので０．３ＭＰａ以上、特に２ＭＰａ以上が好ましい。また、経済的という点から２０ＭＰａ以下、特に８ＭＰａ以下が好ましい。
【００３３】
吹き付ける高沸物除去用ガスの温度は特に限定されないが、通常、加熱する必要はない。
【００３４】
イソブチレンおよび／またはtert-ブチルアルコールの接触気相酸化等により得られるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を含む反応ガス、メタクロレインの接触気相酸化等により得られるメタクリル酸を含む反応ガスから目的生成物であるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を凝縮させて捕集する場合、また、プロピレンの接触気相酸化等により得られるアクロレインおよび／またはアクリル酸を含む反応ガスから目的生成物であるアクロレインおよび／またはアクリル酸を凝縮させて捕集する場合、高沸物除去用ガスとして、原料ガスの接触気相酸化により目的生成物を製造する際の酸化反応熱を回収して得られる水蒸気を用いることも可能である。
【００３５】
高沸物除去用ガスは連続的に吹き付けてもかまわないが、断続的に吹き付けることが好ましく、冷却塔の気体の入口部における圧力損失を測定し、所定の圧力損失に達したときに高沸物除去用ガスを吹き付けることが特に好ましい。不必要に水等の高沸物除去用ガスを系内に入れると、凝縮させた目的物の回収工程などの後の工程、例えば、（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸の吸収・回収工程の負荷が増大してくる場合もあるからである。
【００３６】
ここで、圧力損失とは、ガス導入ライン（凝縮対象物を含む気体が導入される配管）内の圧力と冷却塔の気相部の圧力との差をいう。
【００３７】
高沸物除去用ガスを吹き付けるときの冷却塔の気体の入口部における圧力損失としては、運転開始時の圧力損失の値からの上昇値が０．３ｋＰａ以上であることが好ましく、運転開始時の圧力損失の値からの上昇値が４ｋＰａ以下、特に２ｋＰａ以下であることが好ましい。気体の入口部における圧力損失の運転開始時からの上昇値がこの範囲より小さければ、ほとんど高沸点不純物は析出しておらず、プロセス運転上特に問題になることはあまりない。また、気体の入口部における圧力損失の運転開始時からの上昇値があまりに大きくなり過ぎると、高沸物除去用ガスを吹き付ける効果が得られにくくなることがあり、析出した高沸点不純物を十分に除去できない場合がある。
【００３８】
高沸物除去用ガスを吹き付ける時間は、十分な高沸物除去用ガス吹き付けの効果が得られ、析出した高沸点不純物を十分に除去できるので３秒以上、特に１０秒以上が好ましい。また、高沸物除去用ガスを吹き付ける時間は、１８００秒以下、特に３００秒以下が好ましい。高沸物除去用ガスを吹き付ける時間があまりに長くなると、不必要に水蒸気等の高沸物除去用ガスを系内に入れることになり、凝縮させた目的物の回収工程などの後の工程、例えば、（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸の吸収・回収工程の負荷が増大してくることがある。
【００３９】
ガス導入ライン５は、冷却塔に導入される気体中の高沸点不純物の析出を防ぐためにその気体の露点以上に保温することが好ましい。特に、イソブチレンおよび／またはtert-ブチルアルコールの接触気相酸化等により得られるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を含む反応ガス、メタクロレインの接触気相酸化等により得られるメタクリル酸を含む反応ガス、また、プロピレンの接触気相酸化等により得られるアクロレインおよび／またはアクリル酸を含む反応ガスを凝縮する場合、反応器から冷却塔までの反応ガスの通るライン（ガス導入ライン５）は、反応ガス中の高沸点不純物の析出を防ぐために反応ガスの露点以上、具体的には、２００〜２５０℃以上に保温することが好ましい。
【００４０】
また、配管表面あるいは冷却塔内部への突起表面は、バス研磨仕上げ等を行ってもかまわない。
【００４１】
高沸物除去用ガスの吹き付けにより除去した高沸点不純物は、通常、気体を凝縮した液（凝縮対象物を主成分とする溶液）にはほとんど溶解しない。そのため、図２に示すように、通常、凝縮液循環ポンプのサクションに設置したストレーナー４等により高沸点不純物は系外に除去する。
【００４２】
ストレーナーについては特に限定はなく、内部に凝縮液から高沸点不純物を捕集できる目開きのスクリーンを設置してあればよい。また、ストレーナーの洗浄作業を行うため、２系列設けることが好ましく、容易に洗浄できる構造、例えば逆洗式のストレーナーが好ましい。
【００４３】
高沸点不純物を除去した凝縮対象物を含む凝縮液は、凝縮水循環ポンプによって凝縮液抜き出しラインより次の工程へ送られる。凝縮対象物が（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸である場合、通常、この凝縮液は蒸留や抽出操作等の手段で精製されて目的生成物である（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸が得られる。
【００４４】
【実施例】
［実施例１］
反応器においてtert-ブチルアルコールの接触気相酸化を行ない、メタクロレインを含む反応器出口ガス（反応ガス）を図２に示すような冷却塔１へガス導入ライン５より導入した。この反応ガスの組成は、メタクロレイン４．７モル％、水１６．９モル％、非凝縮性ガス７７．７モル％、その他(高沸点不純物を含む)０．７モル％であった。また、この反応ガスを冷却塔に導く前に熱交換器により２００℃に冷却した。そのときの反応ガスの圧力はゲージ圧で４０ｋＰａであった。
【００４５】
運転を開始した当初の冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．４ｋＰａであった。運転中は、凝縮液の循環量を１０００〜１４００Ｌ／Ｈ、凝縮液の温度を５０〜５５℃、冷却塔から抜き出される反応ガスの温度を６０〜６５℃となるようにし、熱交換器３で冷却した凝縮液を冷却塔内にスプレーした。
