(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）プロパン、プロピレン又はイソブチレン、又は（Ｂ）（メタ）アクロレインの一方又は両方と分子状酸素又は分子状酸素含有ガスとの気相接触酸化反応により得られる（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を含む反応ガスを捕集装置において溶媒と接触させて、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を前記溶媒に捕集する工程を含む（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法において、
前記反応ガスを複数の箇所から前記捕集装置に供給し、捕集装置において衝突させることを特徴とする（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法。
【請求項２】
前記複数の箇所間での前記反応ガスの流量の誤差が±１０％以下であることを特徴とする請求項１記載の（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法。
【請求項３】
前記複数の箇所から前記捕集装置に供給された全ての前記反応ガスが直接かつ一箇所以上で衝突することを特徴とする請求項１又は２に記載の（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法。
【請求項４】
前記捕集装置の横断面形状が円形であり、前記複数の箇所から前記捕集装置に供給された全ての前記反応ガスが直接、かつ捕集装置の中央で衝突することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法。
【請求項５】
前記溶媒は、８０重量％以上の水を含有する水溶液であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法。
【請求項６】
前記捕集装置は、捕集塔を有する塔式捕集装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法。
【請求項７】
（Ａ）プロパン、プロピレン又はイソブチレン、又は（Ｂ）（メタ）アクロレインの一方又は両方と分子状酸素又は分子状酸素含有ガスとの気相接触酸化反応により得られる（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を含む反応ガスを溶媒と接触させて捕集する捕集装置において、
前記反応ガスと前記溶媒とが接触する接触部と、前記接触部に前記反応ガスを供給する複数の反応ガス供給手段と、前記接触部に前記溶媒を供給する溶媒供給手段とを有し、
前記反応ガス供給手段は、反応ガス供給手段のそれぞれから前記接触部に供給される反応ガスが接触部において衝突するように反応ガスを供給することを特徴とする捕集装置。
【請求項８】
前記反応ガス供給手段は、それぞれが供給した前記反応ガスが前記接触部の一箇所以上で衝突する向きに設けられていることを特徴とする請求項７記載の捕集装置。
【請求項９】
前記接触部は、横断面形状が円形であり、前記反応ガス供給手段は、同一平面上に設けられ、かつ前記接触部の中央に向けて前記反応ガスを供給するように設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載の捕集装置。
【請求項１０】
前記反応ガス供給手段から供給された反応ガスが直接衝突することを妨げる部材を有さないことを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の捕集装置。
【請求項１１】
前記接触部が捕集塔であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法に関し、より詳しくは、プロピレン、プロパン又はイソブチレンを分子状酸素を用いて接触気相酸化により得られた（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を含有する気体から、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を溶媒により捕集する（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸は、通常、多管式反応器を用いて、プロピレン、プロパン又はイソブチレンを複合酸化物触媒の存在下で分子状酸素又は分子状酸素含有ガスを用いて気相接触酸化反応により製造され、製造された反応ガスから（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を、捕集溶媒を用いて捕集する方法により得ることができる。
