JP5934155B2 - イソブテンの部分酸化による気相生成物においてメタクリル酸からメタクロレインを分離する方法 - Google Patents
イソブテンの部分酸化による気相生成物においてメタクリル酸からメタクロレインを分離する方法 Download PDFInfo
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Description
Y=C1+C2*X
ここで、C1およびC2は定数であり、Yは、ストリッパ塔の底部からの残りの液体の質量流量に対する分割流における質量流量の比であり、Xは、ストリッパ塔の底部からの液体の残りの質量流量である
によって規定されるように動作される。
Y=C1+C2*X
ここで、C1およびC2は定数であり、Yは、ストリッパ塔の底部からの残りの液体の質量流量に対する分割流における質量流量の比であり、Xは、ストリッパ塔の底部からの残りの液体の質量流量である
にしたがう。これら2つの変数のXおよびYは、プロセスを不安定にさせずに、独立して変化させることができない。ある実施の形態において、定数C1は約−0.035および約−0.055の間の値を有し、その一方で、定数C2は約0.05および約0.07の間の値を有する。ある実施の形態において、定数C1は約−0.04および約−0.05の間の値を有し、その一方で、定数C2は約0.055および約0.065の間の値を有する。ある実施の形態において、定数C1は約−0.0431の値を有し、その一方で、定数C2は約0.0596の値を有する。
ここで図1を参照すると、一般に100で示される、メタクリル酸(MAA)を製造するためのシステムが、酸化サブシステム102、ストリッパガスサブシステム130、急冷/蒸留サブシステム140、および吸収塔/ストリッパサブシステム170を含むのが示されている。
酸化サブシステム102は、第1の注入口106および第1の排出口108を有する第1の酸化反応装置104を備えている。第1の注入口106は、適切な配管c10を介して第1の熱交換器110に連結されており、次に、これは適切な配管c12を介して第1の混合弁112に連結されている。第1の混合弁112は、それぞれ、適切な配管c14、c16およびc18を介して、イソブテン(IB)供給源114、酸化剤供給源116および水蒸気供給源118に連結されている。符号がふられていない適切な配管によって、酸化剤供給源116は、実際には、酸化剤分割弁ov1に連結され、水蒸気供給源118は、実際には、水蒸気混合弁st1に連結されている。不活性希釈ガス流c110も水蒸気混合弁st1に連結されている。
,588号、同第4,556,731号、同第4,558,029号、同第4,596,784号、同第4,732,884号、同第4,778,930号、同第4,803,190号、同第4,816,603号、同第4,871,700号、同第4,916,103号、同第4,925,823号、同第4,946,819号、同第4,954,650号、同第5,059,573号、同第5,072,052号、同第5,081,314号、同第5,082,819号、同第5,094,990号、同第5,102,847号、同第5,132,269号、同第5,138,100号、同第5,144,090号、同第5,155,262号、同第5,166,119号、同第5,183,936号、同第5,198,578号、同第5,221,653号、同第5,225,389号、同第5,245,083号、同第5,250,485号、同第5,264,627号、同第5,276,178号、同第5,300,707号、同第5,349,092号、同第5,364,825号、同第5,380,933号、同第5,491,258号、同第5,532,199号、同第5,602,280号、同第5,670,702号、同第5,684,188号、同第5,728,894号、同第5,739,391号、同第5,817,865号、同第5,821,390号、同第5,856,259号、同第6,028,220号、同第6,069,271号、同第6,171,571号、および米国再発行特許第32,082号の各明細書。これらをここに引用する。第2の反応装置124は概して、メタクロレインをメタクリル酸に酸化させるための、当該技術分野においてよく知られたヘテロポリ酸触媒を含む。