(57)【要約】【課題】メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）の生成および回収のための低圧一段階気相プロセスを開示する。【解決手段】大気圧下でのナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４触媒によるアセトンおよび水素からのＭＩＢＫの一段階気相合成が一例として用いられる。上記プロセスは、反応器に入る前に供給アセトンおよびリサイクルされたアセトン（混合アセトン）を加熱することによって、反応器排出液に付随する付加的な熱を回収するように設計される。反応器排出液が冷却されてフラッシュドラムに供給される前にこの排出液の圧力をわずかに上げるために、圧縮器が気相プロセスに導入される。この圧縮された反応器排出液は、反応器に入る前に供給水素およびリサイクルされた水素（混合水素）を予熱するために用いられる。低圧一段階気相プロセスの分離スキームは、ＭＩＢＫの分離および精製のために用いられるいくつかの蒸留塔からなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノ結晶亜クロム酸亜鉛担持ナノパラジウム（ナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４）触媒を用いて、アセトンをメチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、メシチルオキシド、メシチレンおよびイソプロピルアルコールのうちの少なくとも１つに転換するための反応器と、
混合アセトンを前記反応器に送る前に、反応器排出液から、リサイクルされたアセトンおよび供給アセトンに熱を伝達するための第１の熱交換器と、
反応器排出液を特定の圧力に圧縮するための圧縮器とを備える、装置。
【請求項２】
混合水素を前記反応器に送る前に、圧縮された反応器排出液から、リサイクルされた水素および供給水素に熱を伝達するための第２の熱交換器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
水素が第２の熱交換器に入り、次いで前記反応器に入る前に、他の重質生成物から水素を分離するためのフラッシュドラムをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、メシチルオキシド、メシチレン、イソプロピルアルコールおよびその他のうちの少なくとも１つを副生成物として分離するための一連の蒸留塔をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
排出液が第２の熱交換器に送られる前に、この排出液の圧力を上げるためのガス圧縮器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記反応器によって生成された生成物を分離するための一連の蒸留塔をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
触媒を含む反応器に混合アセトンおよび混合水素を添加して、生成物を作るためのアセトンの低圧一段階気相縮合を行なうステップと、
前記反応器に入る前に、前記混合アセトンおよび混合水素に特定の圧力を付与するステップと、
前記反応器から回収されたアセトンをリサイクルして、リサイクルされたアセトンとして再利用されるように前記反応器に戻すステップと、
前記混合アセトンを前記反応器に再び投入する前に、熱交換器で前記混合アセトンを特定の温度に加熱するステップとを備える、方法。
【請求項８】
乾燥器を用いて前記リサイクルされたアセトン中の水分を除去し、一連の蒸留塔を用いて反応器排出液を分留して、アセトンおよび水素の縮合の副生成物を回収するステップをさらに備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
副生成物としての分留物は、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、メシチルオキシド、メシチレン、イソプロピルアルコールおよび他の生成物のうちの少なくとも１つである、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記触媒は、ナノ結晶亜クロム酸亜鉛担持ナノパラジウム（ナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４）である、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