【０００３】
これまでの、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を含有するガスからの、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の溶媒による捕集方法としては、例えば、水又は水溶液を捕集溶媒として用いて捕集する方法が挙げられる。このような捕集方法としては、例えば捕集に用いる水溶液の組成を調整することによって、大量のガスを冷却し、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を捕集しようとする技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような、従来の水溶液による（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸含有ガスからの（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集においては、捕集装置へ供給される反応ガス量が極めて多量なため、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の一部も捕集しきれずにガスと共に排出されるという問題点があった。
【０００５】
一方で、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の溶媒による捕集方法としては、例えば、捕集装置内の内装物の形状や配置方法を調整することによって、大量のガスを冷却し、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を捕集しようとする技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
捕集装置内の内装物に高性能の充填物を採用する上記の方法においては、捕集装置として捕集塔を用いる場合、捕集塔の運転の変動によって、塔頂へ留出するアクリル酸が増加した場合、アクリル酸の重合による閉塞を起こしやすいという問題があるため、充分ではない。
【特許文献１】特開平９−１５７２１３号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、捕集装置を用いての（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸含有ガスからの（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集において、重合を防止しながら、効率よく捕集する方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記問題点を解決するため、各種の検討を行った結果、捕集の際に、捕
集装置に流入する反応ガスの流入時の供給方法が捕集装置の効率と重合防止に密接な関係があることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、（Ａ）プロパン、プロピレン又はイソブチレン、又は（Ｂ）（メタ）アクロレインの一方又は両方と分子状酸素又は分子状酸素含有ガスとの気相接触酸化反応により得られる（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を含む反応ガスを捕集装置において溶媒と接触させて、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を前記溶媒に捕集する工程を含む（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法において、反応ガスを複数の箇所から捕集装置に供給し、捕集装置において衝突させる（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法である。
【００１０】
また、本発明は、（Ａ）プロパン、プロピレン又はイソブチレン、又は（Ｂ）（メタ）アクロレインの一方又は両方と分子状酸素又は分子状酸素含有ガスとの気相接触酸化反応により得られる（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を含む反応ガスを溶媒と接触させて捕集する捕集装置において、前記反応ガスと前記溶媒とが接触する接触部と、前記接触部に前記反応ガスを供給する複数の反応ガス供給手段と、前記接触部に前記溶媒を供給する溶媒供給手段とを有し、前記反応ガス供給手段は、前記接触部において前記反応ガスが衝突するように反応ガスを供給する捕集装