JP7411711B2 - アルカリ金属アルコキシドのエネルギー効率の良い製造のための方法 - Google Patents
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Description
アルカリ金属アルコキシドの製造は重要な工業プロセスである。
したがって、本発明は、式MAOR[式中、Rは、C1~C6の炭化水素基、好ましくはメチルまたはエチルであり、MAは、ナトリウム、カリウムから選択され、MAは、好ましくはナトリウムである]の少なくとも1つのアルカリ金属アルコキシドを製造するための方法であって、
(a1) ROHを含む反応物流SAE1を、向流において、圧力p3Aおよび温度T3Aで、反応性精留塔RRA内で、MAOHを含む反応物流SAE2と反応させて、MAORと、水と、ROHと、MAOHとを含む粗生成物RPAを生成し、
ここで、ROHとMAORとを含む底部生成物流SAPをRRAの下端で抜き取り、水とROHとを含む蒸気流SABをRRAの上端で抜き取り、
(a2) および任意選択的に、ステップ(a1)と同時に、かつこれとは空間的に分離して、ROHを含む反応物流SBE1を、向流において、圧力p3Bおよび温度T3Bで、反応性精留塔RRB内で、MBOHを含む反応物流SBE2と反応させて、MBORと、水と、ROHと、MBOHとを含む粗生成物RPBを生成し、ここで、MBが、ナトリウム、カリウムから選択され、MBが、好ましくはカリウムであり、
ここで、ROHとMBORとを含む底部生成物流SBPをRRBの下端で抜き取り、水とROHとを含む蒸気流SBBをRRBの上端で抜き取り、
(b) 蒸気流SAB、およびステップ(a2)が実施される場合はSABと混合してまたはSABとは別に蒸気流SBBを、第1の精留塔RD1に送り、
第1の精留塔RD1内で、水およびROHを含む混合物GRD1を得て、
(c) 混合物GRD1を、第1の精留塔RD1内で、圧力p1および温度T1で、RD1の上端のROHを含む蒸気流SRDB1と、RD1の下端の水およびROHを含む底部流SRDS1とに分離し、
(d) 底部流SRDS1を完全または部分的に第2の精留塔RD2に送り、
第2の精留塔RD2内で、水およびROHを含む混合物GRD2を得て、
(e) 混合物GRD2を、圧力p2および温度T2で、RD2の頂部のROHを含む蒸気流SRDB2と、RD2の下端の水および任意選択的にROHを含む底部流SRDS2とに分離する、
方法において、
p2>p1、p2>p3Aであり、ステップ(a2)が実施される場合はp2>p3Bであり、好ましくは、p3A>p1でもあり、ステップ(a2)が実施される場合はさらに好ましくはp3B>p1でもあること、
および(f)SRDB2からのエネルギーを第1の精留塔RD1内の混合物GRD1に伝達すること
を特徴とする、方法に関する。
3.1 図1
図1は、精留塔の対応する相互接続を伴う、アルカリ金属アルコキシドを製造するための本発明によるものではない方法を示す。用いられるのは、圧力p3Aの反応性精留塔(以下、「反応性精留塔」を「反応塔」と略記する)RRA<3A>、ならびにそれぞれ圧力p1およびp2の2つの精留塔RD1<1>およびRD2<2>である。ここで、p1>p3A>p2である。
図2は、アルカリ金属アルコキシドを製造するための本発明によるものではないさらなる方法を示す。これは、それぞれの塔の圧力の点で、図1に示されている方法とは異なる。図1の実施形態では、p1>p3A>p2と示されており、その一方で、図2の実施形態では、p1>p2>p3Aと示されている。この異なる圧力レジームによって、圧縮機VD23<13>が不要になり、例えばスロットルD23<14>が取り付けられる。スロットルD23<14>が蒸気流SRDB2<201>をp2から圧力p3Aに減圧し、その一方で、図1による実施形態では、圧縮機VD23<13>が蒸気流SRDB2<201>をp2から圧力p3Aに増加させる。