【００４６】
２０日間運転したところで冷却塔の気体の入口部における圧力損失が１．６ｋＰａ（運転開始時からの上昇値１．２ｋＰａ）となったので、水蒸気スプレーノズル１４より４ＭＰａの水蒸気を１２０秒間吹き付けた。その結果、冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．４ｋＰａとなった。
【００４７】
さらに１８日間運転したところで冷却塔の気体の入口部における圧力損失が１．６ｋＰａ（運転開始時からの上昇値１．２ｋＰａ）となったので、水蒸気スプレーノズル１４より４ＭＰａの水蒸気を１２０秒間吹き付けた。その結果、冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．５ｋＰａとなった。
【００４８】
このように冷却塔の気体の入口部における圧力損失が所定の圧力に達したところで水蒸気スプレーノズルより間欠的に水蒸気を吹き付け、反応ガス入口部に付着した高沸点不純物を除去しながら７００日以上連続的にこのプロセスを運転することができた。なお、運転中、２０日に１回程度、ストレーナー４の切り替えと洗浄作業とを行った。
【００４９】
［比較例１］
冷却塔の気体の入口部における間欠的な水蒸気の吹き付けを行わない以外は実施例１と同じ条件でプロセスを運転したところ、運転開始４３日目で冷却塔の気体の入口部における圧力損失は３ｋＰａとなり、さらに運転を続行した結果、８２日目に冷却塔の気体の入口部における圧力損失が１０ｋＰａを越え、連続運転が困難になったので運転を停止した。運転停止後に冷却塔内部を確認したところ、冷却塔の気体の入口部のほとんどが析出した高沸点不純物により閉塞していた。
【００５０】
［実施例２］
反応器においてtert-ブチルアルコールの接触気相酸化を行ない、メタクロレインおよび／またはメタクリル酸を含む反応器出口ガス（反応ガス）を図２に示すような冷却塔１へガス導入ライン５より導入した。この反応ガスの組成は、メタクロレイン０．６モル％、メタクリル酸３．０モル％、水１３．７モル％、非凝縮性ガス８２．７モル％、その他(高沸点不純物を含む)０．１モル％であった。また、この反応ガスを冷却塔に導く前に熱交換器により２５０℃に冷却した。そのときの反応ガスの圧力はゲージ圧で３８ｋＰａであった。
【００５１】
運転を開始した当初の冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．４ｋＰａであった。運転中は、凝縮液の循環量を１０００〜１４００Ｌ／Ｈ、凝縮液の温度を４０〜４５℃、冷却塔から抜き出される反応ガスの温度を５０〜５５℃となるようにし、熱交換器３で冷却した凝縮液を冷却塔内にスプレーした。
【００５２】
４０日間運転したところで冷却塔の気体の入口部における圧力損失が２ｋＰａ（運転開始時からの上昇値１．６ｋＰａ）となったので、水蒸気スプレーノズル１４より４ＭＰａの水蒸気を１２０秒間吹き付けた。その結果、冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．４ｋＰａとなった。
【００５３】
さらに３６日間運転したところで冷却塔の気体の入口部における圧力損失が２ｋＰａ（運転開始時からの上昇値１．６ｋＰａ）となったので、水蒸気スプレーノズル１４より４ＭＰａの水蒸気を１２０秒間吹き付けた。その結果、冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．４ｋＰａとなった。
【００５４】
このように冷却塔の気体の入口部における圧力損失が所定の圧力に達したところで水蒸気スプレーノズルより間欠的に水蒸気を吹き付け、反応ガス入口部に付着した高沸点不純物を除去しながら７００日以上連続的にこのプロセスを運転することができた。なお、運転中、４０日に１回程度、ストレーナー４の切り替えと洗浄作業とを行った。
【００５５】
［比較例２］
冷却塔の気体の入口部における間欠的な水蒸気の吹き付けを行わない以外は実施例２と同じ条件でプロセスを運転したところ、運転開始６５日目で冷却塔の気体の入口部における圧力損失は３ｋＰａとなり、さらに運転を続行した結果、１２０日目に冷却塔の気体の入口部における圧力損失が１０ｋＰａを越え、連続運転が困難になったので運転を停止した。運転停止後に冷却塔内部を確認したところ、冷却塔の気体の入口部のほとんどが析出した高沸点不純物により閉塞していた。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体を冷却塔で凝縮する際に冷却塔入口部に生じる高沸点不純物の析出をプロセス運転中に簡便に、また、後の工程の負荷を増大することなく除去し、プロセスを長期間安定に運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な冷却塔の概略図である。
【図２】本発明を実施するためのプロセスの一例であり、本発明で用いる冷却塔の概略図である。
【図３】図２に示す冷却塔の気体の入口部の拡大図である。
【符号の説明】
１冷却塔
２凝縮水循環ポンプ
３熱交換器
４ストレーナー
５ガス導入ライン
６凝縮液ライン
７凝縮液抜き出しライン
８凝縮液循環ライン
９反応ガス抜き出しライン
１０ガス入口ノズル部分(突起なし)
１１ガス入口ノズル部分(突起あり)
１２ガスノズル突起部
１３高沸物除去用ガスライン
１４高沸物除去用ガススプレーノズル
１５高沸物除去用ガス導入部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for condensing a gas, and more particularly, to a method for condensing a gas containing impurities having a boiling point higher than that of an object to be condensed in a cooling tower.
