JP6144520B2 - Method of cooling manufacturing equipment during non-stationary conditions - Google Patents

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本発明は、非定常時の製造機器の冷却方法に関する。特に、本発明は、気相酸化反応プロセスにおける非定常時の製造機器(反応生成ガス)の冷却方法に関する。   The present invention relates to a cooling method for manufacturing equipment during non-stationary conditions. In particular, the present invention relates to a method for cooling production equipment (reaction product gas) at a non-stationary time in a gas phase oxidation reaction process.

気相酸化反応プロセス、特にエチレンオキシド(酸化エチレン)製造プロセスにおいては、非定常時、例えば反応異常により、温度や圧力の制御が困難となった場合に、爆発性可燃物を生じるなどを予め想定した対処構造が必要である。非定常時を予め想定した対処構造としては、電磁弁や動力弁を手動で開閉できるような装置構造、または反応器によっては加圧ガスや非常電源を使い送風機での通風冷却または自然冷却が行えるような装置構造が考案されている(例えば、特許文献1参照)。   In the gas phase oxidation reaction process, especially ethylene oxide (ethylene oxide) production process, it was assumed in advance that an explosive combustible material would be generated when the control of temperature and pressure became difficult due to abnormal reaction, for example, due to abnormal reaction. A coping structure is required. As a countermeasure structure that presupposes an unsteady time, the structure of the device that can manually open and close the solenoid valve and the power valve, or depending on the reactor, it can be ventilated cooling or natural cooling with a blower using pressurized gas or emergency power supply Such a device structure has been devised (for example, see Patent Document 1).

また、気相酸化反応プロセスでは、プロセスの省エネルギー化のために反応器入口ガスは、通常、反応器出口ガスと熱交換される(例えば、非特許文献1参照)。   Further, in the gas phase oxidation reaction process, the reactor inlet gas is usually heat-exchanged with the reactor outlet gas in order to save the process energy (see, for example, Non-Patent Document 1).

特開2002−226427号公報JP 2002-226427 A

化学プロセス 基礎から技術開発まで 第1版第1刷、1998年3月25日発行、化学工学会編、121〜128頁Chemical Process From Basics to Technology Development 1st Edition, 1st edition, published on March 25, 1998, edited by Chemical Engineering Society, pages 121-128

特許文献1や非特許文献1では、反応器内で異常反応が生じた場合、反応器出口ガスは通常より高温で熱交換器に供給される。その場合、熱交換器において反応器入口ガスは通常より高い温度に熱交換される。これにより反応器入口ガスの温度が上昇し、反応器内部の異常発熱が生じる問題があった。   In Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, when an abnormal reaction occurs in the reactor, the reactor outlet gas is supplied to the heat exchanger at a higher temperature than usual. In that case, in the heat exchanger, the reactor inlet gas is heat-exchanged to a temperature higher than usual. As a result, the temperature of the reactor inlet gas rises, causing a problem that abnormal heat generation occurs inside the reactor.

また、上記非特許文献1のクエンチ付き反応器では、クエンチ部の伝熱面積が少ない場合、期待する冷却効果を得ることができず、また、クエンチ部に冷却水を入れた場合はプロセス側と冷却水側との温度差が大きくなり、機器の破損を生じる可能性がある。   Moreover, in the reactor with a quench of the said nonpatent literature 1, when the heat-transfer area of a quench part is small, the expected cooling effect cannot be acquired, and when cooling water is put into a quench part, the process side and The temperature difference from the cooling water side becomes large, which may cause damage to the equipment.

したがって、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、反応器入口ガスの異常発熱を防止する手段を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide means for preventing abnormal heat generation of the reactor inlet gas.

本発明者らは、上記の問題を解決すべく、鋭意研究を行った結果、非定常時に反応器出口から導出するエチレンオキシドを含む反応生成ガスの温度が上昇した場合に、反応器出口部から熱交換器入口までのいずれかの場所に冷却媒体を直接投入することにより、反応器入口ガスの異常発熱を防げることを見出した。上記知見に基づいて、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that when the temperature of the reaction product gas containing ethylene oxide led out from the reactor outlet during non-steady state rises, It has been found that abnormal heating of the gas at the inlet of the reactor can be prevented by directly introducing the cooling medium to any place up to the inlet of the exchanger. Based on the above findings, the present invention has been completed.

すなわち、上記目的は、非定常時に、エチレンと分子状酸素含有ガスとを銀触媒上で接触気相酸化してエチレンオキシドを含む反応生成ガスを生成するエチレン酸化反応器の出口部または前記エチレン酸化反応器の出口および熱交換器の入口とを連結する連結ラインに冷却媒体を投入することを有する、非定常時の製造機器の冷却方法によって達成できる。   That is, the above-described object is that the ethylene oxidation reaction vessel outlet or the ethylene oxidation reaction that generates a reaction product gas containing ethylene oxide by catalytic vapor phase oxidation of ethylene and a molecular oxygen-containing gas on a silver catalyst in an unsteady state. This can be achieved by a method of cooling the production equipment during the unsteady state, which comprises introducing a cooling medium into a connecting line connecting the outlet of the heat exchanger and the inlet of the heat exchanger.

本発明によれば、エチレン酸化反応器入口ガスの異常発熱を抑制・防止できる。   According to the present invention, abnormal heat generation of the ethylene oxidation reactor inlet gas can be suppressed / prevented.

本発明の一実施形態に係る方法を実施するエチレンオキシドの製造プロセスのうち、主にエチレン酸化反応工程および吸収工程の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which mainly shows the structural example of an ethylene oxidation reaction process and an absorption process among the manufacturing processes of ethylene oxide which implement the method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る熱の回収方法を実施するエチレンオキシドの製造プロセスを経て得られたエチレンオキシドを原料として用いたエチレングリコール類の製造プロセスの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the manufacturing process of ethylene glycol using the ethylene oxide obtained through the manufacturing process of ethylene oxide which implements the heat | fever recovery method which concerns on one Embodiment of this invention as a raw material.

