JPS6239541A - 蟻酸製造装置 - 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〉 本発明は蟻酸（）−１ｃ○０）−１）の製造装置に関す
る。

〈従来技術およびその問題点〉 蟻酸は次のような化学反応によって製造される。先ず一
酸化炭素（Ｃｏ）とメタノール（ＣＨ３０Ｈ）に触媒と
してソジウムメチラート（Ｎａ　ＯＣＨ３）又はボタシ
ウムメチラート（ＫＯＣＨｘ　）を０．５〜３重量パー
セント加え、７０〜１００℃の温度、５０〜２００ａｔ
ｌｌの圧力に保つと下記の反応により蟻酸メチルが生成
する。

ＣＨ３０Ｈ＋ＣＯ→ＨＣＯＯＣＨ３・・・・・・（Ａ＞
この反応は７ｋｃａ　Ｉ　／　ｇ、ｍｏ　ｌの発熱反応
なので反応中冷却してやる。次に蟻酸メチルを分留し、
これを加熱し、さらに熱水を加えて、１００〜１３０℃
の温度、６〜１５ａｔｎ＋の圧力に保つと下記の加水分
解反応によりｔｉ酸（ＨＣ００１−（）とメタノールが
生成するこの反応は触媒なしで行われる。

ＨＣＯＯＣＨ３＋Ｈ２０→ ＨＣＯＯＨ＋ＣＨ３０Ｈ・・・・・・（Ｂ）蟻酸は製品
として回収され、メタノールは再び蟻酸メチル生成反応
系に戻される。（Ａ）式と（Ｂ）式を加え合せ共通項を
消去すると次式が得られる。

ＣＯ＋ＨｚＯ→ＨＣＯＯＨ 即ち蟻酸は一酸化炭素と水を原料として製造さるもので
、メタノールは蟻酸製造プロセス中で循環しており、消
耗分のみ補給すればよい。

以下蟻Ｍ製造プロセスにつき図面を参照しつつ説明する
。第２図は従来の蟻酸製造装置のプロセスフローシート
である。第２図において、１は反応器、２は反応器クー
ラ、３は反応器コンデンサで、冷媒として冷水を使用す
るもの３ａと、ブラインを使用するもの３ｂとよりなる
。４は蟻酸メチル蒸留塔、５は蟻酸メチル蒸留塔リボイ
ラ、６は蟻酸メチル蒸留塔コンデンサで、冷媒として冷
水を使用するもの６ａとブラインを使用するもの６ｂと
よりなる。７は蟻酸メチルヒータ、８は加水分解塔であ
る。９は低沸点蒸留塔、１０は低沸点蒸留塔リボイラ、
１１は低沸点蒸留塔ンデンサで、冷媒としてブラインを
使用する。１２は真空発生装置である。１３は蟻酸蒸留
塔、１４は蟻酸蒸留塔リボイラ、１５は蟻酸蒸留塔コン
デンサである。１６ないし２０はｖＡｍ弁、３０ないし
３６はポンプある。反応器１にメタノール、−酸化炭素
および触媒を送入し、５０〜２００ａｔｍの圧力、７０
°〜１００℃の温度に保ってやると前述の反応式（Ａ）
で示される化学反応が起り［Ｑメチルが生成する。反応
器では原料同志の混合をよくして、反応を促進するため
撹拌１１ａで撹拌される。蟻酸メチル生成反応は発熱反
応なので、循環ポンプ３０により反応器１底部から液体
を抜き出し、クー　ラ２で冷部した後反応器１に返送し
て反応器１内の温度を一定に保つようにする。

反応器１内では上部の気相部と下部の液相部に分れてい
る反応器１の気相部には一酸化炭素ガスに随伴する水素
ガスや未反応の一酸化炭素ガスなどが滞留し、そのまま
にしておくと次第に圧力が上昇してしまうので、系外に
排出する。

