JP6723049B2 - エチレンオキシドの製造方法 - Google Patents
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Description
まず、図1を参照しつつ、エチレンの酸化反応によってエチレンオキシドを製造する系(単に「反応系」とも称する)について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るエチレンオキシドの製造方法を実施するエチレンオキシドの製造プロセスの構成例を示すブロック図である。図1に示すエチレンオキシドの製造プロセスは、大きく分けて反応系、炭酸ガス系、および精製系の3つの系から構成されている。
好ましい実施形態においては、図1に示すように、吸収塔113の塔頂部から排出されるガスの少なくとも一部を、昇圧ブロワ110等の昇圧手段により昇圧し、導管105を通じて熱交換器114を通過することで加熱し、導管117を通じて炭酸ガス吸収塔115へ供給する。以下、図1を参照しつつ、炭酸ガス吸収塔115へのガスの導入に始まる炭酸ガス回収系(単に「炭酸ガス系」とも称する)について説明する。
吸収塔113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113の塔底液として、エチレンオキシド精製系(以下、単に「精製系」とも称する)へと送られる。精製系の具体的な形態について特に制限はなく、従来公知の知見が適宜参照されうる。一例として、精製系は通常、放散工程、精留工程、脱水工程、軽質分分離工程、重質分分離工程などからなっている。以下、図2および図3を参照しつつ、これらのうちのいくつかの工程からなる精製系について説明する。図2は、本発明の一実施形態に係るエチレンオキシドの製造プロセスを実施するためのプロセスの構成例を示すブロック図である。
[実施例1]
図1〜図3に示すエチレンオキシドの製造プロセスによりエチレンオキシドを製造した。本実験において、図1〜図3の製造プロセスを行うための製造装置としては、熱交換器の管径(管断面積)が異なる以外は本プラントと同様のパイロットプラントを用いて、本プラントと同様のガス組成および運転条件で運転を行い、エチレンオキシドを製造した。
実施例1において、熱交換器の出口温度をより高温とし、運転条件を表2の条件へと変更した以外は実施例1と同様にして、エチレンオキシドを製造した。
実施例1において、熱交換器の出口温度をより低温とし、運転条件を表3の条件へと変更した以外は実施例1と同様にして、エチレンオキシドを製造した。
実施例1において、熱交換器112および熱交換器114の内管側のガス線速を5m/sとなるよう原料ガスの昇圧ブロワ110の回転数を調整した以外は実施例1と同様にして、エチレンオキシドを製造した。ここで、ガス線速を変化させた際も、ガス組成およびドレン量(導管104および導管108の水の量)の変化はなく、ガス組成および運転条件は表1と同様であった。
実施例2において、熱交換器112および熱交換器114の内管側のガス線速を5m/sとなるよう原料ガスの昇圧ブロワ110の回転数を調整した以外は実施例2と同様にして、エチレンオキシドを製造した。ここで、ガス線速を変化させた際も、ガス組成およびドレン量の変化はなく、ガス組成および運転条件は表2と同様であった。
実施例3において、熱交換器112および熱交換器114の内管側のガス線速を5m/sとなるよう原料ガスの昇圧ブロワ110の回転数を調整した以外は実施例3と同様にして、エチレンオキシドを製造した。ここで、ガス線速を変化させた際も、ガス組成およびドレン量の変化はなく、ガス組成および運転条件は表3と同様であった。
パイロットプラントにおいて、実施例1〜3および比較例1〜3の条件で1年間製造を行った後に、以下の熱交換器112および熱交換器114の内管の目視試験、ファイバースコープ試験および渦流探傷検査を行った。これらの評価は、エチレンオキシドの製造を1年間行うごとに製造を一時停止して実施した。そして、評価終了後にエチレンオキシドの製造を再開した。ここで、熱交換器112および熱交換器114の内管は製造開始から継続して同一のものを用いた。
実施例1〜3および比較例1〜3の条件における各エチレンオキシドの製造に用いた熱交換器112および熱交換器114の内管を、それぞれ目視で確認し、腐食の有無および形状変化を確認した。評価基準は下記のものを採用した。
×:腐食あり
(ファイバースコープ試験)
実施例1〜3および比較例1〜3の条件における各エチレンオキシドの製造に用いた熱交換器112および熱交換器114の内管内に、ファイバースコープカメラ(オリンパス株式会社製 IPLEX(登録商標) MX R シリーズ)を挿入し、映像を目視で確認することで、内管の腐食の有無および形状変化を確認した。評価基準は下記のものを採用した。
×:腐食あり
(渦流探傷検査)
