JP6038928B2 - α−メチルスチレン及びクメン蒸留用隔壁塔 - Google Patents
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Description
本願は、共に2011年9月19日に出願された米国仮特許出願61/536,517号及び61/536,529号に基づく優先権を主張するものであり、両出願は参照により本明細書に援用される。
背景
分野
本明細書に記載の実施形態は、一般に、1つ以上の隔壁塔を用いて炭化水素を分離するためのシステム及び方法に関する。より具体的には、かかる実施形態は、隔壁塔においてα-メチルスチレン(AMS)及びクメンを分離するためのシステム及び方法に関する。
関連技術の説明
フェノールは様々なプロセスで生成されるが、とりわけホック法(Hock Process)、ホック及びラング法(Hock and Lang Process)、あるいはクメン法(cumene−to−phenol process)が、最も一般的なものとして種々に知られている。このプロセスは、クメン(イソプロピルベンゼン)の酸化で始まり、クメンヒドロペルオキシド(CHP)を形成する。CHPは、次に酸触媒の存在下で開裂され、フェノール及びアセトンを生成する。フェノール及びアセトン流は、次いで塩溶液中で中和され、その後、分留されて最終製品のフェノール及び有用な副生成物であるアセトンが回収される。
1つ以上の隔壁塔を使用して粗α-メチルスチレン(AMS)原料を分留するための方法及びシステムを提供する。その方法は、分留塔に粗AMSを導入するステップを含むことができる。分留塔は、分留塔の内部容積が、少なくとも予備分留区域と主分留区域とに分割されるように、分留塔内に少なくとも部分的に配置された隔壁を含むことができる。予備分留区域と主分留区域とは、精留区域、ストリッピング区域、またはその両方を介して互いに流体連通することができる。精留区域は、分留塔の第1の端部及び隔壁の第1の端部との間で画定されることができる。ストリッピング区域は、分留塔の第2の端部と隔壁の第2の端部との間で画定されることができる。粗AMSは、分留塔の予備分留区域に導入されることができる。軽炭化水素は、分留塔の第1の端部またはその近位から取り出されることができる。副流は、分留塔の主分留区域から取り出されることができる。重炭化水素は、分留塔の第2の端部またはその近位から取り出されることができる。
ライン206を通った酸化生成物は、1つ以上の濃縮ユニット208に導入されて、ライン214を介して粗濃縮CHP生成物を生成することができる。濃縮ユニット208は、1つ以上の真空蒸留塔、熱交換器、還流ドラム等であることができ、またはそれらを含むことができる。そのような真空蒸留塔では、クメンは、例えば、約100℃未満の温度で分離されることができる。追加のクメンはライン210を介して添加され、1つ以上の真空蒸留塔に還流として導入されて収率性能を向上させることができる。さらに、このような追加のクメンは、例えば、シャットダウン中に、安全のために提供されることができる。濃縮後、クメンはライン211を介して酸化剤204に再循環され、ライン202を介して導入されたクメン原料を増大させることができる一方で、粗濃縮CHP生成物は、ライン214を介して回収されることができる。ライン214中の粗濃縮CHP生成物は、CHPの約60重量%、約70重量%、または約80重量%から約85重量%、約90重量%、または約95重量%までを含むことができる。
机上の実験例
本発明の実施形態は、さらに以下の机上の実施例で説明することができる。三つの模擬処理構成(ケース)が提供されている。ケース1は、2つの別個の分留塔であるAMSトッピング塔及びAMSテーリング塔を用いた従来のシステム及びAMS分留する方法に関する。ケース2は、副流でAMS/クメン混合物を回収する隔壁を含まない単一の、従来の分留塔におけるAMS分留のシステム及び方法に関する。ケース3は、図1に関して上述したように、隔壁塔を用いたAMS分留のシステム及び方法に関する。
3.前記副流が、クメン及びAMSより沸点が低い全軽質成分の約1重量%未満と、クメン及びAMSより沸点が高い全重質成分の約1.5重量%未満とをさらに含むことを特徴とする前項2に記載の方法。
6.前記粗AMSが、約75重量%〜約90重量%のクメン及び約10重量%〜約25重量%のAMSを含むことを特徴とする前項1〜5のいずれかに記載の方法。
11.前記副流が、少なくとも約85重量%のクメン及び少なくとも約14重量%のAMSを含むことを特徴とする前項9または10に記載の方法。
15.α-メチルスチレン(AMS)を分留するためのシステムであって、該システムが、分留塔と、前記分留塔の内部容積を少なくとも予備分留区域と主分留区域とに分割するように前記分留塔内に少なくとも部分的に配置された隔壁とを備え、前記予備分留区域と前記主分留区域とは、前記分留塔の第1の端部と前記隔壁の第1の端部との間に画定された精留区域、前記分留塔の第2の端部と前記隔壁の第2端部との間に画定されたストリッピング区域、またはその両方、を介して互いに流体連通しており、前記システムが、前記分留塔に流体結合され、前記予備分留区域に粗AMSを導入するように構成された入力ラインと、前記分留塔の第1の端部またはその近位で流体結合され、そこから軽炭化水素を回収するように構成された軽炭化水素回収ラインと、前記分留塔に流体結合され、前記主分留区域からクメン/AMS原料を回収するように構成された副流回収ラインと、前記分留塔の第2の端部またはその近位で流体結合され、そこから重炭化水素を除去するように構成された重炭化水素除去ラインと、を含む方法。