[0002]
[Prior art]
When producing methacrolein and / or methacrylic acid by catalytic gas phase oxidation of isobutylene and / or tert-butyl alcohol, and when producing methacrylic acid by catalytic gas phase oxidation of methacrolein, the raw material gas is contacted with gas. A cooling tower is usually used for collecting methacrolein and / or methacrylic acid as target products from the phase-oxidized reaction gas. On the other hand, in addition to the target product, this reaction gas contains high-boiling impurities such as acetic acid, acrolein, acrylic acid, acetaldehyde, aromatic compounds such as terephthalic acid and toluic acid, and tar-like substances. . High-boiling impurities such as terephthalic acid have low solubility in the condensate when the reaction gas is cooled in a cooling tower to obtain a condensate and a non-condensate gas containing the target product. It may deposit on the tower wall and cause clogging.
[0003]
In addition, when producing acrolein and / or acrylic acid by catalytic vapor phase oxidation of propylene, the target product acrolein and / or acrylic acid is collected from the reaction gas obtained by catalytic vapor phase oxidation of the raw material gas. Usually, a cooling tower is used. In addition to the target product, this reaction gas contains acetic acid, formic acid, acetaldehyde, formaldehyde, and high-boiling impurities such as tar-like substances. The target gas is cooled by cooling the reaction gas in a cooling tower. When obtaining the condensate of the reaction gas to be contained, high-boiling impurities may precipitate on the pipes and tower walls, etc., causing clogging, as in the case of condensing methacrolein and / or methacrylic acid.
[0004]
As a countermeasure, Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-126605 discloses that the temperature of the wall surface of the pipe from the reactor outlet to the next apparatus and the temperature of the cooling surface of the cooler are kept above the boiling point of maleic anhydride, and gas It is disclosed that high-boiling point impurities are prevented from adhering and growing by maintaining the average linear velocity of 5 m / second or more. However, precipitation of high-boiling impurities on the wall surface of the pipe and the cooling surface of the cooler by keeping the pipe warm, operating the cooling surface of the cooler above the boiling point of maleic anhydride, or increasing the linear velocity of the reaction gas However, it is very difficult to prevent precipitation of high-boiling impurities at the cooling tower inlet where the reaction gas linear velocity decreases.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-2675 discloses a reaction containing a high-boiling-point impurity in which a gas blowing nozzle is attached to a cooling tower wall obliquely downward without projecting inside the tower toward the center of the bottom liquid surface. It is disclosed that the produced gas directly collides with the center of the liquid level at the bottom of the column. This reduces the temperature gradient except for the tower wall around the nozzle and prevents precipitation of high-boiling impurities. The tower wall around the nozzle is continuously cooled by the condensate, and polymerization is prohibited. It is described that polymerization does not occur because the agent is continuously touched. However, when the cooling tower inlet nozzle part is mounted without protruding into the tower, it is considered that the quenching tower circulating liquid (condensate) directly contacts the reaction gas, and high boiling point impurities are precipitated at the cooling tower inlet. .
[0006]
JP-A-57-91944 discloses that a reaction gas is supplied from the top of the quenching tower at a flow rate of 10 m / second or more at the reaction gas supply port, and the reaction gas supply port is heated to 200 ° C. or more. By using a quenching tower having a gas atmosphere and an outlet for blowing heated gas in an annular shape around the reaction gas supply port, the reaction gas and the condensate are brought into co-current contact with each other, thereby attaching high-boiling byproducts. It is disclosed that growth is prevented and blockage in piping or the like is prevented. Japanese Patent Publication No. 7-64774 discloses a method in which post-oxidation of methacrolein is prevented by supplying and mixing an inert gas and / or a reaction circulation gas to the reaction product gas immediately after the reactor outlet, and terephthalic acid It has been disclosed that precipitation of high boiling impurities such as, etc. on the tube wall can be suppressed. However, when a large amount of gas is required to blow heated gas around the reaction gas supply port or to mix the inert gas with the gas immediately after the reactor outlet to suppress the precipitation of high boiling impurities In addition to increasing the size of the apparatus, the load on the subsequent absorption and recovery process for methacrolein and methacrylic acid may increase.