図3は、反応性精留塔および精留塔の対応する相互接続を伴う、アルカリ金属アルコキシドを製造するための本発明による方法の一実施形態を示す。ここで用いられるのは、図1および図2に記載されている実施形態と同様に、圧力p3Aの反応性精留塔RRA<3A>、ならびにそれぞれ圧力p1およびp2を有する2つの精留塔RD1<1>およびRD2<2>である。ここで、p2>p1>p3Aである。図3に示されているセットアップは、以下の例外を除いて、図2に示されているセットアップに対応している:
1. 底部蒸発器VSRD1<106>の隣の精留塔RD1<1>に配置されているのは、RD1<1>内の混合物GRD1<108>にエネルギーを供給するために使用され得る中間蒸発器VZRD1<107>である。この目的のために、混合物GRD1<108>を、抜き取り点<111>で、精留塔RD1<1>から流れSRDX1<112>として排出する。SRDX1<112>をVZRD1<107>内で加熱し、精留塔RD1<1>に再循環させる。
2. 精留塔RD1<1>およびRD2<2>内の圧力が異なる(p2>p1)ことを理由に、スロットルD12<12>をポンプP<15>と置き換える。本発明によると、この違いの理由は、この流れがRD2<2>に送られるときのSRDS11<104>の圧力がp2に増加していることである。
3. 任意選択的な実施形態では、流れSXE1<205>としての追加のメタノールを、精留塔RD2<2>での還流を介して、精留塔RD2<2>に添加する。
4. RD2<2>の頂部の蒸気SRDB2<201>の凝縮時に放出されるエネルギーは、中間蒸発器VZRD1<107>を介してSRDX1<112>に伝達され、RD1<1>へのSRDX1<112>の再導入後に、SRDX1<112>からRD1<1>内に存在する混合物GRD1<108>に伝達される。代替的または追加的に、RD2<2>の頂部の蒸気SRDB2<201>の凝縮時に放出されるエネルギーは、底部蒸発器VSRD1<106>を介して流れSRDS1<103>の一部分であるSRDS12<105>に伝達される。SRDS12<105>は、RD1<1>に再循環させられると、RD1<1>内に存在する混合物GRD1<108>にエネルギーを伝達する。エネルギーの流れは、破線の矢印<4>で示されている。
図4は、精留塔の対応する相互接続を伴う、アルカリ金属アルコキシドを製造するための本発明による方法のさらなる実施形態を示す。ここで用いられるのは、図1および図2に記載されている実施形態と同様に、圧力p3Aの反応性精留塔RRA<3A>、ならびにそれぞれ圧力p1およびp2を有する2つの精留塔RD1<1>およびRD2<2>である。ここで、p2>p3A>p1である。図4に示されるセットアップは、圧力がp3A>p1であることを除いて、図3に示されるセットアップに対応している。これによって、スロットルD13<11>を圧縮機VD13<16>で置き換えながらも、圧縮機VD31<10>を省略することが可能になる。
図5は、本発明による方法のさらなる実施形態を示す。該実施形態では、2つの反応性精留塔(圧力p3AのRRA<3A>および圧力p3BのRRB<3B>)および2つの精留塔(それぞれ圧力p1およびp2を有するRD1<1>およびRD2<2>)が用いられる。ここで、p2>p1>p3Aおよびp1>p3Bである。
図6は、精留塔の対応する相互接続を伴う、アルカリ金属アルコキシドを製造するための本発明による方法のさらなる実施形態を示す。ここで用いられるのは、図5に記載されている実施形態と同様に、それぞれ圧力p3Aおよびp3Bの2つの反応性精留塔RRA<3A>およびRRB<3B>、ならびにそれぞれ圧力p1およびp2を有する2つの精留塔RD1<1>およびRD2<2>である。図5による実施形態とは対照的に、p2>p3A>p1およびp2>p3B>p1である。図6に示されるセットアップは、圧力がp3A>p1であることおよび圧力がp3B>p1であることを除いて、図5に示されるセットアップに対応しており、したがって、圧縮機VD31<10>を省略し、スロットルD13<11>を圧縮機VD13<16>によって置き換えることができる。
