(57)【要約】  ＭＥＧへの転化のためにＥＯからＥＣを生産するための触媒プロセスにおいて、ＥＣ−Ｉ反応器からの反応熱を除去し、１つ以上の消費ユニットによって使用するために冷却された液体を生成するための熱統合システムであって、このシステムが、ＥＣ−Ｉ反応器から熱を除去するのに適しているＥＣ−Ｉ反応器用冷却器、反応器用冷却器および吸収冷凍ユニットと連通し、この間に中間液体を送るのに適し、吸収冷凍ユニットが冷却された液体を生成するのに適している中間ループ、ならびに１つ以上の消費ユニットによって使用するために吸収冷凍ユニットにおいて生成される冷却された液体を送るのに適している冷却液体ループを備え、このシステムが、吸収冷凍ユニットが冷却液体ループおよび消費ユニットのための冷却された液体を生成するためにＥＣ−Ｉ反応器において生成される熱を使用するものであり、このシステムが、代替的にまたは吸収冷凍ユニットに加えてＥＣ−Ｉ反応器から熱を除去するのに適している独立した冷却発生源を有する運転停止冷却器をさらに備え、このシステムが、代替的にまたは吸収冷凍ユニットに加えて１つ以上の消費ユニットに役立つために冷却された液体を生成するのに適している冷却された液体の独立した待機発生源、熱統合システムにおいて使用するための制御システム、ならびにＥＣ−Ｉ反応器からのサイドドローにおける二相流れを、ＥＣ−Ｉに液体再循環を与える第１の区画、およびＥＣ−２反応器への二相流れが安定しているように第２のＥＣ反応器に二相流れを与える第２の区画において二相流れを分離するための二相分離器をさらに備え、この分離器がプロセスおよび熱統合システムで使用するのに適している、熱統合システム、それらの対応する方法と、ＥＯ／エチレングリコール（ＥＧ）ユニットにおけるシステムおよび分離器の使用。
2009524625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＧへの転化のためにＥＯからＥＣを生産するための触媒プロセスにおいて、ＥＣ−１反応器からの反応熱を除去し、１つ以上の消費ユニットによって使用するために冷却された液体を生成するための熱統合システムであって、
前記システムが、ＥＣ−１反応器から熱を除去するのに適しているＥＣ−１反応器用冷却器、前記反応器用冷却器および吸収冷凍ユニットと連通してこの間に中間液体を送るのに適した中間ループ（前記吸収冷凍ユニットは冷却された液体を生成するのに適している。）、
ならびに１つ以上の消費ユニットによって使用するために前記吸収冷凍ユニットにおいて生成される冷却された液体を送るのに適している冷却液体ループ
を備え、
前記システムが、前記吸収冷凍ユニットが前記冷却液体ループおよび消費ユニットのための冷却された液体を生成するために前記ＥＣ−１反応器において生成される熱を使用するようなシステムであり、
前記システムが、代替的にまたは前記吸収冷凍ユニットに加えて前記ＥＣ−１反応器から熱を除去するのに適している独立した冷却発生源を有する運転停止冷却器をさらに備え、
前記システムが、代替的にまたは前記吸収冷凍ユニットに加えて前記１つ以上の消費ユニットに役立つために冷却された液体を生成するのに適している冷却された液体の独立した待機発生源をさらに備える、熱統合システム。
【請求項２】
中間ループが吸収冷凍ユニットのバイパスを有し、それによって、中間冷却液は、熱除去のために前記吸収冷凍ユニットに送られること、または前記吸収冷凍ユニットを迂回することができる、請求項１に記載の熱統合システム。
【請求項３】
ＥＣ−１反応器用冷却器が、ＥＣ−１反応器からのサイドドローおよび液体再循環を含むＥＣ−１反応器液体再循環に配置される、請求項１または２に記載の熱統合システム。
【請求項４】
複数のコントローラと、複数の制御弁と、１つ以上の制御ユニットを備え、前記コントローラが、運転停止冷却器および吸収冷凍ユニットの運転を調整するコントローラ、または制御ユニットあるいはそれらの組合せ、ならびに／あるいは制御弁にＥＣ−１反応器の負荷および消費ユニットの要求量に関する信号を与える、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱統合システム。
【請求項５】
ＥＣ−１反応器液体再循環においてＥＣ−１反応器用冷却器の下流およびＥＣ−１反応器の上流に配置された、前記ＥＣ−１反応器の温度の調整のためのＥＣ−１反応器用トリム冷却器をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の熱統合システム。
【請求項６】
トリム冷却器が、ＥＣ−１反応器液体再循環コントローラの制御の下にあってＥＣ−１反応器コントローラから信号を受け、好ましい再循環温度範囲以内でＥＣ−１反応器液体再循環温度を制御するために前記トリム冷却器のＣＷ供給のための制御弁に信号を送る、請求項５に記載の熱統合システム。
【請求項７】
トリム冷却器の周りにバイパスがあり、制御弁が前記バイパスに配置され、前記バイパスに配置された前記制御弁がＥＣ−１反応器用冷却器上流の流れコントローラによって制御され、制御弁が前記トリム冷却器への入口に配置され、前記トリム冷却器入口にある前記制御弁が、前記トリム冷却器の下流、および前記バイパスがＥＣ−１反応器液体再循環流れと再結合する地点の下流に配置された温度コントローラによって制御される、請求項５に記載の熱統合システム。
【請求項８】
ＥＣ−１反応器からのサイドドローにおける二相流れを、ＥＣ−１に液体再循環を与える第１の区画、およびＥＣ−２反応器への二相流れが安定するように第２のＥＣ反応器ＥＣ−２に二相流れを与える第２の区画で分離するための二相分離器をさらに備え、好ましくは、前記分離器が、前記第２の区画において液面なしにＥＣ−２反応器へ前記二相流れを送るように作動し、それによって、液面の高まり、前記分離容器のフラッディング、および前記液体再循環からの気体の除去の不備を回避する、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱統合システム。
【請求項９】
ＥＣ−１へ液体再循環を与える第１の区画、およびＥＣ−２反応器への二相流れが安定するように第２のＥＣ反応器ＥＣ−２に二相流れを与える第２の区画で、前記ＥＣ−１反応器からのサイドドローの中の二相流れを分離する分離器。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の熱統合システムを制御するための制御システムであって、複数のコントローラ、制御ユニットおよび／または制御弁を備え、前記コントローラが、前記運転停止冷却器および前記吸収冷凍ユニットの運転を調整するコントローラ、制御ユニットまたはそれらの組合せ、ならびに／あるいは制御弁にＥＣ−１反応器の負荷および消費ユニットの要求量に関する信号を与えるシステム。
【請求項１１】
ＥＯからＥＣを生産するためのプロセスまたはＥＯからＥＣを経由してＭＥＧを生産するためのプロセスにおいて、請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱統合システム、分離器または制御システムの使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノエチレングリコール（ＭＥＧ）への転化のためにエチレンオキシド（ＥＯ）からエチレンカーボネート（ＥＣ）を生産するためのプロセスにおいて熱統合のためのシステムと、熱統合システムにおいて使用するための制御システムと、プロセスおよび熱統合システムにおいて使用するための二相分離器と、それらの対応する方法と、ＥＯ／エチレングリコール（ＥＧ）ユニットにおいてのシステムおよび分離器の使用法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧは、ＥＯの反応によって生産され、主生成物としてＭＥＧを生産する。ＭＥＧは、主としてポリエステル繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の製造のために、および程度はより少ないが、それが不凍液として役立つ自動車の冷却システムにおいて用いられる。
