JPH0360702A - 熱回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規な熱回収方法に関するものである。

さらに詳しくいえば、本発明は、反応帯域から流出する
比較的低温度の反応混合物における凝縮潜熱の熱回収を
効率よく行うための方法に関するものである。

従来の技術 近年、化学工業界においては、省資源やエネルギーコス
トの低減化のために、プラントにおけるエネルギー消費
をできるだけ少なくする努力が払われており、特に最近
では、比較的低温度の蒸気流を処理して、そのエネルギ
ーを効率よく回収する技術の開発が積極的に行われてい
る。

例えば、スチレンの製造プロセスにおいて、９０〜１２
０℃の温度に冷却された圧力０．４．−１．２気圧の反
応器流出物で水を蒸発させ、生皮した水蒸気を１゜４〜
２．５気圧程度に圧縮し、この水蒸気をエチルベンゼン
、水及び水蒸気の混合物の調製に利用する方法（西ドイ
ツ公開特許第３，１４７．３２３号明細書）、あるいは
同じくスチレンの製造プロセスにおいて、９３〜１４９
°Ｃの温度に冷却された反応器流出物により、反応器へ
供給するエチルベンゼン／水の共沸混合物を蒸発させた
のち、これを圧縮機により所定の反応圧力を有する反応
器へ供給する方法（特開昭６２−２５５４３９号公報）
などが知られている。

しかしながら、これらの方法においては、エネルギーの
回収を完全に行うことができず、大部分のエネルギーは
通常廃熱として放出されるため、経済的に不利になると
いう欠点がある。

すなわち、このような熱回収方法においては、反応器流
出物の温度が低いほど、該流出物からエネルギーを回収
するには、冷却用脱熱流体の温度を低くしなければなら
ず、したがって、水のような冷却用脱熱流体を用いて、
低温蒸気流からエネルギーを回収しようとする場合、熱
源である反応器流出物の温度が低いために、該冷却用脱
熱流体は圧力を下げないかぎり、熱源より低い温度で沸
騰しないことがあるなどの問題が生じる。一方、熱回収
用に反応器への供給原料であるエチルベンゼン／水のよ
うな共沸混合物を用いる場合、蒸発に必要な熱量がおの
ずから制約されるため、反応器流出物の低温域における
エネルギーを十分に回収することができないという欠点
がある。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような事情のもとで、反応帯域から流出
する比較的低温度の反応混合物からの熱回収を、簡単な
手段でかつ効率よく行うための方法を提供することを目
的としてなされたものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは前記目的を達成するために鋭意研究を重ね
た結果、冷却用脱熱流体として沸点の低い共沸組成混合
物を用い、反応帯域から流出する反応混合物をこの共沸
組成混合物と間接的に接触させて熱交換を行わせ、該共
沸組成混合物を気化させ、次いで気化した共沸組成混合
物を前記反応混合物を分留するだめの熱源用熱媒体とし
て利用することにより、その目的を達威しうろことを見
い出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った
。

すなわち、本発明は、反応帯域から流出する気相又は気
相と液相との混合相から成る反応混合物と共沸組成混合
物とを間接的に接触させて該反応混合物を冷却するとと
もに、共沸組成混合物を気化させ、次いでこの気化した
共沸ＩＩＦＲ，混合物を熱媒体として、前記の冷却され
た反応混合物を分留することを特徴とする熱回収方法を
提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の熱回収方法を適用しうるプロセスについては特
に制限はないが、例えば水蒸気の存在下、アルキル芳香
族炭化水素を高温度で接触脱水素して、芳香族ビニル化
合物を製造するプロセス、特にエチルベンゼンの脱水素
によるスチレンの製造プロセスなどに好適である。

このエチルベンゼンの脱水素によるスチレンの製造プロ
セスにおいては、反応帯域から流出する反応混合物の温
度は、通常５３０〜６６０　′Ｃの範囲の温度にあり、
またその組成は未反応エチルベンゼン、スチレン、水素
、水蒸気及び少量のベンゼン、トルエン、メタン、エタ
ン、−酸化炭素、二酸化炭素、高分子量物質、タールな
どの副生物から戊っている。

本発明においては、前記の反応帯域から流出する反応混
合物を、まず間接的に熱交換することによって、その中
のエチルベンゼン、スチレン、水蒸気などが著しい凝縮
を生じない程度の温度、すなわち９０−１５０℃の範囲
の温度まで冷却したのち、この気相又は気相と液相との
混合相から成る反応混合物に共沸組成混合物を間接的に
接触させて、該反応混合物を冷却すると同時に、共沸組
成混合物を気化させる。次いで、このようにして冷却さ
れた反応混合物を、必要に応じ、さら【こ間接的に熱交
換することによって２５〜６０’Ｏ程度の温度に冷却し
たのち、気相と液相とに分離する。

