JP5374046B2 - エチレンオキシド回収／ストリッピング用容器、システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明はエチレンオキシドの生成に有用な装置に関し、またより詳細には工場規模のエチレンオキシド再吸収および二酸化炭素ストリッピングに有用な装置に関する。この装置は改良された、単一カラムのエチレンオキシド再吸収装置/ストリッパー容器として特有の効用が見出だされる。

本発明によれば、通常は別の容器において行われるエチレンオキシド再吸収および二酸化炭素ストリッピングの工程が、内部分割バッフルを有する単一カラム容器内で行われる。

この装置はまた、再吸収およびストリッピングを必要とする他の化学処理システムについても利用出来る。

エチレンオキシドを生成するためのエチレンの酸化およびそれに関連する各種の回収処置ならびにエチレングリコールへのエチレンオキシドへの付加的転化は周知であり、そして工業的に広く実施されている。たとえば、米国特許第５，９４５，５５１号、第６，１８４，１７５号、第５，６４６，０８７号および第６，５３３，８４３号参照。
米国特許第５，９４５，５５１号 米国特許第６，１８４，１７５号 米国特許第５，６４６，０８７号 米国特許第６，５３３，８４３号

一般的に、エチレンオキシド生成物は、水溶性吸収物質液体中の酸化反応ガスから吸収されて、低濃度エチレンオキシド溶液を生成する。エチレンオキシドは低濃度水溶液からストリップされ、そしてこのストリッパー塔頂流出物は凝縮装置へ送られ、ここで水の大半は凝縮され、かつ分離される。エチレンオキシド中で濃縮されたストリッパー塔頂流出物からのエチレンオキシド蒸気流は再吸収装置へ移動され、そこでエチレンオキシドは水中に再吸収され、その結果排気される不活性物質から分離される。エチレンオキシド再吸収装置溶液であって、これもまた相当量の溶存二酸化炭素を含有するものは、グリコール供給ストリッパーへ送られ、そこで二酸化炭素は水蒸気/ガス・ストリッピングにより分離される。このような従来の操作が添付の図１中に示されている。

本発明は改良された装置を提供するものであり、そこでは従来の再吸収装置カラムとグリコール供給ストリッパーカラムの両機能が組み合わされ、そして単一のカラムであって、内部バッフルにより分離された再吸収およびストリッピング区分に分割されたものにおいて実施される。

この種の組合わせ単一カラム容器は、工業的操作の簡略化およびこの種の装置が必要とする所要床面積の削減を含むいくつかの利点を提供する。更に、外部の火炎に対するエチレンオキシドの暴露は深刻な安全性欠陥となるので、装置の削減は防火を要する装置の表面積を、一層減少させることになり、火炎に対する潜在的暴露を減少させ、かつプラントの総合的な安全性を改良するものである。

本発明は、閉じられた単一カラムを形成する外壁と、カラムを再吸収区分と分離されたストリッピング区分とに分割する内部分割バッフルと、エチレンオキシドを含んで成る蒸気流を再吸収区分内へ導入するため、およびエチレンオキシドを吸収物質中に再吸収させるための入口と、再吸収されたエチレンオキシドをストリッピング区分内に導入するための管路と、再吸収されたエチレンオキシドから含有された二酸化炭素をストリップするためのストリッパーとを含んで構成される、エチレンオキシド回収／ストリッピングシステム用容器であって、前記内部分割バッフルは、前記再吸収区分と前記ストリッピング区分との間の０．１〜０．２バールの圧力差に対応する妥当な厚さを有する容器を提供する。

本発明は更に、閉じられた単一カラムを形成する外壁と、カラムを再吸収区分と分離されたストリッピング区分とに分割する内部分割バッフルとを含んで成る容器であって、前記内部分割バッフルは、前記再吸収区分と前記ストリッピング区分との間の約０．１〜約０．２バールの範囲にある圧力差に対応する妥当な厚さを有する容器と、エチレンオキシドを含んで成る蒸気流を再吸収区分内へ導入するため、およびエチレンオキシドを水性吸収物質中に再吸収させるための手段と、水性吸収物質中の再吸収されたエチレンオキシドをストリッピング区分内に導入するための手段と、再吸収されたエチレンオキシドから含有された二酸化炭素をストリップするための手段とを含んで構成される、エチレンオキシド回収／ストリッピングシステムを提供する。