温度は、２００〜３５０℃である、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
圧力は、大気圧および低圧のうちの少なくとも１つである、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
ナノ−ＺｎＯ触媒を用いてアセトンおよび水素から生成物を生成するステップと、
反応器排出液の熱を回収して、リサイクルされたアセトン流および新鮮な供給アセトン流の温度を上げるステップと、
前記新鮮なアセトン流および前記リサイクルされたアセトン流を混合物として熱交換器に通して、混合アセトンが反応器に入る前に前記混合アセトンの温度を効率的に管理するステップと、
大気圧および低圧のうちの少なくとも１つを有する圧力弁に混合供給アセトン（混合アセトン）を通すことによって、前記混合供給アセトンの圧力を調整するステップとを備える、一段階気相プロセス。
【請求項１４】
熱交換器において、リサイクルされた水素および新鮮な水素の混合物を予熱し、前記反応器に入る前に混合水素の圧力を大気圧および低圧のうちの少なくとも１つに調整するステップをさらに備える、請求項１３に記載の低圧一段階気相プロセス。
【請求項１５】
前記反応器排出液を第２の熱交換器に送る前に、圧縮器において前記反応器排出液を低圧に圧縮するステップと、
前記反応器排出液を圧縮および冷却することによって、ドラムでの水素の効率的な分離を可能にするステップとをさらに備える、請求項１４に記載の低圧一段階気相プロセス。
【請求項１６】
前記触媒は、ナノ結晶亜クロム酸亜鉛担持ナノパラジウム（ナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４）である、請求項１３に記載の低圧一段階気相プロセス。
【請求項１７】
前記生成物は、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、メシチルオキシド、メシチレンおよびイソプロピルアルコールのうちの少なくとも１つである、請求項１３に記載の低圧一段階気相プロセス。
【請求項１８】
温度は、２００〜３５０℃である、請求項１３に記載の低圧一段階気相プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本願は、２０１１年４月２０日に出願された米国特許出願番号第１３／０９１０８９号の一部継続出願であり、その優先権を主張し、この米国特許出願番号第１３／０９１０８９号は、２０１０年８月１５日に出願された米国特許出願番号第１２／８５６６５３号の継続出願である。係属中の米国出願番号第１３／０９１０８９号は、すべての教示について全文が引用によって本明細書に援用される。
【０００２】
発明の分野
本開示は一般に、アセトンおよび水素からメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）を製造するための低圧一段階気相プロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）は、多くの化学産業において重要な溶媒である。ＭＩＢＫは、アセトンおよび水素からジアセトンアルコール（ＤＡＡ）およびメシチルオキシド（ＭＯ）中間体を経て三段階プロセスで生成される。また、ＭＩＢＫはアセトンおよび水素から一段階液相プロセスでも製造される。この一段階液相プロセスは、設備投資および運転コストがより低いので三段階プロセスよりも商業的に好ましい。また、一段階液相プロセスは、三段階プロセスで経験する第１の反応器でのアセトンの転換率が低いこと、および、第２の反応器でメシチルオキシドがアセトンに逆戻りすることを回避する。商業的な一段階ＭＩＢＫ反応器は、３０〜１００ａｔｍの範囲の高圧下でアセトンおよび水素を接触させることによって液相で作動する。
【０００４】