そして、気相成分は燃料として、あるいは他の用途のた
めに回収され、一方液相成分は油層と水層とに分離され
たのち、水層はボイラー供給水などとして再使用され、
また油層は蒸留処理によりスチレンをはじめ、各成分に
分けられる。このように、本発明においては、前記の気
化した共沸組成混合物を分留のための熱源用熱媒体とし
て用いる。

次に、本発明の好適な実施態様の１例を添付図面に従っ
て説明する。図は本発明の熱回収方法を利用したスチレ
ン製造プロセスの１例のフローダイヤグラムであって、
スチーム加熱炉ｌで脱水素反応温度以上の温度に過熱さ
れたスチームは脱水素反応器５に供給される。一方、エ
チルベンゼンはエチルベンゼン気化器２で気化されたの
ち、エチルベンゼン分離器３に導かれ、さらにエチルベ
ンゼン蒸気は、エチルベンゼンに対してて０−ＯＳ〜０
．３重量倍程度の量のスチームと混合されたのち、熱交
換器４における脱水素反応流出物との熱交換によって加
熱され、次いで所望に応じ、スーパーヒートスチームに
よって予熱されてから、脱水素反応器５に供給される。

脱水素反応器５において、エチルベンゼンはスチームの
存在下、通常温度５１０〜７００℃、圧力０．４〜１．
６気圧の条件で脱水素される。この際、スチームはエチ
ルベンゼンに対し、０．６〜２．０重量倍用いるのが有
利である。

脱水素反応終了後の反応混合物は、脱水素反応器５から
熱交換器４に導かれ、ここでエチルベンゼン蒸気とスチ
ームとの混合物とは間接的に熱交換され、主として顕然
冷却される。熱交換器４を通過した気相又は気相と液相
との混合相から成る反応混合物は熱交換器６に導かれ、
ここで共沸組成混合物と間接的に接触される。これによ
り反応混合物が冷却されると同時に、該共沸組成混合物
が気化される。この際の共沸組成混合物としては、例え
ハ水／ベンゼン、水／トルエン、水／エチルベンゼンな
どが好適である。

熱交換器６を通過した反応混合物は熱交換器７に導かれ
、さらに冷却される。この熱交換器７を通過した反応混
合物は気相成分として、水素及び少量のメタン、エタン
、−酸化炭素、二酸化炭素などを液相成分として、スチ
レン、未反応エチルベンゼン、水及び少量のベンゼン、
トルエン、高分子量物質、タールなどを含有しており、
前記気相成分は、通常用いられている方法に従って回収
される。一方、液相成分は油層と水層とに分離されたの
ち、水層は通常オイルストリッパーを通して、ボイラー
供給水などとして再使用され、また油層は粗スチレン１
４として、ＥＢ／ＳＭスプリッター９に供給され、エチ
ルベンゼン及び軽質物質を塔頂より回収する。ＥＢ／Ｓ
Ｍスプリッター９のボトム液はスチレン塔１１に供給さ
れ、塔頂よりスチレンを回収する。このＥＢ／　３Ｍス
プリッター９及びスチレン塔１１における蒸留分離のた
めのエネルギーは、スチレン精製工程全体の８０％以上
を占めている。

前記熱交換器６において、冷却用脱熱流体として用いら
れる共沸組成混合物としては、水／ベンゼン系では、ベ
ンゼンに対する水の重量比が０．０５〜０．３０．好ま
しくは０．０８〜０．１２の範囲にあるものが望ましく
、水／トルエン系では、トルエンに対する水の重量比が
０．１０〜０．４０、好ましくは０．２０〜０．３０の
範囲にあるものが望ましい。一方、水／エチルベンゼン
系ではエチルベンゼンに対する水の重量比が０．３０〜
０．６０、好ましくは０゜４０〜０．５０の範囲にある
ものが望ましい。このような共沸組成混合物は、水／ベ
ンゼン系では０．２６〜１気圧の圧力において、３６〜
６９℃の範囲の沸点を有し、水／トルエン系では０．２
６〜０．５４気圧において、５３〜６９℃の範囲の沸点
を有する。また、水／エチルベンゼン系では０．２６〜
０．３９の圧力において、６１〜６９℃の範囲の沸点を
有する。