17.前記入力ラインがフェノール除去ユニットに流体結合されることを特徴とする前項15または16に記載のシステム。
19.前記精留区域が、前記予備分留区域から前記粗AMSの第1の部分を受け取り、そのより軽い第1の部分を前記軽炭化水素回収ラインに送ると共に、そのより密度の高い第1の部分を前記主分留区域に送るように構成されており、前記ストリッピング区域が前記予備分留区域から前記粗AMSの第2の部分を受け取り、そのより軽い第2の部分を前記主分留区域に送ると共に、そのより密度の高い第2の部分を前記重炭化水素除去ラインに送るように構成されていることを特徴とする前項15〜18のいずれかに記載のシステム。
前記中和された粗生成物からアセトンを回収し、アセトン蒸留塔底液と粗AMSとを生成するように構成されたアセトン蒸留ユニットと、前記副流回収ラインを介してクメン/AMS原料と水素とを受け取り、クメンを生成するように構成されたAMS水素化ユニットと、クメンの少なくとも一部を再循環して酸化ユニットへ戻すように構成された再循環ラインと、を含むことを特徴とする前項15〜19のいずれかに記載のシステム。
Claims (20)
- α-メチルスチレン(AMS)を分留するための方法であって、該方法が、
分留塔に粗AMSを導入するステップであって、前記分留塔が、前記分留塔の内部容積を少なくとも予備分留区域と主分留区域に分割するように少なくとも部分的に前記分留塔内に配置された隔壁を備え、前記予備分留区域と前記主分留区域とが、前記分留塔の第1の端部と前記隔壁の第1の端部との間に画定された精留区域、前記分留塔の第2の端部と前記隔壁の第2の端部との間に画定されたストリッピング区域、またはその両方、を介して互いに流体連通し、前記粗AMSを前記分留塔の予備分留区域に導入するステップと、
前記分留塔の第1の端部またはその近位から軽炭化水素を取り出すステップと、
前記分留塔の主分留区域から副流を取り出すステップであって、前記副流が、少なくとも84重量%のクメン及び少なくとも13重量%のAMSを含むステップと、
前記分留塔の第2の端部またはその近位から分留塔から重炭化水素を取り出すステップと、を含む方法。 - 前記副流が、クメン及びAMSより沸点が低い全軽質成分の1重量%未満と、クメン及びAMSより沸点が高い全重質成分の1.5重量%未満とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記全軽質成分が、水、アセトン、メタノール、エチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、C9アルカン、sec−ブチルベンゼン、メシチルオキシド、またはそれらの任意の混合物を含み、前記全重質成分はsec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、2−メチルベンゾフラン、重質ケトン、またはこれらの任意の混合物を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記副流が、前記分留塔から取り出される際、140℃〜180℃の温度であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記粗AMSが、75重量%〜90重量%のクメン及び10重量%〜25重量%のAMSを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記粗AMSが、クメン及びAMSより沸点が低い全軽質成分の0.5重量%〜1重量%と、クメン及びAMSより沸点が高い全重質成分の1重量%〜1.5重量%とをさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記粗AMSのより軽い部分を前記予備分留区域内で前記分留塔の第1の端部に向けて送るステップと、
前記粗AMSのより重い部分を前記予備分留区域内で前記分留塔の第2の端部に向けて送るステップと、
前記より軽い部分、より重い部分、またはその両方の少なくともいくらかを前記予備分留区域から前記隔壁を越えて前記分留塔の前記主分留区域内に送るステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記精留区域が第1の温度で操作され、前記予備分留区域が第2の温度で操作され、前記主分留区域が第3の温度で操作され、前記ストリッピング区域が第4の温度で操作され、
前記第2の温度は前記第1の温度よりも高く、前記第3の温度は前記第2の温度よりも高く、前記第4の温度は前記第3の温度よりも高い、請求項1記載の方法。 - 前記予備分留区域が、(i)構造化されたパッキング材及び(ii)ランダム形状のパッキング材の少なくとも1つを含み、前記主分留区域が1以上のトレイを含む、請求項1に記載の方法。
- α-メチルスチレン(AMS)を分留するための方法であって、該方法が、
分留塔に画定された予備分留区域へ粗AMSを導入するステップと、
前記予備分留区域の第1の端部に向けて前記粗AMSのより軽い部分を送るステップと、