商業的なＭＩＢＫ一段階液相プロセスでは、水素およびアセトンは、中程度の温度および高圧下で金属固体塩基触媒上を通される。ＭＩＢＫは、他の生成物とともに生成され、４つの蒸留塔を用いて回収される。ここでは、第１の塔が軽質炭化水素を除去し、第２の蒸留塔が未転換のアセトンをリサイクルする。残り２つの塔の上方流にデカンタが位置しており、このデカンタは水相を分離するために用いられる。第３の塔はプロパノールと水との混合物を除去する一方、最後の塔は精製されたＭＩＢＫを蒸留物として分離し、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）を含む重質生成物を底部流として分離する。他のプロセスでは、他の生成物からＭＩＢＫを分離するために３つの蒸留塔が用いられ、ここでは、第１の蒸留塔でアセトンが分離され、リサイクルされて反応器に戻される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
商業的な一段階液相プロセスには三段階プロセスに勝る多くの利点があるが、高圧下でアセトン転換率が３５％〜４０％の範囲内で反応器が作動するので、商業的な一段階液相プロセスには依然としていくつかの不利な点がある。高圧プロセスは、プラントの資本コストも運転コストも増大させる。さらに、アセトンの転換率が低いことによってリサイクル流が増加し、したがってプラントの機器の大きさが大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概要
本開示は、低圧一段階気相アセトン自己縮合のための装置、方法およびプロセスについて記載している。一実施形態では、アセトンおよび水素からＭＩＢＫおよび他の生成物を製造するために用いられる低圧一段階気相プロセスについて説明する。
【０００７】
一実施形態では、ＭＩＢＫおよび他の生成物の一段階気相プロセスのための装置を開示する。一実施形態では、新鮮な供給アセトンとリサイクルされたアセトンとが混合され（混合アセトン）、反応器排出液によって加熱される。一実施形態では、反応器排出液の圧力を上げるために圧縮器がプロセスに導入される。別の実施形態では、新鮮な供給水素とリサイクルされた水素とが混合され（混合水素）、圧縮された反応器排出液によって加熱される。一実施形態では、反応器排出液を圧縮および冷却することによって、フラッシュドラムにおいて他の生成物から未転換の水素を分離することができる。別の実施形態では、反応器排出液と混合アセトンおよび混合水素流との間の熱回収を可能にするために熱交換器が導入される。
【０００８】
一実施形態では、一段階気相アセトン自己縮合プロセスを用いてＭＩＢＫの高い収率を得るために触媒が用いられる。別の実施形態では、ＭＩＢＫおよび他の生成物を生成するために触媒としてナノ結晶亜クロム酸亜鉛担持ナノパラジウム（ナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４）が用いられる。生成物は、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）、メシチルオキシド（ＭＯ）、メシチレン（Ｍ）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）および他の生成物のうちの少なくとも１つであってもよい。別の実施形態では、ＭＩＢＫを生成するための一段階気相プロセスは、低圧下で行なわれる。一実施形態では、この一段階気相アセトン縮合プロセスを用いて生成されたＭＩＢＫのアセトン転換率は２０〜７８％であり、ＭＩＢＫ選択性は４０〜７３％である。一実施形態では、ＭＩＢＫ生成プロセスの反応温度は２００〜３５０℃である。
【０００９】
アセトンの低圧一段階気相自己縮合の新規なプロセス、新規な触媒を用いる方法および新規な触媒の使用、ならびに、ＭＩＢＫおよび他の生成物を生成する、このプロセスフローのために装置に変更を加えることが本明細書に開示されており、さまざまな局面を達成するためのいかなる手段でも実現され得る。他の特徴は、添付の図面および以下の詳細な説明から明らかである。
【００１０】
例示的な実施形態が限定的な意味ではなく一例として示されており、表および添付の図面中、同様の参照符号は類似の要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】気相一段階アセトン自己縮合によってメチルイソブチルケトンを生成するためのプロセスの簡略化したフロー図を示す。
【図２】メチルイソブチルケトン生成プロセスの気相セクションの簡略化したフロー図を示す。
【図３】メチルイソブチルケトン生成プロセスの分離セクションの簡略化したフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
詳細な説明