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、捕集装置において邪魔板等の気流の規制手段を用いなくても反応ガスをより一層分散させることが可能となり、反応ガスと溶媒とをより一層接触させることが可能となることから、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を溶媒により捕集する際、重合を防止しながら、効率よく捕集することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸の捕集方法は、（Ａ）プロパン、プロピレン又はイソブチレン、又は（Ｂ）（メタ）アクロレインの一方又は両方と分子状酸素又は分子状酸素含有ガスとの気相接触酸化反応により得られる（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を含む反応ガスを捕集装置において溶媒と接触させて、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を前記溶媒に捕集する工程を含む。
【００１３】
本発明において、（メタ）アクロレインは、アクロレイン又はメタクロレインを意味し、（メタ）アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。本発明における（メタ）アクロレイン、又は（メタ）アクリル酸を含む反応ガスは、通常、工業的には、プロパン、プロピレン、イソブチレン及び／又は（メタ）アクロレインを固体触媒存在下で分子状酸素により酸化する、いわゆる接触気相酸化によって得られる。
以下、アクリル酸を代表例として説明する。
【００１４】
一般的なアクリル酸の製造法として、プロピレンを酸化モリブデン系固体酸化触媒の存在下で、空気等の分子状酸素含有ガスと反応させて直接アクリル酸を製造する方法（一段法：例えば特開平７−５３４４８号公報等参照）と、第一の反応帯域でプロピレンを酸化モリブデン系固体酸化触媒の存在下で分子状酸素と反応させてアクロレインを得、次いで第二の反応帯域でアクロレインを酸化モリブデン系固体酸化触媒の存在下で分子状酸素と反応させて、アクリル酸を製造する方法（二段法：例えば特開昭４７−１０６１４号公報、特開昭６３−９３７４７号公報等参照）等があり、これらに記載の方法で得られるガスを、本発明において反応ガスとして好ましく使用できる。
【００１５】
本発明において、上記のようにして得られたアクリル酸の反応ガスは、アクリル酸を含むガス状態であるため、反応ガスからアクリル酸を分離するために、溶媒と接触させてア
クリル酸を捕集し、アクリル酸含有溶液としてアクリル酸を得る。
【００１６】
反応ガスは、通常２５０〜３００℃程度の高温で接触気相酸化して発生するアクリル酸を含んだ反応ガスであるが、捕集塔に供給される前に、１４０〜２５０℃、特に１７０〜２２０℃に冷却されることが好ましい。
【００１７】
本発明の捕集方法において用いられる溶媒（以下、この溶媒を特に「捕集溶媒」ともいう）は特に限定されないが、８０重量％以上の水を含有する水溶液を用いることが好ましく、より好ましくは、８５重量％以上の水を含有する水溶液が用いられる。捕集溶媒の水以外の成分としては、ホルムアルデヒド、蟻酸、酢酸、アクリル酸等が挙げられる。捕集溶媒としてこれらを用いることで、アクリル酸の捕集効率を向上させることができる。
【００１８】
本発明の捕集方法に用いられる捕集装置としては、気液接触を行うことができ、かつ液体を回収することができる装置であれば特に限定されないが、捕集塔を有する塔式捕集装置が好ましい。捕集塔としては、特に制限はないが、棚段式又は充填物式等の捕集塔が挙げられる。
【００１９】
具体的には、棚段式としては、ダウンカマーのある泡鐘トレイ、多孔板トレイ、バルブトレイ、スーパーフラックトレイ、マックスフラクストレイ等、ダウンカマーの無いデュアルフロートレイ等がある。
【００２０】
充填物としては、規則充填物として、スルザー・ブラザース（株）製のスルザーパック、住友重機械工業（株）製の住友スルザーパッキング、住友重機械工業（株）製のメラパック、グリッチ（株）製のジェムパック、モンツ（株）製のモンツパック、東京特殊金網（株）製のグッドロールパッキング、日本ガイシ（株）製のハニカムパック、ナガオカ（株）製のインパルスパッキング、三菱化学エンジニアリング（株）製のＭＣパック等がある。
【００２１】
不規則充填物としては、ノートン（株）製のインタロックスサドル、日鉄化工機（株）製のテラレット、ＢＡＳＦ（株）製のポールリング、マストランスファー（株）製のカスケード・ミニ・リング、日揮（株）製のフレキシリング等がある。
【００２２】
本発明では、これらの種類に限定されることはなく、また一般に使用されるように、棚段式及び充填物式は１種類以上組み合わせて用いることができる。