本発明は、非定常時に、エチレンと分子状酸素含有ガスとを銀触媒上で接触気相酸化してエチレンオキシドを含む反応生成ガスを生成するエチレン酸化反応器の出口部または前記エチレン酸化反応器の出口および熱交換器の入口とを連結する連結ラインに冷却媒体を投入することを有する、非定常時の製造機器の冷却方法に関する。本発明は、非定常時にエチレン酸化反応器(本明細書では、単に「反応器」とも称する)出口でのエチレンオキシドを含む反応生成ガスの温度が上昇した場合に、エチレン酸化反応器出口部から熱交換器入口まで(エチレン酸化反応器出口部または連結ライン)のいずれかの場所に冷却媒体を直接投入することを特徴とする。当該方法によると、非定常時に発熱した反応器出口から導出する反応生成ガスを直接冷却するため、それ以降のガス、即ち、熱交換器を介して反応器入口に至るまでのガスの温度上昇が有効に抑制・防止される。これにより、非定常時の反応器入口ガスの異常発熱を防止できる。ゆえに、本発明の方法によると、エチレン酸化反応器やライン(配管)内において原料ガスや反応生成ガスが爆発性可燃物を形成したり、容器内圧が上昇したり、温度が上昇することで容器や配管の破損を生じ、製造装置に大きなダメージを及ぼすことを抑制・防止でき、製造機器を安全かつ確実に操作できる。また、以下に詳述するが、上記冷却媒体投入手段は簡易な設備であるため、使用頻度が低い非定常時を想定して装置設備を過大に設ける必要がなく、エチレン酸化反応器やライン(配管)内において原料や反応生成物の重合、爆発可燃物の形成、エチレン酸化反応器内圧の異常上昇、当該異常上昇によるエチレン酸化反応器やライン(配管)の破損などを有効に防止できる。ゆえに、製造装置に大きなダメージを及ぼすことなく、製造装置を安全な場所から極めて簡単に操作することができる。特にエチレンオキシドは、無触媒下でも燃焼して、急激な温度上昇が起こりやすいため、本発明の方法は、安全な製造装置の操作という観点から特に有効である。   The present invention relates to an outlet portion of an ethylene oxidation reactor for generating a reaction product gas containing ethylene oxide by catalytic vapor phase oxidation of ethylene and a molecular oxygen-containing gas on a silver catalyst during an unsteady state. The present invention relates to a cooling method for manufacturing equipment in a non-steady state, which includes supplying a cooling medium to a connecting line that connects an outlet and an inlet of a heat exchanger. In the present invention, when the temperature of the reaction product gas containing ethylene oxide at the outlet of the ethylene oxidation reactor (also simply referred to as “reactor” in this specification) rises during an unsteady state, It is characterized in that the cooling medium is directly put into any place up to the exchanger inlet (the outlet of the ethylene oxidation reactor or the connecting line). According to this method, since the reaction product gas derived from the reactor outlet that generates heat during non-stationary conditions is directly cooled, the temperature of the subsequent gas, that is, the gas until reaching the reactor inlet via the heat exchanger is increased. Effectively suppressed and prevented. Thereby, abnormal heat generation of the reactor inlet gas at the time of unsteady state can be prevented. Therefore, according to the method of the present invention, the raw material gas or reaction product gas forms an explosive combustible in the ethylene oxidation reactor or line (piping), the container internal pressure rises, or the temperature rises. It is possible to control and prevent production equipment from being damaged and causing major damage to the production equipment, and the production equipment can be operated safely and reliably. Further, as will be described in detail below, since the cooling medium charging means is a simple facility, it is not necessary to provide an excessive amount of equipment for an unsteady time when the usage frequency is low, and an ethylene oxidation reactor or line ( It is possible to effectively prevent polymerization of raw materials and reaction products, formation of explosive combustibles, abnormal increase in the internal pressure of the ethylene oxidation reactor, damage to the ethylene oxidation reactor and line (piping) due to the abnormal increase in the piping). Therefore, the manufacturing apparatus can be operated very easily from a safe place without causing a large damage to the manufacturing apparatus. In particular, since ethylene oxide burns even in the absence of a catalyst and a rapid temperature rise tends to occur, the method of the present invention is particularly effective from the viewpoint of safe operation of the manufacturing apparatus.

本明細書において、「非定常時」ということばは、当該分野において一般的に使用されるのと同様の定義である。具体的には、エチレンオキシドを製造する過程での立上時の連続的に製造するに至る過程;通常停止、緊急停止等の停止に至るまで;また異常事態時を意味する。例えば、製品を製造する過程での立上時の連続的に製造するに至る過程としては、エチレン酸化反応器を予熱する際などがあり;通常停止に至るまでの形態としては、通常停止時にまたは停止後に、反応器を点検、触媒を入れ替えるときなどがあり;緊急停止に至るまで(異常事態時を含む)としては、装置の故障や操作ミスによる装置異常や内容物異常(異常反応)などにより、温度や圧力の制御や反応の制御が困難となった場合など;停電時(異常事態時の一態様);停電により移送手段(ポンプなど)や撹拌・混合手段(特にモーターなど)、熱交換手段(ヒーターなど)や自動制御システムなどが機能しなくなった場合などが挙げられるが、これらに制限されるべきものではない。本発明の方法は、非定常時において特に緊急性を要する場合、例えば、非定常状態を検知した際や非定常時に装置を緊急停止した後に、熱交換器内にある加熱媒体からの原料ガス(エチレンと分子状酸素含有ガス)や反応生成ガス(特に、エチレンオキシド)への余熱やこれらのガス自体が持つ余熱により、異常反応が進行し、該異常反応生成物を容器内から通常の排出経路を通じて抜き出せなくなり装置が使用不能になったり、さらには異常反応の進行に伴う内部温度上昇により爆発の危険性や装置破損のおそれが生じるなど、装置全体の長期の操業停止を招くなどの重大な問題が生じることがある場合などにおいて、特に有効でかつ効果的な方法である。   In the present specification, the term “non-stationary time” has the same definition as commonly used in the art. Specifically, it means a process leading to continuous production at the start-up in the process of manufacturing ethylene oxide; until a stop such as a normal stop or an emergency stop; and an abnormal situation. For example, the process leading to continuous production at the time of start-up in the process of manufacturing the product includes preheating the ethylene oxidation reactor; There are times when the reactor is inspected and the catalyst is replaced after the stoppage; until the emergency stop (including when an abnormal situation occurs), it may be due to equipment failure or content error (abnormal reaction) due to equipment failure or operation error. , When temperature and pressure control and reaction control become difficult; during a power failure (an aspect during an abnormal situation); due to a power failure, transfer means (pumps, etc.), stirring / mixing means (especially motors, etc.), heat exchange Examples include cases where a means (such as a heater) or an automatic control system stops functioning, but should not be limited to these. When the method of the present invention requires urgency particularly in an unsteady state, for example, when an unsteady state is detected or after the apparatus is urgently stopped in an unsteady state, the raw material gas from the heating medium in the heat exchanger ( The abnormal reaction proceeds due to the residual heat of ethylene and molecular oxygen-containing gas) and reaction product gas (especially ethylene oxide) and the residual heat of these gases themselves, and the abnormal reaction product is discharged from the container through a normal discharge route. There are serious problems such as the equipment becoming unusable and the equipment becoming unusable, and the internal temperature rising due to the progress of abnormal reactions may cause an explosion or damage to the equipment. This is a particularly effective and effective method when it may occur.