更に、本発明はｉ）単一カラムを形成する外壁と、カラムを再吸収区分と分離されたストリッピング区分とに分割する内部分割バッフルと、エチレンオキシドを含んで成る蒸気流を再吸収区分内へ導入するため、およびエチレンオキシドを水性吸収物質中に再吸収させるための入口と、再吸収されたエチレンオキシドをストリッピング区分内に導入するための管路と、再吸収されたエチレンオキシドから含有された二酸化炭素をストリップするためのストリッパーとを含んで構成される容器であって、前記内部分割バッフルは、前記再吸収区分と前記ストリッピング区分との間の約０．１〜約０．２バールの範囲にある圧力差に対応する妥当な厚さを有する容器を備える工程と、
ｉｉ）エチレンオキシドを含んで成る蒸気流を再吸収区分内に導入する工程と、
ｉｉｉ）蒸気流をして、再吸収区分内の下方充填床を通過させる工程と、
ｉｖ）蒸気流を、エチレンオキシドの一部が冷却された循環溶液中に吸収されるように、その循環溶液と接触させる工程と、
ｖ）未吸収エチレンオキシドおよび何れの不活性物質をも、エチレンオキシドの残部が水性吸収物質中に吸収され、そしてその不活性物質から除去されるように、少なくとも１個所の再吸収上方充填床を通過させる工程と、
ｖｉ）容器から不活性物質を除去する工程と、
ｖｉｉ）水性吸収物質中の再吸収されたエチレンオキシドをストリッピング区分の頂部へ移送する工程と、
ｖｉｉｉ）二酸化炭素の再吸収されたエチレンオキシドをストリッピングする工程と、
ｉｘ）そのストリップされたエチレンオキシドを容器から出て行かせる工程とを含んで構成される水性エチレンオキシド吸収物質液体からエチレンオキシドを回収する方法を提供する。

本発明はまた、閉じられた単一カラムを形成する外壁と、外壁内部のバッフルであって、カラムを再吸収区分と分離されたストリッピング区分とに分割するものと、再吸収区分内の少なくとも１個所の吸収物質充填床およびストリッピング区分内の少なくとも１個所のストリッピング充填床と、流体流を再吸収区分内へ導入し、そして吸収物質充填床を経由して吸収された流体を生成させるための入口と、その吸収された流体をストリッピング区分内へ導入し、そしてストリッピング充填床を経由してストリップされた流体を生成させるための管路と、ストリッピング区分からストリップされた流体を排出させるための出口とを含んで構成される容器であって、前記バッフルは、前記再吸収区分と前記ストリッピング区分との間の０．１〜０．２バールの圧力差に対応する妥当な厚さを有する容器を提供する。

本発明は、エチレンオキシド再吸収装置カラムとグリコール供給ストリッパーカラムの機能を、それらの処理過程が単一カラム容器により実施されるように、組み合わせるものである。内部分割バッフルは、単一カラムを再吸収区分とストリッピング区分とに分離する。

図１はエチレンオキシド生産用の従来型プラント操作についての、代表的な従来技術による装置配列を示している。８０〜９０容量％のエチレンオキシドならびに残余水および不活性物質を含有するストリッピング・カラム凝縮器からのエチレンオキシドを含んで成る入口蒸気流は、入口蒸気流管路１１を介して再吸収装置カラム１０へ入る。入口蒸気流は下方充填床１２を貫流し、そこで冷却残油流１３が入口蒸気流を急冷して、エチレンオキシドの９０〜９６％を凝縮する。充填床１２からの未凝縮ガスは２個所の上方充填床１４を貫流するが、ここにおいて未凝縮ガスは、残余のエチレンオキシドを除去する給水流管路１５を介して導入された給水流と接触させられる。塔頂流出物流は塔頂流出物管路１６を経由して分離され、そして収容されたエチレンを元のエチレンオキシド反応系へリサイクルするための再利用圧縮器へ送られる。給水流は分量において調節されて、プラントのグリコール区分に関し必要とされるエチレンオキシド濃度を維持するものとするが、これは典型的にエチレンオキシド約３．８〜約４．６容量％の範囲に及んでいる。残油流管路１７を介して除去された残油流は若干の溶解二酸化炭素であって、入口蒸気流管路１１内に含有されていたものを含んでいるが、残油流中のこの二酸化炭素は除去されて、炭素鋼グリコールプラントにおける腐食を防止せねばならない。その種のことはグリコール仕込みストリッパーカラム２１において行われる。