図7は、図5に記載されているものに対応する、本発明による方法の実施形態を示す。ここで、p2>p1>p3Aおよびp1>p3Bである。これは、RD2<2>の頂部の蒸気SRDB2<201>の凝縮時に放出されるエネルギーが、底部蒸発器VSRD1<106>を介して流れSRDS1<103>の一部分であるSRDS12<105>に直接的に伝達され、これがRD1<1>に再循環させられる、実施形態を示す。蒸気SRDB2<201>がVSRD1<106>内でSRDS12<105>と接触させられ、このようにして、例えばさらなる熱伝達媒体を介在させることなく、SRDB2<201>からSRDS12<105>へのエネルギー伝達が可能になるため、伝達は直接的に行う。図5に示される凝縮器KRD2<203>は省略してもよく、ここでは、新鮮なメタノール流SXE1<205>を塔RD2<2>に直接的に導入する。
図8は、図6に記載されているものに対応する、本発明による方法の実施形態を示す。ここで、p2>p3A>p1およびp2>p3B>p1である。これは、RD2<2>の頂部の蒸気SRDB2<201>の凝縮時に放出されるエネルギーが、底部蒸発器VSRD1<106>を介して流れSRDS1<103>の一部分であるSRDS12<105>に直接的に伝達され、これがRD1<1>に再循環させられる、実施形態を示す。蒸気SRDB2<201>がVSRD1<106>内でSRDS12<105>と接触させられ、このようにして、例えばさらなる熱伝達媒体を介在させることなく、SRDB2<201>からSRDS12<105>へのエネルギー伝達が可能になるため、伝達は直接的に行う。図6に示される凝縮器KRD2<203>は省略してもよく、ここでは、新鮮なメタノール流SXE1<205>を精留塔RD2<2>に直接的に導入する。
図9は、図5に記載されているものに対応する、本発明による方法の実施形態を示す。ここで、p2>p1>p3Aおよびp1>p3Bである。これは、RD2<2>の頂部の蒸気SRDB2<201>の凝縮時に放出されるエネルギーが、中間蒸発器VZRD1<107>を介してRD1<1>からの水/メタノールの混合物GRD1<108>に伝達される、実施形態を示す。GRD1<108>を、精留塔RD1<1>から、抜き取り点<111>で、流れSRDX1<112>として抜き取る。SRDB2<201>は、特にSRDX1<112>を加熱することによって、VZRD1<107>内でSRDX1<112>にエネルギーを伝達する。次いで、SRDX1<112>を精留塔RD1<1>に再循環させる。
図10は、図6に記載されているものに対応する、本発明による方法の実施形態を示す。ここで、p2>p3A>p1およびp2>p3B>p1である。これは、RD2<2>の頂部の蒸気SRDB2<201>の凝縮時に放出されるエネルギーが、中間蒸発器VZRD1<107>を介してRD1<1>からの水/メタノールの混合物GRD1<108>に伝達される、実施形態を示す。GRD1<108>を、精留塔RD1<1>から、抜き取り点<111>で、流れSRDX1<112>として抜き取る。SRDB2<201>は、特にSRDX1<112>を加熱することによって、VZRD1<107>内でSRDX1<112>にエネルギーを伝達する。次いで、SRDX1<112>を精留塔RD1<1>に再循環させる。
図11は、図7および図9による実施形態の組み合わせを示す、本発明による方法の実施形態を示す。ここで、p2>p1>p3Aおよびp1>p3Bである。これは、RD2<2>の頂部の蒸気SRDB2<201>の凝縮時に放出されるエネルギーが、底部蒸発器VSRD1<106>を介して流れSRDS1<103>の一部分であるSRDS12<105>に直接的に伝達され、これがRD1<1>に再循環させられる、実施形態を示す。蒸気SRDB2<201>がVSRD1<106>内でSRDS12<105>と接触させられ、このようにして、例えばさらなる熱伝達媒体を介在させることなく、SRDB2<201>からSRDS12<105>へのエネルギー伝達が可能になるため、伝達は直接的に行う。