【０００３】
ＥＧは、複合ＥＯ／ＥＧプロセスにおいて生産され、このプロセスは極めて効率的な熱統合を実現する。通常、統合プロセスは、４つのセクション、ＥＯ回収に加えてＥＯ反応およびＣＯ２除去、ライトエンド（ＬＥ）除去およびＥＯ精製、ＥＣ／ＭＥＧ反応およびＭＥＧ回収ならびにＭＥＧ精製に分けられる。
【０００４】
ＥＯ反応セクションにおいては、ＥＯは、高温（２００−３００℃）および高圧（１５から２０ｂａｒ）で触媒上で気体のエチレンおよび酸素を反応させることによって生産される。触媒でのこの反応はかなりの量の熱を生成し、この熱は反応器のシェル側で蒸気の生成によって除去される。生成された蒸気はプラントにおいて熱媒体として使用される。
【０００５】
ＥＣ／ＭＥＧ反応セクションにおいては、ＥＯはＣＯ２と反応してＥＣにされる。１つのシステムにおいては、この反応は、直列に並び、ＥＯの大部分が転化される２つの反応器、ＥＣ−１およびＥＣ−２において実行される。残留のＥＯは、必要に応じて、管形反応器、ＥＣ仕上げ反応器において転化することができる。ＥＣ−１反応器は、約１００℃の温度で約２４ｋｃａｌ／ｇｍｏｌｅ（１００ｋＪ／ｇｍｏｌｅ）の反応熱を生成する。この熱は、サイドドローならびに冷却および反応器への再循環を介し反応器から除去される必要がある。これは米国特許第６０８０８９７号において説明されている。
【０００６】
米国特許第６０８０８９７号のシステムにおいて、ＥＣセクションにおいて生成された熱は、例えば、蒸気生産のための有用なエネルギーに格上げすることができない低温の熱である。本発明者らは液体再循環における冷却および冷却された液体の生産を介して所望のＥＣ−１反応器温度を引き続き実現しながら、プラントにおいてどこか違った場所でＥＣ−１反応器と他のユニットの間で熱を統合することが可能であることを見い出した。
【発明の開示】
【０００７】
（発明の概要）
本発明の広義の態様によると、ＭＥＧへの転化のためにＥＯからＥＣを生産するための触媒プロセスにおいて、ＥＣ−１反応器からの反応熱を除去し、１つ以上の消費ユニットによって使用するために冷却された液体を生成するための熱統合システムが提供され、このシステムが、ＥＣ−１反応器から熱を除去するのに適しているＥＣ−１反応器用冷却器と、ＥＣ−１反応器用冷却器および吸収冷凍ユニット（吸収冷凍ユニットが冷却された液体を生成するのに適している。）と連通し、この間に中間流体を送るのに適した中間ループと、１つ以上の消費ユニットによって使用するために吸収冷凍ユニットにおいて生成される冷却された液体を送るのに適している冷却液体ループとを備え、このシステムが、吸収冷凍ユニットが冷却液体ループおよび消費ユニットのための冷却された液体を生成するためにＥＣ−１反応器において生成される熱を使用するものであり、このシステムが、代替的にまたは吸収冷凍ユニットに加えてＥＣ−１反応器から熱を除去するのに適している独立した冷却発生源を有する運転停止冷却器をさらに備え、このシステムが、代替的にまたは吸収冷凍ユニットに加えて１つ以上の消費ユニットに役立つために冷却された液体を生成するのに適している冷却された液体の独立した待機発生源をさらに備える。
【０００８】
中間ループは閉じたループであることが適切である。運転停止冷却器が中間ループのバイパスにあり、それによって、中間液体を、運転停止冷却器によって熱除去にためのバイパスへ迂回すること、または中間ループにおいてとどまることができることが好ましい。
【０００９】
中間ループが吸収冷凍ユニットのバイパスを有し、それによって、中間冷却液が、熱除去のための吸収冷凍ユニットに送られること、または吸収冷凍ユニットを迂回することができることが好ましい。
【００１０】
冷却された液体の独立した待機発生源が独立した待機吸収冷凍ユニットを有することが好ましい。本明細書中で冷却された液体の待機発生源および待機吸収冷凍ユニットへの言及は、吸収冷凍ユニットが（完全に）運転中でないとき、運転に対する待機として利用可能であり、所望ならば恒久的に使用できるかまたは運転中ができる追加的な独立した発生源およびユニットへのものである。
【００１１】
ＥＣ−１反応器用冷却器はＥＣ−１反応器の内部または外部にあってよい。ＥＣ−１反応器用冷却器が外部にあることが好ましい。ＥＣ−１反応器用冷却器がＥＣ−１反応器からのサイドドローおよび液体再循環を有するＥＣ−１反応器液体再循環に配置されることが好ましい。ＥＣ−１反応器からの再循環が全体の反応器の供給する流れの５０−９９％、より好ましくは８０−９５％を含むことが好ましい。それによって、再循環は反応熱の除去および反応器温度の制御に備える。
【００１２】
本発明のシステムが、複数のコントローラと、複数の制御弁と、１つ以上の制御ユニットを備え、そこでこれらコントローラが、運転停止冷却器および吸収冷凍ユニットの運転を調整するコントローラ、または制御ユニットあるいはそれらの組合せ、ならびに／あるいは制御弁にＥＣ−１反応器の負荷および消費ユニットの要求量に関する信号を与えることが好ましい。
【００１３】
コントローラが、ＥＣ−１反応器上、ＥＣ−１反応器液体再循環中、好ましくはＥＣ−１反応器用冷却器とＥＣ−１反応器の間の、ＥＣ−１反応器用冷却器の下流中間ループ上、好ましくはＥＣ−１反応器用冷却器の上流で吸収冷凍ユニットとＥＣ−１反応器用冷却器の間、および／または冷却液体ループ、好ましくは吸収冷凍ユニットの下流で消費ユニットの上流に配置されることが好ましい。制御弁は、運転停止冷却器への中間液体流れを調整するために、運転停止冷却器バイパス中、および運転停止冷却器バイパスと並列にある中間ループ中、ならびに／またはＥＣ−１反応器液体再循環においてＥＣ−１反応器用冷却器の上流、ならびに／あるいは吸収冷凍ユニットのバイパス中に配置される。
【００１４】
コントローラが、ＥＣ−１反応器の計画された負荷および反応器での転化、中間ループにおいての温度または流れ、ＥＣ−１反応器液体再循環での流れ、あるいは冷却液体ループの温度に関する値を測定し、それぞれの設定値と比較し、ならびに運転停止冷却器への負荷、中間ループバイパスにおいての流れ、ＥＣ−１反応器液体再循環においての流れおよび／または吸収冷凍ユニットの運転を調整するために、コントローラ、制御ユニットおよび／または制御弁に出力信号を送るためにそれぞれプログラムされることが好ましい。
【００１５】
計画された負荷およびＥＣ−１反応器での転化に関する測定値が、温度、転化および流量レートから選択され、より好ましくは温度であることが好ましい。したがって、コントローラは、温度コントローラまたは流れコントローラあるいはそれらの組合せであることが好ましく、ＥＣ−１反応器および冷却液体ループのためのコントローラが温度コントローラであり、中間ループのためのコントローラが、温度コントローラおよび流れコントローラの組合せであることがより好ましい。
【００１６】
本発明のシステムは、ＥＣ−１反応器から熱を除去するために中間液体の中間ループを提供し、ＥＣ−１反応器からさらに熱を除去するために中間液体の戻りで吸収冷凍ユニットを運転するようにし、中間ループは、吸収冷凍ユニットがＥＣ−１反応のすべての熱を除去するために中間液体に十分な冷却を与えることができない場合、ＥＣ−１反応器の熱を除去するために中間ループのバイパスにおいて分離した運転停止冷却器とともに用いられる。したがって、ＥＣ−１反応器の熱は、ＥＣ−１反応器または消費ユニットの運転を危うくするかまたは危険にさらすことなく他のシステムおいて消費ユニットの中のどこかで使用することができる冷却された液体を生産するために用いることができる。
【００１７】
次に、本発明の実施形態を、以下の実施例および図を参照して非制限的な方法で説明する。
【００１８】