適切なヘテロポリ酸触媒の非限定的な典型例が以下の米国特許に開示されている:米国特許第3,840,595号、同第3,865,873号、同第3,875,220号、米国再発行特許第29,901号、米国特許第3,925,464号、同第3,954,856号、同第3,956,182号、同第3,959,384号、同第3,965,163号、同第3,968,165号、同第3,968,166号、同第3,972,920号、同第3,978,003号、同第3,998,876号、同第3,998,877号、同第4,000,088号、同第4,001,316号、同第4,017,423号、同第4,035,418号、同第4,042,533号、同第4,042,625号、同第4,051,179号、同第4,052,450号、同第4,070,397号、同第4,101,448号、同第4,115,441号、同第4,118,419号、同第4,124,634号、同第4,138,366号、同第4,165,296号、同第4,166,190号、同第4,169,070号、同第4,172,051号、同第4,180,678号、同第4,212,767号、同第4,223,161号、同第4,255,466号、同第4,238,359号、同第4,240,930号、同第4,250,054号、同第4,252,681号、同第4,252,682号、同第4,252,683号、同第4,259,211号、同第4,261,858号、同第4,261,859号、同第4,261,860号、同第4,271,040号、同第4,272,408号、同第4,273,676号、同第4,297,247号、同第4,301,030号、同第4,301,031号、同第4,305,843号、同第4,314,074号、同第4,319,042号、同第4,320,227号、同第4,339,355号、同第4,341,900号、同第4,347,163号、同第4,356,316号、同第4,358,608号、同第4,358,610号、同第4,364,844号、同第4,374,757号、同第4,377,501号、同第4,404,397号、同第4,409,128号、同第4,415,752号、同第4,419,270号、同第4,424,141号、同第4,440,948号、同第4,443,555号、同第4,444,906号、同第4,444,907号、同第4,454,346号、同第4,467,113号、同第4,469,810号、同第4,471,061号、同第4,471,062号、同第4,489,170号、同第4,503,247号、同第4,521,618号、同第4,528,398号、同第4,530,916号、同第4,536,483号、同第4,547,588号、同第4,558,028号、同第4,558,029号、同第4,564,607号、同第4,565,801号、同第4,595,778号、同第4,621,155号、同第4,652,673号、同第4,720,575号、同第4,745,217号、同第4,757,038号、同第4,803,302号、同第4,804,778号、同第4,814,305号、同第4,816,603号、同第4,891,347号、同第4,925,823号、同第4,925,980号、同第4,954,650号、同第4,966,990号、同第4,968,838号、同第4,985,592号、同第5,093,521号、同第5,102,846号、同第5,102,847号、同第5,104,844号、同第5,126,307号、同第5,153,162号、同第5,173,468号、同第5,198,579号、同第5,206,431号、同第5,221,767号、同第5,239,115号、同第5,264,627号、同第5,420,091号、同第5,422,326号、同第5,521,137号、同第5,550,095号、同第5,569,636号、同第5,618,974号、同第5,981,804号、同第5,990,348号、同第6,043,184号、同第6,060,419号、同第6,169,202号、米国特許出願第11/189,095号、同第11/189,116号、および同第11/189,126号の各明細書。
