(57)【要約】エタン酸化によって酢酸を製造する方法について詳述する。エタン酸化の副生成物の一つは水であり、これは通常、酢酸処理過程と同じ流れの中の処理過程から除去される。本明細書中に記載のように、エタン酸化反応器流出物は、水、酢酸及びガス流を別々に回収してエタン酸化反応器にリサイクルするために、予備脱水塔で処理する。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エタン酸化反応器でエタンを酸化して、水、酢酸及びエタンを含む生成物流を形成し、そして
塔で前記生成物流を処理して、少なくとも約90パーセントの酢酸を含む底部流、約１パーセント未満の酢酸を含む水流、及びエチレンと未反応エタンとを含むガス流を別々に回収することを含む、酢酸の製造方法。
【請求項２】
前記生成物流が、前記酸化段階後且つ前記処理段階前にフィルターを通って流れる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記予備脱水塔の圧力が約１バール〜約50バールである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記処理段階が、リボイラーを使用することによって追加のエネルギー入力を塔に供給することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記処理が、オーバーヘッド凝縮系で前記ガス流を冷却することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ガス流が約100℃〜約120℃に冷却される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記酸化段階を約400℃〜約600℃で実施する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記酸化段階がキャリヤガスを利用する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記キャリヤガスが、窒素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、空気、蒸気及びその組み合わせからなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記酸化反応器の圧力が約１バール〜約50バールである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
エタン源、酸素源、リサイクル流及び出口流と通じているエタン酸化反応器；
前記出口流及びオーバーヘッドガス流と通じている予備脱水塔；及び
前記オーバーヘッドガス流及び前記リサイクル流と通じているCOx変換器
を含む、酢酸の製造装置。
【請求項１２】
前記オーバーヘッドガス流がさらに、オーバーヘッドリサイクル流と、リフラックス流と、水流とに通じている凝縮器を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記凝縮器が、約100℃〜約120℃の操作温度を有する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記予備脱水塔がさらに、前記予備脱水塔と、リボイラーリフラックス流と、酢酸流とに通じているリボイラーを含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記リボイラーが、前記リボイラーリフラックス流の一部を気化するのに十分に高い操作温度を有する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記予備脱水塔が25〜35段階を有する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
エタン源、酸素源、リサイクル流、及び出口流と通じているエタン酸化反応器；
前記出口流、酢酸流、及びオーバーヘッドガス流と通じている予備脱水塔；
前記出口ガス流と通じている凝縮器；及び
前記酢酸流と通じているリボイラー
を含む酢酸の製造装置。
【請求項１８】
前記オーバーヘッドガス流と前記リサイクル流とに通じているCOx変換器をさらに含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項１９】
水と酢酸とエタンとを含む生成物流を製造するためのエタンの酸化手段；及び
少なくとも約90パーセントの酢酸を含む底部流、約１パーセント未満の酢酸を含む水流、及びエチレンと未反応エタンとを含むガス流を別々に回収するための前記プロセス流の処理手段
を含む、酢酸の製造装置。
【請求項２０】
