JP6138161B2 - n−ブタンからのブタジエンおよび/またはブテン類の製造方法 - Google Patents
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Description
A)n−ブタンを含有する導入ガス流(a)を準備するステップ;
B)n−ブタンを含有する導入ガス流(a)を、少なくとも1つの第一の脱水素化帯域およびn−ブタンの非酸化的接触脱水素化へと供給するステップ、その際、n−ブタン、1−ブテン、2−ブテン類、ブタジエン、水素、場合により水蒸気、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有するガス流(b)が得られる;
C)ガス流(b)を、少なくとも1つの第一の圧縮ステップにおいて圧縮して冷却するステップ、その際、少なくとも1つの、水を含有する凝縮物流(c1)と、ブテン類およびブタジエン、n−ブタン、水素、水蒸気、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有する物質流(c2)が得られる;
D)ブテン類ならびにブタジエン、n−ブタン、水素、水蒸気、場合により不活性ガスおよび場合により炭素酸化物を含有する物質流(c2)を、選択溶媒、好ましくは80〜97質量%のN−メチルピロリドンと3〜20質量%の水を含有する混合物で吸収させるステップ、その際、選択溶媒、好ましくはN−メチルピロリドン、水ならびにブテン類、ブタジエン、ブタンおよび場合により二酸化炭素を含有する物質流(d1)と、水素および場合により不活性ガスおよびブタンを含有する物質流(d2)が得られる;
E)選択溶媒、好ましくはN−メチルピロリドン、水ならびにブテン類、ブタジエン、ブタンおよび場合により炭素酸化物を含有する物質流(d1)を、選択溶媒、好ましくは80〜97質量%のN−メチルピロリドンおよび3〜20質量%の水を含有する物質流(e1)を用いて抽出蒸留するステップ、その際、選択溶媒、好ましくはN−メチルピロリドン、水ならびにブテン類、ブタジエン、ブタンおよび場合により二酸化炭素を含有する物質流(d1)は、選択溶媒、好ましくはN−メチルピロリドン、水ならびにブタン、ブテン類、ブタジエンを含有する物質流(e2)と、本質的にブタンおよび場合により炭素酸化物を含有する物質流(e3)に分離される;
F)選択溶媒、好ましくはN−メチルピロリドン、水、ブタンならびにブテン類、ブタジエンを含有する物質流(e2)を、本質的に選択溶媒、好ましくはN−メチルピロリドンおよび水を含有する物質流(e1)と、ブタン、ブテン類、ブタジエンを含有する物質流(f)へと蒸留するステップ;
G)前記物質流(f)および酸素含有ガスを、少なくとも1つの第二の脱水素化帯域と、1−ブテンおよび2−ブテン類の酸化的脱水素化へと供給するステップ、その際、n−ブタン、未反応の1−ブテンおよび2−ブテン類、ブタジエン、水蒸気、場合により炭素酸化物、場合により水素および場合により不活性ガスを含有するガス流(g)が得られる;
を有する前記製造方法によって解決される。
H)前記ガス流(g)に含有される残留酸素を触媒的燃焼ステップによって除去するステップ、前記燃焼ステップにおいて、酸素は(ごく僅かの微量にまで)事前に分離された水素(d2)の一部または全体と、および/または追加的に供給された水素と反応されて、酸素が減少された物質流(h)が得られる
が行われる。
I)前記の酸素が減少された物質流(h)またはガス流(g)を、少なくとも1つの第一の圧縮ステップで圧縮して冷却するステップ、その際、少なくとも1つの、水を含有する凝縮物流(i1)と、n−ブタン、1−ブテン、2−ブテン類、ブタジエン、水素、水蒸気、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有するガス流(i2)が得られる;
J)凝縮できない低沸点のガス成分であって、水素、酸素、炭素酸化物、低沸点の炭化水素のメタン、エタン、エテン、プロパン、プロペンおよび不活性ガスを含むガス成分を、ガス流(j2)としてガス流(i2)から分離するステップ、その際、本質的にC4炭化水素からなるC4生成物ガス流(j1)が得られる;
