JP4560655B2 - いくつかの異なる帯域内でのデカンテーションによる分離方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多相液体混合物の分野に関し、これら混合物において、相は、少なくとも一部非混和性である。本発明は、より特別にはそのような混合物の種々の相の分離に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、少なくとも一部非混和性である少なくとも２つの液相の分離は、ほとんどの場合デカンテーションにより行なわれる。混合物は、デカンタと称される閉鎖容器に搬送され、この容器内で、分離が、重力により行なわれる。異なる密度を有する相が、分離される。これら種々の相は、密度の順番に層状に重なり合う。最も濃密相、すなわち最も重質相は、デカンタの底部を占める。最も濃密でない相、すなわち最も軽質相は、デカンタの上部において他の相の上部に位置する。多くの場合、相の正味の分離が認められる。実際において、ほとんどの場合、液・液２相混合物が処理される。
【０００３】
本明細書において、マイクロメータ、すなわち１０-6メータに対して「μｍ」の略字が使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
使用されるデカンタに応じて、多かれ少なかれ入念なデカンテーションが行なわれる。最も入念でないデカンテーションにおいて、一定の相中に他の相の大きな滴状物が容認される。大きな滴状物として、直径約２００μｍ〜５００μｍの滴状物を意味する。最も入念なデカンテーションにおいて、一定の相中に容認される別の相の滴状物の最大直径は、約５５μｍ〜１００μｍである。従って、容認される滴状物の規格が定義される。
【０００５】
本明細書において、最も濃密相は、「重質相」と称される。最も濃密でない相は、「軽質相」と称される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも一部非混和性である少なくとも２つの液相の分離方法において、反応後に多相流出物が、並行状に配置される少なくとも２つの異なるデカンテーション帯域内でデカンテーションされ、これらデカンテーション帯域の各々が、少なくとも１つのデカンタを含むことを特徴とする分離方法に関する。
【０００７】
本発明は、またこの分離方法を行なうための装置にも関する。
【０００８】
先行技術に比して本発明の利点として、この方法により、より小さいサイズのデカンタを使用することが可能になるのが留意される。従って、これらデカンタは、利用するのがより簡単でありかつ地上においてより小さい面積を同様に占めるものである。従って、各々直径１ｍの２つのデカンタを用いて得られる細かい滴状物のサイズの規格が単一のデカンタを用いて再現されることを望む場合、またさらに入口流量の合計と出口流量の合計とが、２つの実施の形態において等しい場合、本発明による方法において使用されるデカンタの直径よりも約３倍大きい直径のデカンタを用いなければならないことが推算される。さらに、加圧下に流体を処理する場合、デカンタのサイズが大きくなればなる程、デカンタの壁が厚くなければならない。従って、単一の大きいデカンタを用いるよりもむしろ小さいサイズのいくつかのデカンタを用いて作用させることにより、資材の節約が実現される。他方では、本発明による方法が適用される反応でありかつ外部蛇管および／または内部蛇管を用いる冷却が効果的でない反応において、少なくとも１つのデカンテーション帯域の軽質相の再循環により十分な冷却が得られる。
【０００９】
本発明は、並行状に配置される少なくとも２つの異なるデカンテーション帯域において行なわれる多相反応の流出物の少なくとも一部非混和性である液相の分離方法に関する。これらのデカンテーション帯域の各々は、少なくとも１つのデカンタを含む。好ましくは各デカンテーション帯域は、単一のデカンタを含む。
【００１０】
２相の分離は、並行状に配置される少なくとも２つの異なるデカンテーション帯域(A)(B)において行なわれる。本発明の種々の実施の形態が存在する。特別な実施の形態によれば、デカンテーション後、デカンテーション帯域(A) の軽質相は、反応帯域に再循環され、デカンテーション帯域(B) の軽質相は、排出される。
【００１１】
本発明の別の実施の形態によれば、少なくとも１つのデカンタの重質相は、デカンテーション後、反応帯域に再循環される。
【００１２】
本発明による方法の好ましい実施の形態は、デカンテーション後、デカンテーション帯域(A) の軽質フラクションは、反応帯域に再循環され、デカンテーション帯域(B) の軽質フラクションは、排出され、デカンタの重質相は、反応帯域に再循環されることからなる。
【００１３】
本発明による分離方法は、反応器の出口流出物が多相混合物であるあらゆる化学反応に適用されてよい。多くの場合、相のうちの１つは、一般に最も濃密相でありかつ液体触媒組成物を含む。この反応は、例えば有機相とほとんど混和しないかあるいは混和しないイオン特性を有する液体触媒組成物による触媒作用される反応であってよい。
【００１４】
本発明による分離方法は、例えば流出物が、液・液２相型の反応、例えばオリゴマー化、水素化ホルミル化、および水素化反応、特にオレフィンのオリゴマー化、水素化ホルミル化、および水素化反応に適用されてよい。この方法はまたアルキル化、より特別には脂肪族アルキル化に適用される。
【００１５】
本発明による方法において、反応後、多相流出物は、少なくとも２つのデカンテーション帯域に搬送される。本発明の好ましい実施の形態によれば、流出物は、デカンタの内壁により描かれる円弧に対しておおよそ水平でありかつおおよそ接線方向である方向に沿ってデカンタ内に入る。従って、流出物のほとんどゼロである垂直速度を得るようになる。これらデカンテーション帯域の各デカンタにおいて、温度および圧力の条件は、好ましくは反応器の内部の温度および圧力条件と同じである。他方では、これらデカンタのサイズは、一定のデカンタ内の流出物の入口および出口流量でデカンタにおいて行なうことが望まれるデカンテーションに応じて選ばれていた。従って、一定相中において容認される別の相の細かい滴状物の最大直径が選ばれる。デカンテーション後、デカンテーションされた液体が抜き出される。デカンテーション帯域(A) の所望物質を含む相は、反応帯域に再循環され、デカンテーション帯域(B) の所望物質を含む相は、回収される。
