(57)【要約】【課題】通常の手法では、芳香族製造装置の分離工程のストリッパーとして設けられていた従来型蒸留装置をHIDiCにすることが出来なかった。【解決手段】本発明は、芳香族製造装置の分離工程に設けられた、蒸留操作によって芳香族からそれよりも軽質な成分を分離するストリッパーの運転方法である。この方法では、ストリッパーとしてHIDiCを用い、まず、該HIDiCの濃縮部２０１の塔頂の圧力を定め、次に、該HIDiCの回収部２０２の塔頂の圧力を、濃縮部２０１の塔頂の圧力よりも低く設定する。【選択図】図１
2014061484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族製造装置の分離工程に設けられた、蒸留操作によって芳香族からそれよりも軽質な成分を分離するストリッパーの運転方法であって、
前記ストリッパーとして内部熱交換型蒸留塔（HIDiC）を用い、まず、該内部熱交換型蒸留塔の濃縮部塔頂の圧力を定め、次に、該内部熱交換型蒸留塔の回収部塔頂の圧力を、該濃縮部塔頂の圧力よりも低く設定することを特徴とするストリッパーの運転方法。
【請求項２】
請求項１に記載のストリッパーの運転方法において、
前記濃縮部の塔頂の圧力を６００〜１０００ｋＰａ（Ａ）の範囲に、前記回収部の塔頂の圧力を１５０〜３００ｋＰａ（Ａ）の範囲に設定することを特徴とするストリッパーの運転方法。
【請求項３】
芳香族製造装置の分離工程に設けられ、蒸留操作によって芳香族からそれよりも軽質な成分を分離するストリッパーであって、
前記ストリッパーとしての蒸留装置が内部熱交換型蒸留塔（HIDiC）からなり、操作圧力の範囲が、該内部熱交換型蒸留塔の濃縮部の塔頂においては６００〜１０００ｋＰａ（Ａ）、該内部熱交換型蒸留塔の回収部の塔頂においては１５０〜３００ｋＰａ（Ａ）、に制御可能であることを特徴とするストリッパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芳香族製造装置の分離工程のストリッパーおよびその運転方法に関し、特に、ストリッパーの蒸留操作によって、芳香族からそれよりも軽質な成分を分離する際の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
芳香族製造装置の分離工程には、芳香族からそれよりも軽質な成分を分離するストリッパーと呼ばれる装置を設ける場合がある。ストリッパーは、一般的な蒸留操作により、軽質分を芳香族から分離している。このような蒸留操作を行うストリッパーとしては、従来、図２に示される蒸留装置を用いることが一般的であった。この蒸留装置は、鉛直方向に建てられる一つの塔であって塔底部１０１と棚段塔部（或いは充填塔部）１０２と塔頂部１０３とを備え、棚段塔部（或いは充填塔部）１０３は原料供給位置を境に上側が濃縮部１０４、下側が回収部１０５となっている。
【０００３】
そして、このような蒸留装置からなるストリッパーは、芳香族よりも軽質な成分を多く含む塔頂の蒸気を冷却水または大気にて凝縮可能な温度とするため、操作圧力が塔頂で６００ｋＰａ（絶対圧）（以下「Ａ」と称す）程度以上になるようにして運転される。
【０００４】
ところで、蒸留分離操作は工業プロセス全般で広く適用されているが、消費エネルギーが非常に大きい単位操作でもある。そのため産業界では消費エネルギーを低減できる蒸留装置の研究がなされてきた。こうした研究において、省エネルギー性に優れた蒸留装置として内部熱交換型蒸留塔（Heat Integrated Distillation Column、以下、HIDiC と称す。）の開発が行われている。
【０００５】
このHIDiCの基本的なシステムは図３に示すように、濃縮部２０１と回収部２０２を分離して並べた構造を有している。そして、濃縮部２０１の操作温度が回収部２０２の操作温度よりも高くなるように、濃縮部２０１の操作圧力を回収部２０１の操作圧力よりも高くする。このことによって、両者間に熱交換面があれば濃縮部２０１から回収部２０２に熱移動が生じるため、リボイラー２０３における入熱量を小さくできる。また濃縮部の熱は回収部へ移動するため、コンデンサー２０４における除熱量も小さくできる。したがって、エネルギー効率が極めて高い蒸留装置となる。
【０００６】
このようなHIDiCを実用化するために、特許文献１，２等に示すような装置構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１６９２８号公報