前記処理手段が、前記予備脱水塔と、リボイラーリフラックス流と、酢酸流とに通じているリボイラーを含む、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エタンを酸化して酢酸を製造する方法に関する。特に本発明は、予備脱水塔(predehydration  tower)を使用して酸化反応器生成物流から酢酸を回収する、エタンを酢酸に酸化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気相でのエタンの酢酸及びエチレンへの酸化的脱水は当業界で公知である。通常、この方法は、流動床または固定床反応器中で気体供給材料を反応させることを含む。この気体供給材料はエタン及び／またはエチレンを含み、これらは純粋な気体として、または一種以上の他の気体との混合物として反応器に供給される。そのような追加の、またはキャリヤの気体の例としては、窒素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、空気及び／または水蒸気がある。分子酸素を含む気体は、空気、または空気よりも多いか少ない分子酸素を含む気体、たとえば酸素であってもよい。達成し得るエタン転換率、そして酢酸の収率が高いので、比較的高い酸素含有量が好ましい。酸素または分子酸素を含む気体は、反応条件下における爆発限界外の濃度範囲で添加すると、方法を実施し易くなるので好ましい。しかしながら、爆発限界内でエタン/エチレン対酸素比を使用することも可能である。反応は400〜600℃の温度で実施するが、圧力は１〜50バール（100,000〜5000,000Pa）の範囲などの大気圧または過圧であってもよい。
【０００３】
エタンは通常、酸素または分子酸素を含む気体を供給する前に、窒素または水蒸気などの不活性気体と一緒に最初に混合する。この混合気体は好ましくは、この気体混合物を触媒と接触させる前に、予熱領域で反応温度に予熱する。酢酸は通常、反応器を離れる気体から、凝縮させることによって分離する。残りの気体は反応器入口に再循環され、そこには酸素または分子酸素を含む気体とエタン及び／またはエチレンが計量して入れられる。再循環された気体は常にエチレンとエタンとの両方を含む。
【０００４】
図１は、一般的な従来技術による酢酸製造方法を示す図である。この基本的なシステムでは、エタン含有流（１）がエタン酸化反応器（３）に酸素含有気体（２）と一緒に供給される。この反応器は流動床でも固定床反応器であってもよい。反応器（３）の内部では、エタンが酢酸、エチレン及び種々の酸化炭素(COx)に酸化される。これら三種の主成分を含む気体反応器流出物（４）はリサイクル気体スクラバー(scrubber)（５）に供給され、それはエチレン、エタン及びCOxを含む上部流を生成する。リサイクル気体スクラバーからのこの上部流（７）は、上部流からCOxを除去する処理段階（８）に送られる。次いで精製された流れ（９）がさらに酢酸に転換するために酸化反応器（３）へリサイクルされる。酢酸、水及び重質留分副生成物を含む、リサイクル気体スクラバー（５）からの底部流（６）は、当業界で公知のように精製して精製酢酸を提供することができる。たとえば底部流は、水を除去するための乾燥カラム、続いてプロピオン酸と他の重質成分とを除去するための重質留分カラムに送ることができる。
【０００５】
多くの場合、エタン酸化反応器流出物は、高温で反応器を出て、大量の水を含んでいる。水は最終的には処理過程から分離しなければならず、上記のごとく、水は酢酸と同じ流れの中で処理過程から除去することが多く、水を除去するためにさらに処理にかけられる。従って、酢酸をエタン酸化の流出物中の水から分けて酢酸反応器へ回収でき、その結果さらに水を除去する段階を排除する方法を開発するのが有益である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、エタン酸化によって酢酸を製造する方法を提供することである。エタン酸化の副生成物の一つの水は通常、酢酸と一緒に反応器流出物から除去される。本発明の一つの目的では、エタン酸化反応器にリサイクルするために、水、酢酸及びガス流を個別に回収するためにこの反応器流出物を予備脱水塔で処理することである。
【発明の詳しい説明】
【０００７】
本発明は、エタンの酸化から酢酸を選択的に製造するための方法を提供する。エタン酸化反応の副生成物の一つは水であり、本出願の目的は、予備脱水塔を使用してこの処理過程から乾燥酢酸を回収することである。
【０００８】
エタンの酸化は、流動床または固定床反応器で実施することができる。流動床で使用する場合には、触媒は通常、10〜200μｍの範囲の粒径に粉砕されるか、または噴霧乾燥により製造される。
【０００９】
気体原材料及び、前記原材料気体と混合した任意のリサイクル気体は、主にエタンを含んでおり、若干のエチレンも含んでいるかもしれないが、純粋な気体としてまたは一種以上の他の気体との混合物で反応器に供給される。そのような追加のまたはキャリヤ気体の好適な例としては、窒素、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素、空気及び／または蒸気がある。分子酸素を含む気体は空気、または空気よりも高いか低い濃度の分子酸素を含む気体、たとえば純粋な酸素であってもよい。エタン酸化反応は通常、約400〜約600℃、好ましくは約450〜約550℃で実施され、重要なことは、その温度はエタンを酸化するのに十分に高くなければならないということである。好適な温度は、エタン酸化反応器で使用される触媒に依存する。この反応で使用するための触媒は広範囲に及び、当業者は、好適な反応温度を見つけることによって触媒性能を最適化する方法が解るだろう。圧力は、大気圧または過圧など、たとえば約1〜約50バール（約100,000〜約5000,000Pa）、約１〜約30バール（約100,000〜約3000,000Pa）であってもよい。