したがって、本発明の方法は、非定常状態、特に緊急事態や異常事態となった場合には、可能な限り早急に実施されることが好ましい。ゆえに、非定常時を検出するための検出手段が設けられていることが望ましい。かかる前記検出手段としては、反応器内部異常(異常反応等によるや急激な温度上昇や圧力上昇など)がおきたことを検出するための手段、反応器に異常(誤動作や操作ミスなどによる装置の破損、温度変動、圧力変動、流量変動など)が発生したことを検出するための手段、停電になったことを検出するための手段、熱交換器を使用する機器ないし装置内部で異常(異常反応等によるや急激な温度上昇や圧力上昇など)がおきたことを検出するための手段、熱交換器を使用する機器ないし装置に異常(誤動作や操作ミスなどによる装置の破損、温度変動、圧力変動、流量変動など)が発生したことを検出するための手段などが挙げられる。停電になったことを検出するための手段としては、例えば、電圧検出器などが挙げられ、これらにより停電になったことを検知することで自動的に非常電源装置に切り替わるようなバックアップシステムになっていることが好ましい。また、反応器内部または熱交換器を使用する機器もしくは装置内部に異常がおきたことを検出するための手段としては、例えば、温度検出器(温度センサ)、圧力検出器(圧力センサ)、pH検出器(pHセンサ)、ガス漏れ検出器、液漏れ検出器、液面検出器(液面センサ)、流量検出器(流量センサ)などが挙げられる。これらにより異常反応等がおきたことを検出することで、当該装置を緊急停止したり、ポンプで原料ガスや反応生成ガスを抜き出すと同時に、本発明の方法を実施することができるように、その駆動電源として通常電源および非常電源のいずれでも動作可能なシステムを構築しておくのが好ましい。また、反応器自体に異常が発生したことを検出するための手段としては、例えば、温度検出器(温度センサ)、圧力検出器(圧力センサ)、pH検出器(pHセンサ)、ガス漏れ検出器、液漏れ検出器、液面検出器(液面センサ)、流量検出器(流量センサ)などが挙げられる。これらにより装置異常を検知することで、自動的に当該装置の緊急停止並びに本発明の方法を実施することができるように、その駆動電源として通常電源および非常電源のいずれでも動作可能なシステムを構築しておくのが好ましい。また、製品を製造する過程での立上時の連続的に製造するに至る過程や、連続的に製造している過程から通常停止に至る過程においても、上記と同様に温度検出器(温度センサ)、圧力検出器(圧力センサ)、pH検出器(pHセンサ)、ガス漏れ検出器、液漏れ検出器、液面検出器(液面センサ)、流量検出器(流量センサ)などによる検出手段(さらには、制御手段)が設けられていることが好ましい。これにより立上時から通常停止までの一連の操作を自動制御することが可能なためである。これらのうち、反応器から導出される反応生成ガスの温度を測定するための手段が設けられていることがより好ましい。すなわち、本発明の方法が、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度を測定して、非定常時を検出することをさらに有することが好ましい。一般的に、非定常状態、特に緊急事態や異常事態では、反応が異常に進行して、エチレン酸化反応器出口での温度(反応器から導出する反応生成ガスの温度)が上昇することが認められる。このため、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度を測定することが、非定常状態を早期に検知できるという点で有効である。   Therefore, the method of the present invention is preferably performed as soon as possible in the event of an unsteady state, particularly an emergency or abnormal situation. Therefore, it is desirable that a detection means for detecting the unsteady state is provided. Such detection means include means for detecting that an internal abnormality of the reactor (abrupt temperature rise or pressure increase due to abnormal reaction or the like) has occurred, an abnormality in the reactor (malfunction or operation error, etc.) Means for detecting the occurrence of breakage, temperature fluctuation, pressure fluctuation, flow fluctuation, etc., means for detecting the occurrence of a power failure, abnormalities in equipment or equipment using heat exchanger (abnormal reaction) Means for detecting the occurrence of sudden temperature rises or pressure rises due to etc., abnormalities in equipment or devices that use heat exchangers (damage of devices due to malfunctions or operational mistakes, temperature fluctuations, pressure fluctuations) And a means for detecting the occurrence of flow rate fluctuations). As a means for detecting the occurrence of a power failure, for example, a voltage detector can be cited, and a backup system that automatically switches to an emergency power supply by detecting the occurrence of a power failure is obtained. It is preferable. Examples of means for detecting that an abnormality has occurred in the reactor or in the equipment or apparatus using the heat exchanger include, for example, a temperature detector (temperature sensor), a pressure detector (pressure sensor), pH Examples include a detector (pH sensor), a gas leak detector, a liquid leak detector, a liquid level detector (liquid level sensor), and a flow rate detector (flow rate sensor). By detecting that an abnormal reaction or the like has occurred by these, the apparatus can be urgently stopped or the raw material gas or the reaction product gas can be extracted with a pump, and at the same time, the method of the present invention can be carried out. It is preferable to construct a system that can operate with either a normal power supply or an emergency power supply as a drive power supply. Examples of means for detecting that an abnormality has occurred in the reactor itself include a temperature detector (temperature sensor), a pressure detector (pressure sensor), a pH detector (pH sensor), and a gas leak detector. , Liquid leak detectors, liquid level detectors (liquid level sensors), flow rate detectors (flow rate sensors), and the like. A system that can operate with either a normal power supply or an emergency power supply as a drive power supply is constructed so that an emergency stop of the equipment can be automatically performed and the method of the present invention can be automatically executed by detecting a device abnormality. It is preferable to keep it. In addition, the temperature detector (temperature sensor) is used in the same way as described above in the process leading to continuous manufacturing at the start-up in the process of manufacturing the product and in the process leading from the continuous manufacturing process to the normal stop. ), Detection means (pressure sensor (pressure sensor), pH detector (pH sensor), gas leak detector, liquid leak detector, liquid level detector (liquid level sensor), flow rate detector (flow rate sensor), etc. Furthermore, it is preferable that a control means) is provided. This is because it is possible to automatically control a series of operations from start-up to normal stop. Among these, it is more preferable that a means for measuring the temperature of the reaction product gas derived from the reactor is provided. That is, it is preferable that the method of the present invention further includes measuring the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor to detect an unsteady time. In general, in unsteady states, especially in emergency situations and abnormal situations, it is recognized that the reaction proceeds abnormally and the temperature at the ethylene oxidation reactor outlet (the temperature of the reaction product gas derived from the reactor) rises. It is done. For this reason, measuring the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor is effective in that an unsteady state can be detected at an early stage.

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態のみには限定されない。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited only to the following embodiment. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and may be different from the actual ratios.

また、本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は「X以上Y以下」を意味し、「重量」と「質量」、「重量%」と「質量%」及び「重量部」と「質量部」は同義語として扱う。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20〜25℃)/相対湿度40〜50%の条件で測定する。   In the present specification, “X to Y” indicating a range means “X or more and Y or less”, and “weight” and “mass”, “wt%” and “mass%”, “part by weight” and “ “Part by mass” is treated as a synonym. Unless otherwise specified, measurement of operation and physical properties is performed under conditions of room temperature (20 to 25 ° C.) / Relative humidity 40 to 50%.

図1は、本発明の一実施形態に係る方法を実施するエチレンオキシドの製造プロセスのうち、主にエチレン酸化反応工程および吸収工程の構成例を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram mainly showing a configuration example of an ethylene oxidation reaction step and an absorption step in an ethylene oxide production process for carrying out a method according to an embodiment of the present invention.

本明細書において、「エチレンオキシドを含有する反応生成ガス」ということばは、エチレン酸化反応器中でエチレンを銀触媒の存在下、分子状酸素含有ガスにより接触気相酸化させる工程(エチレン酸化反応工程)で生成したものであればよい。この接触気相酸化反応の技術自体は広く知られたものであり、本発明の実施にあたっても、従来公知の知見が適宜参照されうる。なお、反応生成ガスの組成等の具体的な形態に特に制限はない。一例として、反応生成ガスは、通常0.5〜5容量%のエチレンオキシドの他、未反応酸素、未反応エチレン、生成水、二酸化炭素、窒素、アルゴン、メタン、エタン等のガスに加えて、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドのアルデヒド類、酢酸等の有機酸類を微量含有している。   In this specification, the term “reaction product gas containing ethylene oxide” means a process in which ethylene is subjected to catalytic gas phase oxidation with a molecular oxygen-containing gas in the presence of a silver catalyst in an ethylene oxidation reactor (ethylene oxidation reaction step). It is sufficient if it is generated by. The technology of this catalytic gas phase oxidation reaction itself is widely known, and conventionally known knowledge can be appropriately referred to in the practice of the present invention. In addition, there is no restriction | limiting in particular in specific forms, such as a composition of reaction product gas. As an example, the reaction product gas is usually 0.5 to 5% by volume of ethylene oxide, in addition to gases such as unreacted oxygen, unreacted ethylene, product water, carbon dioxide, nitrogen, argon, methane, and ethane. It contains trace amounts of organic acids such as acetaldehyde aldehydes and acetic acid.