【特許文献２】特許第４８０３４７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図３に示したようにHIDiCは、濃縮部２０１と回収部２０２を別々の区画（塔）に分離し、回収部２０２の塔頂２０２ａから蒸気を抜出して圧縮機２０５で圧縮し、それによって高温・高圧になった蒸気を濃縮部２０１の塔底２０１ａに導入する構成の為、濃縮部２０１の方が回収部２０２よりも操作圧力および操作温度が高くなる。また、上記したように、HIDiCは図２の従来型蒸留装置と比べて省エネルギー性の向上が期待できる装置である。
【０００９】
このため、芳香族製造装置の分離工程のストリッパーにHIDiCを使う考えが起こりうるが、この場合、次のような解決すべき課題があった。
【００１０】
一般に蒸留による分離を行う場合、図２に示される従来型蒸留装置は大気圧又はそれより少し大きな操作圧力（１０１ｋＰａ（Ａ）〜１５０ｋＰａ（Ａ））で運転される。そして、前記従来型蒸留装置をHIDiCに置き換える（以下、HIDiC化と呼ぶ。）場合には、その従来型蒸留装置による大気圧付近の操作圧力をHIDiCの回収部側の操作圧力に設定するのが普通である。何故なら、HIDiCの濃縮部側の操作圧力を前記大気圧付近の圧力にした場合、HIDiCの回収部の操作圧力をHIDiCの濃縮部側よりも低くするために、該回収部に内部を大気圧以下にする減圧装置が必要になるからである。
【００１１】
しかし、前述したように、芳香族製造装置の分離工程のストリッパーとして前記従来型蒸留装置を設ける場合は、該ストリッパーの塔頂での操作圧力は６００ｋＰａ（Ａ）程度以上とされる。この圧力をHIDiCの回収部側の操作圧力にすると、HIDiCの濃縮部側の操作圧力はその回収部側の操作圧力よりも非常に大きな圧力となってしまう。HIDiCでは回収部塔頂から抜出した蒸気を圧縮して濃縮部塔底に高温・高圧の蒸気を供給するが、現状の流体圧縮機で作り出せる出口温度には限界があり、６００ｋＰａ（Ａ）程度以上の圧力をHIDiCの回収部側の操作圧力に設定する場合はHIDiC化が不可能であった。
【００１２】
また、そもそも蒸留操作の圧力が高いことは、蒸留分離の推進力となる相対揮発度の低下に直結し、この結果、HIDiCの回収部側においては塔底部のリボイラーの負荷が上昇し、大きな運転コストがかかってしまう。また、回収部側の操作圧力を下げることで、従来型蒸留装置の回収部よりも運転温度が低下するため、塔底リボイラーの熱源を、それまでの中圧スチームから低圧スチームに変更することが可能となり、ここでもコストメリットがでてくる。
【００１３】
そこで本発明の目的は、芳香族製造装置の分離工程のストリッパーとして設けられていた従来型蒸留装置をHIDiC化するときの上記のような課題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様は、芳香族製造装置の分離工程に設けられた、蒸留操作によって芳香族からそれよりも軽質な成分を分離するストリッパーの運転方法に係るものである。この運転方法は、ストリッパーとしてHIDiCを用い、まず、該HIDiCの濃縮部塔頂の圧力を定め、次に、該HIDiCの回収部塔頂の圧力を、該濃縮部塔頂の圧力よりも低く設定することを特徴とする。
【００１５】
また本発明の他の態様は、芳香族製造装置の分離工程に設けられ、蒸留操作によって芳香族からそれよりも軽質な成分を分離するストリッパーに係る。このストリッパーとしての蒸留装置がHIDiCからなり、操作圧力の範囲が、該HIDiCの濃縮部の塔頂においては６００〜１０００ｋＰａ（Ａ）、該HIDiCの回収部の塔頂においては１５０〜３００ｋＰａ（Ａ）、に制御可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、芳香族製造装置の分離工程のストリッパーとしてHIDiCを適用することが可能となる。また、該ストリッパーがHIDiCからなることにより、省エネルギー性の向上および運転コストの削減が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は本発明による、芳香族製造装置の分離工程のストリッパー（HIDiC型）の概念的な構成を示す図であり、(ｂ)はHIDiC型と比較される従来型蒸留装置によるストリッパーを示す図である。
【図２】一般的な蒸留装置の構成を示す図。