[0007]
Thus, when producing methacrolein and / or methacrylic acid by catalytic gas phase oxidation of isobutylene or the like, and also when producing acrolein and / or acrylic acid by catalytic gas phase oxidation of propylene, the reactor outlet Precipitation of high-boiling impurities when the gas (reaction gas) is cooled by a cooling tower to obtain a condensate of the target product, in particular, high-boiling impurities at the gas inlet of the cooling tower where the average linear velocity of the reaction gas decreases. Precipitation sometimes becomes a problem as a hindrance to continuous operation, and there is a need for a method for suppressing high-boiling impurities deposited at the gas inlet portion in a simple manner and without increasing the load of subsequent processes.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, when a gas containing an impurity having a boiling point higher than that of an object to be condensed is condensed in the cooling tower, the high boiling point impurity deposited on the gas inlet portion of the cooling tower can be simply and during the process operation. An object of the present invention is to provide a method for condensing gas that can be removed without increasing the load of the gas and can stably operate the process for a long time.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors tried many improvements, but finally came to the conclusion that it is difficult to prevent precipitation of high boiling impurities over a long period of time. Therefore, as a result of intensive studies for the purpose of removing dirt caused by high boiling point impurities deposited during the process operation while continuing the process operation, the present invention has been made.
[0010]
That is, the above object of the present invention can be achieved by the following present invention.
(1) A method of introducing a gas (condensable vapor) containing an impurity having a boiling point higher than that of an object to be condensed into a cooling tower and cooling and condensing the gas,While continuing the operation of the cooling condensation process,Continuously or intermittently at the gas inlet of the cooling towerwater vaporA method of condensing gas, characterized by spraying.
(2) The above-mentioned (1) is characterized in that the gas inlet of the cooling tower is provided with a protrusion into the cooling tower for preventing direct contact between the introduced gas and the cooling medium. ) Gas condensation method.
(3)The gas condensation method according to (2), wherein the protrusion has a structure that does not change a traveling direction of the gas.
(4) In the projection,water vaporNozzle is installed, and from this nozzlewater vapor(2), characterized by spraying the inside of the protrusion.Or (3)Gas condensation method.
(5) When the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower rises by 0.3 to 4 kPa from the value at the start of operation, the gas at the gas inlet of the cooling towerwater vaporAre sprayed for 3 to 1800 seconds, (1) to (4) Any gas condensation method.
(6) The method for condensing a gas according to any one of (1) to (5), wherein the condensation object is (meth) acrolein and / or (meth) acrylic acid.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, when a gas containing an impurity having a higher boiling point (high boiling point impurity) than the object to be condensed is condensed in the cooling tower, the gas for high boiling substance removal is continuously or intermittently provided at the gas inlet of the cooling tower. To remove the precipitated high-boiling impurities. High boiling material removal gas may be sprayed continuously, but the amount of high boiling material removal gas used can be reduced and the load on the absorption / recovery process of the target product after condensation can be reduced. It is preferable.
[0012]
FIG. 1 shows a diagram of a conventional general cooling tower. A gas containing impurities having a boiling point higher than that of the condensing target (for example, a reaction gas that has been synthesized from (meth) acrolein and / or (meth) acrylic acid and has come out of the reactor) is cooled from the gas introduction line 5. It is introduced into the tower 1. And the gas introduce | transduced by the cooling tower 1 is cooled with a cooling medium (here condensate), and a condensation target object condenses. The condensate of the condensate is extracted from the condensate line 6 and sent to the next step from the condensate extraction line 7 by the condensed water circulation pump 2, but part of the condensate is sent to the heat exchanger 3. After cooling to a predetermined temperature, it is sprayed into the cooling tower 1 through the condensate circulation line 8 and again comes into contact with the gas containing the high-boiling impurities introduced into the cooling tower. In addition, the gas inlet nozzle portion 10 of the conventional cooling tower is not provided with a protrusion into the cooling tower that prevents direct contact between the introduced gas and the cooling medium.
[0013]
Here, at the gas inlet of the cooling tower, the linear velocity of the introduced gas usually decreases. The gas linear velocity decreases at the cooling tower gas inlet due to the difference between the pipe diameter and the cooling tower diameter. According to the Piping Handbook <4th Edition> Piping Engineering Study Group, the line speed of low-pressure gas in pipes of general chemical plants is 10 to 20 m / sec. The pipe diameter is determined based on this speed. The The cooling tower diameter is designed from the viewpoints of gas-liquid contact efficiency, flooding prevention, and splash entrainment prevention based on the handling conditions and the physical properties of the handled substances. As a result, the gas linear velocity is considered to be almost 5 m / sec or less. Therefore, in most cases, the linear velocity of the introduced gas decreases at the gas inlet portion of the cooling tower. Therefore, it is further considered that high-boiling impurities are deposited at the gas inlet of the cooling tower because the gas directly contacts the cooling medium (condensate) at the same time as the linear velocity of the introduced gas decreases. The gas inlet portion of the cooling tower is where high-boiling impurities are deposited due to a decrease in the linear velocity of the gas. Specifically, the cooling tower wall around the gas inlet of the cooling tower and the piping near the cooling tower Refers to the wall surface.