（発明の詳細）
水道水または冷却水（以下（ＣＷ）という）は、任意の外部の水であってよく、例えば、海水または同類であってよい。中間液体および冷却された液体は、適切には脱塩水または同類など任意の不活性の調整済みの液体である。ＣＷは適切にはこの場所で周囲温度である。中間液体は、適切には熱交換液として作用し、ＥＣ−１反応器含有物の温度未満の低温とＥＣ−１反応器含有物と熱交換から結果として生じる高温の間で変化する。高温が吸収冷凍ユニットを運転するのに十分高いことが好ましい。適切には冷却された液体が、熱交換液として作用し、この位置での周囲温度未満である低温と消費ユニットとの熱交換から結果として生じる高温の間で変化する。
【００１９】
本発明の熱統合システムの一実施形態においては、コントローラまたは制御ユニットからの信号が、運転停止冷却器への制御弁および運転停止冷却器に並列の制御弁の操作を調整し、運転停止冷却器へのＣＷ供給手段のための制御ユニットおよび制御弁に信号を任意選択で開始することができる。１つ以上の制御ユニットが、運転停止冷却器に迂回される中間液体の量、および中間ループの通常ルートを通って運転停止冷却器を迂回する中間液体の量を制御するために制御弁に信号を送ることが好ましい。したがって、制御ユニットが、コントローラによって測定された値が設定値から外れる程度を検出し、運転停止冷却器への、および任意選択で運転停止冷却器へのＣＷ供給手段への制御弁を開けることまたは閉めることの程度を調整することが好ましい。
【００２０】
システムが、ＥＣ−１反応器の温度を調整するためのＥＣ−１反応器用トリム冷却器をさらに備えることが好ましい。適切には、トリム冷却器がＥＣ−１反応器液体再循環において含まれる。トリム冷却器がＥＣ−１反応器液体再循環においてＥＣ−１反応器用冷却器下流およびＥＣ−１反応器の上流に配置されることが好ましい。ＥＣ−１反応器液体再循環コントローラが、ＥＣ−１反応器液体再循環においてトリム冷却器の下流でこの出口に配置されることが好ましい。
【００２１】
一実施形態においては、トリム冷却器は、好ましい再循環温度範囲内でＥＣ−１反応器液体再循環温度を微調整または制御するためにＥＣ−１反応器コントローラから信号を受け、トリム冷却器ＣＷ供給のために制御弁に信号を送るＥＣ−１反応器液体再循環コントローラの制御下にある。これにより、システムが、ＥＣ−１反応器温度の設定値の上または下への増加または減少を制限する要求冷却能力を維持することを可能にする。この実施形態は、トリム冷却器の冷却能力が注意深く制御されるので、システムが、周囲温度が低く、ＣＷ温度が低い（例えば、約１５℃）場所に取り付けられることが特に好ましい。ＥＣ−１反応器液体再循環コントローラがまた、運転停止冷却器を調整する中間ループコントローラに信号を送ることが好ましい。
【００２２】
本実施形態の具体的な利点においては、トリム冷却器は、他のユニットからのこの独立性のおかげでＥＣ−１反応器温度の正確な転換をもたらすことが可能であり、一方、ＥＣ−１反応器用冷却器は、より大きな冷却能力をもたらすことが可能であるが、冷却のための中間ループのこの依存性によりより少ない正確さを有する。トリム冷却器が実質的に最大ＣＷ流れまたは最大ＣＷ流れに近づくまで運転されることが好ましく、この地点で、ＥＣ−１反応器液体再循環上でトリム冷却器の下流にあるコントローラは、運転停止冷却器の能力の運転または能力の増加をもたらす別の冷却要件を示す。逆に、コントローラがより少ない冷却要件を示す場合、運転停止冷却器は減量され、または完全に減量される場合、運転停止冷却器は迂回され、冷却能力はトリム冷却器で持続される。
【００２３】
代替の実施形態においては、バイパスがトリム冷却器の周りにあり、制御弁がバイパスにおいてバイパス引取りの後に配置される。追加の制御弁がトリム冷却器への入口に配置される。トリム冷却器バイパスにある制御弁は、ＥＣ−１反応器用冷却器の上流で流れコントローラによって制御される。トリム冷却器入口にある制御弁は、トリム冷却器の下流（バイパスがＥＣ−１反応器液体再循環流れに再結合する地点の下流）に配置された温度コントローラによって制御される。本実施形態においては、トリム冷却器ＣＷ供給のための制御弁が、ＥＣ−１反応器液体再循環温度を制御するために必要とされない。本実施形態は、トリム冷却器の冷却能力が低い場合（例えば、トリム冷却器の能力が１０％であり、ＥＣ−１反応器用冷却器の能力が９０％である）、システムに対して特に好ましい。これは、トリム冷却器ＣＷの相対的に速い流れが、より少ない冷却が要求される場合でさえ（ＥＣ−１反応器液体再循環流れがバイパスの周りで迂回することができるので）、維持されることができ、これが、トリム冷却器ＣＷの流れが少ないとき、塩化物蓄積により起こる場合がある腐食を回避するからである。トリム冷却器ＣＷ供給のための制御弁がない場合、トリム冷却器入口にある制御弁が、低周囲温度の場合、ＥＣ−１反応器液体再循環流れのトリム冷却器出口におけるＥＣの非常な低温および可能な結晶化を回避するために最小弁開口部を有することが好ましい。
【００２４】
コントローラおよび制御ユニットが、連続的に測定値を監視し、測定値を設定値に戻すために計算した信号を送ることが好ましい。
【００２５】
上述で定義されたように制御ユニットが、プロセッサと、プロセッサの制御の下でのメモリとを有し、このメモリは、プロセッサが温度信号または流れ信号など測定値を温度または流れなど設定値と比較するステップを実行できるようになされたソフトウエアでプログラムされ、任意選択で設定値より上または下のどのような差異もさらに定量化し、制御弁を直接または間接調整するために、例えば、運転停止冷却器を作動させるかまたは迂回し、あるいは上述で定義されたようにこの運転のレベルを任意選択でさらに調整するトリム冷却器を作動させるために信号を送ることが好ましい。
【００２６】
本発明の熱統合システムは、一実施形態において、中間ループにおいてさらに冷却を必要とするＥＣ−１反応器においての過剰温度を検出し、または第２の実施形態において、吸収冷凍ユニットの中間液体によってバイパスを必要とする消費ユニットによって冷却された液体の要求量の外乱または妨害を検出し、あるいは第３の実施形態において、例えば、始動時、運転停止時、減量運転時に冷却された液体の生成のためにＥＣ−１反応器において不十分な熱生成を検出し、消費ユニットへの冷却された液体の待機供給の運転を要求する。
【００２７】
第１の好ましい実施形態においては、中間ループ上でＥＣ−１反応器用冷却器入口にあるコントローラは、正常または基準から逸脱している測定値を示す、すなわち設定値に一致するかまたは設定値から外れている、例えば、一致する温度または過剰の温度を示す数値信号を中間ループ制御ユニットに送り、一方、中間ループ上で運転停止冷却器バイパスの上流にあるコントローラはまた、正常または基準から逸脱している測定値、例えば、正常な中間液体流れまたはゼロ流れを示す数値信号を中間ループ制御ユニットに送り、制御ユニットは、正常な信号を受け、別の信号を与えないかまた一定の信号を与え、あるいは基準から逸脱している信号を受け、流れを減少させるために運転停止冷却器を迂回する中間ループにある制御弁に結果として生じる信号を与え、また基準から逸脱している信号のおよび結果として生じる信号の関数を含む信号を計算し、運転停止冷却器への中間液体流れを調整し、中間ループにおいて一定の流れを維持するために計算された信号を運転停止冷却器バイパスにある制御弁に送る運転停止冷却器制御ユニットにも結果として生じる信号を与える。
【００２８】
