KR100481566B1 - 개선된아크릴로니트릴회수방법 - Google Patents

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Abstract

제1 및 제2 데칸터의 내부 온도를 약 32 ℉ 내지 75 ℉ 로 유지시키는 것을 특징으로 하고, 반응기 유출물이 흡수기 칼럼, 제1 데칸터, 회수 칼럼, 제2 데칸터 및 스트리퍼 칼럼을 통과하는 것을 포함하는, 프로필렌 또는 이소부틸렌을 암모산화 반응시킨 반응기 유출물로부터 수득된 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴의 회수 방법.

Description

개선된 아크릴로니트릴 회수 방법 {IMPROVED ACRYLONITRILE REC0VERY PROCESS}
본 발명은 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴의 개선된 제조 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명은 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 제조하는 동안 이용되는 회수 방법의 개선에 관한 것이다. 또한 본 발명의 개선된 방법은 과산화물 불순물을 최소화하여 결과 생성물의 질을 개선시킨다.
상업적인 차원에서 프로필렌 또는 이소부틸렌을 암모산화하여 생성된 아크릴로니트릴/메트아크릴로니트릴을 회수하는 것을 물로써 반응기 유출물을 냉각시킨 후, 그로부터 발생한 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 함유한 가스 스트림을 통과시켜 흡수탑으로 보내 거기서 물 및 가스를 향류 흐름으로 접촉시켜 실질적으로 모든 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 제거하고, 다음에 실질적으로 모든 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 함유한 수성 스트림을 일련의 증류 칼럼을 통과시켜 데칸터를 거쳐 분리시키고 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 생성함으로써 달성하였다.
아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴의 제조 동안에 사용되는 통상적인 회수 및 정제 시스템이 미국 특허 제 4,234,510 호 및 제 3,885,928 호에 개시되어 있고, 본 발명의 양도인에게 양도되어 이하 참고로 인용된다.
본 발명의 제1 목적은 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴의 개선된 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 제조하는 동안 개선된 회수 및 정제 절차를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 결과 최종 생성물 중의 불순물의 양을 줄이는 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴의 개선된 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적, 잇점 및 신규한 특질을 하기에 명세서에서 부분적으로 설명할 것이며, 부분적으로 하기 시험은 당해 기술에 해당되는 것이 명백하고 본 발명의 실행에 의해 익힐 수 있다. 본 발명의 목적 및 이점은 첨부된 청구항에서 특별히 명시된 기구 및 조합에 의해 실현되고 수득될 수 있다.
전술한 것 및 다른 목적을 달성하기 위해서 및 여기에 실시양태되고 폭넓게 설명된 본 발명의 목적에 따라, 본 발명의 방법은 하기를 포함하고, 제1 및 제2 데칸터를 약 32℉ 내지 약 75℉ 의 내부 온도로 유지시키는 것을 특징으로 한다:
제1 및 제2 데칸터를 약 32 ℉ 내지 약 75℉ 의 내부 온도로 유지시키는 것을 특징으로 하는 방법:
프로필렌 또는 이소부틸렌의 암모산화 동안에 수득된 반응기 유출물을 급랭 칼럼으로 이동시켜 뜨거운 유출물 가스를 수성 분무물질과 접촉시켜 냉각시키는 공정,
냉각된 반응기 유출물 오버헤드를 흡수기 칼럼에 통과시켜 조 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 물에 흡수시키는 공정,
조 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 함유한 수용액을, 제1 수성층 및 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 함유하는 제1 유기층이 생성되는 제1 데칸터에 통과시키는 공정,
제1 유기층을, 제2 수성층 및 제2 유기층이 형성되는 제2 데칸터로 이송하는 공정, 및
제2 유기층으로부터 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 회수하는 공정.
바람직하게는 제1 데칸터의 온도를 약 32 ℉ 내지 70 ℉ 에서 유지하고, 특별하게는 32 ℉ 내지 65 ℉ 가 바람직하다. 바람직하게는, 제2 데칸더의 온도를 약 35 내지 68 ℉에서 유지하고, 특별하게는 40 내지 65 ℉ 가 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 본 방법을 프로필렌, 암모니아 및 산소를 암모산화하여 수득한 반응기 유출물로써 수행하여 아크릴로니트릴을 수득한다.
여전히 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 반응기 유출물을 유동층 반응기내에 프로필렌, 암모니아 및 공기를 유동층 촉매와 접촉시키는 동안 반응시켜 수득한다.
통상의 유동층 암모산화 촉매는 발명의 실행에 사용될 수 있다. 예를 들어, 여기에 참고로 인용된 미국 특허 제 3,642,930 및 제 5,093,299 호에 개시된 바와 같은 유동층 촉매를 본 발명을 실행할 때 사용할 수 있다.