図12は、図8および図10の実施形態の組み合わせに対応する、本発明による方法の実施形態を示す。ここで、p2>p3A>p1およびp2>p3B>p1である。これは、RD2<2>の頂部の蒸気SRDB2<201>の凝縮時に放出されるエネルギーが、底部蒸発器VSRD1<106>を介して流れSRDS1<103>の一部分であるSRDS12<105>に直接的に伝達され、これがRD1<1>に再循環させられる、実施形態を示す。蒸気SRDB2<201>がVSRD1<106>内でSRDS12<105>と接触させられ、このようにして、例えばさらなる熱伝達媒体を介在させることなく、SRDB2<201>からSRDS12<105>へのエネルギー伝達が可能になるため、伝達は直接的に行う。
4.1 本発明による方法のステップ(a1)
式MAORの少なくとも1つのアルカリ金属アルコキシドを製造するための本発明による方法のステップ(a1)では、ROHを含む反応物流SAE1を、向流において、圧力p3Aおよび温度T3Aで、反応性精留塔RRA内で、MAOHを含む反応物流SAE2と反応させて、MAORと、水と、ROHと、MAOHとを含む粗生成物RPAを生成する。
本発明によると、ステップ(a2)は、実施されるか、または実施されない。本発明による方法のステップ(a1)と同時に、かつこれとは空間的に分離して進行する任意選択的なステップ(a2)では、ROHを含む反応物流SBE1を、向流において、圧力p3Bおよび温度T3Bで、反応性精留塔RRB内で、MBOHを含む反応物流SBE2と反応させて、MBORと、水と、ROHと、MBOHとを含む粗生成物RPBを生成する。
本発明による方法のステップ(b)では、蒸気流SAB、およびステップ(a2)が実施される場合はSABと混合してまたはSABとは別に蒸気流SBBを、第1の精留塔RD1に送り、精留塔RD1内で、水およびROHを含む混合物GRD1を得る。
本発明による方法のステップ(c)では、水およびROHを含む混合物GRD1を、第1の精留塔RD1内で、圧力p1および温度T1で、RD1の上端(頂部)のROHを含む蒸気流SRDB1と、RD1の下端(底部)の水およびROHを含む底部流SRDS1とに分離する。
本発明による方法のステップ(d)では、底部流SRDS1を、完全または部分的に、好ましくは部分的に第2の精留塔RD2に送る。
本発明による方法のステップ(e)では、水およびROHを含む混合物GRD2を、圧力p2および温度T2で、RD2の頂部のROHを含む蒸気流SRDB2と、RD2の底部の水および任意選択的にROHを含む底部流SRDS2とに分離する。
本発明による方法は、精留塔RD1の操作(ステップ(c))および精留塔RD2の操作(ステップ(e))中に特定の圧力比が確立されることを特徴とする。
圧力レジームに加えて特徴となる本発明による方法のステップ(f)は、エネルギーをSRDB2から第1の精留塔RD1内の混合物GRD1に伝達することである。
本発明によると、「SRDB2からRD1内のGRD1への直接的なエネルギー伝達」は、GRD1をSRDB2と混合にかけることなくGRD1をSRDB2と接触させるように、SRDB2によるRD1内のGRD1のエネルギー伝達、好ましくは加熱を行い、このようにして、SRDB2からGRD1にエネルギーを伝達することを意味する。しかしながら、本発明によると、直接的なエネルギー伝達の場合は、SRDB2をSXと混合にかけることなく、SRDB2によるRD1から排出された流れSXのエネルギー伝達、好ましくは加熱を行い、このようにして、SRDB2からSXにエネルギーを伝達し、次いで、SXをRD1に戻し、そこで、これをRD1内のGRD1と混合にかけ、このようにして、SRDB2から吸収されたエネルギーをRD1内のGRD1に伝達する場合も含むと理解されるべきである。
本発明によると、「SRDB2からRD1内のGRD1への間接的なエネルギー伝達」は、GRD1をSRDB2と直接的に接触させるのではなく、SRDB2からRD1内のGRD1へのエネルギー伝達中にSRDB2およびRD1内のGRD1のどちらとも混合にかけられない、GRD1およびSRDB2とは異なる、少なくとも1つのさらなる、好ましくは正確に1つのさらなる熱伝達媒体W1を用いるように、SRDB2によるGRD1のエネルギー伝達、好ましくは加熱をRD1内で行うことを意味する。エネルギーは、SRDB2および少なくとも1つの熱伝達媒体W1を混合にかけることなく、SRDB2から少なくとも1つの熱伝達媒体W1に伝達され、次いで、少なくとも1つの熱伝達媒体W1およびGRD1を混合にかけることなく、少なくとも1つの熱伝達媒体W1からRD1内のGRD1に伝達される。