【００２３】
本発明では、前記反応ガスを複数の箇所から捕集装置に供給し、捕集装置において衝突させる。
【００２４】
反応ガスの供給箇所の数は、二以上であれば特に限定されない。生産性や操作性、設備コスト等の観点から、２〜８、さらには２〜４程度が好ましい。
【００２５】
反応ガスは、捕集装置において衝突するように、前記複数の箇所から捕集装置に供給される。これにより捕集装置では、衝突板や邪魔板等の、ガスに接触してガスの流れを規制する規制部材を用いることなく、反応ガスが分散し、捕集溶媒と反応ガスとの接触性が高められる。また、反応ガスの分散は、前記規制部材によるものではないので、規制部材での重合物の発生が防止される。
【００２６】
本発明では、前記複数の箇所から供給された反応ガスの全てが捕集装置において衝突することが好ましいが、捕集装置において反応ガスが十分に分散するのであれば、複数の箇所から供給された反応ガスの全てが衝突しなくても良い。また、本発明では、複数の箇所
から供給された反応ガスの全てが一箇所で衝突することが好ましいが、捕集装置において反応ガスが十分に分散するのであれば、捕集装置における複数の箇所で反応ガスを衝突させても良い。
【００２７】
反応ガスは、前記複数の箇所から捕集装置における任意の一箇所に向けて反応ガスを供給することによって、捕集装置において衝突させることが可能である。捕集装置における反応ガスの衝突は、反応ガスの供給方向を固定して、この供給方向に応じて供給量を調整しても良いし、反応ガスの供給量を固定して、この供給量に応じて供給方向を調整しても良いし、反応ガスの供給方向又は供給量に応じて反応ガスの供給量又は供給方向を調整しても良い。
【００２８】
本発明では、捕集装置への反応ガスの全供給量（Ｑ）を捕集装置における反応ガスの供給箇所の数（Ｎ）で割った量（Ｑ／Ｎ）を基準としたときに、複数の箇所間での反応ガスの流量の誤差が±１０％以下であることが、捕集装置における反応ガスの分散性を高める上で好ましい。このような流量の制御は、例えばヘッダ（分配器）等の分配手段やファン、バルブ等の流量調整手段等の使用や、反応ガスを捕集装置に供給するための個々のノズルの口径とこれを流れる反応ガスの流速との組み合わせ等によって調整することが可能である。このような流量の制御は、特に前記複数の箇所からほぼ等距離の、捕集装置における任意の箇所で反応ガスを衝突させる場合により一層効果的である。
【００２９】
本発明では、前記複数の箇所から捕集装置に供給された全ての反応ガスが直接かつ一箇所で衝突することが、捕集装置における反応ガスの分散性を高め、かつ前記規制部材等の捕集装置の部材と反応ガスとの接触による重合物の発生を防ぐ上でより好ましい。
【００３０】
本発明では、例えば前述した塔式捕集装置のように、前記捕集装置の横断面形状が円形である場合では、前記複数の箇所から捕集装置に供給された全ての反応ガスが直接、かつ捕集装置の中央で衝突することが、捕集装置における反応ガスの分散性を高め、反応ガスと捕集溶媒との接触性を高め、かつ前述した重合物の発生を防ぐ上で好ましい。
【００３１】
本発明の捕集装置は、前記反応ガスを捕集溶媒と接触させて（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を捕集溶媒に捕集する際に用いられる捕集装置であって、反応ガスと捕集溶媒とが接触する接触部と、接触部に反応ガスを供給する複数の反応ガス供給手段と、接触部に捕集溶媒を供給する溶媒供給手段とを有する。
【００３２】
前記接触部は、気液接触を行うことが可能なものであれば特に限定されない。このような接触部としては、例えばシャワーリング装置等が挙げられるが、本発明では、接触部は横断面形状が円形であることが、反応ガスの分散性を高める上で好ましく、前述した棚段式等の捕集塔であることがより好ましい。
【００３３】
前記反応ガス供給手段は、複数設けられ、反応ガス供給手段のそれぞれから接触部に供給される反応ガスが接触部において衝突するように反応ガスを供給する手段であれば特に限定されない。このような反応ガス供給手段のそれぞれとしては、気体を所望の方向に供給するための手段であれば特に限定されない。また反応ガス供給手段のそれぞれは、供給する反応ガスの供給量を調整することができる手段であっても良いし、また反応ガスの供給方向を変更できる手段であっても良い。このような反応ガス供給手段のそれぞれとしては、例えば噴射口の向きを変えることができ、かつ噴射口の径を絞ることができる噴射器や、接触部に対して固定されるノズル等が挙げられる。
【００３４】
本発明で用いられるノズルとは、一般に定義されるノズルと同じで、具体的には設備本体に接続された配管で、設備本体より該配管の第一フランジまでのことである。ノズルは