第2の排出口128は、適切な配管c30を介して急冷塔142の供給物注入口141で急冷/蒸留サブシステム140に連結されている。一般に、配管c30は、下方に向けられた注入口141までそれを含む142の壁の直ぐ外側に長手方向に沿ったジャケットを備えているであろう。ジャケットの施された側に供給される少量の実質的に不活性のガスが、早すぎる冷却による固体堆積による供給物注入口141の詰まりを最小にするために、供給物注入口141で急冷塔に入るときに、第2の反応装置124からの主要生成物を取り囲む。この不活性ガスは、例えば、c100からの分割流(図示せず)、または供給流118からの低圧水蒸気のいずれであっても差し支えない。供給物注入口141は、急冷塔142の液溜め区域143に位置している。急冷塔142は、供給物注入口141の上に位置する再循環注入口144、底部排出口145、塔頂排出口146、および上側注入口147も備えている。供給物注入口141は、一般に、液溜め区域143内の液面148より上に位置している。
吸収塔/ストリッパサブシステム170は、吸収塔171を備えている。吸収塔171は、適切な配管c72を介して第2の圧縮機164に連結されている下側供給物注入口172を備えている。吸収塔171は、底部排出口173、塔頂排出口174、頂部注入口175および上側注入口176を備えている。底部排出口173は、適切な配管c74を介して第3のポンプ177に連結されており、次にこのポンプは、適切な配管c76を介して頂部供給物注入口179でストリッパ塔178に連結されている。ストリッパ塔178は、塔頂排出口180、再循環下側注入口181、ストリッパガス注入口182および底部排出口183も備えている。ストリッパ塔178は、第4の分割弁184およびリボイラ185も備えている。第4の分割弁184は、それぞれ、適切な配管c78およびc80を介して、底部排出口183およびリボイラ185に連結されている。リボイラ185は、適切な配管c82を介して再循環下側注入口181にも連結されている。第4の分割弁184は、適切な配管c84を介して第2のサージタンク186にも連結されている。サージタンク186は、適切な配管c86を介して第4のポンプ187に連結され、次にこのポンプは適切な配管c88を介して第5の分割弁188に連結されている。第5の分割弁188は、適切な配管c90を介して第5の熱交換器189に連結され、次にこの熱交換器は適切な配管c92を介して第6の分割弁190に連結されている。第6の分割弁190は、適切な配管c94を介して上側注入口176に、適切な配管c96を介して第6の熱交換器191に連結されている。第6の熱交換器191は、適切な配管c98を介して頂部注入口175に連結されている。第5の分割弁188は、適切な配管c99を介して第1のサージタンクの第2の注入口168bにも連結されている。
ストリッパガスサブシステム130は、適切な配管c104を介して焼却炉134に、必要に応じて、焼却すべき流れを焼却炉134に送る配管c112に、連結された第5の混合弁132を備えている。焼却炉134は、適切な配管c106を介して第7の熱交換器136に連結され、次にこの熱交換器は、適切な配管c108を介して第6の分割弁138に連結されている。第6の分割弁138は、適切な配管c110を介して水蒸気混合弁st1と、配管c102を介してストリッパ塔178のストリッパガス注入口182とに連結されている。第6の分割弁138は、排出された流れをサポートする配管c114にも連結されていて差し支えない。
ここで、図2A〜Dを参照すると、図1のシステムの4つの拡大図が示されている。これらの図面により、図1のシステムの4つの要素:図2Aの酸化サブシステム、図2Bの急冷/蒸留サブシステム、図2Cの吸収塔/ストリッパサブシステム、および図2Dのストリッパガスサブシステムの動作が説明される。
ここで、図2Aを参照すると、図1の酸化サブシステム102の拡大図が示されており、その動作が、複数の流れに関して説明される。各流れの性質またはパラメータはある地点に関連付けられ、ここで、その流れの性質およびパラメータとしては、組成、圧力、温度、状態(液体、混合、蒸気など)などの物理的および/または化学的パラメータ、もしくは他の適切な性質またはパラメータが挙げられる。
