JPS6154203A

JPS6154203A - 多成分系混合物の蒸溜方法

Info

Publication number: JPS6154203A
Application number: JP59176392A
Authority: JP
Inventors: Tsukumo Horigome; 九十九堀米; Norimasa Hakutou; 白頭　紀正; Chiaki Watanabe; 千秋渡辺; Kenji Shimada; 嶋田　憲二
Original assignee: Hitachi Ltd; Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1986-03-18
Also published as: JPH0568283B2

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】Ｃ産業上の利用分野）この発明は、多成分系混合物の蒸溜方法に係り、特に、
蒸溜塔に供給される供給原料の成分組成が変動するよう
な場合に適用される蒸溜方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、沸点の異なる多成分系混合物の分離精製の手段
として蒸溜方法が採用されている。

例えば、エチルベンゼンを脱水素して得られる粗製スチ
レン中には、反応生成物であるスチレンの他に、未反応
のエチルベンゼンや副反応により生成したベンゼン、ト
ルエン、α−メチルスチレン等が不純物として含有され
ており、この粗製スチレンから高純度のスチレンを製造
する際に蒸溜方法が採用されている。

ところで、蒸溜塔に供給される供給液の成分組成が常に
一定である場合には問題が無いが、種々の反応によって
得られた反応混合物においては、その反応条件やこの反
応混合物の経時変化によってその成分組成が変化し、こ
の成分組成の変化が照面条件に影響を及ぼして安定した
熱温操作を行うことができなくなる場合がある。

例えば、上記粗製スチレンの場合においては、エチルベ
ンゼンの脱水素反応の際における触媒の性能や経時変化
、原料エチルベンゼン中に含有される不純物の独類やｍ
、反応温度や反応圧力等の反応条件、さらには脱水素反
応に使用されるスチームのｍやこのスチーム中の不純物
等により影響を受けて反応生成物である粗製スチレンの
成分組成が変化する。

また、スチレンの生産プラントにおいても、機器のメン
テナンスや触媒交換又は法定検査のために年１回の定期
修理を必要とし、この定期修理の際に蒸溜塔の運転を停
止するが、その後再度運転を開始する際に脱水素反応触
媒系のスタート方法として、通常、触媒層に窒素ガス等
の露点の低いイナートガスを添加し、徐々に昇温してか
らエチルベンゼンを導入していく方法が採用されるが、
スタート初期には触媒を保護するために徐々にその反応
率を上げていくため、反応生成物である粗製スチレン中
のスチレン濃度が低り、蒸溜塔の正常運転時に比べて粗
製スチレンの成分組成に大きな差異が生じる。また、正
常運転時においても、反応工程と照温工程との中間タン
クからの水分混入があったり、反応系の性能低下等があ
って、条件変更を行う必要が生じ、結果的に反応生成物
である粗製スチレンの成分組成が変動することがある。

一方、粗製スチレンの蒸溜塔においては、ベンゼン、ト
ルエン等の軽質成分とエチルベンゼン類また、最初の蒸
溜塔でベンゼン、トルエン、エチルベンゼン類とスチレ
ン及び重質成分とを分離する場合においても、上述した
ような粗製スチレンの成分組成に変動があると、蒸溜塔
の応答が遅く、有用なスチレンを蒸溜塔語呂液中に同伴
させてしまい、エチルベンゼン回収系での用役負荷の増
大をもたらすほか、エチルベンゼン類を蒸溜塔塔底液中
に同伴させ製品スチレンの品質を低下させてしまうこと
もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、蒸溜塔に供給される供給液の成分組成に変
動があった場合、通常は、運転マンが蒸溜塔内温度を観
察して対応するが常時観察を続けることは困デ１である
。また、これに対し、蒸溜塔の成分組成変動の多いポイ
ント、例えばピンチポイントに温度計を設置し、この温
度計からの情報と還流タンクの液面コントロールで制御
される蒸溜塔の塔頂還流Ｍあるいは語呂液流母及び／又
は流量や圧力等で制御されるリボイラー加熱媒体の伝熱
機とをカスケード制御し、これによって請出液中に同伴
されるスチレンの荀を極力抑制することも可能であるが
、このような方法では供給液の成分組成の変動に対する
蒸溜塔の応答が遅く、粗製スチレンの成分組成の変動に
蒸溜塔が充分に追従できないという問題があった。

