(57)【要約】【課題】改良されたアクリロニトリル製造方法を提供する。【解決手段】アクリロニトリル精製プロセスの冷却システムからのオーバーヘッド流を凝縮させ、冷却液の一部分として冷却システムに直接再循環させる。カラムまたは分縮器でこの流れを凝縮させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリロニトリルおよび不純物を含むアンモ酸化反応器流出物を冷却システム内で水性冷却液と接触させる、アクリロニトリル精製方法における、冷却システムのオーバーヘッド流からの液体を凝縮すること、および前記液体を蒸留カラムで処理する前に、凝縮した液体を冷却システムに再循環させることを含む改良。
【請求項２】
ポンプアラウンドループを備えたカラムでオーバーヘッド流を凝縮する請求項１に記載のアクリロニトリル精製方法。
【請求項３】
分縮器でオーバーヘッド流を凝縮する請求項１に記載のアクリロニトリル精製方法。
【請求項４】
約１００〜１７０°Ｆの温度で凝縮ステップを実施する請求項１に記載のアクリロニトリル精製方法。
【請求項５】
凝縮した液体の１５〜１００％を再循環させる請求項１に記載のアクリロニトリル精製方法。
【請求項６】
凝縮した液体の２５〜５０％を再循環させる請求項１に記載のアクリロニトリル精製方法。
【請求項７】
凝縮した液体の約３分の１を再循環させる請求項１に記載のアクリロニトリル精製方法。
【請求項８】
アクリロニトリルおよび不純物を含むアンモ酸化反応器流出物を冷却システム内で水性冷却液と接触させる、アクリロニトリル精製方法における、冷却システムのオーバーヘッド流からの液体を吸収器カラムで凝縮すること、および凝縮した液体の一部分を冷却システムに直接再循環させることを含む改良。
【請求項９】
約１００〜１７０°Ｆの温度で凝縮ステップを実施する請求項８に記載のアクリロニトリル精製方法。
【請求項１０】
凝縮した液体の１５〜１００％を再循環させる請求項８に記載のアクリロニトリル精製方法。
【請求項１１】
凝縮した液体の約３分の１を再循環させる請求項８に記載のアクリロニトリル精製方法。
【請求項１２】
アクリロニトリルおよび不純物を含むアンモ酸化反応器流出物を冷却システム内で水性冷却液と接触させる、アクリロニトリル精製方法における、冷却システムのオーバーヘッド流からの液体を分縮器で凝縮すること、および凝縮した液体の一部分を冷却システムに直接再循環させることを含む改良。
【請求項１３】
凝縮した液体の１５〜１００％を再循環させる請求項１２に記載のアクリロニトリル精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロピレンの触媒的アンモ酸化により製造されるアクリロニトリルの回収と精製に関する。より詳細には、本発明は、反応器流出物（ｒｅａｃｔｏｒ  ｅｆｆｌｕｅｎｔ）を処理するのに用いられる冷却器（ｑｕｅｎｃｈｅｒ）の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレン、アンモニア、および酸素（空気）からのアクリロニトリルの工業的調製法では、反応器流出物は、所望する生成物であるアクリロニトリル以外に、副生成物であるシアン化水素、アセトニトリル、およびスクシノニトリルや他のニトリル類などの他の不純物をかなりの量で含む。流出物の正確な組成とそれが含む副生成物および不純物とは、アンモ酸化反応条件および触媒に応じてかなり変化し得る。
【０００３】
記載された類の反応器流出物を処理して、生成物であるアクリロニトリルならびにシアン化水素やアセトニトリルなどの所望する副生成物を分離し回収する方法が知られている。例えば、その開示は参照により本明細書に組み込まれる米国特許第３，３９９，１２０号、３，４３３，８２２号、３，９３６，３６０号、４，０５９，４９２号、４，１６６，００８号、４，４０４，０６４号、および５，８９５，８２２号を参照。通常、これらの方法には反応器流出物を冷却室に導くことが含まれ、そこでそれは、流出物を冷却し反応器内で生成したポリマーなどのいくつかの汚染物質を除去するための水（反応による過剰のアンモニアを中和するために、通常硫酸を含む）と接触する。冷却室からの冷却流出ガスは吸収器（ａｂｓｏｒｂｅｒ）カラムへ流入し、そこでガスは水と接触する。吸収器カラム底部からの液体の流れは、反応で生成したニトリル類および不純物のほとんどを含んでおり、抽出蒸留カラムへ送られる。抽出蒸留カラムからのアクリロニトリルの大部分は、カラムのオーバーヘッド（留出物）として得られ、一方、水および不純物はカラム底部からの流れを構成する。当分野の慣行によれば、前記の底部の流れは２次の蒸留またはストリッパカラムに供給されて、オーバーヘッド流としてアセトニトリルと水が分離されることが多く、水および様々な不純物を含むこの２次カラムの底部は、冷却カラムに再循環（ｒｅｃｙｃｌｅ）される。再循環流の不純物は冷却システムに受け入れ可能であると考えられていたようである（例えば、米国特許第３，９６０，３６０号参照）。