[0014]
The conventional method has a problem that the cooling tower gas inlet may be clogged due to the high boiling point impurities thus precipitated.
[0015]
In the present invention, the high-boiling impurities deposited on the gas inlet of the cooling tower are physically scraped off by blowing a high-boiler removal gas. Thereby, it is possible to easily prevent the gas inlet of the cooling tower from being blocked, and the process can be stably operated for a long period of time. In addition, the present invention provides an excellent effect without introducing a large amount of gas into the cooling tower as compared with the conventional one, so that the subsequent steps, for example, the absorption / recovery step of methacrolein or methacrylic acid, acrolein, The load of the acrylic acid absorption / recovery process is not increased so much.
[0016]
The high boiling point removal gas is not particularly limited as long as it does not react with the object to be condensed, but is preferably inert, for example, water vapor, nitrogen, argon, helium, carbon dioxide and the like. Further, since the high boiling point impurities are physically scraped off, it is preferable to supply the high boiling point removal gas in a high density state. Among these, as the high boiling point removal gas, water vapor is preferable from the viewpoints of economy and effects. The high boiling point removal gas may be used alone or in combination of two or more.
[0017]
The gas to which the present invention is applied is not particularly limited as a gas containing impurities having a boiling point higher than that of the condensation target. Among them, the present invention includes methacrolein and / or a reaction gas containing methacrylic acid obtained by catalytic gas phase oxidation of isobutylene and / or tert-butyl alcohol, and methacrylic acid obtained by catalytic gas phase oxidation of methacrolein. Reaction gas containing acrolein and / or acrylic acid, which is suitable for condensing and collecting methacrolein and / or methacrylic acid as target products from reaction gas, and obtained by catalytic gas phase oxidation of propylene, etc. Therefore, it is also suitable for condensing and collecting acrolein and / or acrylic acid, which are target products.
[0018]
Here, the reaction conditions for the catalytic gas phase oxidation of isobutylene and / or tert-butyl alcohol, the reaction conditions for the catalytic gas phase oxidation of methacrolein, and the reaction conditions for the catalytic gas phase oxidation of propylene are not particularly limited. Follow the instructions below. The composition of the reaction gas introduced into the cooling tower and the content of high-boiling impurities vary depending on the production method and the like and are not particularly limited.
[0019]
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 are examples of the process for carrying out the present invention, and the present invention is not limited by FIGS.
[0020]
Although the cooling tower used by this invention is not specifically limited, Usually, a spray tower is used. The gas (condensable vapor) and the cooling medium may be cocurrent (flow is in the same direction) or countercurrent (flow is in the reverse direction).
[0021]
Further, the operating conditions of the cooling tower, the flow rate, temperature, and pressure of the gas containing the high-boiling impurities introduced into the cooling tower may be appropriately determined according to the condensation object in accordance with a known method.
[0022]
As the cooling medium, a gas condensate condensed in a cooling tower is usually used, but is not limited thereto.
[0023]
An example of the cooling tower used in the present invention is shown in FIG. 2, and an enlarged view of the gas inlet of the cooling tower shown in FIG. 2 is shown in FIG.
[0024]
A gas containing impurities having a boiling point higher than that of the condensing target (for example, a reaction gas that has been synthesized from (meth) acrolein and / or (meth) acrylic acid and has come out of the reactor) is cooled from the gas introduction line 5. It is introduced into the tower 1. And the gas introduce | transduced by the cooling tower 1 is cooled with a cooling medium (here condensate), and a condensation target object condenses. The condensate of this condensation object is extracted from the condensate line 6 and sent to the next step from the condensate extraction line 7 by the condensed water circulation pump 2. Further, a part of the condensate is sent to the heat exchanger 3 and cooled to a predetermined temperature, and then sprayed into the cooling tower 1 through the condensate circulation line 8 and introduced into the cooling tower. It comes into contact again with the gas containing.
[0025]
Unlike the conventional cooling tower, the cooling tower used in the present invention has a structure in which a high boiling matter removing gas such as water vapor is blown to the gas inlet. The high boiler removal gas is blown to the gas inlet portion where the high boiling point impurities are deposited from the high boiler removal gas spray nozzle installed at the gas inlet portion. The high-boiler removal gas is preferably blown from a direction that does not oppose the flow of the process gas (a gas containing an impurity having a boiling point higher than that of the condensation target). The structure and number of the high-boiler removal gas spray nozzle are not particularly limited, but a structure and number that can be sprayed over the entire surface of the high-boiling impurities to be deposited are preferable. Moreover, what is necessary is just to install the gas line for high boiling thing removal according to a nozzle.