〔問題を解決するための手段〕

従って、本発明は、かかる観点に鑑みてｆ！ＪＩ案され
たものであり、多成分系混合物の蒸溜において′操業の
ポイントとなる位置の蒸溜塔内温度が設定温度となるよ
うに、低沸点溜分の抜取ω及び／又はリボイラー加熱媒
体の伝熱量をカスケード制御するに際し、上記リボイラ
ー加熱媒体として複数成分蒸気を使用すると共に蒸溜塔
に供給される多成分系混合物の組成分析を連続的に行い
、この組成分析結果と蒸溜塔内温度とをフィードフォワ
ード制御演算させ、その出力信号によりリボイラー加熱
媒体の凝縮温度を決める気液分離タンク内設定圧力を自
動的に調節することにより、原料組成の変動に対応した
蒸溜塔の最適運転条件を作り出すことができる多成分系
混合物の蒸溜方法である。

本発明方法が適用される多成分系混合物としては、それ
が分離精製手段として蒸溜法を採用することができるも
のであれば如何なるものであつ、でも適用することがで
きるが、本発明方法が最もその効果を発揮するのは炭化
水素混合物であり、特にスチレン製造工程でエチルベン
ゼンを脱水素反応させて得られ、蒸溜によって精製され
る粗製スチレンである。

上記多成分系混合物を蒸溜するための蒸溜塔の構成型式
としては特に制限があるものではなく、第１塔で目的の
成分を高純度で取出す型式のものであってもよく、また
、例えば粗製スチレンの蒸溜の際に一般に採用される型
式、すなわち、第１塔でベンゼン、トルエン等のエチル
ベンゼンより低沸点の軽質成分を分離し、次いで第２塔
でエチルベンゼン類とスチレン類及びそれ以上の沸点を
有する重質成分を分離し、その後に第３塔でスチレン類
と重質成分とを分離する型式や、第１塔でその塔頂から
エチルベンゼン類及びこれより低沸点の軽質成分を分離
し、また、その塔底からスチレン類及びそれ以上の沸点
を有する重質成分を分離し、次いで塔頂低沸点面分及び
塔底高沸点面分をそれぞれ別の第２塔に装入し、上記塔
頂低沸点面分についてはエチルベンゼン類と軽質成分と
に分離し、また、上記塔底高沸点面分についてはスチレ
ン類と重質成分とに分離するようにした型式、のちの等
に採用することができる。また、本発明が適用される蒸
溜塔の型式についても特に制限はなく、棚段塔型式、充
填塔型式等従来公知のものに適用することができる。

本発明方法により蒸溜塔を制御するに当たって、蓋面塔
内温度を検出するために設置される温度計の設置ポイン
トは、操業のポイントとなる位置であり、蒸溜に付され
る多成分系混合物の種類によって適宜窓められるもので
、蒸溜塔の如何なる位置であってもよい。

また、本発明方法により蒸溜塔を制御するに当たっては
、上記蓋面塔内温度が設定温度に制御されるように、低
沸点部分の抜取ｍ及び／又はリボイラー加熱媒体の伝熱
量を上記蓋面塔内温度と々スケート制御する。この蓋面
塔内温度とカスケード制御する情報としては、上記低沸
点部分の抜取岱及びリボイラー加熱媒体の伝熱量のいず
れであってもよいが、好ましくはその両者に対してカス
ケード制御するのがよい。

蒸溜塔の低沸点部分の抜取ｍを検出する流量計とこの抜
取ｍを制御するコントロール弁とは、蒸溜塔の塔頂部に
設けられた低沸点面分蒸気の循環ラインから枝分れした
低沸点部分の１友取ライン、好ましくは上記低沸点面分
蒸気の循環ラインに設けられたコマ流ドラムからの低沸
点部分の火成ラインに設けられる。また、リボイラー加
熱媒体の伝熱量を検出し制御する手段としては、リボイ
ラー出口に設置した加熱媒体の気液分離タンク内の圧力
を検出する圧力計とこの気液分離タンクから気化した蒸
気を抜出ず抜出ラインに設けられるコントロール弁とを
組合せて行うことができる。