【０００４】
冷却カラムにより必要とされる大量の冷却液と廃棄物処理を考慮することにより、再循環水の適切な使用がプロセスの重要な問題となる。したがって、当分野の技術者により、再循環の実施における改善が追求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、アクリロニトリルを製造する改良された方法を提供する。特に、本発明は、反応器からの流出物を処理するための改良された方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
好ましい実施形態では、冷却器からのオーバーヘッド流が凝縮され、凝縮物の一部分は冷却器に再び戻され、凝縮物の残りは蒸留カラムで処理される。ポンプアラウンド（ｐｕｍｐ−ａｒｏｕｎｄ）ループおよび分縮器（ｐａｒｔｉａｌ  ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）を備えたカラムを含めた様々な手法により、オーバーヘッド流を凝縮させることができる。凝縮プロセスの温度は、利用できる冷却流の相対的経済性により決められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、プロピレンの触媒的アンモ酸化によりアクリロニトリルが製造される反応器からの反応器生成物流出物の処理に、有益に使用され得る。このような反応によるアクリロニトリルの商業的生産はよく知られている。このような反応の生成物流出物は通常、アクリロニトリル以外に、副生成物であるシアン化水素、アセトニトリル、アクロレイン、シアン化水素の付加化合物ならびに高沸点で樹脂状の有機化合物を含んでいる。
【０００８】
反応器生成物流出物は、それらが反応器を出る時、通常約８７０°Ｆの温度である。それらは、水流が断熱冷却に用いられるホットクエンチ（ｈｏｔ  ｑｕｅｎｃｈ）システムで冷却されることが多い。冷却用に使用される源材料および流れの組成は、設置の資本経費、プラントにより発生する廃棄物の流れ、プラントの運営経費、ならびに冷却作業性に相当に影響し得るタールを形成する冷却過程の傾向に、かなりの影響がある。
【０００９】
システムに「清浄な（ｃｌｅａｎ）」水だけを供給することにより、冷却液を提供することができる。例えば、新しい（ｆｒｅｓｈ）処理水または凝縮水を利用することができる。別法として、下流ストリッパからの、高沸点物（ｈｉｇｈｂｏｉｌｅｒ）が多い再循環流を希釈するために、清浄な水を用いることができる。しかし、加えたこのような水、ならびにプロセス全体で発生した水は、最終的には一掃されなければならず、プロセス全体の水が過度に増加した場合、許容できない、または経費の掛かる廃棄物処理問題が起こり得る。したがって、プロセスの再循環流から可能な限度まで冷却水を引き出すことが、通常望ましい。
【００１０】
本発明は、既存のシステムの改良であり、冷却オーバーヘッド蒸気から液体を凝縮させることにより得られる水を冷却過程に供給することと、それを冷却に再循環させることとを含む。ポンプアラウンドループを備えた吸収器などのカラム、あるいは分縮器を含めた様々なプロセスでこの補給水（ｍａｋｅｕｐ  ｗａｔｅｒ）を凝縮させることができる。
【００１１】
好ましい一実施形態では、底部の液体温度が約１４４°Ｆ、ポンプアラウンド部分を出て行く蒸気が約１００°Ｆである、ポンプアラウンドループを備えた吸収器カラムで、水を凝縮させる。凝縮物質の一部分が冷却補給水として再循環される。再循環量は冷却器に必要な物質収支により決められる。好ましい実施形態では、凝縮流体の約３分の１が再循環される。この量は、凝縮物が生成した温度を含めた冷却器の条件に応じて変化し得る。再循環される凝縮物の量は約１５％から１００％まで変化し得る。この水を、他の再循環水、あるいは冷却システムに供給する必要があれば新しい水と、合わせることができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態の簡略化した流れ図を例示する添付図を参照することにより、本発明をより良く理解することができる。
【００１３】