再吸収装置カラム１０からの液体残油流は、残油流管路１７を介してグリコール仕込みストリッパーカラム２１の頂部へ送られ、そして２個所の充填床２２を通過し、そこで液体残油流は、ストリッピング媒質管路２３を介して導入されたストリッピング媒質、たとえば水蒸気および／またはメタンと接触させられる。ストリッピング媒質は二酸化炭素およびエチレンオキシドをストリップし、そして得られた蒸気は塔頂流出物リサイクル管路２４を介してカラム再吸収装置１０へ送られ、そこで二酸化炭素は上方へ除去され、そしてエチレンオキシドは回収される。残油除去管路２５を介して除去されたグリコール仕込みストリッパーカラム２１の残油は、その後、グリコールプラントにおける、あるいはエチレンオキシド精製システムへの供給材料として使用するのに適している。

図１の従来型の操業におけるカラム１０および２１の上方区分の寸法は基本的に類似である。従って、これらカラムの頂部区分の機能を、図２中に示すように単一のカラム容器４０であって、分割バッフル３０により２個の区分ＡおよびＢに分割されているものに結合することは可能である。容器４０の底部径を拡張して、付加的な液体サージ容量をもたらすことにより区分Ａにおいて必要とされる大きな充填床３１を設置することが可能となる。

本発明によれば、図２に示すように、エチレンオキシド・ストリッピングカラム凝縮器（図示せず）からの蒸気流は、蒸気流入口３２を介してカラム４０の区分Ａに入り、そこでそれは出口蒸気管路４１を経由する区分Ｂからの出口蒸気と組み合わされ、そして下方再吸収側充填床３１を通過する。この床３１は当業者に周知の、従来型気液接触充填物を好ましくは使用するものとする。この組み合わされた蒸気は残油液体の、冷却された循環溶液と接触され、これは残油除去管路４２を介して区分Ａに入る。好ましくは約９０〜約９５％のエチレンオキシドが循環溶液中に吸収され、そしてこの溶液は水冷却交換器（図示せず）内で、約７〜約１５℃残油温度未満の範囲に及ぶレベルに典型的に冷却される。冷却および循環速度は、カラム４０の区分Ａ頂部において給水流３３を制御することにより、所望の残液エチレンオキシド濃度を達成するように調整するのが好ましい。下方再吸収側充填床３１からの、不活性物質を伴う未吸収エチレンオキシドは少なくとも１個所の上方再吸収側充填床３４へ移動し、そこでエチレンオキシドの残余が水中に吸収され、そして不活性物質から除去される。好ましい実施態様において、２個所の上方再吸収側充填床が存在する。上方充填床３４もまた、好ましくは当業者に周知である従来型気液接触充填物を含んで構成されるものとする。不活性物質蒸気は不活性物質蒸気管路３５を介して再利用圧縮器あるいは回収または廃棄用焼却装置へ移動する。

再循環材料の分離後、区分Ａからの残油は残油出口管路３６を介して区分Ｂの頂部へポンプ送りされ、そこで液体は水蒸気および／またはストリッピングガス管路３７を介して導入された不活性ストリッピングガスにより、あるいは区分Ｂの底部における再蒸気缶（図示せず）の使用によってストリップされる。代表的には、少なくとも１個所の上方ストリッパー側充填床が使用されて、区分Ｂにおける液体および蒸気間の接触をもたらす。好ましい実施態様において、２個所の上方ストリッパー側充填床が存在する。これらの充填床３８はまた、好ましくは当該技術分野において周知の、従来型気液接触充填物を含んで成る。液体は二酸化炭素および他の不活性物質を含まないものにストリップされ、出口管路３９を介して区分Ｂの底部外へポンプ送りされ、そしてプラントのグリコール区分またはＥＯ精製系などに移送すればよい。

本発明の単一カラム容器は、当該技術分野で知られる如何なる適切な材料、たとえばステレンス鋼などを含んで構成されてもよい。好ましい材料は包括的に３０４ステレンス鋼を包含する。

本発明の重要な特徴は、単一カラム容器内の分割バッフル３０の存在であり、その分割バッフル３０はカラムを２個の領域、再吸収区分Ａおよびストリッピング区分Ｂに分離するものである。好ましくは、分割バッフル３０はカラム４０の頂部から底部へ垂直に延在する。しかしながら、他の配列を利用してもよい。分割バッフルは、容器の材料と同一または異なる材料を含んで構成してもよく、そして構造的完全性を保証するために適切な厚さを有するものとする。適切な材料はステレンス鋼、たとえば３０４ステレンス鋼を包括的に包含する。好ましい実施態様において、分割バッフルは容器の材料と略同一である材料を含んで構成されるものとする。