【００１０】
酸化反応では、エチレン、酢酸、水、COx(CO及びCO2)、未反応エタン及び種々の重質副生成物を含む気体の混合物を生成する。この生成気体は通常、約450〜約600℃の範囲の温度で反応器を出る。次いで、反応器からの生成気体流出物は、触媒微粉を除去するために濾過するのが好ましく、次いで予備脱水塔に運ばれる。
【００１１】
反応器流出物は予備脱水塔の底部に入り、その流れが高温であるため、塔の中の水から酢酸を分離させるのに必要なエネルギーの全部ではないが殆どを提供する。あるいは、予備脱水塔の底部のリボイラーを使用して、塔への追加のエネルギー入力を提供することができる。塔はエタン酸化反応器の圧力またはそれに近い圧力で操作し、好ましくは25〜35段階を含むが、段数は、所望の分離品質に依存して変動し得る。オーバーヘッド凝縮系はオーバーヘッドガス流を水蒸気の凝集点未満の温度、好ましくは約100〜120℃に冷却し、リフラックス(還流：reflux)を予備脱水塔に供給する。オーバーヘッド液体水生成物を回収し、この水は非常に低レベル、好ましくは１％未満の酢酸を含むので、この流れは生物学的に処理できる。そのような処理方法は当業界で公知である。予備脱水塔からの底部流は、慣用のストリッパー(stripper)で処理された流れよりもずっと少ない水分量、好ましくは10％未満の水を伴う粗製の酢酸である。予備脱水塔由来の気体上部流は、固定床CO転換器に、続いて上部流からCOxを除去する処理段階へ送られる。この精製された流れは次いで、さらに酢酸に転換させるためにエタン酸化反応器にリサイクルされる。
【００１２】
当業者には、先の段落で参照される塔、スクラバー及び工程計画は、種々の熱交換器、ポンプ及びコネクタと関連するものであり、これらは含まれる特定の気体混合物によって決定される操作パラメーターをもつことは理解されよう。上記開示を鑑みれば、正しい配置及びパラメーターを決定することは当業者の技量の範囲内である。
【００１３】
図２は、本発明の一態様を示す図である。この態様において、気体エタン供給材料（１１）とリサイクル気体（２４）は、純粋な気体として、または上記の一種以上のキャリヤ気体との混合物中でエタン酸化反応器（１３）に供給される。酸素含有気体（１２）も反応器（１３）に供給される。エタン酸化反応温度は通常、使用される触媒に依存して、約400〜約600℃、好ましくは約450〜約550℃で実施されるが、重要なことは、その温度がエタンを酸化するのに十分に高くなければならないということである。好適な温度は、多くの利用可能な触媒のどれがエタン酸化反応器で使用されるかに依存する。そのような温度決定は、当業者の技量の範囲内である。
【００１４】
酸化反応により、エチレン、酢酸、水、COx、未反応エタン及び種々の重質副生成物を含む気体の混合物（１４）が生成する。次いでエタン酸化生成気体（１４）は、予備脱水塔（１５）の底部に導入される。底部流を加熱することによって塔へ追加のエネルギー入力を提供するために予備脱水塔基部にリボイラー（１６）が提供されるが、反応器出口流（１４）の温度に依存して必ずしも必要ではない。主に酢酸を含む予備脱水塔の底部流は、リボイラー（１６）で加熱され、蒸気の一部を予備脱水塔（１５）に再導入するために気化させる。底部流の残余、粗製の酢酸流（１７）は、系から除去されて、さらに処理するために下流に送られる。
【００１５】
オーバーヘッド凝縮系（１９）はオーバーヘッドガス流（１８）を冷却し、液体リフラックス（２０）を予備脱水塔（１５）に供給する。非常に低レベルの酢酸を含むオーバーヘッド液体水生成物（２１）は回収される。この水流（２１）は次いで、さらに処理、浄化及び／または廃棄するために送られる。主に未反応エタン、エチレン及びCOx気体を含む、予備脱水塔からの気体上部流（２２）は、次いで固定床CO転換器、続いて上部流からCOxを除去する処理段階（２３）へ送られる。次いでこの精製流（２４）は、さらに酢酸へ転換するためにエタン酸化反応器（１３）にリサイクルされる。
【００１６】
上記記載は説明の目的のためだけに提供されたものであり、本発明を限定するものではない。当業者には種々の変形及び変更が容易に考えつくであろう。従って、上記記載は単なる例示であって、本発明の範囲は以下の請求の範囲によって確定されるものと理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、従来技術の酢酸製造方法を示す図である。
【図２】図２は、本発明の酢酸製造方法の一態様を示す図である。
【図１】
2009526055.tif 000003
【図２】
2009526055.tif 000004
【国際調査報告】
2009526055.tif 000005