[0026]
In the cooling tower 1 shown in FIG. 2, the gas inlet nozzle portion 11 has a protrusion (gas nozzle protrusion) into the cooling tower that prevents the introduced gas and the cooling medium (condensate) from coming into direct contact. is doing. An enlarged view of the gas inlet of the cooling tower is shown in FIG.
[0027]
In a conventional cooling tower in which the gas inlet nozzle portion has no protrusion into the tower, the linear velocity of the gas introduced at the gas inlet of the cooling tower decreases, and at the same time, the gas is in direct contact with the cooling medium. Boiling impurities are thought to precipitate. On the other hand, in the cooling tower shown in FIGS. 2 and 3, the gas nozzle protrusion 12 into the cooling tower as shown in FIG. 3 is provided at the gas inlet where the linear velocity of the gas decreases. The gas nozzle protrusion 12 prevents direct contact between the gas introduced into the cooling tower and the cooling medium (condensate), and serves as a roof (cover) that prevents the cooling medium from falling on the gas. Is.
[0028]
In the present invention, as long as it has a structure in which a gas for removing high-boiling substances is blown to the gas inlet of the cooling tower, the protrusion may not be provided. However, the gas nozzle protrusion 12 into the cooling tower may be provided. Is preferably provided. By preventing direct contact between the gas introduced at the gas inlet of the cooling tower where the gas linear velocity is reduced and the cooling medium, precipitation of high boiling impurities can be suppressed, and high boiling impurities are mainly used. Since it deposits inside the gas nozzle projection (under the cover), the high-boiling impurities deposited can be sufficiently removed by spraying a high-boiler removal gas on the gas nozzle so that the process can be stably operated for a long period of time.
[0029]
The structure of the gas nozzle protrusion 12 is not particularly limited as long as the gas introduced into the cooling tower and the cooling medium are not in direct contact with each other at the gas inlet.The gas nozzle protrusion can have a structure that does not change the gas traveling direction.Specifically, for example, a semicircular cover that covers from the top to the bottom of the connection portion between the cooling tower and the pipe as shown in FIG. 3 is provided, and a tubular protrusion is formed according to the size of the pipe. You may provide and you may make it another shape. Also, the size is not particularly limited as long as precipitation of high-boiling impurities on the cooling tower wall and piping wall surface of the gas inlet can be suppressed, but there is a protrusion that covers a part of the connection between the cooling tower and the piping. It is preferable to provide a protrusion that covers the whole rather than providing it.
[0030]
And about the high boiling point impurity which precipitates inside the gas nozzle projection part 12 (under cover), the gas spray nozzle for high boiling substance removal of the gas line 13 for high boiling substance removal installed in the gas nozzle projection part 12 14 is sprayed with a high-boiler removal gas to remove the precipitated high-boiling impurities. As shown in FIG. 3, the high-boiler removal gas is preferably blown from the upstream side of the process gas flow to the inner surface (the lower surface of the cover) of the gas nozzle protrusion 12.
[0031]
The structure and number of the high-boiler removal gas line and the high-boiler removal gas spray nozzle installed in the gas nozzle protrusion 12 are not particularly limited. Number is preferred.
[0032]
The high-boiler removal gas to be sprayed, preferably water vapor, preferably has an energy capable of removing the high-boiling impurities that precipitate, and specifically, the high-boiler removal gas has a large energy and the high-boiling impurities are removed. Since it can be removed sufficiently, 0.3 MPa or more, particularly 2 MPa or more is preferable. Moreover, 20 MPa or less, especially 8 MPa or less are preferable from the economical viewpoint.
[0033]
The temperature of the high-boiler removal gas to be sprayed is not particularly limited, but usually does not need to be heated.
[0034]
Target product from reaction gas containing methacrolein and / or methacrylic acid obtained by catalytic gas phase oxidation of isobutylene and / or tert-butyl alcohol, and reaction gas containing methacrylic acid obtained by catalytic gas phase oxidation of methacrolein When methacrolein and / or methacrylic acid is condensed and collected, acrolein and / or the target product is obtained from a reaction gas containing acrolein and / or acrylic acid obtained by catalytic gas phase oxidation of propylene and the like. When condensing and collecting acrylic acid, it is also possible to use water vapor obtained by recovering the heat of oxidation reaction when producing the target product by catalytic gas phase oxidation of the raw material gas as the high boiler removal gas It is.
[0035]
The high boiler removal gas may be blown continuously, but it is preferable to blow intermittently, and the pressure loss at the inlet of the cooling tower gas is measured. It is particularly preferable to spray an object removing gas. If a gas for removing high-boiling substances such as water is added to the system unnecessarily, a subsequent process such as a recovery process of the condensed target product, for example, absorption of (meth) acrolein and / or (meth) acrylic acid This is because the load of the recovery process may increase.
[0036]
Here, the pressure loss refers to the difference between the pressure in the gas introduction line (the pipe into which the gas containing the condensation target is introduced) and the pressure in the gas phase portion of the cooling tower.