一段階気相プロセス、一段階気相アセトン縮合装置、および、低圧下でアセトンをリサイクルし、新規な触媒を利用して一段階気相プロセスを用いてＭＩＢＫを生成するプロセスをシミュレーションするためのいくつかの実施例が開示されている。具体的な例示的な実施形態を参照して本実施形態について説明するが、さまざまな実施形態のより広範な精神および範囲から逸脱することなくこれらの実施形態に対してさまざまな変形および変更を行ない得ることは明らかである。
【００１３】
一段階気相プロセス：
本開示は、作動する低圧気相一段階アセトン自己縮合を用いたＭＩＢＫの生成に好適なプロセスフロー図を明らかにしている。ＭＩＢＫの生成に用いられる装置の概略フロー図が図１に示されている。このプロセスは、アセトンおよび水素をＭＩＢＫに転換する選択的触媒を用いた気相反応に基づいている。酸化亜鉛ベースのナノ結晶触媒が、ＭＩＢＫの生成に用いることができる白金族金属を有する選択的ナノ触媒の一例である。
【００１４】
図１は、一段階気相ＭＩＢＫ生成プロセス全体の簡略化したフロー図である。図１は、リサイクルされたアセトンが供給アセトンと混合され（混合アセトン）、送られて、熱交換器Ｅ−１００において加熱されることを示している。新鮮なアセトンとの混合の前に乾燥器を追加することによって、リサイクルされているアセトンから微量水分を除去できる。反応器排出液に付随する熱の大半は、熱交換器Ｅ−１００において回収される。供給アセトン（混合アセトン）はさらに、熱交換器Ｅ−１０１において加熱され、次いで減圧弁Ｖ−１００に送られて、反応器Ｒ−１００に入る前に供給圧力が調節される。
【００１５】
反応器Ｒ−１００は、触媒のタイプに応じて、２００℃〜３５０℃の範囲であり得る異なる温度で作動し得る。ナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４触媒では、（表１０に示されるように）高いアセトン転換率および高いＭＩＢＫ選択性に達するように高温（たとえば３５０℃）で反応器を作動させることが好ましい。反応器圧力はおよそ大気圧である。反応器圧力は、用いられる触媒の作動条件に応じて、わずかに上げられてもよい（たとえば２ａｔｍ）。気相プロセススキームは、大気圧反応器または低圧反応器で有効である。
【００１６】
反応器Ｒ−１００は、熱交換器Ｅ−１００（第１の熱交換器）およびＥ−１０２（第２の熱交換器）と熱統合される。熱交換器Ｅ−１００に入る前に反応器排出液の圧力をわずかに上げるために、反応器の後に真空ポンプまたは送風機が用いられてもよい。反応器排出液に付随する熱の大半は、熱交換器Ｅ−１００において供給アセトン（混合アセトン）を加熱することによって回収される。反応器Ｒ−１００に入る前に混合アセトンおよび混合水素をさらに加熱するために蒸気が利用されてもよい。蒸気温度は、反応器条件に基づいて決定される。
【００１７】
新鮮な水素流とリサイクルされた水素流とが混合され、次いで、熱交換器Ｅ−１０２において予熱される。熱交換器Ｅ−１０２によって必要な温度を達成できない場合には、水素を加熱するために熱交換器Ｅ−１０３（第３の熱交換器）が用いられてもよい。次いで、（新鮮な）供給水素が減圧弁Ｖ−１０１に送られて、反応器（Ｒ−１００）に入る前に水素圧力が調節される。
【００１８】
次いで、反応器排出液は、さらなる冷却のために熱交換器Ｅ−１０２および熱交換器Ｅ−１０４（第４の熱交換器）に送られる前に、ガス圧縮器Ｋ−１００において低圧（たとえば７ａｔｍ）に圧縮される。圧縮器は、反応器の作動圧力が低い（たとえば１〜７ａｔｍであるが、この範囲に限定されない）ときにのみ必要である。圧縮器は、極低温冷却システムと置換えることもできる。反応器排出液を圧縮および冷却することによって、フラッシュドラムＤ−１００において他の生成物から水素を分離できる。アセトンおよび他の生成物は、フラッシュドラムＤ−１００において液体底部流として分離され、次いでアセトン分離のために蒸留塔Ｃ−１００に送られる。
【００１９】
蒸留塔Ｃ−１００への供給圧力は、減圧弁Ｖ−１０２によって調節されてもよい。蒸留塔Ｃ−１００において未転換のアセトンが塔頂留出物として分離される。分離されたアセトンは、リサイクルされて反応器Ｒ−１００に戻される。他の生成物およびＭＩＢＫは、底部流として分離され、次いで冷却のために熱交換器Ｅ−１０７に送られる。次いで、生成物流は水デカンタ（Ｄ−１０１）に送られて、水の大半が水相の状態で分離される（たとえば９０重量％の水）。
【００２０】
