JP4540665B2 - アセチレンの製造方法及び前記方法を実施するためのプラント - Google Patents

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Description

本発明の対象事項は、酸素を含まないアセチレンを生成するためのプロセスである。
工業上、アセチレンは、炭化水素をクラッキングするか、あるいは炭化カルシウムを加水分解することにより生成される。
後者のプロセスでは、生成されたアセチレン中の酸素含有量が、３５０ｐｐｍにまで達し、多くの場合、５０ｐｐｍから２００ｐｐｍまでの間にある。この酸素は、下記の反応で使用される水から生ずる。すなわち、
ＣａＣ2 ＋ ２Ｈ2Ｏ → Ｃ2Ｈ2 ＋ Ｃａ（ＯＨ）2
このことは、水中の酸素の濃度は、１５℃で、１リットル当り約１０ミリグラムであることに起因する。
酸素を含まないアセチレンの製造は、反応に使用される水中に溶解した酸素の除去を含むと同時に、その代わりに、アセチレンあるいは水酸化カルシウムのいずれの反応生成物にせよ、反応生成物と不相溶性の化合物をその中に導入させないようにすることを含む。
酸素を含まないアセチレンの生成のためのプロセスの開発に対する研究において、本出願人である会社は、このプロセスにおいて使用される水から酸素を除去するためのシンプルな方法を見出した。
このため、第１の側面に従えば、本発明の対象事項は、炭化カルシウムの加水分解によるアセチレンの製造方法であって、溶解した酸素と反応し得る水溶性の還元性塩を水に添加する予備段階（ａ）を含むことを特徴とする。
「水溶性の水還元性塩（ｗａｔｅｒ−ｓｏｌｕｂｌｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｓａｌｔ）」という用語は、より詳細には、酸化／還元反応により溶解した酸素と反応し得るいかなる塩をも示す。これら塩は、より詳細には、ナトリウム塩、カリウム塩もしくはリチウム塩のような水溶性のアルカリ金属塩、あるいは、カルシウム塩もしくはマグネシウム塩のようなアルカリ土類金属塩である。
これら塩は、好ましくは、例えば、亜硫酸塩（ＳＯ3 2-）、亜硫酸水素塩（ＨＳＯ3 -）、チオ硫酸塩（Ｓ2Ｏ3 2-）、硫化物（Ｓ2-）もしくは硫化水素（ＨＳ-）のような硫黄塩（ｓｕｌｆｕｒ ｓａｌｔ）である。
前述した方法において、水溶性塩は、好ましくは、例えば重亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素カリウムのような亜硫酸水素塩である。
この水溶性塩は、水中に溶解した酸素と接触し、ｐＨが７を超えると、次の反応に従って硫酸水素塩へと転化する。すなわち、
Figure 0004540665
前述した方法の第１の特有の側面に従えば、段階（ａ）は、０℃から１００℃までの間、特には５℃から８０℃までの間、さらには約５０℃から６０℃までの間の温度を有する水中で行われる。
前述した方法の第２の特有の側面に従えば、亜硫酸水素塩は過剰に添加する。
「過剰」という用語は、本発明においては、化学量論量の約３倍に達するまでの過剰量を意味するものと理解される。
より特有な側面に従えば、この方法は、わずかに過剰の水溶性塩を添加して、すなわち、化学量論量よりも２０％を上回るまでの量、一般的には１０％から１５％までの間だけ上回る量の水溶性塩を添加して行われる。
従って、例えば、この方法で使用される水が、１０ｍｇ／Ｌの溶解した酸素を含む場合には、酸素の除去のために必要な重亜硫酸ナトリウムの化学量論量は、約１６．６ｍｇ／Ｌに等しく、この場合には、約１９ｍｇ／Ｌの重亜硫酸ナトリウムを水に添加する。
しかしながら、化学量論量の約３倍までの多大に過剰な水溶性塩を用いて実施することも可能である。
前述した方法の第３の特有の側面に従えば、水に添加する亜硫酸水素塩の量は、前記水中の酸素の濃度に合せて調整される。
前述した方法の第４の特有の側面に従えば、水に添加する亜硫酸水素塩の量は、生成されるアセチレン中の酸素の濃度に合せて調整される。
本発明の他の対象事項は、前述した方法の実施のために好適な、アセチレンの製造のためのプラントであり、炭化カルシウムの加水分解が行われる少なくとも１つの反応器と、前記反応器に水を送給することが可能な少なくとも１つのパイプと、前記反応器からの生成されたアセチレンの取り出しを可能にすることができる少なくとも１つのパイプと、を具備し、水溶性の還元性塩を収容するための少なくとも１つのタンクと、前記反応器または複数の前記反応器のそれぞれに送給するための水に、前記塩を計量し、かつ送給することが可能な少なくとも１つの手段と、をさらに具備することを特徴とする。
第１の特有の形態に従えば、前述したプラントは、前記タンクまたは複数の前記タンクの上流の循環路（ｃｉｒｃｕｉｔ）を移動する水中の酸素の含有量を測定するための少なくとも１つの手段をさらに具備する。
この特有の形態に従えば、前述したプラントにおいて、水に水溶性の還元性塩を計量し、かつ送給することが可能な手段または複数の手段は、好ましくは、プログラム可能な制御器を介して、水中の酸素の含有量を測定するための前記手段の制御を受ける。
第２の特有の形態に従えば、前述したプラントは、アセチレン中の酸素の含有量を測定するための少なくとも１つの手段を、反応器の出口にさらに具備する。
この特有の形態に従えば、前述したプラントにおいて、水に水溶性の還元性塩を計量し、かつ送給することが可能な手段または複数の手段は、好ましくは、プログラム可能な制御器を介して、反応器の出口のアセチレン中の酸素の含有量を測定するための前記手段の制御を受ける。
本発明に従う方法は、酸素含有量の非常に低いアセチレンの製造を可能にする。この方法を利用した工業用プラントにおける試験では、１０ｐｐｍ未満の酸素を含むアセチレンの生成が認められた。