本発明において使用されるリボイラー加熱媒体は、少な
くとも沸点の異なる２種以上の成分からなる′ｍｍ酸成
分蒸気ある。このリボイラー加熱媒体としては、圧力制
御により蒸溜塔塔底液よりも高い温度条件下で凝縮する
ものであればよく、従来公知のものを２種以上組合せて
使用することもできるが、本発明方法によって蒸溜に付
される多成分系混合物が粗製スチレンである場合には、
蒸　　　　゛溜場の塔頂から面出して複数の成分で構成
される低沸点面分蒸気であり、特にこの低沸点面分蒸気
を圧縮機で断熱圧縮して昇温させたものが好ましい。

さらに、本発明においては、上記蒸溜塔に供給される多
成分系混合物の組成分析を連続的に行い、その組成分析
結果と蓋面塔内温度とをフィードフォワード制御演算さ
せ、その出力信号によりリボイラー加熱媒体の気液分離
タンク内設定圧力を自動的に調節する。

〔作用〕

以下、多成分系混合物としてエチルベンゼンを脱水素し
て得られた粗製スチレンに本発明を適用した場合の一例
を図面に示すフローシートに従って詳細に説明する。

第１図において、粗製スチレンは装入ライン（１）から
減圧系で運転される充填塔型式の魚介塔（−２＞の中間
部に装入され、この魚介塔（２）で魚介されてその塔頂
の塔頂ライン（３）からエヂルベンげン類を主体とする
低沸点面分蒸気が抜出され、また、その塔底の塔底ライ
ン（４）からはスチレン類を主体とする高沸点成分液が
抜出さ１れる。

上記塔頂ライン（３）から抜出された低沸点面分蒸気は
、コンデンサー（５）側のライン（６）と圧縮閤（７）
側のライン（８）とに撮分けられ、上記ライン（６）側
に振分けられた低沸点面分蒸気はコンデンサー（５）で
冷却されて一旦還流ドラム（９）に装入され、この還流
ドラム（９）をでた低沸点溜分液はその一部が還流ライ
ン（１０）から魚介塔（２）の上部に還流され、また、
残部は実吊ライン（１１）から外部に抜出される。

一方、上記ライン（８）側に撮分けられた低沸点面分蒸
気は上記圧縮機（７）で断熱圧縮により昇温されてから
ライン（１２）よりリボイラー（１３）に装入され、魚
介塔（２）に装入される粗製スチレンを加熱するための
りボイラー加熱媒体として使用される。

上記低沸点面分蒸気のライン（６）とライン（８）とへ
の振分けは、主として圧縮源（７）に導入される低沸点
部分蒸気の蒸気ｍを設定値にコントロールするために行
われるもので、その制御方法としては、例えば、コンデ
ンサー（５）内に低沸点面分蒸気の凝縮液を溜めてその
液面を液面計と凝縮液出口のコントロール弁とで制御す
ることによりこのコンデンサー（５）の伝熱面を増減さ
せて制御する方法や、ライン（６）のコンデンサー（５
）入口側にコントロール弁を設けて直接制御する方法等
任意の方法を採用することができる。

また、圧縮機（７）に導入される低沸点面分蒸気が飽和
蒸気であると、この圧縮機（ア）で断熱圧縮する際に圧
縮機（７）内あるいはその出口ラインで凝縮し、圧縮Ｒ
（７）内では液滴によりインペラートラブル又はスチレ
ンモノマーのｍ合を引起こし、多大の損害を被ることが
あるので、好ましくは上記ライン（８）に予熱器（１４
）を設け、圧縮機（７）に尋人される低沸点面分蒸気を
予め加熱してその温度を上昇させておく。