【００１６】
連続モードで、デカンタの最も高い部分に配置される流出物回収手段により軽質相が回収される。同時に、デカンタの低い部分に配置される流出物回収手段により重質相が回収される。各相が異なる密度を有する、３相またはそれ以上の相を含む多相混合物を処理することは、本発明の範囲から逸脱するものではない。デカンテーション後、この場合、相が存在するのと同じ（数）だけの重ね合わされた液層が得られる。ついで各相は、前記相のレベルに位置する、デカンタの一部分内に配置される流出物回収手段によりデカンタから抜き出される。
【００１７】
デカンテーション方法は、特に液・液２相媒質での触媒作用によるオレフィンのオリゴマー化反応の流出物の成分の分離に適用されてよい。この型の方法において使用される触媒組成物は、有機相と非混和性である極性相中において溶解される。
【００１８】
液・液２相媒質での均一オリゴマー化方法に関する先行技術の記載により、処理すべきオレフィンに応じ、かつ選択的に所望される物質にも応じる種々の型の触媒の使用が提案される。これら触媒のすべては、少なくとも１つの金属化合物、好ましくはニッケルと、ハロゲン化アルコイルアルミニウムとを含む。イオン特性を有する媒質は、式Ｑ+Ａ-（式中、Ｑ+は、通常第４アンモニウムまたはホス ホニウム・カチオンか、あるいはこれら２つの混合物か、あるいはリチウム・カチオンであり、Ａ-は、ほとんどの場合、ハロゲノアルミネート、オルガノハロ ゲノアルミネート、オルガノガレートおよびオルガノハロゲノガレート、あるいはこれら化合物のうちの少なくとも２つの混合物からなる群から選ばれる配位アニオンまたは非配位アニオンである）の少なくとも１つの塩を含む。反応温度は、約−４０〜＋１００℃である。圧力は、反応体が少なくとも一部、多くの場合、大部分液相で維持されるようなものである。撹拌条件は、仕込み原料の少なくとも一部の転換に必要な条件である。この型の方法により処理され得るオレフィンは、例えば１分子当たり炭素原子数２〜８を含むオレフィンである。例として、エチレン、プロピレン、１−および２−ブテン、スチレン、ペンテンまたはこれら化合物の混合物が挙げられる。
【００１９】
本発明による方法をオレフィンのオリゴマー化に適用することは、特につぎの利点を示す。すなわち、流出物の軽質相の少なくとも一部を再流通させることにより、この再流通回路内に冷却要素を追加することが可能になる。従って、この発熱性オリゴマー化反応により生成される熱量の一部は、排出される。他方では、この軽質相を再流通させることに先立つデカンテーションにより、重質相の細かい滴状物を最大限に除去することが可能になる。これら重質相の細かい滴状物は、このデカンテーションが考えられない場合には、再流通の際、装置の種々の部分内、すなわち管路、ポンプおよび熱交換器内に堆積される。
【００２０】
反応後、混合物のデカンテーションにより相を分離する。流出物は、並行状に配置される少なくとも２つの異なるデカンテーション帯域に搬送される。
【００２１】
デカンテーション後、入念なデカンテーションが行なわれる帯域（Ｂ）において、所望の二量体、共二量体およびオリゴマーを含む上部相が抜き出される。この相は、装置から排出される。より大ざっぱなデカンテーションが容認される帯域（Ａ）において、二量体、共二量体およびオリゴマーを含む上部相が抜き出される。ついで、この相は、再流通に付される。従って、流出物が装置から排出されるデカンテーション帯域（Ｂ）の出口で、軽質相中において重質相の細かい滴状物のみが容認される。多くの場合、重質相の細かい滴状物の最大直径５５μｍ〜１００μｍが選ばれる。この型のデカンタ内における処理すべき仕込み原料の入口流量は、約１ｍ３／時〜３０ｍ３／時、好ましくは５ｍ３／時〜２０ｍ３／時である。
【００２２】
流出物が再循環されるデカンテーション帯域（Ａ）の出口で、軽質相中において重質相の大きい滴状物が容認される。これら滴状物は、以下において改めて処理される。従って、多くの場合、滴状物の最大直径２００μｍ〜５００μｍが選ばれる。この型のデカンタ内における処理すべき仕込み原料の入口流量は、約１０ｍ３／時〜１００ｍ３／時、好ましくは２５ｍ３／時〜５０ｍ３／時である。ついで、帯域（Ａ）のこの軽質相が、新品仕込み原料の導管に供給される。帯域（Ａ）の軽質相と新品仕込み原料とで構成される混合物は、反応器に導入される前に冷却手段、例えば熱交換器により冷却される。
【００２３】
デカンタの内容物の最も濃密な相は、反応器に改めて導入される。これら相は、中間処理をしないで反応器に導入されてよい。検討される反応に応じて、これら相もまた中間処理、例えば冷却または加熱を受けた後に反応器に導入されてよい。本発明の好ましい実施の形態によれば、相のうちの１つに含まれる液体触媒組成物の少なくとも一部は、反応器に再導入される前に再生される。すなわち反応器に搬送される液体触媒組成物の一部が採取される。この一部は、新品液体触媒組成物の同量に取り替えられる。この操作は、多くの場合デカンテーション帯域(A) の重質相について行なわれる。
【００２４】
本発明による方法が適用される反応の大部分において、装置内に存在する重質相の量を調節することは有益である。従って、重質相は、一般に反応に必要な触媒組成物を含む。ところで、この触媒組成物の一部は、軽質相中に導入される細かい滴状物形態で装置から排出される。運転の数時間後に、軽質相により導入される重質相の量は、僅かなものではない。
【００２５】
重質相の量の調節は、連続的または不連続的モードに応じて行なわれてよい。
【００２６】