図1を参照すると、まず、エチレンや分子状酸素を含有する原料ガスは、ブロワ104で昇圧された後、熱交換器105で加熱されてエチレン酸化反応器107に供給される。エチレン酸化反応器107は通常、銀触媒が充填された反応管を多数備えた多管式反応器106で行われる。エチレン酸化反応工程で生成した反応生成ガスは、エチレン酸化反応器107の出口120から排出され、当該出口120と熱交換器の入口121を連結する連結ライン122を介して、熱交換器105に導入される。ここで、反応生成ガスは、熱交換器105を通過することで冷却された後、エチレンオキシド吸収塔(以下、単に「吸収塔」とも称する)108に供給される。具体的には、反応生成ガスは吸収塔108の塔底部から供給される。一方、吸収塔108の塔頂部からは、水を主成分とする吸収液が供給される。これにより、吸収塔108の内部において気液の向流接触が行われ、反応生成ガスに含まれるエチレンオキシド(通常は99質量%以上)が吸収液に吸収される。また、エチレンオキシドの他にも、エチレン、酸素、二酸化炭素、不活性ガス(窒素、アルゴン、メタン、エタン等)、並びにエチレン酸化反応工程で生成したホルムアルデヒド等の低沸点不純物、アセトアルデヒド、酢酸等の高沸点不純物もその実質量が同時に吸収される。なお、吸収塔108に供給される反応生成ガスの温度は、好ましくは約20〜80℃である。また、吸収液の組成について特に制限はなく、水を主成分とするもののほか、特開平8−127573号公報に開示されているようなプロピレンカーボネートが吸収液として用いられてもよい。また、必要に応じて、吸収液には添加剤が添加されうる。吸収液に添加されうる添加剤としては、例えば、消泡剤やpH調整剤が挙げられる。消泡剤としては、エチレンオキシドおよび副生エチレングリコール等に対して不活性であり、吸収液の消泡効果を有するものであればいかなる消泡剤も使用されうるが、代表的な例としては、水溶性シリコンエマルションが吸収液への分散性、希釈安定性、熱安定性が優れているため、効果的である。また、pH調整剤としては、例えば、カリウム、ナトリウムといったアルカリ金属の水酸化物や炭酸塩等の、吸収液に溶解しうる化合物が挙げられ、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムが好ましい。なお、吸収液のpHは、好ましくは5〜12であり、より好ましくは6〜11である。   Referring to FIG. 1, first, a raw material gas containing ethylene or molecular oxygen is pressurized by a blower 104, heated by a heat exchanger 105, and supplied to an ethylene oxidation reactor 107. The ethylene oxidation reactor 107 is usually performed in a multitubular reactor 106 having a number of reaction tubes filled with a silver catalyst. The reaction product gas generated in the ethylene oxidation reaction step is discharged from the outlet 120 of the ethylene oxidation reactor 107 and introduced into the heat exchanger 105 through a connection line 122 that connects the outlet 120 and the inlet 121 of the heat exchanger. Is done. Here, the reaction product gas is cooled by passing through the heat exchanger 105 and then supplied to an ethylene oxide absorption tower (hereinafter also simply referred to as “absorption tower”) 108. Specifically, the reaction product gas is supplied from the bottom of the absorption tower 108. On the other hand, an absorption liquid mainly composed of water is supplied from the top of the absorption tower 108. As a result, gas-liquid countercurrent contact is performed inside the absorption tower 108, and ethylene oxide (usually 99% by mass or more) contained in the reaction product gas is absorbed by the absorption liquid. In addition to ethylene oxide, ethylene, oxygen, carbon dioxide, inert gases (nitrogen, argon, methane, ethane, etc.), low-boiling impurities such as formaldehyde generated in the ethylene oxidation reaction process, high concentrations of acetaldehyde, acetic acid, etc. A substantial amount of boiling-point impurities are absorbed simultaneously. The temperature of the reaction product gas supplied to the absorption tower 108 is preferably about 20 to 80 ° C. Moreover, there is no restriction | limiting in particular about the composition of an absorption liquid, In addition to what has water as a main component, propylene carbonate as disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 8-127573 may be used as an absorption liquid. Moreover, an additive may be added to the absorbent as necessary. Examples of the additive that can be added to the absorbing liquid include an antifoaming agent and a pH adjusting agent. As the antifoaming agent, any antifoaming agent can be used as long as it is inactive with respect to ethylene oxide and by-product ethylene glycol and has an antifoaming effect of the absorbing solution. A water-soluble silicone emulsion is effective because it is excellent in dispersibility in an absorbing solution, dilution stability, and thermal stability. Moreover, as a pH adjuster, the compound which can melt | dissolve in absorption liquids, such as hydroxide and carbonate of alkali metals, such as potassium and sodium, is mentioned, for example, Potassium hydroxide or sodium hydroxide is preferable. In addition, pH of an absorption liquid becomes like this. Preferably it is 5-12, More preferably, it is 6-11.

吸収塔108としては、通常、棚段塔形式または充填塔形式の吸収塔が用いられうる。吸収塔108の操作条件としては、反応生成ガス中のエチレンオキシド濃度が0.5〜5容量%、好ましくは1.0〜4容量%であり、吸収塔108の操作圧は0.2〜4.0MPa gauge、好ましくは1.0〜3.0MPa gaugeである。吸収操作は、高圧ほど有利であるが、その取りうる値は酸化反応器の運転圧力に応じて決定されうる。また、反応生成ガスに対する吸収液のモル流量比(L/V)は、通常0.30〜2.00である。また、反応生成ガスの標準状態における空間線速度(GHSV[NTP])は、通常400〜6000h−1である。 As the absorption tower 108, a plate tower type or packed tower type absorption tower can be used. The operating condition of the absorption tower 108 is that the ethylene oxide concentration in the reaction product gas is 0.5-5% by volume, preferably 1.0-4% by volume, and the operating pressure of the absorption tower 108 is 0.2-4. The pressure is 0 MPa gauge, preferably 1.0 to 3.0 MPa gauge. The absorption operation is more advantageous at higher pressures, but the possible values can be determined according to the operating pressure of the oxidation reactor. Further, the molar flow rate ratio (L / V) of the absorbing liquid to the reaction product gas is usually 0.30 to 2.00. The space linear velocity (GHSV [NTP]) in the standard state of the reaction product gas is usually 400 to 6000 h −1 .

吸収塔108において吸収されなかったエチレン、酸素、二酸化炭素、不活性ガス(窒素、アルゴン、メタン、エタン等)、アルデヒド、酸性物質等を含有するガスは、吸収塔108の塔頂部から導管を通じて吸収塔排ガスとして排出される。そして、この吸収塔排ガスの一定量は、ブロワ104によって圧力を高められた後、エチレン酸化反応器107へとリサイクルされる。ここで、エチレン酸化反応工程は通常、加圧(1.0〜3.0MPa gauge程度の圧力)条件下にて行われる。このため、吸収塔108の塔頂部からの排出ガス(吸収塔排ガス)をエチレン酸化反応工程へと循環する前に、ブロワ104等の昇圧手段を用いて昇圧する必要があるのである。   Gases containing ethylene, oxygen, carbon dioxide, inert gases (nitrogen, argon, methane, ethane, etc.), aldehydes, acidic substances, etc. that have not been absorbed by the absorption tower 108 are absorbed through the conduit from the top of the absorption tower 108. It is discharged as tower exhaust gas. A certain amount of the absorption tower exhaust gas is increased in pressure by the blower 104 and then recycled to the ethylene oxidation reactor 107. Here, the ethylene oxidation reaction step is usually performed under pressure (a pressure of about 1.0 to 3.0 MPa gauge). For this reason, before the exhaust gas (absorption tower exhaust gas) from the tower top of the absorption tower 108 is circulated to the ethylene oxidation reaction step, it is necessary to raise the pressure using a pressure raising means such as the blower 104.