設備本体に、溶接、又はねじ込みで設置される。本発明では、ノズルは、反応ガスの供給量に応じて、反応ガスが接触部において衝突するのに十分な速度で接触部に供給されるような適当な口径のものが選択され、これらのノズルを接触部における任意の箇所に向けて設けることにより用いられる。ノズルの口径は同じでも異なっていても良い。また前記任意の箇所は一箇所でも良いし複数箇所でも良い。
【００３５】
本発明では、反応ガス供給手段は、それぞれが供給した反応ガスが接触部の一箇所で衝突する向きに設けられていることが、反応ガスの接触部における分散性を向上させる上で好ましい。
【００３６】
本発明では、反応ガス供給手段のそれぞれには同じものを用い、これらの反応ガス供給手段を、捕集塔のように横断面形状が円形な接触部に、同一平面上（同じ高さ）に、かつ前記接触部の中央に向けて反応ガスを供給するように設けることが、反応ガスの接触部における分散性を向上させる上で好ましい。
【００３７】
また、本発明では、反応ガス供給手段から供給された反応ガスが直接衝突することを妨げる邪魔板や衝突板等の部材を有さないことが、重合物の発生を防止し、長期間安定した捕集装置の運転を実現する上で好ましい。
【００３８】
前記溶媒供給手段は、接触部に捕集溶媒を供給することができる手段であれば特に限定されない。このような溶媒供給手段としては、捕集塔の塔頂部やシャワーリング装置等の気液接触用の装置において捕集溶媒の供給に用いられる公知の手段を用いることができる。
【００３９】
本発明では、捕集装置、ノズル、又はノズルに接続する配管等の材料は、反応ガスや捕集溶媒の組成、温度条件により選定され、特に限定されない。このような材料としては、例えば、ステンレススチール類が良く使用されるが、本発明ではこれに限定されない。前記材料としては、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３２７、又はハステロイ類が使用されるが、耐食性の観点からそれぞれの液物性に対応して選定すればよい。
【００４０】
なお、本発明の捕集装置は、（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸を前記反応ガスから捕集するのに用いられるが、本発明の捕集装置で捕集される物質は（メタ）アクロレイン又は（メタ）アクリル酸に限定されず、適当な溶媒を選択することによって、気液接触で捕集が可能なガス中の任意の成分の捕集に用いることができる。
【００４１】
以下に、本発明の一実施の形態を図を用いて説明するが、本発明はこれに限定されない。図１は、本発明の一実施の形態としてのアクリル酸の捕集装置の一例を示す系統図である。
【００４２】
前記捕集装置は、図１に示すように、捕集塔本体２と、反応ガス１を捕集塔本体２に供給する反応ガス供給ラインと、捕集溶媒である水溶液３を捕集塔本体２の塔頂部に供給する溶媒供給ラインと、反応ガス１中のアクリル酸等の水溶性の成分を捕集した水溶液３である缶出液４を捕集塔本体２から排出する缶出液排出ラインと、捕集塔本体２で発生する水蒸気等の塔頂留出ガス５を捕集塔本体の塔頂部から排出するガス排出ラインと、前記缶出液排出ラインから捕集塔本体２に戻される一部の缶出液４を冷却する熱交換器６とを有する。前記溶媒供給ラインからの水溶液３の捕集塔本体２での供給位置は、前記塔頂部に限定されず、例えば塔中央部等の他の位置であっても良いし、塔頂部及び塔中央部等の複数の位置であっても良い。
【００４３】
捕集塔本体２は、図２に示すように、複数のダブルセグメント型デュアルフロートレイ２ａを有する棚段式の捕集塔である。捕集塔本体２の塔底部には、塔底部に開口する反応ガス供給手段である二つのノズル２ｂが接続されており、ノズル２ｂのそれぞれは、フランジ２ｃを介して前記反応ガス供給ラインが接続されている。ノズル２ｂは、捕集塔本体２の横断面の中心に対して対称の位置に設けられる。例えばノズル２ｂは、図３に示すように、捕集塔本体２の中央を通って架け渡されるトレイ２ａの長手方向に沿って設けられ、互いに対向して設けられ、又は、図４に示すように、前記長手方向に対して垂直な方向に沿って設けられ、互いに対向して設けられる。
【００４４】
前記捕集装置において、接触気相酸化して得られるアクリル酸を含む反応ガス１は、不図示の酸化反応器の出口から、捕集塔本体２の塔底部に供給される。反応ガス１は、捕集塔に供給される前に、酸化反応器の出口又は前記反応ガス供給ラインに設けられている熱交換器（図示せず）により、１４０〜２５０℃、特に１７０〜２２０℃に冷却されることが好ましい。１４０℃よりも低い温度に冷却すると、このラインにおいてアクリル酸が凝縮し、重合し、配管等を閉塞させることがあるため好ましくない。また温度が高すぎると、ガスの体積、捕集塔における所要除熱量が増大するため、捕集塔の塔径が大きくなり、設備費が高くなると共に捕集効率を低下させる傾向がある。