上記ライン（１２）を通ってリボイラー（１３）に装入
された低沸点面分蒸気は、魚介塔（２）の加熱媒体とし
て使用された後、ライン（１５）から気液分離タンク（
１６）に装入され、この気液分離タンク（１６）で上記
リボイラー（１３）で凝縮した低沸点部分と未凝縮の低
沸点面分蒸気とに分離される。なお、この際、好ましく
はりボイラー（１３）内における加熱側の圧力損失を低
下させると共に伝熱効率を向上させるために、リボイラ
ー（１３）から気液分離タンク（１６）へのライン（１
５）を３つに分けて設けるのがよい。すなわち、第１の
ラインは凝縮液を気液分離タンク（１Ｇ）へ流入させる
ためのラインであり、第２のラインは未凝縮の低沸点面
分蒸気を気液分離タンク（１６）へ流入させるためのラ
インであり、第３のラインは空気１、窒素等のイナート
ガスをリボイラー（１３）の上部から気液分離タンク（
１６）へ流入させるためのラインである。このリボイラ
ー（１３）で凝縮する低沸点部分は低沸点面分蒸気の中
で比較的高訓点の成分であってエチルベンゼン類を主体
とするものであり、また、このリボイラー（１３）を凝
縮しないまま通過する未凝縮の低沸点面分蒸気はこの低
沸点面分蒸気の中で比較的低沸点の成分であってベンゼ
ンやトルエンあるいは水分、空気、窒素笠を主体とする
ものである。

上記気液分離タンク（１６）で分離された未凝縮の低沸
点面分蒸気はうイン（１７）から抜出され、コンデンサ
ー（５）に通じるライン（６）に合流し、また、気液分
離タンク（１６）で分離された低沸点部分はライン（１
８）から抜出され、予熱器（１４）に導入され、圧縮機
（７）に導入される低沸点面分蒸気の加熱源として使用
されてからライン（１９）を通ってライン（６）に合流
する。

なお、第１図において、符号（２０）は魚介塔（２）の
スタートアップ時に使用されるリボイラーであり、この
リボイラー（２０）にはライン（２１）からスヂームが
導入される。また、圧縮機（７）の出口側からライン（
６）に連通ずるライン（２２）も、魚介塔（２）のスタ
ートアップ時に蒸溜系が安定するまでの間あるいは圧縮
義（７）を暖気するのに使用されるバイパスラインであ
る。

このフローシートにおいては、上記装入ライン（１）に
この装入ライン（１）を通って魚介塔（２）に装入され
る粗製スチレンの成分組成を連続的に分析する連続分析
用ガスクロマトゲフィー（２３）が設けられ、上記魚介
塔（２）の中間位置にはこの魚介塔（２）内部爪を検出
するための温度計（２４）が設けられ、上記還流ドラム
（９）からの抜出ライン（１１）にはこの抜出ライン（
１１）を通って後出される低沸点面分の流岱を検出する
流■計（２５）とこの低沸点面分の流ｍをコントロール
するコントロール弁（２６）とが設けられ、また、上記
気液分離タンク（１６）にこの気液分離タンク（１６）
内の未凝縮低沸点面分蒸気の圧力を検出するための圧力
計（２７）が設けられていると共にこの気液分離タンク
（１６）内の未凝縮低沸点面分蒸気を抜出してライン（
６）に合流させるライン（１７）に上記未凝縮低沸点面
分蒸気の圧力をコントロールするためのコントロール弁
（２８）が設けられている。

そして、上記温度計（２４）で検出される魚介塔（２）
内部爪と流量計（２５）によって検出される低沸点面分
の抜取ｍ及び圧力計（２７）によって検出される気液分
離タンク（１６）内の未凝縮低沸点面分蒸気の圧力とが
それぞれカスケード制御されていると共に、上記連続分
析用ガスクロマトゲフィー（２３）の分析結果と上記温
度計（２４）で検出される魚介塔（２）内部爪とがフィ
ードフォワード制御演算され、その出力信号により気液
分離タンク（１６）内の低沸点面分蒸気の設定圧力を制
御するようになっている。なお、上記フードフォラ−下
制御の演算式は、装入ライン（１）より魚介塔（２）内
に供給される多成分系混合物の種類に応じて適宜窓める
ものである。