K)前記ガス流(j1)を、選択溶媒、好ましくは80〜97質量%のN−メチルピロリドンおよび3〜20質量%の水を含有する混合物による抽出蒸留によって、本質的にブタジエンおよび選択溶媒、好ましくはN−メチルピロリドンからなる、またはこれらを含有する物質流(k1)と、n−ブタン、ブテン類、水蒸気および場合により不活性ガスを含有する物質流(k2)へと分離するステップ;
L)選択溶媒、好ましくはN−メチルピロリドン、水およびブタジエンを含有する物質流(k1)を、本質的に選択溶媒、好ましくはN−メチルピロリドンおよび水を含有する物質流(l1)と、ブタジエンを含有する物質流(l2)へと蒸留するステップ;
が行われる。
M)ブタジエンを含有する物質流(l2)を、1もしくは2つの塔で精製蒸留するステップ、その際に、ブタジエンを含有する流れ(m2)が得られ、ブタジエンよりも揮発しやすい不純物を含有するガス流(m1)および/またはブタジエンよりも揮発しづらい不純物を含有する底部流(m3)が分離される
が行われる。
第一のプロセス部分(A)において、n−ブタンを含有する導入ガス流(a)が準備される。通常は、その際、原料として、n−ブタンリッチなガス混合物、例えば液化石油ガス(LPG)から出発する。LPGは、本質的に、飽和のC2〜C5−炭化水素を含有する。その他に、メタンも微量のC5 +炭化水素も含有する。LPGの組成は、大きく変動しうる。好ましくは、使用されるLPGは、少なくとも10質量%のn−ブタンを含有する。
A1)液化石油ガス(LPG)流を準備するステップ、
A2)プロパンおよび場合によりメタン、エタンおよびC5+炭化水素(主としてペンタン類、その他にヘキサン類、ヘプタン類、ベンゼン、トルエン)を前記LPG流から分離するステップ、その際、ブタン類(n−ブタンおよびイソブタン)を含有する流れが得られる、
A3)イソブタンを、ブタン類を含有する流れから分離し、その際、n−ブタンを含有する導入ガス流が得られ、かつ場合により、分離されたイソブタンをn−ブタン/イソブタン混合物へと異性体化し、かつn−ブタン/イソブタン混合物をイソブタン分離へと返送するステップ
を含む。
− 反応器(1)の内部空間が、反応器(1)の長手方向に配置された円筒状のまたは角筒状の気密なケーシング(G)によって、
− 上下に、左右に、かつ前後に積まれたモノリス(4)からなるそれぞれ1つの充填物が設けられている1つ以上の触媒活性帯域(5)を有し、かつ各々の触媒活性帯域(5)の前に、固体内部取付物を有するそれぞれ1つの混合帯域(6)が設けられている内部空間(A)と、
− 前記内部空間(A)と同軸上に配置された外側領域(B)と、
に分けられており、かつ
− 反応器終端部に前記ケーシング(G)に続いて熱交換器(12)が設けられており、
− 脱水素化されるべきブタン含有のガス流(2)のための1つ以上の供給導管(7)と、
− 各々が1つ以上の分配チャンバ(10)(Verteilerkammer)を備えた、混合帯域(6)の各々における酸素を含有するガス流(3)のための1つ以上の互いに独立して調節可能な供給導管(9)と、
− 自熱式気相脱水素化の反応ガス混合物のための排出導管(11)と、
を有し、その際、
− 前記外側領域(B)には、自熱式気相脱水素化の反応条件下で不活性なガスが充填されており、かつ
− 脱水素化されるべきブタン含有のガス流(2)が供給導管(7)を通じて熱交換器(12)へと導入され、該熱交換器(12)において反応ガス混合物によって向流で間接的な熱交換によって加熱され、更に該熱交換器(12)と反対側の反応器の終端部で導入され、そこで向きが変えられ、流動調整器(8)を介して内側領域(A)へと導入され、そして前記混合帯域(6)において酸素を含有するガス流(3)と混合され、そこで、反応器(1)の内側領域(A)において自熱式気相脱水素化が行われる。
− 反応器の内部空間は、該反応器の長手方向に取り外し可能に配置された円筒状のまたは角筒状の気密なケーシング(G)によって、
− 上下に、左右に、かつ前後に積まれたモノリスからなるそれぞれ1つの充填物が設けられている1つ以上の触媒活性帯域を有し、かつ各々の触媒活性帯域の前に、固体内部取付物を有するそれぞれ1つの混合帯域が設けられている内部空間(A)と、
− 前記内部空間(A)と同軸上に配置された外側領域(B)と、
に分けられており、その際、
− 反応器終端部に前記ケーシング(G)に続いて熱交換器が設けられており、
− 脱水素化されるべきブタン含有のガス流のための1つ以上の供給導管と、