【図３】HIDiCの概念的な構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１の（ａ）は本発明による、芳香族製造装置の分離工程のストリッパー（HIDiC適用型）の概念的な構成を示す図であり、(ｂ)はHIDiC型と比較される従来型蒸留装置によるストリッパーを示す図である。
【００１９】
まず、芳香族製造装置の分離工程に設けられるストリッパーについて具体的に説明する。例えば、芳香族不均化プロセスの反応器出口のストリームには、主成分であるベンゼン、トルエン、Ｃ８芳香族（エチルベンゼン、スチレン、パラキシレン、メタキシレン、オルソキシレン）のほかに、微量の水素と軽質炭化水素（エタン、プロパン、ブタン等）を含む。この水素と軽質炭化水素をはじめに分離してから、後流の蒸留操作でベンゼン、トルエン、キシレンに分離する必要がある。この最初の軽質分の分離を行うものが、上記ストリッパーの役割である。
【００２０】
このようなストリッパーとして図１（ｂ）の従来型蒸留装置を使用した場合、その塔頂のコンデンサーでその塔頂のガスが一部凝縮されて、該ガスの一部が凝縮液として塔体内へ還流し、残りの気相である軽質分混合物が塔外へ取り除かれる。この際、一部のベンゼンは完全に分離できずに軽質分とともに取り除かれる。このような留出物の部分凝縮で、缶出（塔底）におけるベンゼンの回収率を９９％以上程度にするためには、凝縮の用役を空気、或いは冷却水と想定した場合、操作圧力が６００〜１０００ｋＰａ（Ａ）程度必要になる。これに伴い、缶出（塔底）の温度が計算で決まり、典型的には２００〜２２０℃程度となる。なお、本実施例では図１（ｂ）に示すように塔頂の圧力は９２１ｋＰａ（Ａ）、塔頂の温度は１３９℃、塔底の圧力は９５１ｋＰａ（Ａ）、塔底の温度は２０９℃、になっている。
【００２１】
こうしたストリッパーをHIDiC化する際に、HIDiCの回収部側の操作圧力を６００〜１０００ｋＰａ（Ａ）程度とすると、HIDiCの濃縮部側の操作圧力はそれよりも高く設定する必要がある。これに伴い、濃縮部塔底の温度に相当する圧縮機出口温度は、過飽和状態の加熱も考慮すれば２２０〜２４０℃程度となる。このような高温度領域は、現状開発されている炭化水素を取り扱う圧縮機では適用範囲を外れており、HIDiC化は実際不可能となる。
【００２２】
そこで、図１（ａ）に示すように、HIDiCの濃縮部塔頂での圧力が従来型蒸留装置の塔頂での圧力（９２１ｋＰａ（Ａ））になるように、HIDiCの濃縮部２０１側の操作圧力を設定している。そして、この濃縮部圧力を基準に、回収部２０２側の操作圧力をそれよりも小さく設定している。
【００２３】
このように、従来型蒸留装置と比べて、回収部２０２の操作圧力を低くしたことに伴い、回収部２０２の操作温度も低く抑えることができる。したがって、回収部２０２の塔底（缶出）の温度も従来型蒸留装置よりも低下し、低圧スチームを利用可能となる１３０℃前後の温度になる。なお、図１（ａ）に示すようにHIDiCの場合、濃縮部２０１と回収部２０２の温度差が最も小さい所は最上段のサイド熱交換部である。このため、当該サイド熱交換部において十分な温度差（１５〜２０℃）を設定することで、回収部２０２の下部温度が従来型蒸留装置よりも低減される。
【００２４】
また、HIDiCの濃縮部塔頂での圧力を従来型蒸留装置の塔頂での圧力（９２１ｋＰａ（Ａ））にしているため、先にあげた圧縮機出口温度の問題はなくなることとなる。
【００２５】
本実施例では図１（ａ）に示すように濃縮部塔頂の圧力は９２１ｋＰａ（Ａ）、濃縮部塔頂の温度は１１９℃、濃縮部塔底の圧力は９７７ｋＰａ（Ａ）、濃縮部塔底の温度は１７４℃、にされ、これに伴い、回収部塔頂の圧力は１９１ｋＰａ（Ａ）、回収部塔頂の温度は１１２℃、回収部塔底の圧力は１９９ｋＰａ（Ａ）、回収部塔底の温度は１３１℃、になっている。
【００２６】
なお、芳香族製造装置の分離工程のストリッパーとしてHIDiCを使用する場合、HIDiCの操作圧力の範囲は、濃縮部塔頂において６００〜１０００ｋＰａ（Ａ）とすると、回収部塔頂においては１５０〜３００ｋＰａ（Ａ）であることが好ましいと、本発明者らはシミュレーションにより結論付けている。
【符号の説明】
【００２７】
２０１    濃縮部
２０２    回収部
２０３    リボイラー
２０４    コンデンサー
２０５    圧縮機（コンプレッサー）
【図１】
2014061484.tif 000003
【図２】
2014061484.tif 000004
【図３】
2014061484.tif 000005