[0037]
As the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower when blowing the high boiler removal gas, it is preferable that the rise from the pressure loss value at the start of operation is 0.3 kPa or more, It is preferable that the increase value from the pressure loss value is 4 kPa or less, particularly 2 kPa or less. If the rise value of the pressure loss at the gas inlet from the start of operation is smaller than this range, almost no high boiling point impurities are precipitated, and there is not much problem in the process operation. In addition, if the rise in pressure loss at the gas inlet from the start of operation becomes too large, it may be difficult to obtain the effect of spraying the gas for removing high-boiling substances. It may not be removed.
[0038]
The time for spraying the high-boiler removal gas is preferably 3 seconds or more, particularly preferably 10 seconds or more, because sufficient high-boiler removal gas blowing effect can be obtained and the precipitated high-boiling impurities can be sufficiently removed. Further, the time for spraying the high boiling matter removing gas is preferably 1800 seconds or less, particularly preferably 300 seconds or less. If the time for spraying the high-boiler removal gas becomes too long, the high-boiler removal gas such as water vapor is unnecessarily put into the system, and a subsequent process such as a recovery process of the condensed target object, for example, , (Meth) acrolein and / or (meth) acrylic acid absorption / recovery process load may increase.
[0039]
The gas introduction line 5 is preferably kept at a temperature higher than the dew point of the gas in order to prevent precipitation of high-boiling impurities in the gas introduced into the cooling tower. In particular, a reaction gas containing methacrolein and / or methacrylic acid obtained by catalytic gas phase oxidation of isobutylene and / or tert-butyl alcohol, a reaction gas containing methacrylic acid obtained by catalytic gas phase oxidation of methacrolein, etc. When a reaction gas containing acrolein and / or acrylic acid obtained by catalytic vapor phase oxidation of propylene is condensed, a line through which the reaction gas from the reactor to the cooling tower (gas introduction line 5) passes through the reaction gas. In order to prevent precipitation of high-boiling impurities, it is preferable to keep the temperature above the dew point of the reaction gas, specifically 200 to 250 ° C. or more.
[0040]
Further, the surface of the pipe or the protrusion surface into the cooling tower may be subjected to a bath polishing finish or the like.
[0041]
The high-boiling point impurities removed by spraying the high-boiler removal gas are usually hardly dissolved in the liquid condensed with the gas (the solution mainly composed of the condensation object). Therefore, as shown in FIG. 2, the high boiling point impurities are usually removed from the system by a strainer 4 or the like installed in the suction of the condensate circulation pump.
[0042]
There is no particular limitation on the strainer, and a screen with an opening that can collect high-boiling impurities from the condensate may be installed inside. Further, in order to perform a strainer cleaning operation, it is preferable to provide two systems, and a structure that can be easily cleaned, for example, a backwash type strainer is preferable.
[0043]
The condensate containing the condensation object from which the high-boiling impurities have been removed is sent to the next step from the condensate extraction line by the condensed water circulation pump. When the condensation object is (meth) acrolein and / or (meth) acrylic acid, this condensate is usually purified by means such as distillation or extraction operation to obtain the desired product (meth) acrolein and / or ( Meta) acrylic acid is obtained.
[0044]
【Example】
[Example 1]
In the reactor, catalytic gas phase oxidation of tert-butyl alcohol was carried out, and the reactor outlet gas (reaction gas) containing methacrolein was introduced into the cooling tower 1 as shown in FIG. The composition of this reaction gas was methacrolein 4.7 mol%, water 16.9 mol%, noncondensable gas 77.7 mol%, and other (including high-boiling impurities) 0.7 mol%. Further, the reaction gas was cooled to 200 ° C. by a heat exchanger before being led to the cooling tower. The pressure of the reaction gas at that time was 40 kPa in terms of gauge pressure.
[0045]
The pressure loss at the gas inlet of the cooling tower at the start of operation was 0.4 kPa. During operation, the circulation amount of the condensate is 1000 to 1400 L / H, the temperature of the condensate is 50 to 55 ° C., the temperature of the reaction gas withdrawn from the cooling tower is 60 to 65 ° C., and the heat exchanger 3 The condensate cooled in step 1 was sprayed into the cooling tower.
[0046]
When the operation was performed for 20 days, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower became 1.6 kPa (a rise of 1.2 kPa from the start of operation), so 4 MPa water vapor was sprayed from the water vapor spray nozzle 14 for 120 seconds. As a result, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower was 0.4 kPa.
[0047]
Further, when the operation was continued for 18 days, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower became 1.6 kPa (a rise value of 1.2 kPa from the start of operation), so 4 MPa water vapor was sprayed from the water vapor spray nozzle 14 for 120 seconds. . As a result, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower was 0.5 kPa.
[0048]
In this way, when the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower reaches a predetermined pressure, water vapor is intermittently blown from the water vapor spray nozzle, and the high-boiling impurities adhering to the reaction gas inlet are removed for 700 days or more. I was able to drive this process. During the operation, the strainer 4 was switched and washed about once every 20 days.