前記熱交換器６で気化した共沸組成混合物は、圧縮ａ８
によって必要な温度レベルまで昇圧され、ＥＢ／　３Ｍ
スプリッター９及びスチレン塔１１のそれぞれのりボイ
ラー１０及び１２に熱源用熱媒体として供給される。

本発明の熱回収方法は、このようなエチルベンゼンの脱
水素によるスチレンの製造プロセス以外に、例えばｐ−
エチルトルエンの脱水素によるｐ−ビニルトルエンの製
造プロセスやジエチルベンゼンの脱水素によるジビニル
ベンゼンの製造プロセスなどにも適用できるが、もちろ
ん、これらに限定されるものではない。

発明の効果 本発明によると、冷却用脱熱流体として沸点の低い共沸
組成混合物を用い、反応帯域から流出する反応混合物と
この共沸組成混合物との間接的接触による熱交換によっ
て、該共沸組成混合物を気化させ、次いで気化した共沸
組成混合物を前記反応混合物を分留するための熱源用熱
媒体として利用することにより、反応帯域から流出する
比較的低温度の反応混合物からの熱回収を容易にかつ十
分に効率よく行うことができる。

このような本発明の熱回収方法は、例えばエチルベンゼ
ンの脱水素によるスチレンの製造プロセスなどに好適に
利用することができる。

実施例 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこの例によってなんら限定されるものではない
。

実施例 図面に示す装置において、原料のエチルベンゼンをエチ
ルベンゼン気化器２に供給して気化し、エチルベンゼン
分離器３に導く。気化したエチルベンゼンは、その０．
２重量倍のスチームと混合され、熱交換器４において脱
水素反応器流出物との熱交換によって、約５５０℃に加
熱される。次いで、このエチルベンゼン／スチーム混合
物は、加熱炉ｌでスーパーヒートされたエチルベンゼン
に対して１．３重量倍量のスチーム（反応器入口前では
約７１０℃）と脱水素反応器入口付近で混合され、脱水
素反応器５へ供給される。

脱水素反応″ｍ５から流出する温度約５９０℃、圧力的
０．６気圧の反応混合物は熱交換器（頭熱冷却器）４に
導かれ、約１３０℃に冷却されたのち、さらに熱交換器
７で約３５℃に冷却される。液化分離された粗スチレン
１４はスチレン精製工程へ送られ、ＥＢ／　５Ｍスプリ
ッター９及びスチレン塔１１によって分留される。

一方、熱交換器６には、冷却用脱熱流体として水／ベン
ゼン混合液（重量比的０．１／　１　）が供給され、熱
交換器４からの反応混合物との間接的熱交換によって、
該水／ベンゼン混合液は約ｌ気圧の圧力下、６９°Ｃで
気化する。この気化した水／ベンゼン混合蒸気は圧縮機
８によって２．４気圧に圧縮され、９５℃の温度まで高
められたのち、スチレン精製工程のＥＢ／　５Ｍスプリ
ッター９のりボイラー１０及びスチレン塔１１のリボイ
ラー１２へ、熱源用熱媒体として供給される。

この際、共沸組成混合物の圧縮動力を軽減するため、Ｅ
Ｂ／ＳＭスプリッター９及びスチレン塔１１を充填塔な
どにすることによって、塔のボトム温度をできるだけ下
げることが有利である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の熱回収方法を適用したスチレン製造プロセ
スの１例の７０−ダイヤグラムであって、図中符号１は
スチーム加熱炉、２はスチーム気化器、４．６及び７は
熱交換器、５は脱水素反応器、８は圧ＷＩ機、９はＥＢ
／　３Ｍスプリッター　１１はスチレン塔、 ０及び１２はリボイラーである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　反応帯域から流出する気相又は気相と液相との混合
   相から成る反応混合物に共沸組成混合物を間接的に接触
   させて該反応混合物を冷却するとともに、共沸組成混合
   物を気化させ、次いでこの気化した共沸組成混合物を熱
   媒体として、前記の冷却された反応混合物を分留するこ
   とを特徴とする熱回収方法。 ２　反応帯域から留出する反応混合物が、水蒸気の存在
   下、アルキル芳香族炭化水素を高温度で接触脱水素する
   ことにより得られたものである請求項１記載の熱回収方
   法。 ３　アルキル芳香族炭化水素がエチルベンゼンである請
   求項２記載の熱回収方法。 ４　共沸組成混合物が水とベンゼンとから成るものであ
   る請求項１、２又は３記載の熱回収方法。 ５　共沸組成混合物が水とトルエンとから成るものであ
   る請求項１、２又は３記載の熱回収方法。 ６　共沸組成混合物が水とエチルベンゼンとから成るも
   のである請求項１、２又は３記載の熱回収方法。