具体的な利点においては、本実施形態における本発明のシステムは、ＥＣ−１反応器からの連続的な熱除去に備え、さらに３つの冷却器を介してＥＣ−１反応器の円滑な温度制御を提供する。運転停止冷却器は、制御弁が運転停止冷却器へのバイパスおよび中間ループにおいて制御弁を備えた中間ループからの運転停止冷却器バイパスにおいて存在する。不十分な冷却が吸収冷凍ユニットおよびトリム冷却器を介して与えられるとき、運転停止冷却器は、ＥＣ−１反応器液体再循環にあるコントローラの処置、例えば、温度の検出を介して自動的に引き継ぐ。組み合わされたコントローラおよび制御ユニットの処置は、ＥＣ−１反応器液体再循環および中間ループにおいてすべての中間液体循環を一定に維持し、運転停止冷却器により多くのＣＷを供給する。
【００２９】
第２の実施形態においては、吸収冷凍ユニットから消費ユニットへの冷却液体ループにあるコントローラが、吸収冷凍ユニットの下流で冷却液体ループの温度に関する測定値を監視し、正常かまたは基準から逸脱しているとして測定値を検出し、すなわち例えば、消費ユニットによって冷却された液体の正常か標準から逸脱している消費を示す対応するかまたは低下した温度、設定値に対応するかまたは設定値から外れ、流れを維持するかまたは吸収冷凍ユニットを迂回するために制御弁に信号を送る。吸収冷凍ユニットの迂回が、中間ループ温度上昇として検出され、上述で定義されたように運転停止冷却器の運転をもたらす。具体的な利点においては、吸収冷凍ユニットの迂回が、消費ユニットの要求量が減少または停止する状況において吸収冷凍ユニットにおいて過剰な冷却を回避し、冷凍ユニット吸着剤の好ましくない沈殿をもたらす。
【００３０】
第３の実施形態においては、独立したエネルギー供給によって運転される待機吸収冷凍ユニットは、待機吸収冷凍ユニットの下流にあり独立したエネルギー供給のための制御弁と連通するコントローラとともに冷却液体ループにおいて吸収冷凍ユニットに並列に配置される。コントローラは、冷却された液体の不十分な冷却を示す設定値を超える温度など基準から逸脱している測定値を検出し、消費ユニットによって使用するために冷却液体ループにおいて流れる液体を冷却する目的で待機吸収冷凍ユニットを運転するために独立したエネルギー供給のための制御弁に信号を送る。具体的な利点においては、これは、反応熱がＥＣ−１反応器から利用可能でないとき、または不十分な熱が消費ユニットの要求量を満たす冷却された液体を与えるのに利用可能なとき、冷却された液体をもたらす。
【００３１】
単一の冷凍システムの中に吸収冷凍ユニットおよび待機吸収冷凍ユニットを用意することによって、冷却された液体の供給は、熱統合システムの制御の下でＥＣ−１反応器から独立して運転することができる。待機吸収冷凍ユニットが低圧蒸気によって運転されることが好ましい。
【００３２】
したがって、本発明は、ＥＣ−１反応器温度の独立した制御、冷却された液体の温度の独立した制御、および低処理量での、例えば、始動時、運転停止時または減量運転の間、すなわちＥＣ−１反応器の５０％未満でのいかなる運転の間の２つのシステムの分断をもたらす冷却システムを提供する。より具体的には、本発明は、熱統合システムの一部として統合熱除去を提供し、２つの相異なった冷凍ユニット、蒸気によって加熱される独立した待機吸収冷凍ユニットと結合される廃棄熱によって加熱される吸収冷凍ユニットを備える。後者は、プラントが始動、停止または減量運転されるとき、単独のモードで運転し、ＥＣ−１反応器から利用可能な廃棄熱がなく、前者はまた、廃棄熱がＥＣ−１反応器から利用可能なとき、運転する。
【００３３】
本発明の具体的な利点においては、待機冷凍ユニットは、約５０％能力以下で、例えば、４０から６０％能力の範囲で冷凍システムを運転することができる。ＥＣ−１反応器が約５０％能力を超えて単独または待機冷凍ユニットとともに運転するとき、吸収冷凍ユニットは運転中であり、少なくともＥＣ−１反応器が約５０％能力未満で運転するとき、待機冷凍ユニットが運転中であることが好ましい。この場合には、運転停止冷却器は、どのような重大な熱除去要件に対しても運転可能である。エネルギーは、運転停止冷却が同時に運転される例外の場合、オペレータが待機冷凍ユニットを手動で減量運転することによって合理化し、冷却能力のための独立したエネルギー供給の必要以上の消費を回避することができる。したがって、デザイン能力の５０％以下の処理量で少なくとも熱統合に対してＥＣおよび消費ユニットを分断して維持することが可能である。
【００３４】
ＥＣ−１反応器処理量が増加し、５０％に近づくにつれて、プラントの残りの処理量は、同様に増加し、５０％に近づき、待機吸収冷凍ユニットはもはや要求量を満たすことができず、それによって、吸収冷凍ユニットの下流にある冷却ループコントローラは冷却ループ温度上昇を示し、吸収冷凍ユニットは、中間ループ上で吸収冷凍ユニットの上流にある制御弁の操作によって運転される。したがって、上述で定義されたように運転停止冷却器制御システムは、運転停止冷却器能力を徐々に低減させる。
【００３５】
５０％処理量以下で、オペレータが、冷却された液体の容量が待機吸収冷凍ユニットによって担持させられるためにコントローラの下流にある待機吸収冷凍ユニットの設定値より高い吸収冷凍ユニットの下流にある冷却液体ループのコントローラの設定値を手動で設定することが好ましい。５０％処理量では、設定値への手動補正は、待機吸収冷凍ユニット寄与の増加のレートを軽くする。
【００３６】
ＥＣ−１反応器の処理量が５０％を超え、冷却された液体に対する要求量の増加により、システムが吸収冷凍ユニットを作動させると、転移および最後の切替えが、吸収冷凍ユニットの下流にある冷却液体ループのコントローラの設定値を徐々に減少させることによって運転停止冷却器と吸収冷凍ユニットの間で実現される。
【００３７】
本発明のシステムは、ＭＥＧへの転化のためにＥＯからＥＣを生産する任意の触媒プロセスにおいて使用することができる。システムは、ＥＯが触媒の存在下でＣＯ２と反応することが可能になり、それによってＥＣを含有する反応液の形成をもたらすステップと、反応液においてＥＣを加水分解することによって、反応液がＭＥＧ水性溶液に転化される加水分解ステップと、精製されたＭＥＧおよび触媒が含まれる触媒溶液が蒸留によってＭＥＧ水性溶液から得られる蒸留ステップとを含むＭＥＧを生産するための触媒プロセスにおいて用いられることが好ましい。触媒が、気泡塔反応器の中にＥＯ、ＣＯ２、水およびＭＥＧとともに存在することが好ましい。システムが、５０−２００℃、好ましくは７０−１７０℃、より好ましくは９０−１５０℃、最も好ましくは１００−１２７℃の範囲においてプロセス側温度で運転されることが好ましい。
【００３８】
ＥＣ−１反応器は７０−１１０℃の範囲において入口温度において運転することが好ましい。ＥＣ−１反応器は、所望の流体レートを与えるポンプからの純粋なＥＯまたは水性のＥＯ混合物と、再循環ＣＯ２圧縮機からのＣＯ２と、所望の流体レートを与えるポンプからの触媒溶液と、やはり所望の流体レートを与えるポンプからのＥＣ−１反応器液体再循環（中間冷却ループおよびトリム冷却器との熱交換から）とによって供給されることが好ましい。適切にはＥＣ−１反応器液体再循環流れが、すべての反応器供給流れの５０−９５％、例えば８０−９２％を含み、それによって、発熱性のＥＣ反応のための反応器冷却および温度制御を実現することが可能である。本明細書で以前に定義したようにトリム冷却器がＥＣ−１反応器にわたって温度上昇を調整し、高いＭＥＧ選択可能性を実現することが好ましい。反応器用運転停止冷却器およびトリム冷却器は、ＥＣ−１反応器の能力の少なくとも５０％をともに除去することができることが好ましい。
【００３９】
具体的な利点においては、熱統合システムは、ＥＣ−１反応器用冷却器と、中間冷却ループと、吸収冷凍ユニットとを含めて閉ループシステムとして運転することができる。しかしながら、ＥＣ−１反応器または冷却された液体の消費が独立して運転することができ、このＥＣ−１反応器または冷却された液体の消費が閉統合システムとして運転され、上述で定義されたように熱統合システムにおいて２つの吸収冷凍ユニットを用いる相異なった冷却器および冷凍ユニットを要することを確実にすることが必要である。本発明の熱統合システムは、ＥＯおよびＭＥＧセクションを分断することによってＥＣ−１反応器の始動および運転停止に対する運転可能な柔軟性を提供する。