[0049]
[Comparative Example 1]
When the process was operated under the same conditions as in Example 1 except that intermittent steam spraying was not performed at the gas inlet of the cooling tower, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower was 3 kPa on the 43rd day of operation. As a result of continuing the operation, on the 82nd day, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower exceeded 10 kPa, and the continuous operation became difficult, so the operation was stopped. When the inside of the cooling tower was confirmed after the operation was stopped, most of the gas inlet portion of the cooling tower was clogged with precipitated high boiling point impurities.
[0050]
[Example 2]
In the reactor, catalytic gas phase oxidation of tert-butyl alcohol was performed, and a reactor outlet gas (reaction gas) containing methacrolein and / or methacrylic acid was introduced into the cooling tower 1 as shown in FIG. . The composition of this reaction gas is as follows: methacrolein 0.6 mol%, methacrylic acid 3.0 mol%, water 13.7 mol%, non-condensable gas 82.7 mol%, and others (including high-boiling impurities). It was 1 mol%. Further, the reaction gas was cooled to 250 ° C. by a heat exchanger before being led to the cooling tower. The pressure of the reaction gas at that time was 38 kPa as a gauge pressure.
[0051]
The pressure loss at the gas inlet of the cooling tower at the start of operation was 0.4 kPa. During operation, the circulation amount of the condensate is 1000 to 1400 L / H, the temperature of the condensate is 40 to 45 ° C., the temperature of the reaction gas withdrawn from the cooling tower is 50 to 55 ° C., and the heat exchanger 3 The condensate cooled in step 1 was sprayed into the cooling tower.
[0052]
After 40 days of operation, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower was 2 kPa (rising value 1.6 kPa from the start of operation), so 4 MPa of water vapor was sprayed from the water vapor spray nozzle 14 for 120 seconds. As a result, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower was 0.4 kPa.
[0053]
Further, when the operation was performed for 36 days, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower became 2 kPa (rising value 1.6 kPa from the start of operation), so 4 MPa water vapor was sprayed from the water vapor spray nozzle 14 for 120 seconds. As a result, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower was 0.4 kPa.
[0054]
In this way, when the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower reaches a predetermined pressure, water vapor is intermittently blown from the water vapor spray nozzle, and the high-boiling impurities adhering to the reaction gas inlet are removed for 700 days or more. I was able to drive this process. During the operation, the strainer 4 was switched and the cleaning operation was performed about once every 40 days.
[0055]
[Comparative Example 2]
When the process was operated under the same conditions as in Example 2 except that intermittent steam spraying was not performed at the gas inlet of the cooling tower, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower was 3 kPa on the 65th day from the start of operation. As a result of continuing the operation, the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower exceeded 10 kPa on day 120, and the continuous operation became difficult, so the operation was stopped. When the inside of the cooling tower was confirmed after the operation was stopped, most of the gas inlet portion of the cooling tower was clogged with precipitated high boiling point impurities.
[0056]
【The invention's effect】
According to the present invention, precipitation of high-boiling impurities generated at the inlet of the cooling tower when a gas containing impurities having a boiling point higher than that of the condensing object is condensed in the cooling tower can be easily performed during the process operation, and the subsequent process. Thus, the process can be stably operated for a long time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a general cooling tower.
FIG. 2 is an example of a process for carrying out the present invention, and is a schematic view of a cooling tower used in the present invention.
3 is an enlarged view of a gas inlet portion of the cooling tower shown in FIG. 2. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Cooling tower
2 Condensate circulation pump
3 heat exchanger
4 Strainer
5 Gas introduction line
6 Condensate line
7 Condensate extraction line
8 Condensate circulation line
9 Reaction gas extraction line
10 Gas inlet nozzle (no protrusion)
11 Gas inlet nozzle (with protrusions)
12 Gas nozzle protrusion
13 Gas line for high boiler removal
14 Gas spray nozzle for high boiling matter removal
15 High boiler removal gas inlet

Claims

A method of introducing a gas containing impurities having a boiling point higher than that of the object to be condensed into a cooling tower and cooling and condensing the gas,
A method for condensing gas , wherein water vapor is sprayed continuously or intermittently on the gas inlet of the cooling tower while continuing the operation of the cooling condensation process .

The projection part to the inside of a cooling tower for preventing that the gas introduced and a cooling medium contact directly is provided in the inlet part of the gas of the said cooling tower, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Gas condensation method.

The gas condensation method according to claim 2, wherein the protrusion has a structure that does not change a traveling direction of the gas.

A nozzle for ejecting the water vapor is installed in the protrusion,
The method for condensing gas according to claim 2 or 3 , wherein water vapor is blown from the nozzle to the inside of the protrusion.

When the pressure loss at the gas inlet of the cooling tower rises by 0.3 to 4 kPa from the value at the start of operation, steam is blown to the gas inlet of the cooling tower for 3 to 1800 seconds. Item 5. The method for condensing gas according to any one of Items 1 to 4 .

The method for condensing gas according to any one of claims 1 to 5, wherein the condensation object is (meth) acrolein and / or (meth) acrylic acid.