− 各々が1つ以上の分配チャンバを備えた、混合帯域の各々における酸素を含有するガス流のための1つ以上の互いに独立して調節可能な供給導管と、
− 自熱式気相脱水素化の反応ガス混合物のための排出導管と、
を有し、その際、前記外側領域(B)には、自熱式気相脱水素化の反応条件下で不活性なガスが充填されており、かつ脱水素化されるべきブタン含有のガス流が供給導管を通じて熱交換器へと導入され、該反応ガス混合物によって向流で間接的な熱交換によって加熱され、更に該熱交換器と反対側の反応器の終端部で導入され、そこで向きが変えられ、流動調整器を介して内側領域(A)へと導入され、そして前記混合帯域において酸素を含有するガス流と混合され、そこで、反応器の内部領域(A)において自熱式気相脱水素化が行われる。
Claims (15)
- n−ブタンからのブタジエンの製造方法であって、以下のステップ:
A)n−ブタンを含有する導入ガス流(a)を準備するステップ;
B)n−ブタンを含有する導入ガス流(a)を、少なくとも1つの第一の脱水素化帯域およびn−ブタンの非酸化的接触脱水素化へと供給するステップ、その際、n−ブタン、1−ブテン、2−ブテン類、ブタジエン、水素、場合により水蒸気、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有するガス流(b)が得られる;
C)ガス流(b)を、少なくとも1つの第一の圧縮ステップにおいて圧縮して冷却するステップ、その際、少なくとも1つの、水を含有する凝縮物流(c1)と、ブテン類およびブタジエン、n−ブタン、水素、水蒸気、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有する物質流(c2)が得られる;
D)ブテン類ならびにブタジエン、n−ブタン、水素、水蒸気、場合により不活性ガスおよび場合により炭素酸化物を含有する物質流(c2)を、選択溶媒、例えば80〜97質量%のN−メチルピロリドンと3〜20質量%の水を含有する混合物で吸収させるステップ、その際、選択溶媒、例えばN−メチルピロリドン、水ならびにブテン類、ブタジエン、ブタンおよび場合により二酸化炭素を含有する物質流(d1)と、水素および場合により不活性ガスおよびブタンを含有する物質流(d2)が得られる;
E)選択溶媒、例えばN−メチルピロリドン、水ならびにブテン類、ブタジエン、ブタンおよび場合により炭素酸化物を含有する物質流(d1)を、選択溶媒、例えば80〜97質量%のN−メチルピロリドンおよび3〜20質量%の水を含有する物質流(e1)を用いて抽出蒸留するステップ、その際、選択溶媒、例えばN−メチルピロリドン、水ならびにブテン類、ブタジエン、ブタンおよび場合により炭素酸化物を含有する物質流(d1)は、選択溶媒、例えばN−メチルピロリドン、水ならびにブタン、ブテン類、ブタジエンを含有する物質流(e2)と、本質的にブタンおよび場合により炭素酸化物を含有する物質流(e3)に分離される;
F)選択溶媒、例えばN−メチルピロリドン、水、ブタンならびにブテン類、ブタジエンを含有する物質流(e2)を、本質的に選択溶媒、例えばN−メチルピロリドンおよび水を含有する物質流(e1)と、ブタン、ブテン類、ブタジエンを含有する物質流(f)へと蒸留するステップ;
G)前記物質流(f)および酸素含有ガスを、少なくとも1つの第二の脱水素化帯域と、1−ブテンおよび2−ブテン類の酸化的脱水素化へと供給するステップ、その際、n−ブタン、未反応の1−ブテンおよび2−ブテン類、ブタジエン、水蒸気、場合により炭素酸化物、場合により水素および場合により不活性ガスを含有するガス流(g)が得られる;
を有する前記製造方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記物質流(d2)は、完全にもしくは部分的に、第一の脱水素化帯域(B)へと返送されることを特徴とする方法。
- 請求項1または2に記載の方法であって、前記物質流(e1)は、完全にもしくは部分的に、吸収ステップ(D)および抽出蒸留帯域(E)へと返送されることを特徴とする方法。
- 請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法であって、前記物質流(e3)は、完全にもしくは部分的に、ステップ(A)へと返送されることを特徴とする方法。