Claims (11)

  1. 溶解した酸素と反応し得る水溶性の還元性塩を水に添加する予備段階（ａ）を含むことを特徴とする炭化カルシウムの加水分解によるアセチレンの製造方法。
  2. 前記水溶性の還元性塩は、水溶性のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩から選択される、請求項１記載の方法。
  3. 前記水溶性の還元性塩は、亜硫酸塩（ＳＯ3 2-）、亜硫酸水素塩（ＨＳＯ3 -）、チオ硫酸塩（Ｓ2Ｏ3 2-）、硫化物（Ｓ2-）または硫化水素（ＨＳ-）から選択される、請求項１および２のいずれか一方記載の方法。
  4. 前記水溶性の還元性塩は、重亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸水素カリウムである、請求項２記載の方法。
  5. 前記水溶性の還元性塩が亜硫酸水素塩であり、前記段階（ａ）において、前記水に添加される該亜硫酸水素塩の量は、前記水中の酸素の濃度に合せて調整される、請求項３記載の方法。
  6. 前記水溶性の還元性塩が亜硫酸水素塩であり、前記段階（ａ）において、前記水に添加される該亜硫酸水素塩の量は、生成される前記アセチレン中の酸素の濃度に合せて調整される、請求項３記載の方法。
  7. 炭化カルシウムの加水分解が行われる少なくとも１つの反応器と、前記反応器に水を送給することが可能な少なくとも１つのパイプと、前記反応器から生成された前記アセチレンの取り出しを可能にすることができる少なくとも１つのパイプと、を具備し、水溶性の還元性塩を収容するための少なくとも１つのタンクと、前記反応器または複数の前記反応器のそれぞれに送給するための前記水に前記塩を計量し、かつ送給することが可能な少なくとも１つの手段と、をさらに具備することを特徴とする、請求項１ないし６のうちのいずれか１項記載の方法の実施のために好適なアセチレンの製造プラント。
  8. 前記タンクまたは複数の前記タンクの上流の循環路を移動する前記水中の酸素の含有量を測定するための少なくとも１つの手段をさらに具備することを特徴とする、請求項７記載のプラント。
  9. 前記水に前記水溶性の還元性塩を計量し、かつ送給することが可能な前記手段または複数の前記手段は、プログラム可能な制御器を介して、前記水中の酸素の含有量を測定するための前記手段の制御を受けることを特徴とする、請求項８記載のプラント。
  10. 前記アセチレン中の酸素の含有量を測定するための少なくとも１つの手段を、前記反応器の出口にさらに具備することを特徴とする、請求項７ないし９のうちのいずれか１項記載のプラント。
  11. 前記水に前記水溶性の還元性塩を計量し、かつ送給することが可能な前記手段または複数の前記手段は、プログラム可能な制御器を介して、前記アセチレン中の酸素の含有量を測定するための前記手段の制御を受けることを特徴とする、請求項１０記載のプラント。
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