なお、図1に示すように、本発明に係るエチレンオキシドの製造プロセスの好ましい実施形態において、吸収塔108の塔頂部から排出される吸収塔排ガスは、エチレン酸化反応器107へと循環される際、熱交換器105を通過することで、吸収塔108へ供給される前の反応生成ガスとの間で熱交換される。これにより、エチレン酸化反応器107へと循環される吸収塔排ガスの温度が高められるとともに、吸収塔108へ供給される反応生成ガスが冷却される。   As shown in FIG. 1, in a preferred embodiment of the ethylene oxide production process according to the present invention, when the absorption tower exhaust gas discharged from the top of the absorption tower 108 is circulated to the ethylene oxidation reactor 107, By passing through the heat exchanger 105, heat exchange is performed with the reaction product gas before being supplied to the absorption tower 108. Thus, the temperature of the absorption tower exhaust gas circulated to the ethylene oxidation reactor 107 is raised, and the reaction product gas supplied to the absorption tower 108 is cooled.

また、吸収塔排ガスの他の一定量は、ブロワ104を経て二酸化炭素吸収塔109に導入され、二酸化炭素を吸収・分離した後、エチレン酸化反応器107へとリサイクルされる。このように、吸収塔108および二酸化炭素吸収塔109から循環した反応生成ガスにエチレン、メタンなどを補充してガス組成を調整した後、原料ガスとしてエチレン酸化反応器107に導入して連続的に酸化反応を行う。   Further, another fixed amount of the absorption gas from the absorption tower is introduced into the carbon dioxide absorption tower 109 via the blower 104, and after carbon dioxide is absorbed and separated, it is recycled to the ethylene oxidation reactor 107. In this way, the reaction product gas circulated from the absorption tower 108 and the carbon dioxide absorption tower 109 is replenished with ethylene, methane, etc. to adjust the gas composition, and then introduced into the ethylene oxidation reactor 107 as a raw material gas and continuously. Perform oxidation reaction.

一方、吸収塔108においてエチレンオキシドを吸収した吸収液は、当該吸収塔108の塔底液として抜き出され、その後のエチレンオキシド精製工程(図示せず)に供される。具体的には、吸収塔108においてエチレンオキシドを吸収した吸収液をエチレンオキシド放散塔(図示せず)へと送り、エチレンオキシド放散塔の塔底部を加熱することによってエチレンオキシドを水溶液から放散させる(放散工程)。また、エチレンオキシド放散塔の塔底部より得られる実質的にエチレンオキシドを含まない水溶液は吸収液として循環使用する。一方、エチレンオキシド放散塔の塔頂部より得られるエチレンオキシド、水、二酸化炭素、不活性ガス(窒素、アルゴン、メタン、エタン等)の他にホルムアルデヒド等の低沸点不純物およびアセトアルデヒド、酢酸等の高沸点不純物を含む放散物については、脱水工程、軽質分分離工程および重質分分離工程の各々を経て精製する(精留工程)。これにより、高純度エチレンオキシドが得られる。   On the other hand, the absorption liquid that has absorbed ethylene oxide in the absorption tower 108 is withdrawn as the bottom liquid of the absorption tower 108 and is supplied to the subsequent ethylene oxide purification step (not shown). Specifically, the absorption liquid that has absorbed ethylene oxide in the absorption tower 108 is sent to an ethylene oxide diffusion tower (not shown), and the bottom of the ethylene oxide diffusion tower is heated to dissipate ethylene oxide from the aqueous solution (a diffusion step). An aqueous solution substantially free of ethylene oxide obtained from the bottom of the ethylene oxide diffusion tower is circulated and used as an absorbing solution. On the other hand, in addition to ethylene oxide, water, carbon dioxide, inert gas (nitrogen, argon, methane, ethane, etc.) obtained from the top of the ethylene oxide stripping tower, low boiling impurities such as formaldehyde and high boiling impurities such as acetaldehyde, acetic acid, etc. The contained diffused matter is purified through each of the dehydration step, light fraction separation step and heavy fraction separation step (rectification step). Thereby, a high purity ethylene oxide is obtained.

このようにして得られた高純度エチレンオキシドは、そのまま最終製品として出荷されてもよいし、エチレングリコール類の製造原料として用いられてもよい。図2は、本発明の一実施形態に係る熱の回収方法を実施するエチレンオキシドの製造プロセスを経て得られたエチレンオキシドを原料として用いたエチレングリコール類の製造プロセスの構成例を示すブロック図である。この図2を参照しつつ、上記のようにして得られた高純度エチレンオキシドからエチレングリコール類を製造する場合について、簡単に説明する。図2に示すように、回収されたエチレンオキシドを、水とともに加水反応器291に送って反応させる。そして、この加水反応により得られたエチレングリコール水溶液を濃縮工程292、次いで脱水工程293に送り、水分を蒸発させる。その後、モノエチレングリコール蒸留塔294に送り、塔頂からモノエチレングリコールを分離する。また、モノエチレングリコール蒸留塔294の塔底液を、ジエチレングリコール蒸留塔295に送り、塔頂からジエチレングリコールを分離する。さらに、ジエチレングリコール蒸留塔295の塔底液を、トリエチレングリコール蒸留塔296に送り、塔頂からトリエチレングリコールを分離する。(例えば、特開2001−316308号公報を参照)。このように、エチレンからエチレンオキシドを経由してエチレングリコール類を製造するに際しては、エチレンオキシドの精留操作、副生エチレンオキシドの濃縮脱水操作、さらには各種エチレングリコール類の精留操作などの操作が必要とされ、多量の熱源が消費される。なお、エチレンオキシドの製造工程においても、吸収塔108ではエチレンオキシドが水と反応してエチレングリコールが生成する。したがって、吸収塔108の吸収液の一部を抜き出して多重効用蒸発缶や脱水蒸留塔を用いて濃縮し、各種エチレングリコール製品を得てもよい(エチレングリコール精製工程)。   The high-purity ethylene oxide thus obtained may be shipped as a final product as it is, or may be used as a raw material for producing ethylene glycols. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an ethylene glycol production process using ethylene oxide obtained as a raw material through an ethylene oxide production process in which a heat recovery method according to an embodiment of the present invention is performed. The case where ethylene glycols are produced from the high-purity ethylene oxide obtained as described above will be briefly described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the recovered ethylene oxide is sent together with water to a hydrolysis reactor 291 to be reacted. Then, the ethylene glycol aqueous solution obtained by this hydrolysis reaction is sent to the concentration step 292 and then to the dehydration step 293 to evaporate the water. Then, it sends to the monoethylene glycol distillation tower 294, and isolate | separates monoethylene glycol from the tower top. Further, the bottom liquid of the monoethylene glycol distillation column 294 is sent to the diethylene glycol distillation column 295, and diethylene glycol is separated from the column top. Further, the bottom liquid of the diethylene glycol distillation column 295 is sent to the triethylene glycol distillation column 296, and the triethylene glycol is separated from the column top. (For example, refer to JP 2001-316308 A). Thus, when ethylene glycols are produced from ethylene via ethylene oxide, operations such as rectification operation of ethylene oxide, concentration dehydration operation of by-produced ethylene oxide, and rectification operation of various ethylene glycols are required. And a large amount of heat source is consumed. In the ethylene oxide production process, in the absorption tower 108, ethylene oxide reacts with water to produce ethylene glycol. Therefore, a part of the absorption liquid in the absorption tower 108 may be extracted and concentrated using a multi-effect evaporator or a dehydrating distillation tower to obtain various ethylene glycol products (ethylene glycol purification step).