連続的モードによる調節は、あらゆる計量手段により、例えば重量計を用いて反応の全時間の間に反応帯域の反応器の重量の変化を監視することにより行なわれる。この場合、重量が変化したならば、重質相の供給が加えられる。
【００２７】
不連続的モードによる調節は、つぎのように行なわれる。装置のデカンタのうちの１つのデカンタの排出導管を閉じた後に、好ましくは帯域(A) のデカンタが選ばれる。このデカンタ内に重質相の全体が導入される。重質相の量の調節は、例えば必要であれば鏡付き水準器を用いて視覚的に行なわれる。不足している重質相の量に等しい重質相の量が追加され、ついで装置を元の運動状態に戻すために、このデカンタの重質相の排出導管が開けられる。
【００２８】
本発明は、この方法を行なうための装置にも関する。この装置は、反応帯域への処理すべき仕込み原料の少なくとも１つの注入導管と、デカンテーション帯域の数と同じ数の導管に分けられる、反応帯域の流出物の少なくとも１つの排出導管と、各デカンタに含まれる各相の少なくとも１つの排出導管とを含むことを特徴とする。本発明による装置の特別な実施の形態によれば、軽質相のうちの少なくとも１つの相が、反応帯域に再循環される。本発明による装置の別の実施の形態によれば、濃密相のうちの少なくとも１つの相が、反応帯域に供給される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明による方法の簡単な実施の形態を示す。この実施形態において、デカンテーションは、各々がデカンタを含む２つのデカンテーション帯域内で２相混合物について行なわれる。処理すべき仕込み原料は、流体を流通に伏す手段(P) により管路(1) を経て反応器(R) 内に搬送される。流出物は、管路(2) を経て反応器から排出される。ついで、この流出物は、２つのフラクションに分離される。一方のフラクションは、管路(3) を経て単一のデカンタを含むデカンテーション帯域(A) に搬送され、他方のフラクションは、管路(4) を経て単一のデカンタを含むデカンテーション帯域(B) に搬送される。デカンテーション帯域(A) の重質相は、管路(7) を経て反応器に搬送され、デカンテーション帯域(B) の重質相は、管路(6) を経て反応器に搬送される。デカンテーション帯域(A) の軽質相は、管路(8) 内に搬送され、この管路(8) により、反応器内への新品仕込み原料の注入用管路(1) が供給される。デカンテーション帯域(B) の軽質相は、管路(5) を経て装置から排出される。
【００３１】
図２は、本発明による方法の別の実施の形態を示す。この実施形態において、デカンテーションは、各々がデカンタを含む２つのデカンテーション帯域内で２相混合物について行なわれ、またデカンテーション帯域(A) の濃密相の少なくとも一部の再生が準備される。処理すべき仕込み原料は、管路(1) を経て装置内に入れられる。この仕込み原料は、流体を流通に伏す手段(P) により流通に付される。この仕込み原料は、管路(9) 内に再び出て、ついで冷却手段(F) に導入される。管路(9) は、弁を備える。冷却された仕込み原料は、管路(10)を経て反応器(R) に搬送される。流出物は、管路(2) を経て反応器から排出され、ついでこの流出物は、２つのフラクションに分離される。一方のフラクションは、管路(3) を経てデカンテーション帯域(A) に搬送され、他方のフラクションは、管路(4) を経てデカンテーション帯域(B) に搬送される。デカンテーション帯域(A) の重質相は、管路(7) を経て反応器に搬送され、デカンテーション帯域(B) の重質相は、管路(6) を経て反応器に搬送される。管路(7) 内を流通する流出物の排出は、管路(12)により準備される。管路(7) 内への仕込み原料の注入は、管路(13)により準備される。管路(12)および管路(13)は、弁を備える。デカンテーション帯域(A) の軽質相は、管路(8) 内に搬送され、この管路(8) は、新品仕込み原料の注入管路(1) に加えられる。デカンテーション帯域(B) の軽質相は、管路(5) を経て装置から排出される。
【００３２】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例を比較例と共に説明する。
【００３３】
つぎの実施例は、本発明を例証するが、その範囲を限定するものではない。
【００３４】
実施例１（本発明に合致する）
この実施例を、図２に対応する装置に応じて行なった。
【００３５】
流量１００８ｋｇ／時で反応器(R) に入りかつ炭素原子数４を有するオレフィン（そのうち、ブテン６０重量％およびｎ−ブタン４０重量％）を含む全体仕込み原料を、液・液２相定格で運転される反応器内でオリゴマーに転換した。反応器に入る仕込み原料の温度は、５℃であった。反応器は、塩化アルミニウム１９．６ｋｇと、塩化ブチルメチルイミダゾニウム１８．３ｋｇと、塩化ニッケル２．１ｋｇとを含む液体極性相形態下での触媒組成物４０ｋｇを含んだ。この触媒組成物を、オレフィンを含みかつオリゴマー化反応の触媒作用を行なう相中に分散させた。反応の操作条件は、温度１０℃および常圧に等しい圧力であった。反応後、流出物を、並行状に配置される直径１５０ｍｍおよび高さ４５０ｍｍの２つのデカンタ内に搬送した。
【００３６】
デカンテーション帯域(A) に入る流体の流量は、１０８７ｋｇ／時であり、デカンテーション帯域(B) に入る流体の流量は、１２２ｋｇ／時である。
【００３７】
デカンテーション帯域(A) では、デカンテーションにより、オレフィンを含む軽質相中において直径２００μｍを越える触媒の滴状物の除去が可能になった。
この相も、未反応ｎ−ブタンを含んだ。流量９０６ｋｇ／時を有するこの軽質相を、再流通に伏した。ついで、この軽質相を、新品仕込み原料に追加した。軽質相と新品仕込み原料とからなる混合物を、熱交換器を用いて５℃に冷却し、ついで改めて反応器に導入した。デカンテーション帯域(A) の重質相を、中間処理を受けた後に流量１８１ｋｇ／時で反応器に搬送した。この処理は、連続的に使用済触媒組成物の４０ｇ／時を抜き出すことからなり、かつ同じ新品触媒組成物の同量を注入することからなる。この場合、反応器内での触媒組成物の滞留時間は、１０００時間であった。