次いで、生成物は第２の蒸留塔（Ｃ−１０１）に送られて、ＭＩＢＫおよび他の重質生成物からイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）および水が分離される。塔Ｃ−１０１の底部流は、ＭＩＢＫを精製するために第３の蒸留塔（Ｃ−１０２）に送られる。主にジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）、メシチルオキシド（ＭＯ）、メシチレン（Ｍ）およびジアセトンアルコール（ＤＡ）を含む他の重質生成物は、塔Ｃ−１０２において底部流として分離される。蒸留塔Ｃ−１０２において高い純度（９９重量％ｍｉｎ）のＭＩＢＫが回収される。熱交換器Ｅ−１１０、Ｅ−１１３およびＥ−１１４においてすべての生成物が３０℃まで冷却されてもよい。
【００２１】
ＭＩＢＫプロセスの気相セクションがさらに図２に示されている。供給アセトンＳ１とリサイクルされたアセトンＳ１９とが混合され、次いで加熱のために熱交換器Ｅ−１００およびＥ−１０１に送られる。供給アセトンＳ１は、気体流または液体流として入れられてもよい。反応器排出流Ｓ６に付随する熱の大半を回収するために液体流としてアセトンを入れることが好ましい。新鮮なアセトンとリサイクルされたアセトンとは、７５〜８０℃の温度範囲および１．５〜３ａｔｍの圧力範囲で混合されてもよい。高温供給Ｓ３は熱交換器Ｅ−１０１において反応器温度にさらに加熱される。高温アセトン流Ｓ４の圧力は、減圧弁Ｖ−１００を用いて調節されてもよい。次いで、アセトン流Ｓ５が反応器Ｒ−１００に供給され、そこで気相反応が起こる。
【００２２】
供給水素Ｓ１５とリサイクルされた水素Ｓ１４とは、約３５℃の温度および約６ａｔｍの圧力で混合されてもよい。供給水素（Ｓ１５）の温度および圧力は、リサイクルされた水素（Ｓ１４）の状態に基づいて決定される。
【００２３】
水素流Ｓ１６は、圧縮器Ｋ−１００を出た高温排出液（Ｓ８）によって加熱される。水素流Ｓ１０の出口温度は、高温排出液（Ｓ８）の入口温度に依存する。流れＳ１０は、反応器Ｒ−１００に入る前に、熱交換器Ｅ−１０３においてさらに加熱される。アセトンの場合と同様に、反応器Ｒ−１００に入る前に水素流Ｓ１２の圧力を下げるために弁Ｖ−１０１が用いられる。
【００２４】
反応器Ｒ−１００は、気相状態で、大気圧下または低圧下で作動する。反応器Ｒ−１００内の反応は発熱を伴う。等温的に反応器を作動させるために冷却水（ＣＷ）が用いられてもよい。触媒の大半は、特定の温度および圧力で最適に作用する。気相状態で作動する反応器は、異なる構成（たとえば固定床反応器）で設計できるであろう。供給アセトン（混合アセトン）に対する水素のモル比は、用いられる触媒および作動条件に応じて、１〜６の範囲であってもよい。
【００２５】
ＭＩＢＫおよび他の生成物ならびに未転換のアセトンおよび水素を含む反応器排出液（Ｓ６）は、熱交換器Ｅ−１００において８０〜１００℃の温度に冷却される。反応器が大気圧下で作動するときには、ユニットＥ−１００の前に真空ポンプまたは送風機が用いられてもよい。次いで、反応器排出液（Ｓ６）は、排出液圧力を上げるために圧縮器Ｋ−１００に送られる。反応器排出液圧力は、フラッシュドラム（Ｄ−１００）において他の生成物から水素を分離できるようにするためにわずかに上げられる。圧縮された反応器排出液（Ｓ８）の温度は、水素流Ｓ１６を冷却することによって熱交換器Ｅ−１０２において下げられる。流れＳ１６は熱交換器Ｅ−１０４によってさらに冷却される。熱交換器Ｅ−１０４において流れＳ９を冷却するために冷却水（ＣＷ）が用いられてもよい。流れＳ１３の排出液温度は、冷却水（ＣＷ）の入口温度に依存する。流れＳ１３がフラッシュドラムＤ−１００に送られる前に３５℃を下回る温度に冷却されることが好ましい。
【００２６】
流れＳ１３はユニットＤ−１００に送られて、水素が塔頂留出物（Ｓ１４）として分離され、他の生成物が底部流として分離される。リサイクルされた水素（Ｓ１４）は新鮮な水素（Ｓ１５）と混合され、次いで熱交換器Ｅ−１０２に送られる。
【００２７】