反応器１上部に滞留するガス中には蟻酸メチルガスも含
まれているので系外に排出する前に反応器コンデンサ３
で冷却して蟻酸メチルを凝縮させ、反応器１に返し、凝
縮しない水素ガス等は圧力調節弁１６を通して外部に放
出する。反応器コンデンサ３ａには冷水を用い、反応器
コンデンサ３ｂは０℃程度のブラインを用いる。反応器
１内では蟻酸メチルが生成し、反応器１内の液レベルが
上界するので、液相部から蟻酸メチルと未反応のメタノ
ールをｇＡＭメチル蒸留塔４に送ってやる。蟻酸メチル
蒸留塔４内の圧力は反応器１内の圧力に比べてはるかに
低いので、両者を連通ずる配管途中に設けられた液面レ
ベル調節弁１７を開けば圧力差で流れる。反応器１から
蟻酸メチル蒸留塔４に送った液量に相当する最の原料（
メタノールと一酸化炭素）が反応器内に新たに注入され
るので、先にのべた反応式＜Ａ）の化学反応が連続的に
進行する。反応器１から蟻酸メチル蒸留塔４に送られた
蟻酸メチルとメタノールの混合液は、蟻酸メチル蒸留塔
４底部から抜き出されて、蟻酸メチル蒸留塔リボイラ５
で水蒸気により９０℃程度に加熱され、蟻酸メチル蒸留
塔４の胴部に返される。蟻酸メチル蒸留塔４内の圧力は
２〜３ａｔＱｌに保たれており、蟻酸メチル蒸留塔リボ
イラ５内と、蒸留塔４内で沸点の低い蟻酸メチルは蒸発
し、沸点の高いメタノールは蟻酸メチル蒸留塔４底部に
残る。

尚蟻酸メチル蒸留塔リボイラ５内では蒸発が行われるの
で気液混相となり、自然循環が行われるので、循環ポン
プは不要である。蟻酸メチル蒸留塔４底部に残ったメタ
ノールはポンプ３１より反１ｉ１ｓ器１に戻される。蒸
留塔４で蒸発した蟻酸メチルは、蟻酸メチル蒸留塔４頂
部に連通する蟻酸メチル蒸留塔コンデンサ６により冷却
されて凝縮する。

ＩＩ！メチル蒸留塔コンデンサ６の６８，６ｂにはそれ
ぞれ冷水およびＯ℃程度のブラインが冷却媒体として用
いられる。

蟻酸メチル蒸留塔コンデンサ６により凝縮しないガスは
圧力調節弁１８を通って外部に流出する。圧力調節弁１
８は蟻酸メチル蒸留塔４の圧力を一定に保つように開度
を調節する。蟻酸メチル蒸留塔コンデンサ６により凝縮
した蟻酸メチルはポンプ３２により加圧され蟻酸メチル
ヒータ７に送られ、ここでスチームにより　１００〜１
３０℃まで加熱されて加水分解塔８に送られる。加水分
解塔８には別に熱水が送られ、塔内で蟻酸メチルと混合
すると先に述べた反応式（Ｂ）に示す加水分解反応が起
り蟻酸とメタノールが生成する。この加水分解反応は触
媒なしで行われる。反応物（蟻酸とメタノール）、未反
応物（蟻酸メチルと水）の混合物は加水分解塔８の底部
から圧力調節弁１９を介して低沸点蒸留塔９に送られる
。圧力調節弁１９は加水分解塔８内の圧力を調節するよ
うに開閉する。低沸点蒸留塔９内では底部の圧力が３０
０〜４００ｎｍＨ（１（絶対圧）、底部の温度が８０℃
程度になるように運転される。それは高温下では蟻酸が
一酸化炭素と水に分解したり、前記反応式（Ｂ）の逆反
応が起ったりするためである。低沸点蒸留塔９内では、
沸点の低い蟻酸メチルとメタノールが蒸発し、沸点の高
い蟻酸と水は底部に残る。蒸発熱を補うため低沸点蒸留
塔９の底部から液を抜き出し、低沸点蒸留塔リボイラ１
０でスチームにより加熱後蒸留塔胸部に戻している。低
沸点蒸留塔９で蒸発した蟻酸メチルとメタノールは低沸
点蒸留塔コンデンサ１１に送られここで凝縮する。