본 발명은 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴 생성물을 회수하고 정제하는 동안 더욱 효율적인 조작을 가능하게 한다. 상기에서 설명하는 온도 범위내에서 데칸터의 조작에 의해 수상의 분리가 개선되고, 이것에 의해 데칸터 내에서 수상 부피가 증대된다. 상기에서 분리가 개선된다는 것은 어떠한 장치의 크기를 증가시키지 않고 연속적인 회수 및 정제 단계 (예를 들어, 증류 및 건조) 동안 높은 부피의 생성물을 처리할 수 있다는 것을 의미한다. 본 발명을 실행하는 다른 장점은 상기 설명하는 온도 범위에서 데칸터의 조작에 의해 최종 생성물의 사용자에게 유해한, 과산화물과 같은 수용성 불순물이 최소화된다는 것이다.
본 발명은 도를 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 유동층 암모산화 촉매와 접촉하는 동안 유동층 반응기내에서 프로필렌 또는 이소부틸렌, 암모니아 및 가스를 함유한 산소를 암모산화하여 수득한 반응기 유출물을 냉각 칼럼으로 이동시켜 거기서 뜨거운 유출 가스에 물을 분무하여 냉각시킨다. 통상적으로, 유출물에 함유된 과잉 암모니아를 냉각중에 황산과 접촉시켜 중성화하여 황산 암모늄으로서 암모니아를 제거한다. 원하는 생성물 (아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴, 아세토니트릴 및 HCN) 을 함유한 냉각된 유출 가스는 라인 1 을 거쳐 흡수기 칼럼 5 의 하단으로 통과되어 라인 3 을 거쳐 꼭대기로부터 흡수기 칼럼 5 로 들어가는 물에 흡수된다. 비(非)흡수된 가스는 흡수기 5 의 꼭대기에 위치한 파이프 7 을 통해 흡수기로부터 통과된다. 생성물을 더 정제하기 위해 원하는 생성물을 함유한 수성 스트림을 흡수기 5 의 하부로부터 라인 9 를 거쳐 제1 증류 칼럼 13 (회수 칼럼)의 상부로 통과시킨다. 생성물을 회수 칼럼 13 의 꼭대기 부분으로부터 회수하여 라인 15 를 거쳐 데칸터 19 로 보낸다. 조 아크릴로니트릴을 함유한 수용액을 데칸터 19 내에 물을 함유한 제1 층 및 유기 생성물을 함유한 제2 층 (예를 들어, 조 아크릴로니트릴 및 HCN) 으로 분리시킨다. 생성물 층을 라인 23 을 거쳐 제2 증류 칼럼 27 로 이동시켜 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴 생성물을 더 정제 및 회수한다. 칼럼 13 으로부터 수득된 하부 스트림을 바로 소각로로 보내거나 또는 라인 17 을 거쳐 스트리퍼 증류 칼럼 21 로 보내 라인 25 를 거쳐 오버헤드로서 조 아세토니트릴을 회수한다. 칼럼 21 로부터 수득된 하부 스트림을 라인 41 및 43 을 거쳐 소각로로 보낸다.
증류 칼럼 27 로 들어가는 생성물 스트림을 증류시키고 생성물 아크릴로니트릴을 라인 31 을 거쳐 칼럼 27 로부터 부(副)스트림으로서 회수한다. 상기 아크릴로니트릴 생성물을 생성물 아크릴로니트릴 및 물의 제2 상 분리가 발생할 때까지 약 32 ℉ 내지 70 ℉ 의 온도로 유지하는 제2 데칸터 33 내에 저장한다. 다음에 생성물 아크릴로니트릴을 라인 35 를 거쳐 데칸터 33 으로부터 제거하고 최종 정제 및 회수를 위해 라인 39 를 거쳐 배출시키기 위해 칼럼 27 의 하부로 도입한다. 공 생성물 HCN 을 라인 29 를 거쳐 오버헤드 스트림으로서 칼럼 27 로부터 회수하고 당해 공지된 통상적인 방법에 의해 소각 또는 정제 및 회수한다.
바람직하게는, 이동 라인 반응기와 같은 반응기의 다른 형태를 생각할 수 있다고 하더라도, 암모산화 반응을 유동층 반응기에서 수행한다. 아크릴로니트릴을 제조하기 위해 유동층 반응기가 당해 업계에서 공지이다. 예를 들어, 이하 참고로 인용된 미국 특허 제 3,230,246 호에서 설명한 반응기 설계가 적합하다.
암모산화 반응이 일어날 조건은 또한 참고로 인용된 미국 특허 제 5,093,299 호 ; 제 4,863,891 호 ; 제 4,767,878 호 및 제 4,503,001 호에 기재된 것으로서 당해 업계에 공지이다. 통상적으로, 암모산화 공정을 암모니아 및 산소의 존재 하에서 프로필렌 또는 이소부틸렌을 고온에서 유동층 촉매와 접촉시켜 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 수득함으로써 수행한다. 어떠한 산소 원을 사용해도 무방하다. 하지만, 경제적인 이유로, 대기를 사용하는 것이 바람직하다. 공급시에 산소 대 올레핀의 통상적인 몰비는 0.5 : 1 내지 4 : 1, 바람직하게는 1 : 1 내지 3 : 1 의 범위로 해야한다. 반응시에 공급에서 암모니아 대 올레핀의 몰비는 0.5 : 1 내지 5 : 1 로 다양할 수 있다. 실제로, 암모니아-올레핀 비율의 상한선은 없지만, 일반적인 경제적인 이유로 5:1의 비율을 초과할 이유는 없다.
반응을 약 260 내지 600 ℃ 의 온도 범위에서 수행하지만, 바람직하게는 310 내지 500 ℃, 특별히 바람직하게는 350 내지 480 ℃ 이다. 그다지 중요하지는 않지만, 접촉시간은 통상적으로 0.1 내지 50 초, 바람직하게는 1 내지 15 초이다.
미국 특허 제 3,642,930 호의 촉매에 더하여, 본 발명의 실행에 적합한 다른 촉매가 미국 특허 제 5,093,299 호에 여기에 참고로 설명되고 있다.
흡수기 칼럼, 회수 칼럼 및 스트리퍼 칼럼이 각각, 5 내지 7 psig (80 ℉ 내지 110 ℉), 1 내지 4.5 psig (155 ℉ 내지 170 ℉), 및 7 내지 13 psig (170 ℉ 내지 210 ℉) 의 범위로 유지된다.
본 발명은 수득율의 예기치 못한 개선을 가져올 뿐만 아니라, 회수 및 정제구역에서 사용된 칼럼의 크기를 증가시키지 않고 개선을 달성한다. 또한, 제조 속도가 증대해도 생성물의 질이 저하되는 어떠한 것도 관찰되지 않는다. 본 발명을 실시한다면, 실제로, 생성물의 질은 최종 생성물에 보여지는 과산화물의 불순물 레벨의 저하에 의하여 개선된다.
당해 업계에 명백하게 공지될 것으로서, 개시의 취지 및 범주 또는 청구의 범주를 벗어나지 않고 전술한 개시 및 논의의 관점에서 본 발명의 다양한 개질이 만들어지거나 이루어질 수 있다.
본 발명의 개선된 방법은 과산화물 불순물을 최소화한 결과, 생성물의 질을 개선시킨다.
도 1 은 아크릴로니트릴의 제조에 적용하는 방법의 도식을 나타내는 도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
5 : 흡수기 칼럼 21 : 스트리퍼 증류 칼럼
13 : 제1 증류 칼럼 (회수 칼럼) 27 : 제2 증류 칼럼
19 : 제1 데칸터 33 : 제2 데칸터