非特許文献1を参照すると、エチレン酸化反応器でエチレンと酸素との酸化反応の際に大量の反応熱が発生するので、エチレン酸化反応器で発生する酸化反応熱を、熱水循環による沸騰伝熱により除去を行う。この反応熱を有効に利用するために熱水は気液分離槽に導き、気液分離槽で飽和蒸気を得る。発生した飽和蒸気はプロセスに使用されるが気液分離槽に残った熱水は再度、反応器に供給される。この際、飽和蒸気としてプロセスに利用された熱水は熱水循環には供給されない。飽和蒸気としてプロセスに利用された熱水と同量の水が冷却層部よりボイラー給水として補給される。   Referring to Non-Patent Document 1, since a large amount of reaction heat is generated during the oxidation reaction between ethylene and oxygen in the ethylene oxidation reactor, the oxidation reaction heat generated in the ethylene oxidation reactor is transferred to the boiling transfer by hot water circulation. Remove by heat. In order to effectively use this heat of reaction, hot water is led to a gas-liquid separation tank, and saturated vapor is obtained in the gas-liquid separation tank. The generated saturated steam is used in the process, but the hot water remaining in the gas-liquid separation tank is supplied again to the reactor. At this time, the hot water used in the process as saturated steam is not supplied to the hot water circulation. The same amount of hot water used for the process as saturated steam is replenished from the cooling layer as boiler feed water.

本発明の方法は、冷却媒体を、エチレン酸化反応器出口部またはエチレン酸化反応器出口と熱交換器の入口を連結する連結ラインに投入することを特徴とする。ここで、「エチレン酸化反応器出口部」とは、エチレン酸化反応器内に備えられた多管式反応管より下(出口部側)の部分を意味し、具体的には、図1中の斜線部Aで示される多管式反応管106より下方(出口部側)のエチレン酸化反応器107の部分を指す。また、本発明では、非定常時に冷却媒体をエチレン酸化反応器出口部または連結ラインに投入する場合には、当該冷却媒体の投入前に、原料ガス(エチレン、分子状酸素含有ガス)の供給を遮断することが好ましい。   The method of the present invention is characterized in that the cooling medium is fed into an ethylene oxidation reactor outlet or a connection line connecting the ethylene oxidation reactor outlet and the heat exchanger inlet. Here, the “ethylene oxidation reactor outlet portion” means a portion (exit portion side) below the multitubular reaction tube provided in the ethylene oxidation reactor. Specifically, in FIG. The portion of the ethylene oxidation reactor 107 below (outlet side) of the multitubular reaction tube 106 indicated by the hatched portion A is indicated. In addition, in the present invention, when the cooling medium is introduced into the ethylene oxidation reactor outlet or the connection line at the unsteady time, the supply of the raw material gas (ethylene, molecular oxygen-containing gas) is performed before the introduction of the cooling medium. It is preferable to block.

ここで、エチレン酸化反応器出口部に冷却媒体を投入する方法としては、特に制限されない。例えば、図1中、非定常時に、バルブ125を開き、冷却水送液ポンプ111を動作させて、冷却媒体を冷却水投入ライン124を介して、エチレン酸化反応器107出口部外周に取り付けられたジャケット123に送液することができる。上記に加えてまたは上記に代えて、反応器107出口部に直接、冷却水をかけてもよい。同様にして、連結ライン122に冷却媒体を投入する方法としては、特に制限されない。例えば、図1中、非定常時に、バルブ127を開き、冷却水送液ポンプ110を動作させて、冷却媒体を冷却水投入ライン126を介して、連結ライン122に送液することができる。上記に加えてまたは上記に代えて、連結ライン122に直接、冷却水をかけてもよい。なお、上記形態では、ポンプを用いて電動式(電気的)に行ったが、当該形態に限定されず、例えば、手動式(手動)で行ってもよい。また、電動式の電磁弁等は、停電(通電されない)時には、加圧空気などで開閉のいずれかの状態になる。もちろん、停電時を考慮し、非常電源で電源を確保してもよい。さらに、例えば、停電時や装置異常時などには非常電源により、通常停止や緊急停止のように通常電源が確保されているときには通常電源により、冷却媒体をエチレン酸化反応器107出口部外周に取り付けられたジャケット123または連結ライン122に送液してもよい。   Here, the method for introducing the cooling medium into the outlet portion of the ethylene oxidation reactor is not particularly limited. For example, in FIG. 1, in a non-steady state, the valve 125 is opened, the cooling water feed pump 111 is operated, and the cooling medium is attached to the outer periphery of the ethylene oxidation reactor 107 outlet via the cooling water charging line 124. Liquid can be fed to the jacket 123. In addition to or in place of the above, cooling water may be directly applied to the outlet of the reactor 107. Similarly, the method for supplying the cooling medium to the connection line 122 is not particularly limited. For example, in a non-steady state in FIG. 1, the valve 127 can be opened and the coolant feed pump 110 can be operated to feed the coolant to the connection line 122 via the coolant input line 126. In addition to or instead of the above, cooling water may be directly applied to the connecting line 122. In addition, in the said form, although performed electrically (electrically) using a pump, it is not limited to the said form, For example, you may carry out by a manual type (manual). In addition, an electric solenoid valve or the like is in an open / closed state with pressurized air or the like during a power failure (not energized). Of course, the power supply may be secured with an emergency power supply in consideration of a power failure. Furthermore, for example, an emergency power supply is used in the event of a power failure or equipment failure, and the cooling medium is attached to the outer periphery of the outlet of the ethylene oxidation reactor 107 using a normal power supply when a normal power supply is ensured, such as a normal stop or emergency stop. The liquid may be fed to the jacket 123 or the connecting line 122 formed.

また、本発明において、非定常時の検出手段は、特に制限されず、上記したような手段が使用できるが、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度を測定するための手段が設けられていることが好ましい。すなわち、本発明の方法が、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度を測定して、非定常時を検出することをさらに有することが好ましい。一般的に、非定常状態、特に緊急事態や異常事態では、例えば、ガスの流れが低下し、反応が異常に進行して、エチレン酸化反応器出口での温度が上昇することが一因である。このため、早期検出という観点から、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度を測定して、非定常状態を検知することが有効である。このため、図1に示されるように、温度検出器(温度センサ)Txがエチレン酸化反応器出口部またはエチレン酸化反応器出口と熱交換器の入口を連結する連結ラインに設置されることが好ましい。   In the present invention, the detection means in the non-steady state is not particularly limited, and the above-described means can be used, but a means for measuring the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor is provided. It is preferable that That is, it is preferable that the method of the present invention further includes measuring the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor to detect an unsteady time. In general, in a non-steady state, particularly in an emergency or abnormal situation, for example, the flow of gas decreases, the reaction proceeds abnormally, and the temperature at the ethylene oxidation reactor outlet rises. . For this reason, from the viewpoint of early detection, it is effective to detect the unsteady state by measuring the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor. For this reason, as shown in FIG. 1, it is preferable that the temperature detector (temperature sensor) Tx is installed in an ethylene oxidation reactor outlet or a connection line connecting the ethylene oxidation reactor outlet and the heat exchanger inlet. .