ここで図2Bを参照すると、図1の酸化サブシステム140の拡大図が示されており、その動作が、上述したような流れと流れのパラメータに関して説明される。地点pt27で測定されたパラメータを有する粗製メタクリル酸流S36は、上述したように、注入口141を通して、急冷/蒸留サブシステム140の急冷塔142中に供給される。粗製メタクリル酸流S36は、地点pt29で測定されたパラメータを有する第1の再循環副流S38によって、急冷塔142の液溜め部分143内で急冷される。この副流は、注入口144を介して急冷塔142中に供給される。この注入口は、一般に、下に向けられた噴霧装置である。地点pt29で測定されたパラメータを有する第1の再循環副流S38の流量は、メタクリル酸流S36を250℃より高い温度から約70℃より低い温度まで瞬時にまたはほぼ瞬時に冷却するほど、地点pt27で測定されたパラメータを有するメタクリル酸流S36の流量よりも十分に多い。この急激な、瞬時のまたはほぼ瞬時の冷却によって、重合が減少し、塔の効率が増加する。急激なおよびほぼ瞬時の冷却という用語は、冷却が、30秒より短い、おおよそ数秒の間に、250℃から70℃までメタクリル酸流S36の温度を減少させるのに十分に迅速に行われることを意味する。ある実施の形態において、メタクリル酸流S36は15秒未満で冷却される。他の実施の形態において、メタクリル酸流S36は5秒未満で冷却される。
ここで、図2Cを参照すると、図1の吸収塔/ストリッパサブシステム170の拡大図が示されており、その動作が、上述したような流れおよび流れのパラメータに関して説明される。地点pt69で測定されたパラメータを有する圧縮流S78が注入口172で吸収塔171に供給される。地点pt75で測定されたパラメータを有する吸収塔底部流S84は、吸収塔171の底部排出口173から取り出され、第3のポンプ177に送られ、ここで、その圧力は、地点pt77で測定されたパラメータを有する高圧底部流S86が形成されるほど増加させられる。次いで、底部流S86がストリッパ塔178の頂部注入口179に供給される。ストリッパ塔178において、底部流S86中の下方に流れる吸収塔の底部流が、ストリッパガス注入口182から進入する地点pt79で測定されたパラメータを有するストリッパガス流S88およびリボイラ注入口181から進入する地点pt81で測定されたパラメータを有するリボイラ流S90からの上昇するガス流と、ストリッパ塔178により、メタクリル酸が豊富な、底部排出口183で地点pt83で測定されたパラメータを有する底部流S92およびメタクロレインが豊富な、塔頂排出口180で地点pt21で測定されたパラメータを有する塔頂流S30が生成されるような条件下で混合される。次いで、地点pt21で測定されたパラメータを有する塔頂流S30は、地点pt19で測定されたパラメータを有する酸化剤流S28および地点pt17で測定されたパラメータを有するメタクロレイン含有流S26と混合されて、地点p23で測定されたパラメータを有する入力流S32が形成され、加熱後、上述したように、第2の反応装置124内で酸化される。
ここで、図2Dを参照すると、図1のストリッパガスサブシステム130の拡大図が示されており、その動作が、上述したように、流れおよび流れのパラメータに関して説明される。廃棄軽質流である、地点pt103で測定されたパラメータを有する吸収塔塔頂流S112が、混合弁132に供給され、ここで、地点pt105で測定されたパラメータを有する外部廃棄流S114と混合して、地点pt107で測定されたパラメータを有する焼却炉流S116を形成することができる。次いで、焼却炉流S116は、燃焼に必要な酸素を供給するための酸素流(図示せず)と共に、焼却炉134に通されて、ここで、燃焼されて、地点pt109で測定されたパラメータを有する燃焼排ガス流S118が形成される。次いで、燃焼排ガス流S118は、第6の熱交換器136に送られて、地点pt111で測定されたパラメータを有する冷却された燃焼排ガス流S120が形成される。次いで、冷却された燃焼排ガス流S120は、第6の分割弁138に送られ、これにより、地点pt11で測定されたパラメータを有する不活性希釈再循環流S20、地点pt79で測定されたパラメータを有するストリッパガス流S88、および地点pt113で測定されたパラメータを有するパージ流S122が生成される。
102 酸化サブシステム
104 第1の酸化反応装置
124 第2の酸化反応装置
130 ストリッパガスサブシステム
140 急冷/蒸留サブシステム
170 吸収塔/ストリッパサブシステム
Claims (4)
- メタクリル酸製造システムにおいて、
イソブテンおよびメタクロレイン(MA)再循環流を含む供給流を、MA、メタクリル酸(MAA)および酢酸(AA)を含む高温酸化流に酸化させるように適合され、供給流注入口および酸化剤流排出口を有する少なくとも1つの酸化反応装置を備える、酸化サブシステム、