【００３８】
デカンテーション帯域(B) では、デカンテーションにより、オレフィンを含む軽質相中において直径５５μｍを越える触媒の滴状物の除去が可能になった。この軽質相を、流量１０２ｋｇ／時で装置から排出させた。デカンテーション帯域(B) の重質相を、流量２０ｋｇ／時で反応器に直接搬送した。
【００３９】
軽質相において、オクテンの収率は８２％であった。
【００４０】
比較例２（本発明に合致しない）
流量１００８ｋｇ／時で炭素原子数４を有するオレフィン（そのうち、ブテン６０重量％およびｎ−ブタン４０重量％）を含む全体仕込み原料を、液・液２相定格で運転される反応器内でオリゴマーに転換した。反応器は、塩化アルミニウム１９．６ｋｇと、塩化ブチルメチルイミダゾニウム１８．３ｋｇと、塩化ニッケル２．１ｋｇとを含む液体極性相形態下での触媒組成物４０ｋｇを含んだ。
【００４１】
この触媒組成物を、オレフィンを含みかつオリゴマー化反応の触媒作用を行なう相中に分散させた。反応後、流出物を、直径４５０ｍｍおよび高さ４５０ｍｍの１つのデカンタ内に搬送した。
【００４２】
デカンテーションにより、オレフィンを含む軽質相中において直径５５μｍを越える触媒組成物の滴状物の除去が可能になった。この軽質相も、未反応ｎ−ブタンを含んだ。この軽質相を、流量９０６ｋｇ／時で再流通に伏し、ついで新品仕込み原料に追加した。軽質相と新品仕込み原料とからなる混合物を、熱交換器を用いて５℃に冷却し、ついで改めて反応器に導入した。管路(5) を経て、装置からこの軽質相１０２ｋｇ／時を排出させた。デカンタの重質相を、中間処理を受けた後に流量２０１ｋｇ／時で反応器に搬送した。この処理は、使用済触媒組成物４０ｇ／時を連続的に抜き出すことからなり、かつ新品触媒組成物の同量を注入することからなる。
【００４３】
軽質相において、オクテンの収率は８２％であった。
【００４４】
従って、実施例１の流出物と同じ規格を有する出口流出物を得るために、すなわち単一のデカンタを用いて軽質相中における直径５５μｍを越える触媒組成物の滴状物の除去を得るために、実施例１のデカンタよりも直径が３倍大きいデカンタを選択しなければならなかった。
【００４５】
比較例のように、単一のデカンタを用いる場合、占める地上面積は、１５９０ｃｍ2 であり、これに対し、本発明の２つのデカンタを用いる場合、この面積は、３５３ｃｍ2 のみであった。
【００４６】
【発明の効果】
以上の次第で、本発明によるいくつかの異なる帯域内でのデカンテーションによる分離方法および装置によれば、より小さいサイズのデカンタを使用することが可能になり、これらデカンタは、利用するのがより簡単でありかつ地上においてより小さい面積を占めるものである。単一のデカンタを用いて分離を行なう従来法によれば、本発明による方法において使用されるデカンタの直径よりも約３倍大きい直径のデカンタを用いなければならず、さらに、例えば加圧下で流体を処理する場合、デカンタのサイズが大きくなればなる程、デカンタの壁が厚くなければならなず、従って、単一の大きいデカンタを用いるよりもむしろ小さいサイズのいくつかのデカンタを用いて作用させることにより、資材の節約が実現される。また本発明による方法が適用される反応でありかつ外部蛇管および／または内部蛇管を用いる冷却が効果的でない反応において、少なくとも１つのデカンテーション帯域の軽質相の再循環により十分な冷却が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すフローシートである。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すフローシートである。
【符号の説明】
Ａ デカンテーション帯域
Ｂ デカンテーション帯域
Ｒ 反応器
Ｆ 冷却手段
１ 仕込み原料搬送管路
２ 反応流出物排出管路
３ 反応流出物フラクション搬送管路
４ 反応流出物フラクション搬送管路
５ 軽質相排出管路
６ 重質相搬送管路
７ 重質相搬送管路
８ 軽質相搬送管路
１０ 冷却仕込み原料搬送管路
【発明の属する技術分野】
本発明は、多相液体混合物の分野に関し、これら混合物において、相は、少なくとも一部非混和性である。本発明は、より特別にはそのような混合物の種々の相の分離に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、少なくとも一部非混和性である少なくとも２つの液相の分離は、ほとんどの場合デカンテーションにより行なわれる。混合物は、デカンタと称される閉鎖容器に搬送され、この容器内で、分離が、重力により行なわれる。異なる密度を有する相が、分離される。これら種々の相は、密度の順番に層状に重なり合う。最も濃密相、すなわち最も重質相は、デカンタの底部を占める。最も濃密でない相、すなわち最も軽質相は、デカンタの上部において他の相の上部に位置する。多くの場合、相の正味の分離が認められる。実際において、ほとんどの場合、液・液２相混合物が処理される。
【０００３】
本明細書において、マイクロメータ、すなわち１０-6メータに対して「μｍ」の略字が使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
使用されるデカンタに応じて、多かれ少なかれ入念なデカンテーションが行なわれる。最も入念でないデカンテーションにおいて、一定の相中に他の相の大きな滴状物が容認される。大きな滴状物として、直径約２００μｍ〜５００μｍの滴状物を意味する。最も入念なデカンテーションにおいて、一定の相中に容認される別の相の滴状物の最大直径は、約５５μｍ〜１００μｍである。従って、容認される滴状物の規格が定義される。
【０００５】