アルコールROHは、本発明による方法で消費され、したがって、特に連続プロセスモードでは、新鮮なアルコールROHと交換する必要がある。
5.1 例1(本発明によるものではない)
例1によるセットアップは、図1による二塔相互接続に対応し、p1>p3A>p2である。
例2によるセットアップは、図2による二塔相互接続に対応し、p1>p2>p3Aである。
例3によるセットアップは、図3による二塔相互接続に対応し、p2>p1>p3Aである。図3に示されている抜き取り点<111>で抜き取られる流れSRDX1<112>を含む中間蒸発器VZRD1<107>も同様に、例3によるセットアップでは省略されている。凝縮器KRD2<203>は、同時に底部蒸発器VSRD1<106>でもある。新鮮なメタノール流SXE1<205>は、図3では精留塔RD2<2>に供給されているが、例3によるセットアップではRD1<1>に供給されている。
例4によるセットアップは、図4による二塔相互接続に対応し、p2>p3A>p1である。図4に示されている抜き取り点<111>で抜き取られる流れSRDX1<112>を含む中間蒸発器VZRD1<107>も同様に、例4によるセットアップでは省略されている。凝縮器KRD2<203>は、同時に底部蒸発器VSRD1<106>でもある。新鮮なメタノール流SXE1<205>は、図4では精留塔RD2<2>に供給されているが、例4によるセットアップではRD1<1>に供給されている。
本発明の例および本発明によるものではない例におけるエネルギー需要を賄うために必要な加熱蒸気および電流の割合の比較によって、本発明の方法が、驚くべきことに、エネルギー需要の大部分を加熱蒸気で賄い、電気エネルギーで供給すべき出力の割合を最小限に抑えることを可能にすることが明らかとなる。
Claims (15)
- 式MAOR[式中、Rは、C1~C6の炭化水素基であり、MAは、ナトリウム、カリウムから選択される]の少なくとも1つのアルカリ金属アルコキシドを製造するための方法であって、
(a1) ROHを含む反応物流SAE1を、向流において、圧力p3Aおよび温度T3Aで、反応性精留塔RRA内で、MAOHを含む反応物流SAE2と反応させて、MAORと、水と、ROHと、MAOHとを含む粗生成物RPAを生成し、
ここで、ROHとMAORとを含む底部生成物流SAPをRRAの下端で抜き取り、水とROHとを含む蒸気流SABをRRAの上端で抜き取り、
(a2) および任意選択的に、ステップ(a1)と同時に、かつこれとは空間的に分離して、ROHを含む反応物流SBE1を、向流において、圧力p3Bおよび温度T3Bで、反応性精留塔RRB内で、MBOHを含む反応物流SBE2と反応させて、MBORと、水と、ROHと、MBOHとを含む粗生成物RPBを生成し、ここで、MBが、ナトリウム、カリウムから選択され、
ここで、ROHとMBORとを含む底部生成物流SBPをRRBの下端で抜き取り、水とROHとを含む蒸気流SBBをRRBの上端で抜き取り、
(b) 前記蒸気流SAB、およびステップ(a2)が実施される場合はSABと混合してまたはSABとは別に前記蒸気流SBBを、第1の精留塔RD1に送り、
前記第1の精留塔RD1内で、水およびROHを含む混合物GRD1を得て、
(c) 前記混合物GRD1を、前記第1の精留塔RD1内で、圧力p1および温度T1で、RD1の上端のROHを含む蒸気流SRDB1と、RD1の下端の水およびROHを含む底部流SRDS1とに分離し、
(d) 前記底部流SRDS1を完全または部分的に第2の精留塔RD2に送り、
前記第2の精留塔RD2内で、水およびROHを含む混合物GRD2を得て、
(e) 前記混合物GRD2を、圧力p2および温度T2で、RD2の頂部のROHを含む蒸気流SRDB2と、RD2の下端の水を含む底部流SRDS2とに分離する、
方法において、