【００４０】
本発明者らは本発明のシステムが、初めて熱統合自体を含むすべての柔軟性に加えて上述で定義されたように運転の３つの相異なったモードを提供することを見い出した。具体的な利点においては、閉じた中間ループの適用は円滑な熱統合を提供する。円滑な熱統合が全体の蒸気消費を競争に有利に維持するために重要である。
【００４１】
本発明の熱統合システムは、低圧での冷却流体の蒸発および流体に対する吸着剤の吸収の原理で運転する当技術分野で知られる任意の適した吸収冷凍ユニットで運転することができる。冷却流体が水であり、吸着剤が水に対する強い吸着剤である臭化リチウム溶液であることが好ましい。各吸収冷凍ユニットは相異なった高さで取り付けられた２つのシェルを有する。低いシェルは吸収器および蒸発器セクションに分けられ、一方、高いシェルはジェネレータおよび凝縮器から成る。本発明のシステムで使用するための冷凍ユニットが複数でない単一のデゾーバだけ、例えば、２段デゾーバを有することが好ましい。冷却流体の気化熱は冷却されるべき流体によって供給される。圧力勾配が吸収によって実現される。ＥＣ−１反応器および／または外部エネルギーから除去された熱は、冷凍ユニットジェネレータを運転するために用いられる。
【００４２】
熱統合システムが、ＥＣ−１反応器からのサイドドローにおける二相流れを、ＥＣ−１に液体再循環を与える第１の区画、およびＥＣ−２反応器への二相流れが安定するように第２のＥＣ反応器ＥＣ−２に二相流れを与える第２の区画において分離するための二相分離器とともに用いられることが好ましい。分離器が、ＥＣ−２反応器への二相流れを運転するために第２の区画において液面なしに運転し、それによって、液面の高まり、分離容器への浸水、および液体再循環からの気体の除去の失敗の恐れを回避することが好ましい。液体再循環からの蒸気解放は、ＥＣ−１反応器液体再循環において存在する反応器循環ポンプにおいてキャビテーションを回避するために重要である。
【００４３】
二相分離器が、ＥＣ−１反応器からのサイドドローにおいて配置され、ＥＣ−１反応器からのサイドドロー出口において二相気体液体を、ＥＣ−１反応器への冷却および再循環のために第１の液相成分、ＥＣ−２においてさらに反応するための供給材料としての第２の気体液体二相流れ、およびＥＣ−１またはＥＣ−２においてさらに反応するための供給材料としての気相成分に分離するための手段を有することが好ましい。適切には同様の分離器がＥＣ−２反応器からサイドドローにおいて存在する。
【００４４】
二相分離器が、液体空間と、液体空間の上にある気体空間とを画成する通常水平な容器を備え、そこで容器が、給送入口を備える入口端部空間と、液相、気相−液相および気相成分のための分離出口を備える出口端部空間とを有し、そこで容器が、気体空間において配置される主気体液体分離器を有する入口装置と、主分離器の下の気体空間において配置され、通路が下部端部と入口端部壁の間に画成されるように液体空間に給送する容器の入口端部壁の近くに配置された下部端部を有する傾斜した戻りトレイとをさらに有し、容器は液体空間において分配鎮め阻流板をさらに有することが好ましい。分配鎮め阻流板は、入口装置からの液体に混入されたどのような気体も解放することに役立ち、それによって、液相出口を抜け出る液体は気体を含まない。出口端部空間にある溢れ堰が気相−液相出口の上に液面がないことを確実にし、それによって気体が、例えば、サイクロン効果を介して二相気体−液体流れとして液体とともに抜け出し、このサイクロン効果は円錐形ノズルなど特別に成形された出口ノズルを介して実現できることが好ましい。二相分離器は液相出口において渦防止装置を有することができる。
【００４５】
この二相分離器は米国特許第６５３７４５８号において定義することができ、この特許は同様の原理で運転する三相分離器について開示し、この特許の内容は参照により本明細書に組み込まれている。分離器が、二相流れ混合物から液体除去を実現する流れパターンを与えるために複数の溢れ阻流板および複数の鎮めセクションを有する水平な気体−液体分離器を有することが好ましい。
【００４６】
ＣＯ２再循環流れが、分離器においてよい気体分離を確実にするためにＥＣ−１反応器の運転を減量する間、減少されることが好ましい。
【００４７】
本発明の別の態様においては、上述で定義されたようにＥＣ−１反応器からのサイドドローにおける二相流れを、ＥＣ−１に液体再循環を与える第１の区画、およびＥＣ−２反応器への二相流れが安定するように第２のＥＣ反応器ＥＣ−２に二相流れを与える第２の区画に分離するための新規の分離器が提供される。
【００４８】
本発明の別の態様においては、上述で定義されたように複数のコントローラ、制御ユニットおよび／または制御弁を備える、熱統合システム制御するための制御システムが提供され、そこでコントローラは、運転停止冷却器および吸収冷凍ユニットの運転を調整するコントローラまたは制御ユニットあるいはそれらの組合せ、ならびに／あるいは制御弁にＥＣ−１反応器の負荷および消費ユニットの要求量に関する信号を与える。コントローラが上述で定義されたように配置されることが好ましい。
【００４９】
制御システムの別の利点および特徴は、上述で定義されたように熱統合システムとの関連で参照される対応する構成部品の利点および特徴に対応する。
【００５０】
本発明の別の態様においては、上述で定義されたように熱統合システムおよび制御システムに対応する熱統合方法および制御方法が提供される。
【００５１】
本発明の別の態様においては、熱統合システムおよび制御システムまたはそれらの任意の構成部品が上述で定義されたようにステップを実行することを可能にするのに適しているコンピュータプログラムが提供される。
【００５２】
本発明の別の態様においては、上述で定義されたようにＭＥＧに転化するためにＥＯからＥＣを生産するためのプロセスにおいて熱統合システム、分離器、制御システムまたはプログラムの使用法が提供される。
【００５３】
図１において、ＥＣ−１反応器（１）が、水性のＣＯ２（２ａ）およびＥＯ（２ｂ）のための入口と、分離器（６）を通過する生成物ＥＣならびに未反応の気体および液体のための分離器（６）への出口（３）とを有し、この分離器（６）は、ＥＣ−２反応器（４）への供給管路に生成物流体および未反応の流体を給送し、ＥＣ−１反応器（１）に戻る前に熱を除去するために熱交換器（８）を経由してポンプ（７）で液体再循環（５）として反応液体を再循環する。同様の構成がＥＣ−２反応器（４）で見られるが、この場合、再循環は加熱される。
【００５４】
図２において、分離器（６）によって分離されたＥＣ−１反応器液体再循環（５）が、ＥＣ−１反応器用冷却器（８ａ）に進む。ＥＣ−１反応器用冷却器（８ａ）は、中間ループ（９）と熱交換し、吸収冷凍ユニット（１０）と熱交換する。中間ループ（９）からのバイパスとしての運転停止冷却器バイパス（１１）において配置された運転停止冷却器（８ｂ）には、独立したＣＷを供給される。ＥＣ−１反応器用トリム冷却器（１２）が、ＥＣ−１反応器液体再循環（５）においてＥＣ−１反応器用冷却器（８ａ）から下流に配置される。
【００５５】
温度コントローラＴＣ−１がＥＣ−１反応器（１）に配置され、ＴＣ−２がＥＣ−１反応器液体再循環（５）上でトリム冷却器（１２）の下流に配置され、ＴＣ−３が中間ループ（９）上でＥＣ−１反応器用冷却器（８ａ）の上流に配置される。
【００５６】
制御弁ＣＶ−１が、ＥＣ−１反応器用トリム冷却器（１２）のためのＣＷ供給上に配置され、ＣＶ−２が、運転停止冷却器（８ｂ）へのバイパスに並列である中間ループ（９）上に配置され、ＣＶ−３が運転停止冷却器バイパス（１１）において配置され、ＣＶ−４が運転停止冷却器（８ｂ）へのＣＷ入口に配置され、ＣＶ−５が、ＥＣ−１反応器液体再循環（５）上で反応器用冷却器８ａの上流に配置される。
【００５７】