凝縮した蟻酸メチルとメタノールの混合液はポンプ３４
により蟻酸メチル蒸留塔４に戻される。

低沸点蒸留塔コンデンサ１１には０℃程度に冷却された
ブラインが冷部媒体として用いられる。

真空発生装置１２（例えばスチームエゼクタ）は低沸点
蒸留塔コンデンサで凝縮しないガスを吸引することによ
り低沸点蒸留塔９内を減圧する。

低沸点蒸留塔９の底部の蟻酸と水を主成分とする残留液
はポンプ２３により蟻酸蒸留塔１３に送られる。蟻酸蒸
留塔１３には圧力　１〜１．５ａｔｍ、温度１０５〜１
１０℃に保たれており、蟻酸の大部分と水の一部が共沸
状態で蒸発し、底部にはほぼ水のみが残留する。蒸発熱
を補うためｕ４Ｍ蒸留塔１３の底部から液を抜き出し蟻
酸蒸留塔リボイラ１４でスチームにより加熱（々蒸留塔
胴部に戻してる。蟻酸蒸留塔１３の蒸発物は蟻酸蒸留塔
コンデンサ１５で冷水により冷却されて凝縮し、略７７
％濃度（残２３％は水）１ｍ酸が得られる。得られた蟻
酸はポンプ３６により外部に送られる。蟻酸蒸留塔コン
デンサ１５の不凝縮ガスは圧力調節弁２０により外部に
排出される。圧力調節弁２０は１１Ｍ蒸留塔１３内の圧
力を一定に保つように開度を調節する。蟻酸蒸留塔１３
の底部残留液はポンプ３５により加水分解塔８に戻され
る。

かかる蟻酸製造において、蒸留のためのスチームの使用
量が多く、熱エネルギのコストが製品コストの３０〜４
０％を占め、ためにプラントの経済性が損われるという
問題がある。

〈発明の目的〉 本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもの
で、１！ＩＩ製造装置運転のためのユーティリティとし
ての蒸気の使用量が従来のものより３０〜ｂ とを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため本発明の蟻酸製造装置は一酸化
炭素とメタノールと触媒を受入れて反応させ１１酸メチ
ルを生成する反応器と、該反応器との間で液を循環して
冷却する反応器クーラと、反応器内のガス、を抜き出す
際にガスを冷却して有効成分を凝縮回収する反応器コン
デンサと、該反応器からの蟻酸メチルと未反応物を受入
れて蒸留し、蟻酸メチルを蒸発させると共に蒸発しない
未反応物を反応器に戻す蟻酸メチル蒸留塔と、該蟻酸メ
チル蒸留塔底部との間で液を循環して加熱する蟻酸メチ
ル蒸留塔リボイラと、該蟻酸メチル蒸留塔に連通し蒸発
した蟻酸メチルを受入れて凝縮する蟻酸メチルコンデン
サと、蟻酸メチルコンデンサに連通し液状蟻酸メチルを
受入れて加熱する蟻酸メチルヒータと、該ヒータからの
蟻酸メチルと熱水を受入れて加水分解を起させ、蟻酸と
メタノールを生成する加水分解塔と、該加水分解塔から
反応生成物と未反応物の混合液を受入れて蒸留し、メタ
ノールと蟻酸メチルを蒸発させるリボイラ付低沸点蒸留
塔と、該低沸点蒸留塔に連通し、蒸発物を凝縮させてコ
ンデンセートを蟻酸メチル蒸留塔に戻す低沸点蒸留塔コ
ンデンサと、該低沸点蒸留塔コンデンサを介して低沸点
蒸留塔に連通し塔内を減圧する真空発生装置と、低沸点
蒸留塔の未蒸発物を受入れて蒸留し、蟻酸と水の共沸を
起させて蟻酸と水の一部を蒸発させると共に未蒸発の水
を加水分解塔に戻すリボイラ付蟻酸蒸留塔と、蟻酸蒸留
塔の蒸発物を凝縮させて製品として回収する蟻酸蒸留塔
コンデンサとを備えてなる！ｉ酸製造装置において、蟻
酸蒸留塔コンデンサは、蟻酸蒸留塔の蒸発物と蟻酸メチ
ル蒸留塔底部の液とをそれぞれ流通させて熱交換し、蟻
酸メチル蒸留塔底部の液を加熱するＩＭメチル蒸蒸留塔
補助車ボイラして兼用させるとともに、低沸点蒸留塔コ
ンデンサから蟻酸メチル蒸留塔に戻すコンデンセートと
反応器内の液とをそれぞれ流通させて熱交換し、反応器
内の液を冷却する反応器補助クーラを設け、且つ加水分
解塔と低温蒸留塔とを連通ずる配管途中に設けられて、
低沸点物を蒸発させるフラッシュドラムと、フラッシュ
ドラムで蒸発した低沸点物を凝縮させて、加水分解塔に
戻すフラッシュドラムコンデンサとを設けたことを特徴
とするものである。