【００４５】
アクリル酸を、プロピレンの接触気相酸化により生成する場合、得られる反応ガス１は、一般にアクリル酸、窒素、二酸化炭素、酸素、一酸化炭素、非凝縮性炭化水素、凝縮性の有機物、水等が含有される。なお、本発明において「凝縮性」とは、その純物質の沸点が２０℃以上のものをいう。
【００４６】
捕集溶媒としての水溶液３が、捕集塔本体２の塔頂部に供給される。水溶液３の供給温度は２０〜５０℃が好ましい。供給される水溶液３に含まれる水の量は、反応ガス中に含まれる水の量に対して、０．５〜２倍量が好ましい。水溶液の供給温度は低いほど好ましいが、通常２０〜５０℃のものが用いられる。２０℃よりも低いものは、冷凍設備等、冷却のためのコストがかかる場合があるためあまり経済的でなく、一方、５０℃を超えるものは捕集効率が低下する傾向がある。
【００４７】
塔式捕集装置の捕集塔の塔頂温度が一定範囲内、具体的には、定常運転条件に対して±１℃となるように、塔底部周りに設けた熱交換器６によって除熱を制御することが好ましい。塔頂温度を一定範囲内とすることより、塔頂留出ガス５として塔頂部より留出する水（水蒸気）の量を一定に保つことができ、塔底部のアクリル酸水溶液の水濃度、すなわち缶出液４中のアクリル酸濃度を一定に保つことができる。
【００４８】
また、アクリル酸による重合閉塞を回避する点から、塔底温度は８６℃以下、塔頂温度は７２℃以下とすることが好ましい。
【００４９】
なお、前記塔頂温度は、塔底部周りに設けた熱交換器６のみで制御しても良いし、又は塔頂部周辺に熱交換器を設け、これによって制御しても良いし、又はこれらの両方の熱交換器によって制御しても良い。
【００５０】
本発明において、ノズル２ｃの位置は、反応ガス１が捕集塔本体２において衝突する配置であれば特に限定されないが、前記接触部が図１に示すような棚段塔である場合は、図３や図４に示すように対称性をもたせて設置することが好ましい。
【００５１】
また、本発明において、ノズル２ｃの口径は特に制約は無い。ノズル２ｃの口径は、通常ノズル２ｃ内のガス流速で決定される。ガス流速は、捕集塔本体２の直径や形態、ノズル２ｃの設置数等の諸条件によって異なるが、３〜８０ｍ／秒、好ましくは５〜５０ｍ／
秒、更に好ましくは１０〜４０ｍ／秒である。
【００５２】
前記捕集装置において、対向する二つのノズル２ｃからは、ほぼ等速で反応ガス１が供給される。捕集塔本体２にそれぞれのノズル２ｃから供給された反応ガス１は、捕集塔本体２の横断面における中央部で衝突し、分散する。このように捕集塔本体２では、反応ガス１の気流が衝突して反応ガス１の特定の方向性が失われるため、このような衝突がない場合に比べて反応ガス１と水溶液３との接触性が格段に高まり、反応ガス１が効率よく水溶液３に吸収される。
【００５３】
なお、本発明では、二個以上のノズル２ｃで捕集装置に吹き込まれた反応ガス１が、ガス自身で衝突し分散するので、一般に設置される邪魔板は不要である。
【００５４】
本発明の適用外である、一個のノズルを有する捕集装置の場合は、捕集装置内のガス分散を良くするため邪魔板を設置したほうが好ましいが、邪魔板で重合物が発生する。邪魔板を無くすとガスはノズル対面の壁面に衝突したのち分散するが分散効果が悪いので好ましくない。
【００５５】
従って、本発明のように、二個以上のノズルを設けると、前記邪魔板で発生していた重合物の発生が生じないので、このような重合物によって引き起こされる異常運転が防止され、捕集装置を長期にわたって安定して運転させることが可能となる。
【００５６】
なお、ノズル２ｃの個数は二個以上で、好ましくは２〜８、さらに好ましくは２〜４である。本発明の効果面では個数が多い方が好ましいが、工業的及び経済面な理由から最大個数が制限される場合がある。
【００５７】
上記のようにして缶出液４として水溶液中に捕集されたアクリル酸は、アクリル酸の製造法において行われる通常の工程、すなわち、アクリル酸含有水溶液を適当な抽出溶剤で抽出する抽出工程、溶剤分離工程、精製工程等を経て、精製アクリル酸とすることができる。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例によって限定されるものではない。
【００５９】
＜実施例１＞
プロピレンを空気及び水・窒素・二酸化炭素からなる不活性ガスと混合し、第一の反応帯域でプロピレンを酸化モリブテン系固体触媒存在下で分子状酸素と反応させてアクロレインを得、次いで、第二の反応帯域でアクロレインを酸化モリブテン系固体触媒の存在下で分子状酸素と反応させて、アクリル酸３，２００ｋｇ／ｈを含む反応ガスを得た。
【００６０】
＜１＞反応ガス組成
＜モル分率＞
・窒素＋二酸化炭素        ７１．６％
・上記以外の非凝縮成分      ５．３％