p2>p1、p2>p3Aであり、ステップ(a2)が実施される場合はp2>p3Bであること、
および(f)SRDB2からのエネルギーを前記第1の精留塔RD1内の前記混合物GRD1に伝達すること
を特徴とする、方法。 - ステップ(f)で、エネルギーをSRDB2からGRD1に直接的に伝達する、請求項1記載の方法。
- ステップ(α-i)、(α-ii)、(α-iii)のうちの少なくとも1つ:
(α-i) RD1から排出された前記底部流SRDS1の第1の一部分であるSRDS11を前記第2の精留塔RD2に送り、エネルギーを、SRDB2から、RD1から排出された前記底部流SRDS1の第2の一部分であるSRDS12に伝達し、次いで、SRDS12をRD1に再循環させるステップ、
(α-ii) ROHと水とを含む、SRDB1およびSRDS1とは異なる少なくとも1つの流れSRDX1をRD1から排出し、次いで、エネルギーをSRDB2からSRDX1に伝達し、SRDX1をRD1に再循環させるステップ、
(α-iii) SRDB2をRD1に通過させ、このようにして、エネルギーをSRDB2からGRD1に伝達するステップ
を実施する、請求項2記載の方法。 - ステップ(f)で、エネルギーをSRDB2からGRD1に間接的に伝達する、請求項1記載の方法。
- ステップ(β-i)、(β-ii)、(β-iii)のうちの少なくとも1つ:
(β-i) RD1から排出された前記底部流SRDS1の第1の一部分であるSRDS11を前記第2の精留塔RD2に通過させ、RD1から排出された前記底部流SRDS1の第2の一部分であるSRDS12をRD1に再循環させ、ここで、エネルギーを、SRDB2からSRDS12とは異なる少なくとも1つの熱伝達媒体Wi1に伝達し、次いで、前記少なくとも1つの熱伝達媒体Wi1からSRDS12に伝達し、次いで、SRDS12をRD1に再循環させるステップ、
(β-ii) ROHと水とを含む、SRDB1およびSRDS1とは異なる少なくとも1つの流れSRDX1をRD1から排出し、エネルギーを、SRDB2からSRDX1とは異なる少なくとも1つの熱伝達媒体Wii1に伝達し、次いで、前記少なくとも1つの熱伝達媒体Wii1からSRDX1に伝達し、次いで、SRDX1をRD1に再循環させるステップ、
(β-iii) エネルギーを、SRDB2からGRD1とは異なる少なくとも1つの熱伝達媒体Wiii1に伝達し、次いで、前記少なくとも1つの熱伝達媒体Wiii1をRD1に通過させ、このようにして、エネルギーを前記少なくとも1つの熱伝達媒体Wiii1からGRD1に伝達するステップ
を実施する、請求項4記載の方法。 - Wi1、Wii1、Wiii1のそれぞれが水である、請求項5記載の方法。
- SRDX1をRD1において前記蒸気流SRDB1の下方で抜き取る、請求項3、5、および6のいずれか1項記載の方法。
- SRDB2を、前記反応性精留塔RRA内で反応物流SAE1として少なくとも部分的に用い、ステップ(a2)が実施される場合、代替的または追加的に前記反応性精留塔RRB内で反応物流SBE1として用いる、請求項1記載の方法。
- SRDB1を、前記反応性精留塔RRA内で反応物流SAE1として少なくとも部分的に用い、ステップ(a2)が実施される場合、代替的または追加的に前記反応性精留塔RRB内で反応物流SBE1として用いる、請求項1記載の方法。
- ROHを含む、SAE1およびSBE1とは異なる流れSXE1を、精留塔RD1、精留塔RD2、反応性精留塔RRAから選択される前記塔のうちの少なくとも1つに添加し、ステップ(a2)が実施される場合、代替的または追加的に前記反応性精留塔RRBに添加する、請求項1記載の方法。
- Rがメチルまたはエチルである、請求項1記載の方法。
- ステップ(a2)を実施する、請求項1記載の方法。
- p3A>p1であり、さらに、ステップ(a2)が実施される場合はp3B>p1である、請求項1記載の方法。
- 前記底部流SRDS2が水およびROHを含む、請求項1記載の方法。
- 連続的に実施される、請求項1記載の方法。
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