く実　施　例〉 以下図面を参照しつつ、本発明の蟻酸製造装置の一実施
例を説明する。

第１図は本発明の蟻酸製造装置のプロセスフローを示す
フローシートである。尚本発明は第２図に示す従来のｔ
？！酸製造装置の一部改良に関するものなので、第１図
において、同じものについては第２図と同じ符号を用い
る。

第１図において、１は反応器、２は反応器クーラ、３は
反応器コンデンサで、冷媒として冷水を使用するもの３
ａと、ブラインを使用するもの３ｂとよりなる。４は１
Ｍ酸ツメチル蒸留塔５は蟻酸メチル蒸留塔リボイラ、６
は蟻酸メチル蒸留塔コンデンサで、冷媒として冷水を使
用するもの６ａとブラインを使用するもの６ｂとよりな
る。

７は蟻酸メチルヒータ、８は加水分解塔である。

９は低沸点蒸留塔、１０は低沸点蒸留塔リボイラ、１１
は低沸点蒸留塔ンデンサで、冷媒としてブラインを使用
する。１２は真空発生装置である。１３は蟻酸蒸留塔、
１４は１Ｍ酸蒸留塔リすイラである。

１６ないし２０は調節弁、３０ないし３６はポンプある
。

４０は反応器補助クーラ、４１は蟻酸メチル蒸留塔補助
リボイラ兼蟻酸蒸留堝コンデンサである。

４２はフラッシュドラム、４３はフラッシュドラムコン
デンサ、４４はポンプである。

以下本発明の蟻酸製造装置の作用について、第２図に示
す従来のＷＡ酸製造装置との相違点を説明する。

〈１ン　　低沸点蒸留塔コンデンサ１１のコンデンセー
トは２０〜３０℃の温度のメタノールと蟻酸メチルの混
合液であり、これを従来はそのまま蟻酸メチル蒸留塔４
に戻していたが、本発明の蟻Ｍ！ｌｌ造装置では、戻す
前に反応器クーラ２と直列に設けた反応器補助クーラ４
０に導き、反応器内の液と熱交換させ、反応器内の液を
冷却すると供に、コンデンセート自身は加熱されてから
蟻酸メチル蒸留塔４に戻すようにしている。

■　蟻酸蒸留塔１３の蒸発物は従来は第２図の蟻酸蒸留
塔コンデンサ１５により凝縮されて、目的製品たる蟻酸
として回収されていたが、本発明の蟻酸製造装置では蟻
酸メチル蒸留塔リボイラ５と並列に設けた蟻酸メチル蒸
留塔補助リボイラ４１と兼用されることにより、該補助
リボイラ４１に蟻酸メチル蒸留塔４の底部の液と蟻酸蒸
留塔１３の蒸発物をそれぞれ導いて熱交換させ、蟻酸メ
チル蒸留塔４底部の液を加熱すると供に、蟻酸蒸留塔１
３の蒸発物自身は凝縮し、コンデンセートは略７７％濃
度の蟻酸として回収される。

■　加水分解塔８底部からの液は従来圧力調節弁１９を
介して直接低沸点蒸留塔９に送っていたが、本発明の蟻
酸製造装置では、圧力調節弁１９の後にフラッシュドラ
ム４２を設け、フラッシュドラム４２内に加水分解塔８
からの液を導いて、その液の中の蟻酸メチルを主成分と
する低沸点物を蒸発させ、蒸発した低沸点物はフラッシ
ュドラムコンデンサ４３により凝縮させた後ポンプ４４
により加水分解塔８に戻し、フラッシュドラム４２で蒸
発しない液はそのまま低沸点蒸留塔９に送るようになっ
ている。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明の蟻酸製造装置には以下の効果
がある。

（１１ｇ酸蒸留塔コンデンサと蟻酸メチル蒸留塔補助リ
ボイラを兼用させて、！［の凝縮と蟻酸メチル蒸留塔底
部の液の加熱を同時にさせるようにしたので、蟻酸メチ
ル蒸留塔リボイラでのスチームの消費量が減少すると共
に従来蟻酸蒸留塔コンデンサで使用していた冷却水が不
要となる。

■　低沸点蒸留塔コンデンサ１１の］ンデンセートを蟻
酸メチル蒸留塔に戻す前に反応器補助クーラ４０に導く
ようにしたので、反応器クーラでの冷却水の使用値が減
ると共に、コンデンセートの温度が上昇するので、ｉｆ
メヂル蒸留塔でのスチームの使用量が減少する。