ＭＩＢＫプロセスの分離セクションが図３に示されている。このセクションは主に３つまたは４つの蒸留塔を含む。図３では、反応器排出液に付随する軽質炭化水素が存在しないという想定のもとに、３つの蒸留塔が示されている。図３は、流れＳ１７中の未転換のアセトンおよび他の生成物が蒸留塔Ｃ−１００において分離されることを示している。流れＳ１７の圧力は、減圧弁Ｖ−１０２によって２ａｔｍ未満に下げられてもよい。蒸留物流Ｓ１９としてアセトンを分離し、次いでリサイクルして反応器Ｒ−１００に戻すために、蒸留塔が用いられる。塔頂留出物アセトンを冷却し、次いで還流ドラムＤ−１０２に送るために、凝縮器Ｅ−１０５が用いられる。底部流Ｓ２０は、熱交換器Ｅ−１０７において約７０℃の温度に冷却される。次いで、流れＳ２０は水デカンタ（Ｄ−１０１）に送られて、水の大半が水流Ｓ２２として分離される。生成物を含む流れＳ２３は蒸留塔Ｃ−１０１に送られて、水およびイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が蒸留物として分離され、この蒸留物は熱交換器Ｅ−１１０においてさらに冷却される。底部流Ｓ２６は蒸留塔Ｃ−１０２に送られて、凝縮器Ｅ−１１１および還流ドラムＤ−１０４を用いて他の生成物からＭＩＢＫが分離される。精製されたＭＩＢＫ流（Ｓ２７）は、熱交換器Ｅ−１１３において冷却され、貯蔵庫に送られる。リボイラＥ−１１２の出口流は、ＤＩＢＫなどのすべての残りの重質生成物を含んでおり、熱交換器Ｅ−１１４に送られて冷却される。
【実施例】
【００２８】
ここで、低圧気相一段階ＭＩＢＫ生成プロセスについて以下の実施例を用いてさらに説明する。以下の実施例は、説明を例証することを意図しており、範囲または根底にある原理を限定することを意図したものではない。
【００２９】
実施例１
気相一段階プロセスを用いた本明細書のプロセスを示すためにコンピュータ計算を行なった。このプロセスは、図１に示されるように行なった。流れ番号は図２および図３に対応している。このシミュレーションで一例として用いた触媒は、ナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４である。反応器（Ｒ−１００）に入る前のアセトンに対する水素のモル比は２である。反応は、気相状態で、３５０℃の温度で、大気圧下で行なわれる。所与の条件では、アセトンの転換率は約７７．３％であり、ＭＩＢＫ選択性は約７２．１％である。
【００３０】
供給アセトンＳ１を７０℃および１．８ａｔｍ（液相）で入れ、７４℃および１．８ａｔｍで入れたリサイクルされた流れＳ１９と混合する。混合アセトン流Ｓ２をＥ−１００において３２４℃に加熱し、次いでＥ−１０１において３５０℃にさらに加熱する。３５０℃および１ａｔｍでアセトン流Ｓ５を反応器に入れる。Ｅ−１００において反応器排出液を８０℃に冷却する。Ｅ−１０２において２２２℃から１５５℃に冷却する前に、Ｋ−１００において排出液流Ｓ７を６．５ａｔｍに圧縮する。ユニットＥ−１０４において流れＳ９を３５℃にさらに冷却し、次いでＤ−１００に送る。Ｄ−１００において水素が分離され、３５℃および５．９ａｔｍでリサイクルされる。リサイクルされた流れＳ１４を新鮮な水素Ｓ１５と混合し、Ｅ−１０２において２１０℃に加熱する。Ｅ−１０３において水素流Ｓ１０を３５０℃にさらに加熱し、次いでＶ−１０１を通過させて、Ｒ−１００に入れる前に圧力を下げる。気相セクションのシミュレーション結果を表１および表２に要約する。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
2012254967.tif 000004
【００３３】
表３は、上述の分離セクションのシミュレーション結果を示す。
【００３４】
【表３】
2012254967.tif 000005
【００３５】
気相セクションにおける主要な熱交換器の必要熱量（heat duty）を表４に要約する。表４は、アセトンの温度を７４．２℃から３５０℃に上げるために必要な熱量が約６２７１ＭＪ／時であることを示している。この値は、Ｅ−１００の必要熱量（５８６７ＭＪ／時）とＥ−１０１の必要熱量（４０４ＭＪ／時）とを組合せた値に等しい。これは、反応器排出液と供給アセトン（混合アセトン）との熱統合によって、供給アセトン（混合アセトン）を加熱するために必要な流れを９３．６％低減できることを示している。同様に、Ｅ−１０２によって水素を加熱するために必要な流れは５５％低減される。
【００３６】
【表４】
2012254967.tif 000006
【００３７】
表５は、蒸留塔の設計パラメータを示している。アセトンは、塔Ｃ−１００において気体として分離され、リサイクルされて反応器Ｒ−１００に戻される。塔Ｃ−１０１および塔Ｃ−１０２は、蒸留物が液相状態で生成される全縮器モードで作動する。還流比は、縮合に冷却水を用いるすべての塔について１．３である。