流れコントローラＦＣ−１が、中間ループ（９）上で運転停止冷却器（８ｂ）へのバイパスの上流に配置され、ＦＣ−２が、ＥＣ−１反応器液体再循環（５）上で反応器用冷却器８ａの上流に配置される。
【００５８】
ＴＣ−１は、ＥＣ−１反応器と連通し、ＴＣ−２に信号を送る。ＴＣ−２は、ＥＣ−１反応器液体再循環およびＴＣ−１と連通し、ＴＣ−３およびＣＶ−１に信号を送る。ＴＣ−３は、中間ループ（９）と連通し、３つの制御ユニットＹ−１、Ｙ−２およびＹ−３に信号を送る。制御ユニットＹ−１は、ＦＣ−１およびＴＣ−３と連通し、ＣＶ−２に信号を渡し、Ｙ−２は、Ｙ−１を経由してＦＣ−１およびＴＣ−３と連通し、ＣＶ−３に信号を渡し、Ｙ−３は、ＴＣ−３と連通し、ＣＶ−４に信号を渡す。ＦＣ−２は、ＥＣ−１反応器液体再循環（５）と連通し、ＣＶ−５に信号を送る。
【００５９】
熱統合システムにおいては、ＥＣ−１反応器温度は常に調整される。ＴＣ−１は、典型的には始動時に設定値を超える温度を検出したとき、約９０％の開口で、反応器用冷却器（８ａ）および運転停止冷却器（８ｂ）が、冷却能力の一部を吸収するために制御弁ＣＶ−２、ＣＶ−３およびＣＶ−４を開けるまたは閉めることによって運転されるまで、制御弁ＣＶ−１を所望の程度開けてトリム冷却器（１２）を操作する。
【００６０】
制御ユニットＹ−１、Ｙ−２およびＹ−３は、プログラムされたアルゴリズムを用いて中間ループ（９）における流れが一定のままであることを確実し、それによって、コントローラＴＣ−３およびＦＣ−１は、信号を受け、正常と決定した場合、ＣＶ−２をほんのわずか開けるために信号を送信し、ＦＣ−１は、信号を受け、多すぎると決定した場合、ＣＶ−２をほんのわずか閉めるために信号を送る。例えば、Ｙ−１は、ＣＶ−２への０、端数または１の信号（ａ．ｂ）を決定するためにＦＣ−１からの０、端数または１の信号（ａ）とＴＣ−３からの０、端数または１の信号（ｂ）の積を計算し、Ｙ−２は、ＣＶ−３を開けることを調整するＣＶ−３への０、端数または１の信号を決定するために、同一の信号を受け、この因数（１−ａ（１−ｋ．ｂ））を計算する。
【００６１】
流れコントローラＦＣ−２は、ＥＣ−１反応器用再循環における流れが一定のままであることを確実にする。ＦＣ−２は、信号を受け、流れが多すぎると決定した場合、ＣＶ−５をほんのわずか閉めるために信号を送信し、逆に信号が、流れが少なすぎる場合は、ＣＶ−５をほんのわずか開ける信号を送る。
【００６２】
図７は、ＥＣ−１反応器温度を制御することにおいて本発明の熱統合システムの運転を示す。ＴＣ−１は、ＥＣ−１反応器から温度入力を受け、ＥＣ−１反応器温度設定値と比較し、ＴＣ−２への信号を生成する。ＴＣ−２は、ＥＣ−１反応器液体再循環から温度入力およびＴＣ−１から信号を受け、信号がトリム冷却器（１２）を介しての冷却を要求する場合、ＴＣ−３への信号およびＣＶ−１への信号を生成し、ＣＷ流れを開ける。ＴＣ−３は、中間ループ（９）からの温度入力およびＴＣ−２からの信号を受け、運転停止冷却器（８ｂ）バイパスへの中間ループ制御弁ＣＶ−３を開けるＣＶ−３への信号を生成し、やはり運転停止冷却器へのＣＷを開けるＣＶ−４への信号を生成する。同時に、ＴＣ−３は、運転停止冷却器バイパスと並列である中間ループにおいて流れを調整するＣＶ−２への信号を送信し、ＦＣ−１は、中間ループ流量入力を受け、設定値と比較し、ＣＶ−３に信号を送信し、それによって、中間ループ流れは一定に維持される。ＦＣ−２は、再循環ループ流量入力を受け、設定値と比較し、ＣＶ−５に信号を送信し、それによって、再循環ループ流れは一定に維持される。
【００６３】
図３において、中間ループ（９）において流れる中間液体から反応熱を除去するためにＣＷ（２０）を供給される吸収冷凍ユニット（１０）が示される。吸収冷凍ユニット（１０）によって生成された冷却された液体は、冷却液体ループ（２１）上によって消費ユニット２６（ａ）に進められる。冷却液体ループ（２１）にある温度コントローラ（ＴＣ−４）は、中間ループ（９）上で吸収冷凍ユニット（１０）の上流および吸収冷凍ユニット（１０）のバイパス（２２）にある３方向制御弁（ＣＶ−６）に信号を渡す。待機吸収冷凍ユニット（２３）は、独立した蒸気（２４）によって運転され、ＣＷ（２５）を供給される。温度コントローラＴＣ−５が、冷却液体ループ（２１）上で待機吸収冷凍ユニット（２３）の下流に配置され、独立した蒸気（２４）の入口にある制御弁ＣＶ−７と連通する。待機吸収冷凍ユニット（２３）は、蒸気（２４）によって運転され、冷却液体ループ（２１）のために冷却された液体を生成する。
【００６４】
消費ユニット（２６ａ）のプロセス側の出口に配置された温度コントローラＴＣ−６が、冷却液体ループ（２１）上で消費ユニット（２６ａ）の下流に配置された制御弁ＣＶ−８に信号を送る。２つ以上の消費ユニット（２６ｂなど）が冷却液体ループ（２１）上の消費ユニット（２６ａ）と並列に配置されてよい。追加の消費ユニットは、対応する温度コントローラおよび制御弁と連結される。
【００６５】
吸収冷凍ユニット（１０、２３）の冷却能力は、それぞれが、単一のユニットとしてともに機能する複数の分離されたサブユニット、例えば、より高い消費ユニット能力を管理するために任意の数の機械を有することができるほど高い。
【００６６】
始動、減量運転または運転停止時には、待機冷凍ユニット（２３）は運転中であり、運転停止冷却器（８ｂ、図２）は部分的または完全に運転中である。
【００６７】
約５０％を超えるＥＣ−１反応器の能力では、吸収冷凍ユニット（１０）は運転中であり、反応器用冷却器（８ａ、図２）およびトリム冷却器（１２、図２）は組み合わされて運転中である。
【００６８】
図８は、吸収冷凍ユニット（１０）の温度を制御することにおいて本発明の熱統合システムの運転を示す。ＴＣ−６は、消費ユニット（２６ａ）のプロセス側の出口から温度入力を受け、消費ユニットプロセス温度出口設定値と比較し、消費ユニット（２６ａ）への冷却された液体の流れを運転または調整するためにＣＶ−７に信号を送る。ＣＶ−７は消費ユニット（２６ａ）の前または後に配置されてよい。
【００６９】
ＴＣ−４は、吸収冷凍ユニット（１０）の出口から温度入力を受け、吸収冷凍ユニット出口温度設定値と比較し、ＴＣ−４が設定値よりそれぞれ高いまたは低い温度を示す場合、吸収冷凍ユニット（１０）への３方向制御弁を開けるかまたはバイパス（２２）への３方向制御弁（ＣＶ−５）を開けるためにＣＶ−５に信号を送る。
【００７０】
図４においては、分離器（６）によって分離されたＥＣ−１反応器液体再循環（５）は、ＥＣ−１反応器用冷却器（８ａ）に進む。ＥＣ−１反応器用冷却器（８ａ）は中間ループ（９）と熱交換し、次いで吸収冷凍ユニット（１０）と熱交換する。運転停止冷却器バイパス（１１）において中間ループ（９）からのバイパスとして配置された運転停止冷却器（８ｂ）は、独立したＣＷを供給される。ＥＣ−１反応器用トリム冷却器（１２）は、ＥＣ−１反応器液体再循環（５）においてＥＣ−１反応器用冷却器（８ａ）から下流に配置される。
【００７１】
温度コントローラＴＣ−１０はＥＣ−１反応器（１）上に配置され、ＴＣ−２０はＥＣ−１反応器液体再循環（５）上でトリム冷却器（１２）の下流に配置され、ＴＣ−３０は中間ループ（９）上でＥＣ−１反応器用冷却器（８ａ）の上流に配置される。
【００７２】
制御弁ＣＶ−１０はトリム冷却器（１２）の周りのバイパス上に配置され、ＣＶ−２０は運転停止冷却器（８ｂ）へのバイパスと並列に中間ループ（９）上に配置され、ＣＶ−３０は、反応器用運転停止冷却器（１１）への入口で運転停止冷却器バイパス上に配置され、ＣＶ−４０は、ＥＣ−１反応器液体再循環（５）上で反応器用冷却器（８Ａ）とトリム冷却器（１２）（トリム冷却器の入口でバイパス引取りの下流で）の間に配置される。
【００７３】
流れコントローラＦＣ−１０は、中間ループ（９）上で運転停止冷却器（８ｂ）へのバイパスの上流に配置され、ＦＣ−２０は、ＥＣ−１反応器液体再循環（５）上で反応器用冷却器８ａの上流に配置される。