■　加水分解塔から低沸点蒸留塔に液を送る配管の途中
にフラッシュドラム４２を設けて、低沸点物（蟻酸メチ
ル）を蒸発させ、それを凝縮させて加水分解塔に戻すよ
うにしたので、フラッシュドラムを設けないで、低沸点
物も含めて、液を加水分解塔→低沸点蒸留塔→低沸点蒸
留塔コンデンサ→！ｉ！！メチル蒸留塔のように送る場
合に比べて、低沸点物の分だけ蟻酸メチル蒸留塔リボイ
ラのスチームの消費量が減少する。

（４）　　以上述べた改良により、蒸気消！ｆｌは従来
の蟻酸製造装置に比べて３０〜４０％減となり、製造コ
ストが低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蟻酸製造装置のプロセスフローシート
、第２図は従来の蟻酸製造装置のプロセスフローシート
である。 １・・・・・・反　応　器 ２・・・・・・反応器クーラ ３・・・・・・反応器コンデンサ ４・・・・・・１１酸メチル蒸留塔 ５・・・・・・Ｖ／Ａ酸メチル蒸留塔リボすラ６・・・
・・・蟻酸メチル蒸苗塔コンデンサ７・・・・・・蟻酸
メチルヒータ ８・・・・・・加水分解塔 ９・・・・・・低沸点蒸留塔 １０・・・・・・低沸点蒸留塔リボイラ１１・・・・・
・低沸点蒸留塔コンデンサ１２・・・・・・真空発生装
置 １３・・・・・・蟻酸蒸留塔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一酸化炭素とメタノールと触媒を受入れて反応させ蟻酸
   メチルを生成する反応器と、該反応器との間で液を循環
   して冷却する反応器クーラと、反応器内のガスを放出す
   る際にガスを冷却して有効成分を凝縮回収する反応器コ
   ンデンサと、該反応器からの蟻酸メチルと未反応物を受
   入れて蒸留し、蟻酸メチルを蒸発させると共に蒸発しな
   い未反応物を反応器に戻す蟻酸メチル蒸留塔と、該蟻酸
   メチル蒸留塔底部との間で液を循環して加熱する蟻酸メ
   チル蒸留塔リボイラと、該蟻酸メチル蒸留塔に連通し蒸
   発した蟻酸メチルを受入れて凝縮する蟻酸メチルコンデ
   ンサと、蟻酸メチルコンデンサに連通し液状蟻酸メチル
   を受入れて加熱する蟻酸メチルヒータと該ヒータからの
   蟻酸メチルと熱水を受入れて加水分解を起させ、蟻酸と
   メタノールを生成する加水分解塔と、該加水分解塔から
   反応生成物と未反応物の混合液を受入れて蒸留し、メタ
   ノールと蟻酸メチルを蒸発させるリボイラ付低沸点蒸留
   塔と、該低沸点蒸留塔に連通し、蒸発物を凝縮させてコ
   ンデンセートを蟻酸メチル蒸留塔に戻す低沸点蒸留塔コ
   ンデンサと、該低沸点蒸留塔コンデンサを介して低沸点
   蒸留塔に連通し塔内を減圧する真空発生装置と、低沸点
   蒸留塔の未蒸発物を受入れて蒸留し、蟻酸と水の共沸を
   起させて蟻酸と水の一部を蒸発させると共に未蒸発の水
   を加水分解塔に戻すリボイラ付蟻酸蒸留塔と、蟻酸蒸留
   塔の蒸発物を凝縮させて製品として回収する蟻酸蒸留塔
   コンデンサとを備えてなる蟻酸製造装置において、蟻酸
   蒸留塔コンデンサは、蟻酸蒸留塔の蒸発物と蟻酸メチル
   蒸留塔底部の液とをそれぞれ流通させて熱交換し、蟻酸
   メチル蒸留塔底部の液を加熱する蟻酸メチル蒸留塔補助
   リボイラとして兼用させるとともに、低沸点蒸留塔コン
   デンサから蟻酸メチル蒸留塔に戻すコンデンセートと反
   応器内の液とをそれぞれ流通させて熱交換し、反応器内
   の液を冷却する反応器補助クーラを設け、且つ加水分解
   塔と低温蒸留塔とを連通する配管途中に設けられて、低
   沸点物を蒸発させるフラッシュドラムと、フラッシュド
   ラムで蒸発した低沸点物を凝縮させて、加水分解塔に戻
   すフラッシュドラムコンデンサとを設けたことを特徴と
   する蟻酸製造装置。