本明細書において、最も濃密相は、「重質相」と称される。最も濃密でない相は、「軽質相」と称される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも一部非混和性である少なくとも２つの液相の分離方法において、反応後に多相流出物が、並行状に配置される少なくとも２つの異なるデカンテーション帯域内でデカンテーションされ、これらデカンテーション帯域の各々が、少なくとも１つのデカンタを含むことを特徴とする分離方法に関する。
【０００７】
本発明は、またこの分離方法を行なうための装置にも関する。
【０００８】
先行技術に比して本発明の利点として、この方法により、より小さいサイズのデカンタを使用することが可能になるのが留意される。従って、これらデカンタは、利用するのがより簡単でありかつ地上においてより小さい面積を同様に占めるものである。従って、各々直径１ｍの２つのデカンタを用いて得られる細かい滴状物のサイズの規格が単一のデカンタを用いて再現されることを望む場合、またさらに入口流量の合計と出口流量の合計とが、２つの実施の形態において等しい場合、本発明による方法において使用されるデカンタの直径よりも約３倍大きい直径のデカンタを用いなければならないことが推算される。さらに、加圧下に流体を処理する場合、デカンタのサイズが大きくなればなる程、デカンタの壁が厚くなければならない。従って、単一の大きいデカンタを用いるよりもむしろ小さいサイズのいくつかのデカンタを用いて作用させることにより、資材の節約が実現される。他方では、本発明による方法が適用される反応でありかつ外部蛇管および／または内部蛇管を用いる冷却が効果的でない反応において、少なくとも１つのデカンテーション帯域の軽質相の再循環により十分な冷却が得られる。
【０００９】
本発明は、並行状に配置される少なくとも２つの異なるデカンテーション帯域において行なわれる多相反応の流出物の少なくとも一部非混和性である液相の分離方法に関する。これらのデカンテーション帯域の各々は、少なくとも１つのデカンタを含む。好ましくは各デカンテーション帯域は、単一のデカンタを含む。
【００１０】
２相の分離は、並行状に配置される少なくとも２つの異なるデカンテーション帯域(A)(B)において行なわれる。本発明の種々の実施の形態が存在する。特別な実施の形態によれば、デカンテーション後、デカンテーション帯域(A) の軽質相は、反応帯域に再循環され、デカンテーション帯域(B) の軽質相は、排出される。
【００１１】
本発明の別の実施の形態によれば、少なくとも１つのデカンタの重質相は、デカンテーション後、反応帯域に再循環される。
【００１２】
本発明による方法の好ましい実施の形態は、デカンテーション後、デカンテーション帯域(A) の軽質フラクションは、反応帯域に再循環され、デカンテーション帯域(B) の軽質フラクションは、排出され、デカンタの重質相は、反応帯域に再循環されることからなる。
【００１３】
本発明による分離方法は、反応器の出口流出物が多相混合物であるあらゆる化学反応に適用されてよい。多くの場合、相のうちの１つは、一般に最も濃密相でありかつ液体触媒組成物を含む。この反応は、例えば有機相とほとんど混和しないかあるいは混和しないイオン特性を有する液体触媒組成物による触媒作用される反応であってよい。
【００１４】
本発明による分離方法は、例えば流出物が、液・液２相型の反応、例えばオリゴマー化、水素化ホルミル化、および水素化反応、特にオレフィンのオリゴマー化、水素化ホルミル化、および水素化反応に適用されてよい。この方法はまたアルキル化、より特別には脂肪族アルキル化に適用される。
【００１５】
本発明による方法において、反応後、多相流出物は、少なくとも２つのデカンテーション帯域に搬送される。本発明の好ましい実施の形態によれば、流出物は、デカンタの内壁により描かれる円弧に対しておおよそ水平でありかつおおよそ接線方向である方向に沿ってデカンタ内に入る。従って、流出物のほとんどゼロである垂直速度を得るようになる。これらデカンテーション帯域の各デカンタにおいて、温度および圧力の条件は、好ましくは反応器の内部の温度および圧力条件と同じである。他方では、これらデカンタのサイズは、一定のデカンタ内の流出物の入口および出口流量でデカンタにおいて行なうことが望まれるデカンテーションに応じて選ばれていた。従って、一定相中において容認される別の相の細かい滴状物の最大直径が選ばれる。デカンテーション後、デカンテーションされた液体が抜き出される。デカンテーション帯域(A) の所望物質を含む相は、反応帯域に再循環され、デカンテーション帯域(B) の所望物質を含む相は、回収される。
【００１６】
連続モードで、デカンタの最も高い部分に配置される流出物回収手段により軽質相が回収される。同時に、デカンタの低い部分に配置される流出物回収手段により重質相が回収される。各相が異なる密度を有する、３相またはそれ以上の相を含む多相混合物を処理することは、本発明の範囲から逸脱するものではない。デカンテーション後、この場合、相が存在するのと同じ（数）だけの重ね合わされた液層が得られる。ついで各相は、前記相のレベルに位置する、デカンタの一部分内に配置される流出物回収手段によりデカンタから抜き出される。
【００１７】
デカンテーション方法は、特に液・液２相媒質での触媒作用によるオレフィンのオリゴマー化反応の流出物の成分の分離に適用されてよい。この型の方法において使用される触媒組成物は、有機相と非混和性である極性相中において溶解される。
【００１８】