両区分ＡおよびＢは、差圧０．１〜０．２バールを伴う本質的に等圧である０．２〜０．５絶対バールにおいて作動するので、分割バッフル３０は、この圧力差に対応する妥当な厚さを有するものとする。この系の機能性は不変である。

本明細書において、一般的な術語における入口、出口および管路に言及したが、入口、出口および管路は単なるアクセスポイントであって、これを介してガスまたは流体が容器から供給されるか、あるいは排出されるものであることが理解されるべきである。各入口、出口または管路は直径寸法において変化してもよいし、またそれぞれがノズルを備えていてもよい。容器の完全性を維持するために当業者により所望される限りでは、また特別な反応工程によって必要とされる限りでは、容器は更に付加的な入口、出口および／または管路を包含していてもよい。容器は更に、容器領域内の圧力および／または温度状態を計測する計器類を備えていてもよい。たとえば、容器は入口／出口／管路を備えていてもよく、これを介して圧力計が取り付けられ、また別のものを介して温度計が取り付けられるものとする。容器はまた、所望により試料採取用取付台を備えていてもよい。

この容器はまた、所望の圧力におけるだけではなく、所望の温度を得るためにかなり良好に加熱または冷却することが出来る。容器はまた、当業者により月並みに知られ得るように、ここで具体的に述べていない付加的な特徴、特に容器を分解および移動させるために有用な特徴をも包含し得ることが理解されるべきである。

本発明の単一カラム容器４０は、装置を簡略化し、また火災保護を要する装置の表面積を減少させることについて図１の配置を超える効果を提供する。エチレンオキシドは極めて危険な物質であり、そして外部の火炎に対する暴露は重大な安全性欠陥であるので、外部火炎に対する潜在的暴露の減少はプラント全体の安全性を改良する。更に、単一カラム容器４０は、この種の装置を据え付けるために要する床面積を著しく減少させ、従ってコストを減少させる。

本発明は、好ましい実施態様を参照することによって詳細に示され、かつ説明されたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、各種の変更および変形を行い得ることは当業者には容易に理解されるであろう。請求の範囲は、開示された実施態様、上で論述されたそれらの代替案およびそれらの均等物をカバーするために解釈されるべきものであることが意図されている。

図１は従来技術による多カラム・エチレンオキシド再吸収および二酸化炭素ストリッピング装置の概略図を示す。 図２は本発明による単一カラム再吸収装置/ストリッパー容器の概略図を示す。

Claims (18)