本発明では、従来実施されているように、アンモ酸化反応器流出物（所望する場合は予備冷却してもよい）が、導管１を通って冷却カラム２に入り、そこでそれはライン１４を通って導入される冷却液と接触する。（この図では冷却カラムが示されているが、冷却システムは、別法として、例えば、ベンチュリ塔、スプレ塔など任意のガス−液体接触手段であってよい。）この冷却液は主に水であり、以下に記載する再循環流として得られるものとして示している。しかし、所望する場合は、図示していないが他の源から完全にまたは部分的に、冷却液を得ることもできる。上で説明したように、プロセスを源とする再循環冷却水を、「清浄な」水で補充または入れ替えすることができる。さらに、反応器流出物中の過剰のアンモニアを中和するために、十分な硫酸を加えてもよい。冷却システム自体内での高沸点物の生成を最小限にするために、好ましくは、システムは、プロセスの他の考慮すべき事柄と均り合った、実行可能な最も低い温度およびｐＨで運転される。
【００１４】
水および、通常、高濃度の有機不純物と硫酸塩とを含む底部の流れは、廃棄またはさらなる処理のために導管３を通って冷却カラムを出て行く一方で、冷却された反応器流出物ガスは、導管４を通って出て行き、吸収器カラム５に供給される。このガスは、導管７を通して導入された水と接触する。非凝縮性ガスは導管６を通ってオーバーヘッドを出て行く一方で、生成物の大部分であるアクリロニトリル、アセトニトリル、および他の有機物は、導管１３の水性サイドドロー（ｓｉｄｅｄｒａｗ）を通して出て行く。いくらかのアクリロニトリル、アセトニトリル、および不純物を含む底部の水性の流れが、導管８を出て、抽出蒸留カラム９に供給される。底部の水性の流れの一部分は導管１４を通して再循環されて冷却２に戻る。
【００１５】
好ましい実施形態では、吸収器５の底部の温度は、約１４４°Ｆの温度に保たれ、ポンプアラウンド部分を出て行く蒸気は、約１００°Ｆに保たれる。抽出蒸留カラムの設計は、様々であり、しばしば熱回収装置を用い、またカラムのポイントからポイントへの、あるいは他のプロセスユニットからの再循環流を用いて、分離効率および／または経済性を最適化するということに言及しておく。このカラムならびに既に参照した冷却および吸収塔カラムの設計の詳細は、本発明にとって重要ではなく、商業的に実行可能な任意の設計を利用することができる。通常、抽出蒸留カラムでは、水を導管１１（通常、吸収器の底部からの流れの供給ポイントの上部に位置する）を通して導入して、通常５０〜１００段、あるいはそれ以上のトレイを含むカラムで抽出蒸留を実施する。先行する吸収器カラムにとって最適な組成物を得るために、導管１１のドローポイント（ｄｒａｗ  ｐｏｉｎｔ）は、好ましくは、導管７のそれの２から１０段下にある。導管１１のドローポイントが導管７のそれの下にあることは必須ではない。アクリロニトリルとシアン化水素は、導管１０を通してオーバーヘッドとして除去される。好ましくは、アセトニトリルは、導管１７を通して抽出蒸留カラムから除去される。このことは必須ではないが、そうでなければ、導管６を通してストリッパを出て行くオーバーヘッド流はかなりの量のアセトニトリルを含むであろう。
【００１６】
当分野の技術者は、意図されたそれらの機能を達成するために必要な熱が全てのカラムに供給され、また経済性のために、このような熱の多くは、カラムに処理液体を供給するため、あるいは様々な成分の濃度／分離を向上させるために用いられる再循環流から得られることを理解されよう。このような再循環と熱回収技術は、従来から実施されており、簡単化のために、図には示さず、また本明細書中に詳述していない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を簡略化した形のプロセスの流れ図で示す概略図である。簡単化のために、プロセスに関連して通常用いられる様々な再循環流および熱供給／回収手段は示さない。
【符号の説明】
【００１８】
１  導管
２  冷却カラム
３  導管（廃棄または再処理）
４  導管（冷却された反応器流出物ガス）
５  吸収器カラム
６  導管（非凝縮性ガス）
７  導管（水）
８  導管（底部の水性の流れの一部）
９  抽出蒸留カラム
１０  導管（アクリロニトリルおよびシアン化水素）
１１  導管（水）
１２  導管
１３  導管（水性サイドドロー、生成物の大部分）
１４  導管（冷却液（底部の水性の流れの一部））
１７  導管（アセトニトリル）
【図１】
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【外国語明細書】
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