液・液２相媒質での均一オリゴマー化方法に関する先行技術の記載により、処理すべきオレフィンに応じ、かつ選択的に所望される物質にも応じる種々の型の触媒の使用が提案される。これら触媒のすべては、少なくとも１つの金属化合物、好ましくはニッケルと、ハロゲン化アルコイルアルミニウムとを含む。イオン特性を有する媒質は、式Ｑ+Ａ-（式中、Ｑ+は、通常第４アンモニウムまたはホス ホニウム・カチオンか、あるいはこれら２つの混合物か、あるいはリチウム・カチオンであり、Ａ-は、ほとんどの場合、ハロゲノアルミネート、オルガノハロ ゲノアルミネート、オルガノガレートおよびオルガノハロゲノガレート、あるいはこれら化合物のうちの少なくとも２つの混合物からなる群から選ばれる配位アニオンまたは非配位アニオンである）の少なくとも１つの塩を含む。反応温度は、約−４０〜＋１００℃である。圧力は、反応体が少なくとも一部、多くの場合、大部分液相で維持されるようなものである。撹拌条件は、仕込み原料の少なくとも一部の転換に必要な条件である。この型の方法により処理され得るオレフィンは、例えば１分子当たり炭素原子数２〜８を含むオレフィンである。例として、エチレン、プロピレン、１−および２−ブテン、スチレン、ペンテンまたはこれら化合物の混合物が挙げられる。
【００１９】
本発明による方法をオレフィンのオリゴマー化に適用することは、特につぎの利点を示す。すなわち、流出物の軽質相の少なくとも一部を再流通させることにより、この再流通回路内に冷却要素を追加することが可能になる。従って、この発熱性オリゴマー化反応により生成される熱量の一部は、排出される。他方では、この軽質相を再流通させることに先立つデカンテーションにより、重質相の細かい滴状物を最大限に除去することが可能になる。これら重質相の細かい滴状物は、このデカンテーションが考えられない場合には、再流通の際、装置の種々の部分内、すなわち管路、ポンプおよび熱交換器内に堆積される。
【００２０】
反応後、混合物のデカンテーションにより相を分離する。流出物は、並行状に配置される少なくとも２つの異なるデカンテーション帯域に搬送される。
【００２１】
デカンテーション後、入念なデカンテーションが行なわれる帯域（Ｂ）において、所望の二量体、共二量体およびオリゴマーを含む上部相が抜き出される。この相は、装置から排出される。より大ざっぱなデカンテーションが容認される帯域（Ａ）において、二量体、共二量体およびオリゴマーを含む上部相が抜き出される。ついで、この相は、再流通に付される。従って、流出物が装置から排出されるデカンテーション帯域（Ｂ）の出口で、軽質相中において重質相の細かい滴状物のみが容認される。多くの場合、重質相の細かい滴状物の最大直径５５μｍ〜１００μｍが選ばれる。この型のデカンタ内における処理すべき仕込み原料の入口流量は、約１ｍ３／時〜３０ｍ３／時、好ましくは５ｍ３／時〜２０ｍ３／時である。
【００２２】
流出物が再循環されるデカンテーション帯域（Ａ）の出口で、軽質相中において重質相の大きい滴状物が容認される。これら滴状物は、以下において改めて処理される。従って、多くの場合、滴状物の最大直径２００μｍ〜５００μｍが選ばれる。この型のデカンタ内における処理すべき仕込み原料の入口流量は、約１０ｍ３／時〜１００ｍ３／時、好ましくは２５ｍ３／時〜５０ｍ３／時である。ついで、帯域（Ａ）のこの軽質相が、新品仕込み原料の導管に供給される。帯域（Ａ）の軽質相と新品仕込み原料とで構成される混合物は、反応器に導入される前に冷却手段、例えば熱交換器により冷却される。
【００２３】
デカンタの内容物の最も濃密な相は、反応器に改めて導入される。これら相は、中間処理をしないで反応器に導入されてよい。検討される反応に応じて、これら相もまた中間処理、例えば冷却または加熱を受けた後に反応器に導入されてよい。本発明の好ましい実施の形態によれば、相のうちの１つに含まれる液体触媒組成物の少なくとも一部は、反応器に再導入される前に再生される。すなわち反応器に搬送される液体触媒組成物の一部が採取される。この一部は、新品液体触媒組成物の同量に取り替えられる。この操作は、多くの場合デカンテーション帯域(A) の重質相について行なわれる。
【００２４】
本発明による方法が適用される反応の大部分において、装置内に存在する重質相の量を調節することは有益である。従って、重質相は、一般に反応に必要な触媒組成物を含む。ところで、この触媒組成物の一部は、軽質相中に導入される細かい滴状物形態で装置から排出される。運転の数時間後に、軽質相により導入される重質相の量は、僅かなものではない。
【００２５】
重質相の量の調節は、連続的または不連続的モードに応じて行なわれてよい。
【００２６】
連続的モードによる調節は、あらゆる計量手段により、例えば重量計を用いて反応の全時間の間に反応帯域の反応器の重量の変化を監視することにより行なわれる。この場合、重量が変化したならば、重質相の供給が加えられる。
【００２７】
不連続的モードによる調節は、つぎのように行なわれる。装置のデカンタのうちの１つのデカンタの排出導管を閉じた後に、好ましくは帯域(A) のデカンタが選ばれる。このデカンタ内に重質相の全体が導入される。重質相の量の調節は、例えば必要であれば鏡付き水準器を用いて視覚的に行なわれる。不足している重質相の量に等しい重質相の量が追加され、ついで装置を元の運動状態に戻すために、このデカンタの重質相の排出導管が開けられる。
【００２８】
本発明は、この方法を行なうための装置にも関する。この装置は、反応帯域への処理すべき仕込み原料の少なくとも１つの注入導管と、デカンテーション帯域の数と同じ数の導管に分けられる、反応帯域の流出物の少なくとも１つの排出導管と、各デカンタに含まれる各相の少なくとも１つの排出導管とを含むことを特徴とする。本発明による装置の特別な実施の形態によれば、軽質相のうちの少なくとも１つの相が、反応帯域に再循環される。本発明による装置の別の実施の形態によれば、濃密相のうちの少なくとも１つの相が、反応帯域に供給される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明による方法の簡単な実施の形態を示す。この実施形態において、デカンテーションは、各々がデカンタを含む２つのデカンテーション帯域内で２相混合物について行なわれる。処理すべき仕込み原料は、流体を流通に伏す手段(P) により管路(1) を経て反応器(R) 内に搬送される。流出物は、管路(2) を経て反応器から排出される。ついで、この流出物は、２つのフラクションに分離される。一方のフラクションは、管路(3) を経て単一のデカンタを含むデカンテーション帯域(A) に搬送され、他方のフラクションは、管路(4) を経て単一のデカンタを含むデカンテーション帯域(B) に搬送される。デカンテーション帯域(A) の重質相は、管路(7) を経て反応器に搬送され、デカンテーション帯域(B) の重質相は、管路(6) を経て反応器に搬送される。デカンテーション帯域(A) の軽質相は、管路(8) 内に搬送され、この管路(8) により、反応器内への新品仕込み原料の注入用管路(1) が供給される。デカンテーション帯域(B) の軽質相は、管路(5) を経て装置から排出される。