（具体的には、未反応の原料プロピレン、酸素、一酸化炭素等）
・アクリル酸                ６．３％
・水                      １６．４％
・上記以外の凝縮成分        ０．４％
（具体的には、酢酸、マレイン酸等）
【００６１】
＜重量分率＞
・窒素＋二酸化炭素        ６８．２％
・上記以外の非凝縮成分      ５．８％
・アクリル酸              １５．２％
・水                      １０．０％
・上記以外の凝縮成分        ０．８％
上記反応ガス中の凝縮成分中のアクリル酸の重量分率は、５８．５重量％であった。
【００６２】
＜２＞捕集装置
捕集装置としては、図２に示される棚段式捕集塔を用いた。この捕集塔の捕集塔本体２には、図１に示すように、塔底液（塔底部に生成した、缶出液４となるアクリル酸含有水溶液）を塔底部から抜き出し、下から六段目の棚段に循環させる循環ラインがあり、この循環ラインには、循環液を冷却する熱交換器６が設けられている。
【００６３】
本実施例に用いる捕集塔本体２は、３６段のダブルセグメント型デュアルフロートレイ型棚段を有し、高さ３０，０００ｍｍ、塔径２，１００ｍｍで、口径が１６インチの二つの反応ガス供給ノズル２ｃを塔底部に有する。ノズル２ｃは、図４に示されるように、捕集塔本体２の横断面における中心に対して対称の位置に設けられている。
【００６４】
上記で得られた反応ガス１を、酸化反応器の出口のラインに設けられた熱交換器（不図示）で１９０℃に冷却し、ノズル２ｃから捕集塔本体２の塔底部へ供給した。ノズル２ｃにおけるガス流速は約３３ｍ／秒である。
【００６５】
捕集溶媒として、温度４０℃で、水９３重量％、酢酸６重量％の水溶液３（残り１％は、ホルムアルデヒド、蟻酸、アクリル酸）を、塔頂部から捕集塔本体２に供給し、塔頂圧力１０５ｋＰａとなるように捕集溶媒の供給を操作した。捕集溶媒中の水の量が反応ガス中に含まれる水の量と同量となるように捕集溶媒を供給した。捕集塔本体２の塔頂温度が６０℃になるよう、前記循環ラインに設けられた熱交換器６の負荷を調整して運転した。
３ヶ月運転した結果、塔頂留出ガスからのアクリル酸のロスは０．３％で、捕集塔本体２内での重合物は確認されなかった。
【００６６】
＜実施例２＞
口径が１２インチのノズル２ｄを、図５に示すように捕集塔本体２の横断面におけるノズル２ｄ間の距離が均等で、かつ同一水平面上にある対称の４ヵ所に設け、ノズル２ｄにおけるガス流速が約３０ｍ／秒である以外は、実施例１と同じ運転を行った。
【００６７】
３ヶ月運転した結果、塔頂留出ガスからのアクリル酸のロスは０．３％で、実施例１と同等の結果を示した。捕集塔本体２内での重合物は確認されなかった。
【００６８】
＜比較例１＞
口径が２２インチのノズルを１ヵ所に設け、このノズルにおけるガス流速が約３５ｍ／秒である以外は、実施例１と同じ運転を行った。
【００６９】
３ヶ月運転した結果、塔頂留出ガスからのアクリル酸のロスは１．５％であった。捕集塔本体２内での重合物は確認されなかった。
【００７０】
＜比較例２＞
ノズルの捕集塔本体２内の先端に、逆Ｌ型垂直邪魔板を設置し、ガス分散の向上を実施した以外は、比較例１と同じ運転を行った。
【００７１】
当初、塔頂留出ガスからのアクリル酸のロスは実施例１とほぼ同等の０．４％であったが、捕集塔本体２の塔底液中に重合物が確認された。２ヵ月後運転を停止して捕集塔本体２内を点検すると、邪魔板に多量の重合物が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の捕集装置の一実施の形態を示す系統図である。
【図２】図１に示す捕集塔本体２の塔底部の縦断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ’線で切断したときの捕集塔本体２の塔底部とこれに接続されるノズル２ｃの一接続形態を示す横断面図である。
【図４】図２中のＡ−Ａ’線で切断したときの捕集塔本体２の塔底部とこれに接続されるノズル２ｃの他の接続形態を示す横断面図である。
【図５】図２中のＡ−Ａ’線で捕集塔本体２を切断したときの、実施例２におけるノズル２ｄの接続形態を示す捕集塔本体２の横断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  反応ガス
２  捕集塔本体
２ａ  トレイ
２ｂ、２ｄ  ノズル
２ｃ  フランジ
３  水溶液
４  缶出液
５  塔頂留出ガス
６  熱交換器
【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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