【００７４】
ＴＣ−１０は、ＥＣ−１反応器と連通し、ＴＣ−２０に信号を送る。ＴＣ−２０は、ＥＣ−１反応器液体再循環（５）およびＴＣ−１０と連通し、ＣＶ−４０および弁位置コントローラＸＣに信号を送る。ＴＣ−３０は、中間ループ（９）およびＸＣと連通し、ＣＶ−３に信号を送る。ＦＣ−１０は、中間ループ（９）と連通し、ＣＶ−２０に信号を送る。ＦＣ−２０は、ＥＣ−１反応器液体再循環（５）と連通し、ＣＶ−１０に信号を送る。
【００７５】
熱統合システムにおいては、ＥＣ−１反応器温度は常に調整される。ＴＣ−１０は、設定値を超える温度を検出すると、ＴＣ−２０と連通し、このＴＣ−２０は弁ＣＶ−４０に作用し、トリム冷却器（１２）を通る流れを増加させる。ＦＣ−２０は、設定値を超える流れを検出すると、ＣＶ−１０を開けるために信号を送信し、このＣＶ−１０はトリム冷却器バイパスを介して流れを増加させる（トリム冷却器を通る流れを減少させる）。
【００７６】
中間ループ（９）における流れは常に調整される。ＦＣ−１０は、設定値を超える流れを検出すると、ＣＶ−２０をほんのわずか閉めるために信号を送る。
【００７７】
中間ループ（９）における温度は調整される。ＴＣ−３０は、設定値を超える温度を検出すると、ＣＶ−３０をほんのわずか開けるために信号を送信し、このＣＶ−３０は、反応器用運転停止冷却器（８ｂ）を介して流れを増加させる。
【００７８】
ＴＣ−２０が制御中のままであることを確実にするためには、ＴＣ−３０の設定値は、弁位置コントローラＸＣによって調整される。ＴＣ−２０およびＴＣ−３０の出力の限界は、これらコントローラを範囲の中に維持するために適用される。
【００７９】
図９は、ＥＣ−１反応器温度を制御することにおける本発明の熱統合システムの運転を示す。ＴＣ−１０は、ＥＣ−１反応器から温度入力を受け、ＥＣ−１反応器温度設定値と比較し、ＴＣ−２０への信号を生成する。ＴＣ−２０は、ＥＣ−１反応器液体再循環からの温度入力およびＴＣ−１０からの信号を受け、ＣＶ−４０への信号を生成し、信号がトリム冷却器（１２）を介しての冷却の増加を要求する場合、弁を開ける。ＴＣ−３０は、中間ループ（９）から温度入力を受け、ＣＶ−３０への信号を生成し、運転停止冷却器（８ｂ）バイパスへの中間ループ制御弁ＣＶ−３０を開ける。ＦＣ−１０は、中間ループ流量入力を受け、設定値と比較し、ＣＶ−２０に信号を送信し、それによって、中間ループ流れは一定に維持される。ＦＣ−２０は、再循環ループ流量入力を受け、設定値と比較し、ＣＶ−１０に信号を送信し、それによって、再循環ループ流れは一定に維持される。
【００８０】
図５において、中間ループ（９）において流れる中間液体から反応熱を除去するためにＣＷ（２０）を供給される吸収冷凍ユニット（１０）が示される。吸収冷凍ユニット（１０）によって生成される冷却された液体は、冷却液体ループ（２１）によって消費ユニット２６（ａ）に進められる。中間ループ（９）上で吸収冷凍ユニット（１０）の下流にある温度コントローラ（ＴＣ−４０）は、中間ループ（９）上で吸収冷凍ユニット（１０）の上流にある制御弁（ＣＶ−５０）に信号を渡す。差圧制御が、冷凍ユニットのいずれかが故障した場合、一定の流れを維持するために制御ユニット（Ｙ）によって吸収冷凍ユニット（１０）のバイパス（２２）に適用される。
【００８１】
待機吸収冷凍ユニット（２３）は、独立した蒸気（２４）によって運転され、ＣＷ（２５）を供給される。温度コントローラＴＣ−５０が、冷却液体ループ（２１）上で待機吸収冷凍ユニット（２３）の下流に配置され、独立した蒸気（２４）入口にある制御弁ＣＶ−７と連通する。待機吸収冷凍ユニット（２３）は、蒸気（２４）によって運転され、冷却液体ループ（２１）のために冷却された液体を生成する。
【００８２】
消費ユニット（２６ａ）のプロセス側の出口に配置された温度コントローラＴＣ−６０は、冷却液体ループ（２１）上で消費ユニット（２６ａ）の下流に配置された制御弁ＣＶ−７０に信号を送る。２つ以上の消費ユニット（２６ｂなど）が、冷却液体ループ（２１）上にある消費ユニット（２６ａ）と並列に配置されてよい。追加の消費ユニットは、対応する温度コントローラおよび制御弁とれ連結される。
【００８３】
吸収冷凍ユニット（１０、２３）の冷却能力は、それぞれが、単一のユニットとしてともに機能する複数の分離されたサブユニット、例えば、より高い消費ユニット能力を管理するために任意の数の機械を有することができるほど高い。バイパスに適用された差圧制御は、吸収冷凍ユニット（１０）のサブユニットまでの円滑な運転および一定の流れを確実にする。
【００８４】
始動、減量運転または運転停止時には、待機冷凍ユニット（２３）は運転中であり、運転停止冷却器（８ｂ、図４）は、部分的または完全に運転中である。
【００８５】
約５０％を超えるＥＣ−１反応器の能力で、吸収冷凍ユニット（１０）は運転中であり、反応器用冷却器（８ａ、図４）およびトリム冷却器（１２、図４）は組み合わされて運転中である。
【００８６】
図１０は、吸収冷凍ユニット（１０）温度の制御における本発明の熱統合システムの運転を示す。ＴＣ−６０は、消費ユニット（２６ａ）のプロセス側の出口から温度入力を受け、消費ユニットプロセス温度出口設定値と比較し、消費ユニット（２６ａ）への冷却された液体の流れを運転または調整するためにＣＶ−７０に信号を送る。ＣＶ−７０は、消費ユニット（２６ａ）の前または後に配置することができる。
【００８７】
ＴＣ−４０は、冷凍ユニット（１０）の上流で中間ループ（９）から温度入力を受け、設定値中間ループ温度と比較し、ＴＣ−４０が設定値を超える温度を示す場合、吸収冷凍ユニット（１０）への制御弁を開けるためにＣＶ−５０に信号を送る。
【００８８】
図６において、ＥＣ−１反応器用サイドドロー気体／液体入口（３１）、気体−液体入口装置（３２）、液体空間（３３）、気体空間（３４）、ＥＣ−１反応器液体再循環出口（３５）、ＥＣ−２反応器（図示せず）への再構成二相流れ出口（３６）、溢れ堰（３７）および鎮め阻流板（３８）を有する二相分離器（３０）が示される。ブリード（３９）がよどんだ気体の蓄積を防止する。入口（３１）からの気体の大部分は、入口装置（３２）において分離され、出口（３６）を経由して直接抜け出る。ある量の気体は、入口装置（３２）から気泡として液体に混入され、鎮め阻流板（３８）を通って液体空間（３３）の中に進み、この液体空間（３３）の中で、それは、上昇し、液体から離れ、気体空間（３４）に入る。したがって、出口（３５）を抜け出る液体は、気体を含まない、実質的に単相液体流れとして抜け出る。溢れ堰（３７）は、出口（３６）の上に液面がないことを確実にし、それによって、気体は、例えば、サイクロン効果を介して二相気体液体流れとして液体とともに抜け出る。これは、特別に成形された（例えば、円錐形）出口ノズルを介して実現することができる。出口（３６）の上にある液面が、気体が出口（３６）の中に吸い込まれることを防止する。
【実施例１】
【００８９】
エネルギー効率
ＥＣ−１反応器用冷却器の能力は冷却された液体に転化され、このエネルギーはそうでない場合廃棄される。本発明の熱統合システムはＥＣ−１反応器用冷却器の能力に等しい節減を示す。世界規模のプラントではこれはほぼ１２ＭＷのオーダーである。
【実施例２】
【００９０】
安全性
本発明は、特定の状況の下でＥＣ−１反応器および消費ユニットの分断された独立した運転を可能にする。それによって、消費ユニットからの不十分な冷却水の要求量によるＥＣ−１反応器の暴走の可能性がなく、またＥＣ−１反応器の始動、減量運転または運転停止時に利用可能な不十分な冷却水による消費の問題の可能性もない。
【実施例３】
【００９１】
分離器