【００３１】
図２は、本発明による方法の別の実施の形態を示す。この実施形態において、デカンテーションは、各々がデカンタを含む２つのデカンテーション帯域内で２相混合物について行なわれ、またデカンテーション帯域(A) の濃密相の少なくとも一部の再生が準備される。処理すべき仕込み原料は、管路(1) を経て装置内に入れられる。この仕込み原料は、流体を流通に伏す手段(P) により流通に付される。この仕込み原料は、管路(9) 内に再び出て、ついで冷却手段(F) に導入される。管路(9) は、弁を備える。冷却された仕込み原料は、管路(10)を経て反応器(R) に搬送される。流出物は、管路(2) を経て反応器から排出され、ついでこの流出物は、２つのフラクションに分離される。一方のフラクションは、管路(3) を経てデカンテーション帯域(A) に搬送され、他方のフラクションは、管路(4) を経てデカンテーション帯域(B) に搬送される。デカンテーション帯域(A) の重質相は、管路(7) を経て反応器に搬送され、デカンテーション帯域(B) の重質相は、管路(6) を経て反応器に搬送される。管路(7) 内を流通する流出物の排出は、管路(12)により準備される。管路(7) 内への仕込み原料の注入は、管路(13)により準備される。管路(12)および管路(13)は、弁を備える。デカンテーション帯域(A) の軽質相は、管路(8) 内に搬送され、この管路(8) は、新品仕込み原料の注入管路(1) に加えられる。デカンテーション帯域(B) の軽質相は、管路(5) を経て装置から排出される。
【００３２】
【実施例】
つぎに、本発明の実施例を比較例と共に説明する。
【００３３】
つぎの実施例は、本発明を例証するが、その範囲を限定するものではない。
【００３４】
実施例１（本発明に合致する）
この実施例を、図２に対応する装置に応じて行なった。
【００３５】
流量１００８ｋｇ／時で反応器(R) に入りかつ炭素原子数４を有するオレフィン（そのうち、ブテン６０重量％およびｎ−ブタン４０重量％）を含む全体仕込み原料を、液・液２相定格で運転される反応器内でオリゴマーに転換した。反応器に入る仕込み原料の温度は、５℃であった。反応器は、塩化アルミニウム１９．６ｋｇと、塩化ブチルメチルイミダゾニウム１８．３ｋｇと、塩化ニッケル２．１ｋｇとを含む液体極性相形態下での触媒組成物４０ｋｇを含んだ。この触媒組成物を、オレフィンを含みかつオリゴマー化反応の触媒作用を行なう相中に分散させた。反応の操作条件は、温度１０℃および常圧に等しい圧力であった。反応後、流出物を、並行状に配置される直径１５０ｍｍおよび高さ４５０ｍｍの２つのデカンタ内に搬送した。
【００３６】
デカンテーション帯域(A) に入る流体の流量は、１０８７ｋｇ／時であり、デカンテーション帯域(B) に入る流体の流量は、１２２ｋｇ／時である。
【００３７】
デカンテーション帯域(A) では、デカンテーションにより、オレフィンを含む軽質相中において直径２００μｍを越える触媒の滴状物の除去が可能になった。
この相も、未反応ｎ−ブタンを含んだ。流量９０６ｋｇ／時を有するこの軽質相を、再流通に伏した。ついで、この軽質相を、新品仕込み原料に追加した。軽質相と新品仕込み原料とからなる混合物を、熱交換器を用いて５℃に冷却し、ついで改めて反応器に導入した。デカンテーション帯域(A) の重質相を、中間処理を受けた後に流量１８１ｋｇ／時で反応器に搬送した。この処理は、連続的に使用済触媒組成物の４０ｇ／時を抜き出すことからなり、かつ同じ新品触媒組成物の同量を注入することからなる。この場合、反応器内での触媒組成物の滞留時間は、１０００時間であった。
【００３８】
デカンテーション帯域(B) では、デカンテーションにより、オレフィンを含む軽質相中において直径５５μｍを越える触媒の滴状物の除去が可能になった。この軽質相を、流量１０２ｋｇ／時で装置から排出させた。デカンテーション帯域(B) の重質相を、流量２０ｋｇ／時で反応器に直接搬送した。
【００３９】
軽質相において、オクテンの収率は８２％であった。
【００４０】
比較例２（本発明に合致しない）
流量１００８ｋｇ／時で炭素原子数４を有するオレフィン（そのうち、ブテン６０重量％およびｎ−ブタン４０重量％）を含む全体仕込み原料を、液・液２相定格で運転される反応器内でオリゴマーに転換した。反応器は、塩化アルミニウム１９．６ｋｇと、塩化ブチルメチルイミダゾニウム１８．３ｋｇと、塩化ニッケル２．１ｋｇとを含む液体極性相形態下での触媒組成物４０ｋｇを含んだ。
【００４１】
この触媒組成物を、オレフィンを含みかつオリゴマー化反応の触媒作用を行なう相中に分散させた。反応後、流出物を、直径４５０ｍｍおよび高さ４５０ｍｍの１つのデカンタ内に搬送した。
【００４２】
デカンテーションにより、オレフィンを含む軽質相中において直径５５μｍを越える触媒組成物の滴状物の除去が可能になった。この軽質相も、未反応ｎ−ブタンを含んだ。この軽質相を、流量９０６ｋｇ／時で再流通に伏し、ついで新品仕込み原料に追加した。軽質相と新品仕込み原料とからなる混合物を、熱交換器を用いて５℃に冷却し、ついで改めて反応器に導入した。管路(5) を経て、装置からこの軽質相１０２ｋｇ／時を排出させた。デカンタの重質相を、中間処理を受けた後に流量２０１ｋｇ／時で反応器に搬送した。この処理は、使用済触媒組成物４０ｇ／時を連続的に抜き出すことからなり、かつ新品触媒組成物の同量を注入することからなる。