前記高温酸化流を280℃の初期温度から75℃未満の最終温度まで10秒以下の期間内に低下させるのに十分な量の急冷流により前記高温酸化流を急冷し、前記システムにおいて製造された前記AAの大半を含むMAAの豊富な底部流およびMAの豊富な塔頂流を蒸留により形成するように適合された急冷/蒸留サブシステムであって、粗製酸化流注入口と、急冷流注入口とを備えた液溜め部分、底部流排出口、塔頂流排出口、および還流流注入口、を有するQ/D塔を備える、急冷/蒸留サブシステム、
第1のMAA生成物流、前記急冷流およびMAAの豊富な塔頂再循環流を形成するように適合されたMAA再循環サブシステムであって、前記MAAの豊富な底部流の圧力を増加させるためのポンプ、前記MAAの豊富な底部流を前記再循環流およびMAA生成物流に分割するように適合された第1の分割弁、前記再循環流を冷却するように適合された第1の熱交換器、前記再循環流を前記急冷流および前記MAAの豊富な塔頂再循環流に分割するように適合された第2の分割弁、前記MAAの豊富な塔頂再循環流および加圧されたMAの少ない再循環流を混合して、混合流を形成するように適合された第1の混合弁、および前記混合流を還流流およびベンチュリバルブ流に分割するように適合された第3の分割弁であって、前記還流流が前記Q/D塔の前記還流流注入口に供給される第3の分割弁、を備える、MAA再循環サブシステム、
MAの豊富な塔頂流をMAの豊富な蒸気流およびMAの少ない再循環流に分離するように適合されたMA塔頂分離および再循環サブシステムであって、前記ベンチュリバルブ流を用いて、前記MAの豊富な塔頂流から微細な粒子物質を除去するように適合されたベンチュリ、前記MAの豊富な塔頂流を第1の蒸気流および第1の液体流に分離するように適合された第1の分離器、前記第1の蒸気流の圧力を増加させるための圧縮器、前記第1の蒸気流を冷却して、部分凝縮流を形成するように適合された第2の熱交換器、前記部分凝縮流を前記MAの豊富な蒸気流および第2の液体流に分離するように適合された第2の分離器、前記第1と第2の液体流を混合して、前記MAの少ない再循環流を形成するように適合された第2の混合弁、前記MAの少ない再循環流の圧力を増加させるためのポンプ、および前記MAの豊富な蒸気流の圧力を増加させるための第2の圧縮器、を備える、MA塔頂分離および再循環サブシステム、
前記MAの豊富な蒸気流中に存在するMAAおよびAAを回収し、前記MA再循環流、第2のMAA生成物流および軽質廃物流を生成するように適合された吸収塔/ストリッパサブシステムであって、加圧された前記MAの豊富な蒸気流およびMAAの豊富な吸収塔流を受け取って、吸収塔底部流を形成するように適合された吸収塔、および前記吸収塔底部流、リボイラ流、およびストリッパガス流を受け取って、前記吸収剤流、前記MA再循環流、および前記第1のMAA生成物流と混合される第2のMAA生成物流を生成するように適合されたストリッパ塔、を備える、吸収塔/ストリッパサブシステム、および
前記軽質廃棄流を含む焼却流を焼却することにより形成されるストリッパガス流を形成するように適合された随意的なストリッパガスサブシステムであって、吸収塔塔頂流を焼却して、前記酸化サブシステムに再循環するために未反応MAを除去するために前記ストリッパ塔内で用いられるストリッパガス流を形成するように適合された焼却炉、を備える、ストリッパガスサブシステム、
を備えたシステム。 - 前記酸化サブシステムが、
注入口、排出口、および前記供給流を酸化して、MAの豊富な酸化流を形成するように適合された混合金属酸化物触媒を有する第1の酸化反応装置、および
注入口、排出口、および前記MAの豊富な酸化流を酸化させて、前記高温酸化流を形成するように適合されたヘテロポリ酸触媒を有する第2の酸化反応装置、
を備えることを特徴とする請求項1記載のシステム。 - 前記急冷/蒸留サブシステムが、前記急冷流および前記高温酸化流を、該急冷流の質量流量対前記高温酸化流の質量流量の比が少なくとも5:1となるように前記Q/D塔に供給するように適合されていることを特徴とする請求項1記載のシステム。
- 前記Q/D塔が、
前記高温酸化流を前記Q/D塔中に該Q/D塔内の液体槽より上に注入するように適合された酸化流注入ユニット、および
前記高温酸化流を急冷するように前記急冷流を注入するための、前記酸化流注入ユニットの上に位置する急冷流注入ユニット、
をさらに備えることを特徴とする請求項1記載のシステム。
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