このフローシートにおいては、装入ライン（１）より供
給される多成分系混合物が粗製スチレンであるので、例
えば、その低沸点面分が増加した場合には、その分析結
果と魚介塔（２）内部爪とに基づいて魚介塔（２）内部
爪が設定値にコントロールされるようにフィードフォワ
ード演算させ、その出力信号により低沸点面分の抜取ｍ
を増加させるようにコントロール弁（２６）を制御する
と共に気液分ｐＨタンク（１６）内の低沸点面分蒸気の
設定圧力を一定にさせるようにコントロール弁（２８）
を制御するようになっており、これによって、粗製スチ
レンが魚介塔（２）内に装入されると同時若しくは装入
された直後に、リボイラー（１３）内での低沸点面分蒸
気の凝縮温度を高くし、このリボイラー（１３）内を流
れる低沸点面分蒸気の伝熱最を大きくする。なＪ５　Ｎ
反対に、低沸点面分が減少した場合には、上記低沸点面
分が増加した場合と全く逆の制御が行われることはいう
までもない。

〔実施例〕

第１図に示すフローシートの蒸溜系に従って、エチルベ
ンゼンを脱水素して得られた粗製スチレンを熱温した。

この蒸溜系では魚介塔（２）として規則充填物（住友重
機工業■製商品名：メラパック）を充填した充填塔が使
用され、塔頂−塔底間の差圧が７０＃ｌｌＨｇ以下に制
御された。この蒸溜系の運転は、粗製スチレンを定常供
給して行った。

装入ライン（１）から魚介塔（２）に供給された粗製ス
チレンの成分組成の変動と、伝熱媒体としてリボイラー
に供給された低沸点面分の気液分・離タンク内の圧力変
動とをそれぞれ第２図及び第３図に示′す。

この実施例においては、第２図に示すように、粗製スチ
レンの成分組成が変動したにもかかわらず、蒸溜系を安
定に運転することかでき、スチレン主体の高沸点塔底成
分液の組成が安定した。

（発明の効果）本発明方法によれば、原料組成の変動に対応した魚介塔
の最適運転条件を自動的に作り出すことができ、これに
よって、低沸点面分回収系で用役負荷が増大するような
ことがないほか、低沸点面分を魚介塔塔底液中に同伴さ
せ製品の品質を低下さゼることがなく、蒸製系を安定に
運転することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の一例に係る多成分系混合物の照
面方法を示すフローシート第２図は粗製スチレンの成分
組成の変動を示すグラフ図、第３図は気液分離タンク内
の低沸点溜升の圧力変動を・示すグラフ図である。符＠説明（２）・・・熱温塔（７）・・・圧縮機（１３）・・・リボイラー（１Ｇ）・・・気液分離タンク特許出願人　　　　新日鐵化学株式会社同　上　　　　
　株式会社日立製作所代理人　　　　　弁理士　成　瀬　　勝　未開　　上　
　　　　　　　弁理士　　中　　村　　　智　　廣第２
図第３図埼　聞

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多成分系混合物の蒸溜において操業のポイントと
なる位置の蒸溜塔内温度が設定温度となるように、低沸
点溜分の抜取量及び／又はリボイラー加熱媒体の伝熱量
をカスケード制御するに際し、上記リボイラー加熱媒体
として複数成分蒸気を使用すると共に蒸溜塔に供給され
る多成分系混合物の組成分析を連続的に行い、この組成
分析結果と蒸溜塔内温度とをフィードフォワード制御演
算させ、その出力信号によりリボイラー出口に設置した
加熱媒体の気液分離タンク内設定圧力を自動的に調節す
ることを特徴とする多成分系混合物の蒸溜方法。
（２）リボイラー加熱媒体が蒸溜塔の塔頂から溜出する
低沸点複数成分蒸気を圧縮機で断熱圧縮することにより
昇温させたものである特許請求の範囲第１項記載の多成
分系混合物の蒸溜方法。
（３）多成分系混合物が炭化水素混合物である特許請求
の範囲第１項又は第２項記載の多成分系混合物の蒸溜方
法。
（４）炭化水素混合物がエチルベンゼンを脱水素して得
られた粗製スチレンであり、低沸点複数成分蒸気がスチ
レン含有量５重量％以下のエチルベンゼン主体の低沸点
炭化水素蒸気である特許請求の範囲第３項記載の多成分
系混合物の蒸溜方法。