【００４３】
軽質相において、オクテンの収率は８２％であった。
【００４４】
従って、実施例１の流出物と同じ規格を有する出口流出物を得るために、すなわち単一のデカンタを用いて軽質相中における直径５５μｍを越える触媒組成物の滴状物の除去を得るために、実施例１のデカンタよりも直径が３倍大きいデカンタを選択しなければならなかった。
【００４５】
比較例のように、単一のデカンタを用いる場合、占める地上面積は、１５９０ｃｍ2 であり、これに対し、本発明の２つのデカンタを用いる場合、この面積は、３５３ｃｍ2 のみであった。
【００４６】
【発明の効果】
以上の次第で、本発明によるいくつかの異なる帯域内でのデカンテーションによる分離方法および装置によれば、より小さいサイズのデカンタを使用することが可能になり、これらデカンタは、利用するのがより簡単でありかつ地上においてより小さい面積を占めるものである。単一のデカンタを用いて分離を行なう従来法によれば、本発明による方法において使用されるデカンタの直径よりも約３倍大きい直径のデカンタを用いなければならず、さらに、例えば加圧下で流体を処理する場合、デカンタのサイズが大きくなればなる程、デカンタの壁が厚くなければならなず、従って、単一の大きいデカンタを用いるよりもむしろ小さいサイズのいくつかのデカンタを用いて作用させることにより、資材の節約が実現される。また本発明による方法が適用される反応でありかつ外部蛇管および／または内部蛇管を用いる冷却が効果的でない反応において、少なくとも１つのデカンテーション帯域の軽質相の再循環により十分な冷却が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すフローシートである。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すフローシートである。
【符号の説明】
Ａ デカンテーション帯域
Ｂ デカンテーション帯域
Ｒ 反応器
Ｆ 冷却手段
１ 仕込み原料搬送管路
２ 反応流出物排出管路
３ 反応流出物フラクション搬送管路
４ 反応流出物フラクション搬送管路
５ 軽質相排出管路
６ 重質相搬送管路
７ 重質相搬送管路
８ 軽質相搬送管路
１０ 冷却仕込み原料搬送管路
Claims (12)
- 化学反応に由来する２相流出物が、並行状に配置される少なくとも２つの異なるデカンテーション帯域内でデカンテーションされ、これらデカンテーション帯域の各々は、少なくとも１つのデカンタを含み、
デカンテーション工程は、デカンテーション後に軽質相が反応帯域に再循環される、少なくとも１つのデカンテーション帯域（Ａ）内、および、デカンテーション後に軽質相が排出される、帯域（Ａ）に並行して配置される少なくとも１つのデカンテーション帯域（Ｂ）内で行なわれ、
デカンテーション帯域（Ａ）は、このデカンテーション帯域に入る混合物の流量が、１０〜１００ｍ３／時であり、軽質相中に容認される重質相の細かい滴状物の直径が、２００μｍ〜５００μｍであり、
デカンテーション帯域（Ｂ）は、このデカンテーション帯域に入る混合物の流量が、１〜３０ｍ３／時であり、軽質相中に容認される重質相の細かい滴状物の直径が、５５μｍ〜１００μｍであることを特徴とする、少なくとも一部非混和性である２つの液相の分離方法。 - 少なくとも１つのデカンタの重質相の少なくとも一部が、反応帯域に搬送されることを特徴とする、請求項１記載の分離方法。
- 各デカンテーション帯域が、単一のデカンタを含むことを特徴とする、請求項１または２記載の分離方法。
- 相の１つが、少なくとも１つの液体触媒組成物を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項記載の分離方法。
- 液体触媒組成物を含む少なくとも１つのデカンテーション帯域の重質相が、前記デカンテーション帯域から抜き出され、ついで反応帯域に再導入される前に、この触媒組成物相の一部が排出され、かつ新品触媒組成物の同量と取り替えられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項記載の分離方法。
- 反応が、オリゴマー化、水素化、水素化ホルミル化およびアルキル化の群から選ばれかつ液体触媒組成物を含む液・液２相反応であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項記載の分離方法。
- 反応が、１分子当たり炭素原子数２〜８を含むオレフィンのオリゴマー化であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項記載の分離方法。
- 反応の全時間中、反応器の重量変化を監視することにより、重質相の全体量を連続的に調節することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
- デカンタのうちの１つのデカンタに重質相の全体を導いて、ついで視覚によってこの相のレベルを調節することにより、重質相の全体量を不連続的に調節することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
- 反応帯域への処理すべき仕込み原料の少なくとも１つの注入導管と、デカンテーション帯域の数と同じ数の導管に分けられる、反応帯域の流出物の少なくとも１つの排出導管と、各デカンタに含まれる各相の少なくとも１つの排出導管とを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項記載の方法を行なうための装置。
- 軽質相のうちの少なくとも１つの相が、反応帯域に再循環されることを特徴とする、請求項１０記載の装置。
- 重質相のうちの少なくとも１つの相が排出導管により反応帯域に供給されることを特徴とする、請求項１０または１１記載の装置。
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