前記予備分留区域の第2の端部に向けて前記粗AMSのより重い部分を送るステップと、
前記より軽い部分、より重い部分、またはその両方の少なくともいくらかを前記予備分留区域から前記分留塔内に配置された隔壁を越えて前記分留塔の主分留区域内に送るステップと、
前記分留塔の第1の端部と第2の端部との間の前記主分留区域に流体結合されたラインを介して副流を回収するステップであって、前記副流が、少なくとも82重量%のクメン及び少なくとも12重量%のAMSを含むステップと、を含む方法。 - 前記副流が、クメン及びAMSより沸点が低い全軽質成分の0.1重量%未満と、クメン及びAMSより沸点が高い全重質成分の0.15重量%未満とをさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記全軽質成分が、水、アセトン、メタノール、エチルベンゼン、n−プロピルベンゼン、C9アルカン、sec−ブチルベンゼン、メシチルオキシド、またはそれらの任意の混合物を含み、前記全重質成分が、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、2−メチルベンゾフラン、重質ケトン、またはこれらの任意の混合物を含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記副流原料が、前記分留塔から回収される際、140℃〜180℃の温度であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- α-メチルスチレン(AMS)を分留するためのシステムであって、
分留塔と、
前記分留塔の内部容積を少なくとも予備分留区域と主分留区域とに分割するように前記分留塔内に少なくとも部分的に配置された隔壁であって、前記予備分留区域と前記主分留区域とは、前記分留塔の第1の端部と前記隔壁の第1の端部との間に画定された精留区域、前記分留塔の第2の端部と前記隔壁の第2端部との間に画定されたストリッピング区域、またはその両方、を介して互いに流体連通している隔壁と、
前記分留塔に流体結合され、前記予備分留区域に粗AMSを導入するように構成された入力ラインと、
前記分留塔の第1の端部またはその近位で流体結合され、そこから軽炭化水素を回収するように構成された軽炭化水素回収ラインと、
前記分留塔に流体結合され、前記主分留区域からクメン/AMS原料を回収するように構成された副流回収ラインであって、前記クメン/AMS原料は、少なくとも82重量%のクメン及び少なくとも12重量%のAMSを含む副流回収ラインと、
前記分留塔の第2の端部またはその近位で流体結合され、そこから重炭化水素を除去するように構成された重炭化水素除去ラインと、を含み、
前記精留区域が第1の温度で操作され、前記予備分留区域が第2の温度で操作され、前記主分留区域が第3の温度で操作され、前記ストリッピング区域が第4の温度で操作され、
前記第2の温度は前記第1の温度よりも高く、前記第3の温度は前記第2の温度よりも高く、前記第4の温度は前記第3の温度よりも高い、
システム。 - 前記入力ラインがアセトン分留ユニットに流体結合されることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 前記入力ラインがフェノール除去ユニットに流体結合されることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 前記副流回収ラインが水素化ユニットに流体結合されることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 前記精留区域が、前記予備分留区域から前記粗AMSの第1の部分を受け取り、そのより軽い第1の部分を前記軽炭化水素回収ラインに送ると共に、そのより密度の高い第1の部分を前記主分留区域に送るように構成されており、前記ストリッピング区域が前記予備分留区域から前記粗AMSの第2の部分を受け取り、そのより軽い第2の部分を前記主分留区域に送ると共に、そのより密度の高い第2の部分を前記重炭化水素除去ラインに送るように構成されていることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 酸化剤及びクメンを受け取り、クメンヒドロペルオキシド(CHP)を含む酸化生成物を生成するように構成された酸化ユニットと、
前記酸化生成物と酸とを受け取り、粗生成物を生成するように構成された開裂ユニットと、
前記開裂ユニットから粗生成物と塩とを受け取り、中和された粗生成物原料を生成するように構成された中和ユニットと、
前記中和された粗生成物からアセトンを回収し、アセトン蒸留塔底液と粗AMSとを生成するように構成されたアセトン蒸留ユニットと、
前記副流回収ラインを介してクメン/AMS原料と水素とを受け取り、クメンを生成するように構成されたAMS水素化ユニットと
クメンの少なくとも一部を再循環して酸化ユニットへ戻すように構成された再循環ラインと、を含むことを特徴とする請求項14記載のシステム。 - 前記予備分留区域が、(i)構造化されたパッキング材及び(ii)ランダム形状のパッキング材の少なくとも1つを含み、前記主分留区域が1以上のトレイを含む、請求項14に記載のシステム。
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