渦流探傷検査は、電磁誘導試験の一種であり、交流を流したコイルにより時間的に変化する磁場を被試験体に加えたとき、被試験体に生じる渦電流が被試験体中の欠陥、形状、寸法および電気伝導率などに変化することを使用して、被試験体の欠陥の有無、形状および寸法の変化、ならびに組成などを評価する検査である。より具体的には、渦流探傷検査は、検査用のコイルが2つ組み込まれたプローブを被試験体上で走査させ、欠陥部分において生じた渦電流の変化をとらえる。ここで、2つのコイルは四辺ブリッジになっており、渦電流の変化による検査コイルのインピーダンス変化を取り出すことで、被試験体の欠陥有無および被試験対の厚み変化を確認する検査である。なお、渦流探傷検査は、材料の非破壊検査であるため、製造プロセス中の部材の経時変化を一定期間毎に確認することに適する。
110 昇圧ブロワ
111 エチレン酸化反応器
112 熱交換器
113 エチレンオキシド吸収塔
114 熱交換器
115 炭酸ガス吸収塔
116 炭酸ガス放散塔
119 エチレンオキシド再吸収塔
122 ガス圧縮機
201 エチレンオキシド放散塔
202、205、207、208、210、211、212、213、214、216、217 導管
203 熱交換器
204 加熱器
206 気液分離タンク
209 放散塔加熱器
215 放散塔凝縮器
301 脱水塔
302、303、304、305、307、308、311、312、313、314、316、317、318、321、322、324、325、326、327 導管
306 脱水塔凝縮器
309 軽質分分離塔
310 軽質分分離塔加熱器
315 軽質分分離塔凝縮器
319 エチレンオキシド精留塔
320 精留塔加熱器
323 精留塔凝縮器。
Claims (7)
- エチレン、分子状酸素および塩素化合物を含む原料ガスをエチレン酸化反応器に供給すること、
前記エチレン酸化反応器において、銀触媒の存在下で、前記原料ガス中における前記エチレンと前記分子状酸素とを接触気相酸化して、エチレンオキシド、水および塩素化合物を含むガスを生成すること、ならびに、
前記水および前記塩素化合物を含む被冷却ガスを熱交換器で冷却すること、
を含むエチレンオキシドの製造方法であって、
前記熱交換器において、前記被冷却ガスを、7m/s以上の熱交換器内管側のガス線速で冷却し、
ここで、前記熱交換器内管はステンレス鋼製であり、前記ステンレス鋼の総質量に対するクロム(Cr)およびモリブデン(Mo)の含有量(質量%)が、下記式1の関係を満たす、製造方法。
- 前記ステンレス鋼は、マルテンサイト系ステンレス、フェライト系ステンレス、オーステナイト系ステンレスおよび析出硬化系ステンレスからなる群より選択される、少なくとも1種である、請求項1に記載の製造方法。
- エチレン、分子状酸素および塩素化合物を含む原料ガスをエチレン酸化反応器に供給すること、
前記エチレン酸化反応器において、銀触媒の存在下で、前記原料ガス中における前記エチレンと前記分子状酸素とを接触気相酸化して、エチレンオキシド、水および塩素化合物を含むガスを生成すること、ならびに、
前記水および前記塩素化合物を含む被冷却ガスを熱交換器で冷却すること、
を含むエチレンオキシドの製造方法であって、
前記熱交換器において、前記被冷却ガスを、7m/s以上の熱交換器内管側のガス線速
で冷却し、
ここで、前記熱交換器内管はステンレス鋼製であり、前記ステンレス鋼は、SUS403、SUS410、SUS410J1、SUS410F2、SUS416、SUS420J1、SUS420J2、SUS420F、SUS420F2、SUS431、SUS440A、SUS440B、SUS440C、SUS440F、SUS405、SUS410L、SUS430、SUS430F、SUS434、SUS201、SUS202、SUS301、SUS302、SUS303、SUS303Se、SUS303Cu、SUS304、SUS304L、SUS304N1、SUS304N2、SUS304LN、SUS304J3、SUS305、SUS309S、SUS321、SUS347、SUS630およびSUS631からなる群より選択される、少なくとも1種である、製造方法。 - 前記ステンレス鋼は、SUS403、SUS410、SUS410J1、SUS410F2、SUS416、SUS420J1、SUS420J2、SUS420F、SUS420F2、SUS431、SUS405、SUS410L、SUS430、SUS201、SUS301、SUS630およびSUS631からなる群より選択される、少なくとも1種である、請求項3に記載の製造方法。
- 前記熱交換器は、熱交換器内管入口での温度が水の露点以上である、前記被冷却ガスを、熱交換器内管出口での温度が水の露点以下となるように冷却する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記塩素化合物の濃度は、前記原料ガスの容積基準で、0.01容量ppm以上1000容量ppm以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記熱交換器において、前記被冷却ガスを冷却するための吸熱媒体がエチレン、分子状酸素および塩素化合物を含むガスである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
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