本発明において、エチレン酸化反応器出口部または連結ラインへの冷却媒体の投入(送液)を開始する時期は、非定常時であれば特に制限されない。例えば、上記したように、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度を測定して、非定常時を検出する場合には、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度が、規定値より+40℃以上上昇した時点で、冷却媒体の投入を開始することが好ましく、規定値より+20℃以上上昇した時点で、冷却媒体の投入を開始することがより好ましい。ここで、「規定値」は、反応の温度、圧力等によって各製造装置について使用者が決定しており、特に制限されない。「規定値」は、通常、定常運転時に設定される値である。安全上の観点から、好ましくは、非定常時を検出した(異常発熱が生じた)直後(例えば、数秒以内)に、原料ガスの供給を遮断し、冷却媒体を投入する作業を行うことが好ましい。   In the present invention, the timing for starting the introduction (liquid feeding) of the cooling medium to the outlet of the ethylene oxidation reactor or the connection line is not particularly limited as long as it is unsteady. For example, as described above, when the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor is measured to detect an unsteady time, the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor is It is preferable to start charging the cooling medium when the temperature rises by more than + 40 ° C. from the specified value, and more preferable to start charging the cooling medium when the temperature rises by more than + 20 ° C. from the specified value. Here, the “specified value” is determined by the user for each production apparatus according to the reaction temperature, pressure, etc., and is not particularly limited. The “specified value” is usually a value set during steady operation. From the viewpoint of safety, it is preferable to perform an operation of shutting off the supply of the source gas and supplying the cooling medium immediately after detecting the unsteady time (abnormal heat generation has occurred) (for example, within several seconds). .

また、エチレン酸化反応器出口部または連結ラインへの冷却媒体の投入(送液)を終了する時期は、異常発熱が十分防止できたと判断される時期であれば特に制限されない。例えば、上記したように、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度を測定して、非定常時を検出する場合には、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度が、規定値以下にまで冷却した時点で、冷却媒体の投入を終了することが好ましい。反応生成ガスの温度が上記したような温度まで下がっていれば、以降異常発熱が再度起こる可能性は非常に低いまたはない。   Further, the timing for terminating the introduction (liquid feeding) of the cooling medium to the outlet portion of the ethylene oxidation reactor or the connection line is not particularly limited as long as it is determined that the abnormal heat generation can be sufficiently prevented. For example, as described above, when the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor is measured to detect an unsteady time, the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor is It is preferable to end the charging of the cooling medium when it is cooled to a specified value or less. If the temperature of the reaction product gas is lowered to the above-described temperature, the possibility of abnormal heat generation again is very low or not.

本発明において、冷却媒体投入前に、原料ガスの供給を遮断する場合の、原料ガスの供給を遮断する時期は、冷却媒体投入前であれば特に制限されない。例えば、上記実施形態では、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度が、規定値より15℃以上上昇した時点で、原料ガスの供給を遮断することが好ましく、規定値より10℃以上上昇した時点で、原料ガスの供給を遮断することがより好ましい。これにより、異常発熱をより有効にかつより早期に防止できる。なお、本発明の方法では、原料ガスの供給を遮断した場合であっても、不活性ガスを代わりに反応器内に流通させることが好ましい。一般的に、原料ガスは停滞していると、爆発性の危険が高くなる。このため、不活性ガスの流通により、原料ガスも流動状態に維持する。また、不活性ガスの流通により、反応器内の局部的な温度上昇をも抑制・防止できる。   In the present invention, when the supply of the raw material gas is interrupted before the cooling medium is supplied, the timing for interrupting the supply of the raw material gas is not particularly limited as long as it is before the supply of the cooling medium. For example, in the above embodiment, when the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor is increased by 15 ° C. or more from a specified value, it is preferable to shut off the supply of the raw material gas, and 10 ° C. or more from the specified value. It is more preferable to shut off the supply of the raw material gas at the time of rising. Thereby, abnormal heat generation can be prevented more effectively and earlier. In the method of the present invention, it is preferable that the inert gas is circulated in the reactor instead, even when the supply of the raw material gas is shut off. Generally, when the raw material gas is stagnant, the risk of explosiveness increases. For this reason, the raw material gas is also maintained in a fluid state by the flow of the inert gas. Moreover, local temperature rise in the reactor can be suppressed / prevented by the flow of the inert gas.

本発明で使用できる冷却媒体としては、非定常時に速やかに反応生成ガスを上記問題が生じない温度まで下げることができるものであれば特に制限されない。具体的には、上水、工業用水、ボイラー給水、純水、雨水、井戸水(地下水)、海水などの冷却水などが挙げられる。これらのうち、取り扱い性、安全性、経済性、環境への影響、冷却後の処置などの観点から、ボイラー給水、純水が望ましい。また、冷却媒体の温度は、エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度を所定の温度(好ましくは、上記したような温度以下)にまで下げられる温度であれば特に制限されない。   The cooling medium that can be used in the present invention is not particularly limited as long as the reaction product gas can be quickly lowered to a temperature at which the above problem does not occur in a non-steady state. Specific examples include clean water, industrial water, boiler feed water, pure water, rain water, well water (ground water), and cooling water such as sea water. Of these, boiler feed water and pure water are desirable from the viewpoints of handling, safety, economy, environmental impact, and post-cooling treatment. Further, the temperature of the cooling medium is not particularly limited as long as the temperature of the reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor can be lowered to a predetermined temperature (preferably, a temperature equal to or lower than the above-described temperature).

また、こうした冷却媒体(好ましくは、冷却水)は、上水や工業用水からパイプラインを通じて直接供給するようにしてもよいし、貯水槽などを設置しておき、かかる貯水槽などから供給するようにしてもよい。特に工業用水や貯水槽などから供給する場合には、送液ポンプにより供給すればよいが、停電時などにも安定供給するためには、非常用エンジンの始動時のみ外部電源(非常電源)を用いて始動(駆動)させ、以降は当該非常用エンジンにより稼動できる送液ポンプを用いるのが好ましい。なお、貯水槽では、装置規模が大きく大量の冷却媒体の投入量が必要な場合には、必要な量の冷却媒体を確保するには、該貯水槽が大型化し、使用頻度の極めて少ない設備への多大な投資やその後の維持管理等のランニングコストが掛かるため、地下タンク等に冷却媒体を貯水するようにしてもよい。こうすることで、地上部を有効活用できる。よって、非定常時に利用する冷却媒体の送液ポンプなどの装置も同様に地下空間部に設置してもよい。   Further, such a cooling medium (preferably, cooling water) may be directly supplied from the water or industrial water through a pipeline, or a water storage tank or the like is installed and supplied from the water storage tank or the like. It may be. In particular, when supplying water from industrial water or water storage tanks, it may be supplied by a liquid pump. However, in order to provide a stable supply even during a power outage, an external power supply (emergency power supply) is required only when the emergency engine is started. It is preferable to use a liquid feed pump that can be started (driven) and then operated by the emergency engine. In addition, in the case of a water tank, when the equipment scale is large and a large amount of cooling medium is required, in order to secure the required amount of cooling medium, the water tank will be enlarged and the equipment will be used less frequently. Therefore, the cooling medium may be stored in an underground tank or the like. By doing so, the above-ground part can be effectively utilized. Therefore, an apparatus such as a liquid supply pump for a cooling medium used in an unsteady state may be similarly installed in the underground space.