- 請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法であって、ステップ(G)の後に、以下のステップ(H):
H)前記ガス流(g)に含有される残留酸素を触媒的燃焼ステップによって除去するステップ、前記燃焼ステップにおいて、酸素は事前に分離された水素(d2)の一部または全体と、および/または追加的に供給された水素と反応されて、酸素が減少された物質流(h)が得られる
が行われることを特徴とする方法。 - 請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法であって、ステップ(G)または(H)の後に、以下のステップ(I)から(L):
I)前記の酸素が減少された物質流(h)またはガス流(g)を、少なくとも1つの第一の圧縮ステップで圧縮して冷却するステップ、その際、少なくとも1つの、水を含有する凝縮物流(i1)と、n−ブタン、1−ブテン、2−ブテン類、ブタジエン、水素、水蒸気、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有するガス流(i2)が得られる;
J)凝縮できない低沸点のガス成分であって、水素、酸素、炭素酸化物、低沸点の炭化水素のメタン、エタン、エテン、プロパン、プロペンおよび不活性ガスを含むガス成分を、ガス流(j2)としてガス流(i2)から分離するステップ、その際、本質的にC4炭化水素からなるC4生成物ガス流(j1)が得られる;
K)前記ガス流(j1)を、選択溶媒、例えば80〜97質量%のN−メチルピロリドンおよび3〜20質量%の水を含有する混合物による抽出蒸留によって、ブタジエンおよび選択溶媒、例えばN−メチルピロリドンを含有する物質流(k1)と、n−ブタン、ブテン類、水蒸気および場合により不活性ガスを含有する物質流(k2)へと分離するステップ;
L)選択溶媒、例えばN−メチルピロリドン、水およびブタジエンを含有する物質流(k1)を、本質的に選択溶媒、例えばN−メチルピロリドンおよび水を含有する物質流(l1)と、ブタジエンを含有する物質流(l2)へと蒸留するステップ;
が行われることを特徴とする方法。 - 請求項6に記載の方法であって、ステップ(L)の後に、以下のステップ(M):
M)ブタジエンを含有する物質流(l2)を、1もしくは2つの塔で精製蒸留するステップ、その際に、ブタジエンを含有する流れ(m2)が得られ、ブタジエンよりも揮発しやすい不純物を含有するガス流(m1)および/またはブタジエンよりも揮発しづらい不純物を含有する底部流(m3)が分離される
が行われることを特徴とする方法。 - 請求項6または7に記載の方法であって、前記ガス流(j2)は、完全にもしくは部分的に、第二の脱水素化帯域(G)へと返送されることを特徴とする方法。
- 請求項6から8までのいずれか1項に記載の方法であって、前記物質流(k2)は、完全にもしくは部分的に、ステップ(A)の導入ガス流へと、吸収ステップ(D)へと、抽出ステップ(E)へと、および/または部分的に第二の脱水素化帯域(G)へと返送されることを特徴とする方法。
- 請求項6から9までのいずれか1項に記載の方法であって、ステップ(J)における分離を二段階で、吸収とそれに続く脱着とによって行うことを特徴とする方法。
- 請求項6から10までのいずれか1項に記載の方法であって、前記物質流(l1)は、完全にもしくは部分的に、ステップ(K)へと返送されることを特徴とする方法。
- 請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法であって、n−ブタンの非酸化的接触脱水素化は、自熱式に酸素含有ガスを供給しながら行われることを特徴とする方法。
- 請求項12に記載の方法であって、酸素含有ガスとして、空気または酸素が富化された空気が供給されるか、または酸素含有ガスとして、工業用純度の酸素が供給されることを特徴とする方法。
- 請求項1から13までのいずれか1項に記載であって、n−ブタンを含有する導入流(a)は、液化石油ガス(LPG)から取得されることを特徴とする方法。
- 請求項1から14までのいずれか1項に記載であって、追加のブテン含有の供給流は、ステップ(G)において供給されることを特徴とする方法。
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