図１の従来技術の分離器（６）は、分離表面区域を有する分離器の底部における液面、およびこの上に分離器の上部において二相気体−液体区画で運転する標準の気体−液体分離器である。したがって、分離器は、分離のために十分な高さを必要とし、分離器の底部において低い表面速度を必要とする。ＥＣ−１反応器液体再循環入口（３１）は、必要な能力を実現するために増大する必要がある。容器のこのデザイン要件は、分離器の底部において蒸気解放を確実にするためのある一定の最大滞留時間、およびある一定の最大表面液体速度である。これらデザイン要件の適用は、極めて高い程度の乱流により分離器の底部において極めて不十分な蒸気解放をもたらす非常に平坦なパンケーキ形状の容器をもたらす。
【００９２】
図６の分離器（６）は、液相において要求滞留時間を満たし、入口装置（３２）において入口（３１）からの要求気体除去を実現し、分離された気体は出口（３６）を経由して直接抜け出る。したがって、出口（３５）を抜け出る液体は、実質的に気体を含まない単相液体流れとして抜け出し、ＥＣ−１反応器液体再循環ポンプがキャビテーションなしで運転することができることを確実にする。実質的に１００％の気体が、出口（３６）を経由して二相気体−液体としての液体とともに抜け出る。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】従来技術のＥＣ／ＭＥＧユニットを示す図である。
【図２】本発明の熱統合システムおよび制御システムの実施形態を示す図である。
【図３】本発明の熱統合システムおよび制御システムの実施形態を示す図である。
【図４】本発明の熱統合システムおよび制御システムの実施形態を示す図である。
【図５】本発明の熱統合システムおよび制御システムの実施形態を示す図である。
【図６】本発明のシステムにおいて使用するための分離器を示す図である。
【図７】本発明の熱統合システムおよび制御システムの実施形態を示す図である。
【図８】本発明の熱統合システムおよび制御システムの実施形態を示す図である。
【図９】本発明の熱統合システムおよび制御システムの実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の熱統合システムおよび制御システムの実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年11月22日(2007.11.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＧへの転化のためにＥＯからＥＣを生産するための触媒プロセスにおいて、ＥＣ−１反応器からの反応熱を除去し、１つ以上の消費ユニットによって使用するために冷却された液体を生成するための熱統合システムであって、
前記システムが、ＥＣ−１反応器、前記ＥＣ−１反応器から熱を除去するのに適しているＥＣ−１反応器用冷却器、前記反応器用冷却器および吸収冷凍ユニットと連通して、この間に中間液体を送るのに適した中間ループ（前記吸収冷凍ユニットは冷却された液体を生成するのに適している。）、
ならびに１つ以上の消費ユニットによって使用するために前記吸収冷凍ユニットにおいて生成される冷却された液体を送るのに適している冷却液体ループ
を備え、
前記システムが、前記吸収冷凍ユニットが前記冷却液体ループおよび消費ユニットのための冷却された液体を生成するために前記ＥＣ−１反応器において生成される熱を使用するようなシステムであり、
前記システムが、代替的にまたは前記吸収冷凍ユニットに加えて前記ＥＣ−１反応器から熱を除去するのに適している独立した冷却発生源を有する運転停止冷却器をさらに備え、
前記システムが、代替的にまたは前記吸収冷凍ユニットに加えて前記１つ以上の消費ユニットに役立つために冷却された液体を生成するのに適している冷却された液体の独立した待機発生源をさらに備える、熱統合システム。
【請求項２】
中間ループが吸収冷凍ユニットのバイパスを有し、それによって、中間冷却液は、熱除去のために前記吸収冷凍ユニットに送られること、または前記吸収冷凍ユニットを迂回することができる、請求項１に記載の熱統合システム。
【請求項３】
ＥＣ−１反応器用冷却器が、ＥＣ−１反応器からのサイドドローおよび液体再循環を含むＥＣ−１反応器液体再循環に配置される、請求項１または２に記載の熱統合システム。
【請求項４】
複数のコントローラと、複数の制御弁と、１つ以上の制御ユニットを備え、前記コントローラが、運転停止冷却器および吸収冷凍ユニットの運転を調整するコントローラ、または制御ユニットあるいはそれらの組合せ、ならびに／あるいは制御弁にＥＣ−１反応器の負荷および消費ユニットの要求量に関する信号を与える、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱統合システム。
【請求項５】
ＥＣ−１反応器液体再循環においてＥＣ−１反応器用冷却器の下流および前記ＥＣ−１反応器の上流に配置された、前記ＥＣ−１反応器の温度の調整のためのＥＣ−１反応器用トリム冷却器をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の熱統合システム。
【請求項６】
トリム冷却器が、ＥＣ−１反応器液体再循環コントローラの制御の下にあってＥＣ−１反応器コントローラから信号を受け、好ましい再循環温度範囲以内でＥＣ−１反応器液体再循環温度を制御するために前記トリム冷却器のＣＷ供給のための制御弁に信号を送る、請求項５に記載の熱統合システム。
【請求項７】
トリム冷却器の周りにバイパスがあり、制御弁が前記バイパスに配置され、前記バイパスに配置された前記制御弁がＥＣ−１反応器用冷却器上流の流れコントローラによって制御され、制御弁が前記トリム冷却器への入口に配置され、前記トリム冷却器入口にある前記制御弁が、前記トリム冷却器の下流、および前記バイパスがＥＣ−１反応器液体再循環流れと再結合する地点の下流に配置された温度コントローラによって制御される、請求項５に記載の熱統合システム。
【請求項８】
ＥＣ−１反応器からのサイドドローにおける二相流れを、ＥＣ−１に液体再循環を与える第１の区画、およびＥＣ−２反応器への二相流れが安定するように第２のＥＣ反応器ＥＣ−２に二相流れを与える第２の区画で分離するための二相分離器をさらに備え、好ましくは、前記分離器が、前記第２の区画において液面なしにＥＣ−２反応器へ前記二相流れを送るように作動し、それによって、液面の高まり、前記分離容器のフラッディング、および前記液体再循環からの気体の除去の不備を回避する、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱統合システム。
【請求項９】
ＥＣ−１反応器からの二相流れを分離するためのプロセスであって、
二相分離器が、前記ＥＣ−１反応器からのサイドドローにおいて配置され、
（ａ）前記二相分離器の第１の区画から前記ＥＣ−１反応器へ第１の液相成分を再循環させるステップおよび、
（ｂ）ＥＣ−２反応器への二相流れが安定するように前記二相分離器の第２の区画からＥＣ−２反応器へ第２の気体−液体二相流れを与えるステップ
を含むプロセス。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の熱統合システムを制御するための制御システムであって、複数のコントローラ、制御ユニットおよび／または制御弁を備え、前記コントローラが、前記運転停止冷却器および前記吸収冷凍ユニットの運転を調整するコントローラ、制御ユニットまたはそれらの組合せ、ならびに／あるいは制御弁にＥＣ−１反応器の負荷および消費ユニットの要求量に関する信号を与えるシステム。
【請求項１１】
ＥＯからＥＣを生産するためのプロセスまたはＥＯからＥＣを経由してＭＥＧを生産するためのプロセスにおいて、請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱統合システム、分離器または制御システムの使用法。
【国際調査報告】
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