1. 閉じられた単一カラムを形成する外壁と、前記カラムを再吸収区分と分離されたストリッピング区分とに分割する内部分割バッフルと、エチレンオキシドを含んで成る蒸気流を前記再吸収区分内へ導入し且つエチレンオキシドを吸収物質中に再吸収させるための入口と、前記再吸収されたエチレンオキシドを前記ストリッピング区分内に導入するための管路と、前記再吸収されたエチレンオキシドから含有二酸化炭素をストリップするためのストリッパーとを有する、エチレンオキシド回収／ストリッピング用容器であって、前記内部分割バッフルは、前記再吸収区分と前記ストリッピング区分との間の０．１〜０．２バールの圧力差に対応する妥当な厚さを有する容器。
2. 前記ストリッピング区分の底部に取り付けられた再蒸気缶を更に含んで構成される、請求項１に記載の容器。
3. 前記再吸収区分が、下方再吸収区分充填床と少なくとも１個所の上方再吸収区分充填床とを含んで成り、且つ前記ストリッピング区分は少なくとも１個所の充填床を含んで構成される、請求項１に記載の容器。
4. 前記外壁、前記分割バッフルおよび前記充填床がステレンス鋼を含んで成る、請求項３に記載の容器。
5. 閉じられた単一カラムを形成する外壁と、前記カラムを再吸収区分と分離されたストリッピング区分とに分割する内部分割バッフルとを有する容器であって、前記内部分割バッフルは、前記再吸収区分と前記ストリッピング区分との間の約０．１〜約０．２バールの範囲にある圧力差に対応する妥当な厚さを有する容器と、エチレンオキシドを含んで成る蒸気流を前記再吸収区分内へ導入し且つエチレンオキシドを水性吸収物質中に再吸収させるための手段と、前記水性吸収物質中に再吸収されたエチレンオキシドを前記ストリッピング区分内に導入するための手段と、前記再吸収されたエチレンオキシドから含有二酸化炭素をストリップするための手段とを有する、エチレンオキシド回収／ストリッピングシステム。
6. 再吸収における圧力が約０．２〜約０．５バールの範囲にある、請求項５に記載のシステム。
7. 前記ストリッピング区分内の圧力が約０．２〜約０．５バールの範囲にある、請求項５に記載のシステム。
8. 前記ストリッピング区分の底部に取り付けられた再蒸気缶を更に有する、請求項５記載のシステム。
9. 前記再吸収区分が、下方再吸収区分充填床と少なくとも１個の上方再吸収区分充填床とを有し、且つ前記ストリッピング区分は少なくとも１個の充填床を有する、請求項５に記載のシステム。
10. 前記外壁、前記分割バッフルおよび前記充填床がステレンス鋼を含んで成る、請求項９に記載のシステム。
11. ｉ）単一カラムを形成する外壁と、前記カラムを再吸収区分と分離されたストリッピング区分とに分割する内部分割バッフルと、エチレンオキシドを含んで成る蒸気流を前記再吸収区分内へ導入し且つエチレンオキシドを水性吸収物質中に再吸収させるための入口と、前記再吸収されたエチレンオキシドを前記ストリッピング区分内に導入するための管路と、前記再吸収されたエチレンオキシドから含有二酸化炭素をストリップするためのストリッパーとを有する容器であって、前記内部分割バッフルは、前記再吸収区分と前記ストリッピング区分との間の約０．１〜約０．２バールの範囲にある圧力差に対応する妥当な厚さを有する容器を準備する工程と、
    ｉｉ）エチレンオキシドを含んで成る蒸気流を前記再吸収区分内に導入する工程と、
    ｉｉｉ）再吸収区分内の下方充填床に前記蒸気流を通過させる工程と、
    ｉｖ）エチレンオキシドの一部が冷却された循環溶液中に吸収されるように、前記蒸気流を前記循環溶液に接触させる工程と、
    ｖ）未吸収エチレンオキシドおよび何れかの不活性物質を、エチレンオキシドの残部が水性吸収物質中に吸収され、そして前記不活性物質から除去されるように、少なくとも１個の再吸収上方充填床を通過させる工程と、
    ｖｉ）前記容器から不活性物質を除去する工程と、
    ｖｉｉ）水性吸収物質中の再吸収されたエチレンオキシドを前記ストリッピング区分の頂部へ移送する工程と、
    ｖｉｉｉ）前記再吸収されたエチレンオキシドから二酸化炭素をストリッピングする工程と、
    ｉｘ）前記ストリップされたエチレンオキシドを容器から送出する工程とを有する、水性エチレンオキシド吸収物質液体からエチレンオキシドを回収するエチレンオキシド回収方法。
12. 工程（ｖｉ）は、前記不活性物質を再利用圧縮器又は回収若しくは廃棄用焼却装置へ送出することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 工程（ｖｉｉｉ）は、前記ストリップ区分の少なくとも１個の上方充填床に前記液体を通過させること、および、水蒸気および／または不活性ストリッピングガスに前記液体を接触させることを含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記外壁、前記分割バッフルおよび前記充填床がステレンス鋼を含んで成る、請求項１１に記載の方法。
15. 前記再吸収区分における圧力が約０．２〜約０．５バールの範囲にある、請求項１４に記載の方法。
16. 前記ストリッピング区分内の圧力が約０．２〜約０．５バールの範囲にある、請求項１４に記載の方法。
17. 閉じられた単一カラムを形成する外壁と、前記外壁内部のバッフルであって前記カラムを再吸収区分と分離されたストリッピング区分とに分割するバッフルと、前記再吸収区分内の少なくとも１個の吸収物質充填床および前記ストリッピング区分内の少なくとも１個のストリッピング充填床と、流体流を前記再吸収区分内へ導入し且つ前記吸収物質充填床を経由して吸収流体を生成させるための入口と、前記吸収流体を前記ストリッピング区分内へ導入し且つ前記ストリッピング充填床を経由してストリップされた流体を生成させるための管路と、前記ストリッピング区分から前記ストリップされた流体を排出させるための出口とを有する容器であって、前記バッフルは、前記再吸収区分と前記ストリッピング区分との間の０．１〜０．２バールの圧力差に対応する妥当な厚さを有する容器。
18. 前記再吸収区分が、下方再吸収装置区分充填床と少なくとも１個の上方再吸収装置区分充填床とを有し、且つ前記ストリッピング区分は少なくとも１個の充填床を有する、請求項１７に記載の容器。

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