Claims (7)

  1. 하기를 포함하는 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴 제조 방법으로서, 제1및 제2 데칸터를 약 32 ℉ 내지 약 75 ℉ 의 내부 온도로 유지시키는 것을 특징으로 하는 방법:
    프로필렌 또는 이소부틸렌을 암모산화 동안에 수득된 반응기 유출물을 급랭 칼럼으로 이동시켜 뜨거운 유출물 가스를 수성 분무물질과 접촉시켜 냉각시키는 공정,
    냉각된 반응기 유출물 오버헤드를 흡수기 칼럼에 통과시켜 조 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 물에 흡수시키는 공정,
    조 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 함유한 수용액을, 제2 수성층 및 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 함유하는 제1 유기층이 형성되는 제1 데칸터에 통과시키는 공정,
    제1 유기층을, 제2 수성층 및 제2 유기층이 형성되는 제2 데칸터로 이송하는 공정, 및
    제2 유기층으로부터 아크릴로니트릴 또는 메트아크릴로니트릴을 회수하는 공정.
  2. 제 1 항에 있어서, 제1 데칸터의 내부 온도를 약 32 ℉ 내지 70 ℉ 로 유지하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 제1 데칸터의 내부 온도를 32 ℉ 내지 65 ℉ 로 유지하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 제2 데칸터의 내부 온도를 약 35 ℉ 내지 68 ℉ 로 유지하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 제2 데칸터의 내부 온도를 약 40 ℉ 내지 65 ℉ 로 유지하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 반응기 유출물을 프로필렌, 암모니아 및 산소를 암모산화한 것으로부터 수득하여 아크릴로니트릴을 수득하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 반응물 유출물을 유동층 촉매와 접촉시키는 동안 유동층 반응기 내에서 프로필렌, 암모니아 및 공기를 반응시켜 수득하는 방법.
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