また、非定常時における反応器出口部または前記連結ラインへの冷却媒体の投入条件等については、電源の制約の有無(通常停止時や異常反応時など通常電源の使用の可否、停電時や装置異常時など通常電源の使用の可否)、使用用途、装置規模、非定常時に取り扱い流体の地下タンク等への抜き出しの有無などにより異なるため一義的に規定することはできない。装置内での異常を回避ないし停止することができればよく、通常電源ないし携帯用エンジンを具備する送液ポンプにより冷却媒体を安定的に投入することができる場合には、ポンプによりガス(原料ガスや反応生成ガス)を装置より抜き出すことができる。冷却媒体の投入量(流速)は、反応器から導出される反応生成ガスの温度、伝熱面積や交換熱量などを勘案して求めてもよい。   In addition, regarding the conditions for charging the cooling medium to the reactor outlet or the connection line during non-stationary conditions, there are restrictions on the power supply (whether normal power supply can be used during normal stop or abnormal reaction, power failure or equipment It cannot be defined uniquely because it depends on whether or not a normal power supply can be used such as when there is an abnormality), the intended use, the scale of the equipment, and whether or not the handling fluid is withdrawn to an underground tank or the like during non-stationary conditions. If it is possible to avoid or stop an abnormality in the apparatus and the cooling medium can be stably fed by a liquid supply pump equipped with a normal power source or a portable engine, a gas (raw material gas or Reaction product gas) can be extracted from the apparatus. The input amount (flow rate) of the cooling medium may be determined in consideration of the temperature of the reaction product gas derived from the reactor, the heat transfer area, the amount of exchange heat, and the like.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。   The effects of the present invention will be described using the following examples and comparative examples. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.

実施例1
図1に示すエチレン酸化反応工程および吸収工程を含むエチレンオキシド製造プロセスを実施した。上記操作中の反応器の入口でのガスの温度を経時的に測定し、その結果を表1に示す。なお、表1中、時間は異常反応開始からの時間を示す。
Example 1
An ethylene oxide production process including the ethylene oxidation reaction step and the absorption step shown in FIG. 1 was performed. The temperature of the gas at the inlet of the reactor during the above operation was measured over time, and the results are shown in Table 1. In Table 1, time indicates the time from the start of abnormal reaction.

すなわち、図1のシステムを用いて、エチレンと分子状酸素含有ガスとを銀触媒上で接触気相酸化してエチレンオキシドを含む反応生成ガスを得た。この際、反応器の循環ガスの流量は2000Nm/minであり、運転時の反応器出口温度は203℃で反応器入口温度は181℃であった。異常反応開始後、5秒後に反応器出口温度は9℃上昇したので、原料ガスの供給を遮断した。異常反応開始後、8秒後に反応器出口温度は20℃上昇したので、図1の冷却水投入ライン126よりボイラー給水(130℃)を200L/minで供給し、冷却を開始した。冷却の効果により、反応器107の入口での温度は、表1に示されるように時間とともに変化した。この際、反応器入口ガスの発熱温度は表1に記載のとおりであり、冷却することで発熱温度以上になることはなかった。この結果から、本発明の方法を用いると、エチレン酸化反応器入口ガスの異常発熱を有効に抑制・防止できることが考察される。 That is, using the system shown in FIG. 1, a reaction product gas containing ethylene oxide was obtained by catalytic vapor phase oxidation of ethylene and a molecular oxygen-containing gas on a silver catalyst. At this time, the flow rate of the circulating gas in the reactor was 2000 Nm 3 / min, the reactor outlet temperature during operation was 203 ° C., and the reactor inlet temperature was 181 ° C. Five seconds after the start of the abnormal reaction, the reactor outlet temperature rose by 9 ° C., so the supply of the raw material gas was shut off. Since the reactor outlet temperature rose 20 ° C. 8 seconds after the start of the abnormal reaction, boiler feed water (130 ° C.) was supplied at 200 L / min from the cooling water charging line 126 in FIG. Due to the cooling effect, the temperature at the inlet of the reactor 107 changed over time as shown in Table 1. At this time, the exothermic temperature of the reactor inlet gas was as shown in Table 1, and it did not become higher than the exothermic temperature by cooling. From this result, it is considered that the abnormal heat generation of the ethylene oxidation reactor inlet gas can be effectively suppressed / prevented by using the method of the present invention.

比較例1
実施例1において、連結ラインの冷却を行わなかった以外は、実施例1の操作を繰り返した。上記操作中の反応器の入口でのガスの温度を経時的に測定し、その結果を表1に示す。この場合は、異常反応開始後、90秒後には反応器入口温度が発熱温度を超え、反応器入口ガスが異常発熱を起こす。
Comparative Example 1
In Example 1, the operation of Example 1 was repeated except that the connection line was not cooled. The temperature of the gas at the inlet of the reactor during the above operation was measured over time, and the results are shown in Table 1. In this case, 90 seconds after the start of the abnormal reaction, the reactor inlet temperature exceeds the exothermic temperature, and the reactor inlet gas generates abnormal heat.

Figure 0006144520
Figure 0006144520

104…ブロワ、
105…熱交換器、
106…多管式反応器、
107…エチレン酸化反応器、
108…吸収塔、
109…二酸化炭素吸収塔、
110、111…冷却水送液ポンプ、
122…連結ライン、
125、127…バルブ、
124、126…冷却水投入ライン。
104 ... Blower,
105 ... heat exchanger,
106 ... multi-tube reactor,
107 ... ethylene oxidation reactor,
108 ... absorption tower,
109 ... carbon dioxide absorption tower,
110, 111 ... cooling water feed pump,
122 ... connecting line,
125, 127 ... valves,
124, 126 ... Cooling water input lines.

Claims (3)

非定常時に、エチレンと分子状酸素含有ガスとを銀触媒上で接触気相酸化してエチレンオキシドを含む反応生成ガスを生成するエチレン酸化反応器の出熱交換器の入口とを連結する連結ラインに冷却媒体を投入することを有する、非定常時のエチレンオキシド製造機器の冷却方法。 During unsteady coupling for connecting the inlet of the ethylene oxidation reactor exit to ethylene and molecular oxygen-containing gas to catalytic gas phase oxidation over a silver catalyst to produce a reaction product gas containing ethylene oxide and heat exchanger A method for cooling an ethylene oxide production apparatus during non-stationary operation, comprising introducing a cooling medium into a line. 前記エチレン酸化反応器から導出される反応生成ガスの温度を測定して、非定常時を検出することをさらに有する、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, further comprising measuring a temperature of a reaction product gas derived from the ethylene oxidation reactor to detect an unsteady time. 前記冷却媒体の投入は、冷却水送液ポンプを動作させて、冷却媒体を冷却水投入ラインを介して、前記連結ラインに送液することによって行われる、請求項1または2に記載の方法。The method according to claim 1 or 2, wherein the charging of the cooling medium is performed by operating a cooling water feeding pump and feeding the cooling medium to the connecting line via a cooling water charging line.
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