【００３８】
【表５】
2012254967.tif 000007
【００３９】
実施例２
７５℃の温度および１．８ａｔｍの圧力で気相（気体分率＝１）として入る供給アセトン（混合アセトン）について、実施例１の計算を繰返した。すべてのプロセス条件は実施例１におけるプロセス条件と同様である。この場合、アセトンの温度は、ユニットＥ−１００において３４０℃に上げられてもよい。供給アセトン（混合アセトン）の温度が１０℃だけ上げられるので、Ｅ−１０１の熱負荷は減少する。表６は、気相セクションにおける熱交換器の必要熱量を示している。反応器排出液の出口温度は約１９８℃であり、圧縮器への入口温度としては適当ではない。したがって、圧縮器の前に熱交換器が必要であり得る。これは、新鮮な供給アセトン（混合アセトン）を液体流として入れることがより優れていることを示している。
【００４０】
【表６】
2012254967.tif 000008
【００４１】
実施例３
３００℃の反応器温度および大気圧下で実施例１の計算を繰返し、実施例１と直接比較した。このシミュレーションで用いた触媒は、アセトン転換率が６６％でありかつＭＩＢＫ選択性が６９．４％であるナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４である。すべての流れ番号は図２および図３に対応している。計算の結果を表７、表８および表９に要約する。
【００４２】
【表７】
2012254967.tif 000009
【００４３】
【表８】
2012254967.tif 000010
【００４４】
【表９】
2012254967.tif 000011
【００４５】
実施例４
高い収率を得るために、ＭＩＢＫの一段階気相生成について多数の触媒を調査した。非常に有望なナノ触媒が、大気圧下でアセトンの転換率が高いことが確認された。この発明は、低圧一段階気相アセトン自己縮合によってＭＩＢＫおよび他の生成物を製造するプロセスを提供する。一例として用いられる新規な触媒は、ナノ結晶亜クロム酸亜鉛担持ナノパラジウム（ナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４）である。ＭＩＢＫの生成は、２００℃〜３５０℃の範囲の温度で、反応器（たとえば固定床触媒反応器）内で、大気圧下で行なわれる。供給水素−アセトン比は、１〜６モル比の範囲であってもよい。ナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４触媒は、高温で作用するときに、高いアセトン転換率および高いＭＩＢＫ選択性をもたらす。
【００４６】
低圧一段階気相プロセスは、ナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４などの選択的触媒を用いるときに一段階液相プロセスに勝る利点を有する。反応器は大気圧下または低圧下で作動する一方、他のプラントユニット作動は低圧下で行なわれる。このスキームは最終的にＭＩＢＫ生成プロセスの資本コストおよび運転コストを減少させる。
【００４７】
表１０は、一段階気相プロセスによって大気圧下でアセトンおよび水素からＭＩＢＫを製造するためのナノ−Ｐｄ／ナノ−ＺｎＣｒ２Ｏ４触媒のいくつかの実験的な動的データを示している。ＭＩＢＫとともに生成される他の生成物は、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、メシチルオキシド（ＭＯ）、メシチレン（Ｍ）およびジアセトンアルコール（ＤＡ）を含む。高温での高いアセトン転換率および優れたＭＩＢＫ選択性は、プロセスの分離セクションにおいて複雑さを引起し得る他の副生成物の量を減少させる。転換率および選択性が高い気相単一段階プロセスは、このプロセスを非常に費用対効果の高いものにする。
【００４８】
【表１０】
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【００４９】
さらに、明細書および図面は限定的な意味ではなく例示的な意味で考えられる。
【符号の説明】
【００５０】
Ｒ−１００  反応器、Ｅ−１００  熱交換器、Ｋ−１００  圧縮器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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