(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロピレンおよび／またはプロパンを接触気相酸化させて生成する反応生成物を溶剤で捕集し、得られるアクリル酸溶液からアクリル酸を精製するアクリル酸製造プロセスに引き続いて、アクリル酸溶液またはアクリル酸からポリアクリル酸を製造するに当り、該アクリル酸製造プロセスで回収した熱のうち該接触気相酸化時に生じる反応熱を回収して得られる１．０ＭＰａＧ以上の高圧蒸気の全部または一部をポリアクリル酸製造プロセスに供給することを特徴とするポリアクリル酸の製造方法。
【請求項２】
プロピレンおよび／またはプロパンを蒸発器に液状熱媒を供給して潜熱回収により、冷熱媒を調整し、その冷熱媒をポリアクリル酸製造プロセスに供給する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
プロピレンおよび／またはプロパンを接触気相酸化させて生成する反応生成物を溶剤で捕集し、得られるアクリル酸溶液からアクリル酸を精製するアクリル酸製造プロセスに引き続いて、アクリル酸溶液またはアクリル酸からポリアクリル酸を製造するに当り、該アクリル酸製造プロセスで回収した熱のうち該接触気相酸化時に生じる反応熱を回収して得られる１．０ＭＰａＧ以上の高圧蒸気の全部または一部をポリアクリル酸製造プロセスに供給すると共に、該ポリアクリル酸製造プロセスに供給した水蒸気をドレン回収して１．０ＭＰａＧ未満の水蒸気を生成し、該アクリル酸蒸留精製の熱媒として用いることを特徴とするポリアクリル酸の製造方法。
【請求項４】
プロピレンおよび／またはプロパンを蒸発器に液状熱媒を供給して潜熱回収により、冷熱媒を調整し、その冷熱媒をポリアクリル酸製造プロセスに供給する請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクリル酸製造プロセスから発生する蒸気，冷液を有効利用するポリアクリル酸の製造方法及び該方法を実施する設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクリル酸は様々な化学製品の原料として用いられているが、特に近年、アクリル酸製造プラントから得られた高純度アクリル酸を原料として、該プラントと同一乃至隣接する場所に設置したポリアクリル酸製造プラントにて吸水性樹脂等の所望のポリアクリル酸が製造されている。
【０００３】
アクリル酸は様々な方法によって製造されているが、アクリル酸の製造方法として例えば、まずプロピレンおよび／またはプロパンを蒸発装置に供給してガス化し、該ガス化したプロピレンおよび／またはプロパンを接触気相酸化装置に供給して触媒存在下に気体と接触させてアクリル酸及び反応副生物を含む反応生成物を生成させている。そして該反応生成物と捕集溶剤を捕集装置に供給して吸収捕集して副生物を含有するアクリル酸溶液を得、次いでこれを共沸蒸留塔，高沸物分離塔，精留塔などの蒸留精製装置に導入して順次蒸留・精製を行ない、高純度アクリル酸を製造している。更に得られた高純度アクリル酸を原料として、該プラントと同一乃至隣接する場所に設置したポリアクリル酸製造プラントに供給して吸水性樹脂等の所望のポリアクリル酸が製造されている。
【０００４】
特に高純度のアクリル酸を安価でしかも大量に生産することが要求される工業的規模の製造においては、各製造工程における操業条件の適正化に加え、他の工程から排出される様々な物質を他の工程にリサイクルしてコスト削減を図っている。例えば上記蒸発装置にて液化プロピレンをガス化する際に用いた熱媒のリサイクル方法として、特開平２００１−１３１１０９号には、液化プロピレン等をガス化する際に発生する潜熱を用いて熱媒から液状冷熱媒を調製し、該アクリル酸製造工程で使用する冷却器，凝縮器などの熱交換器で使用することによって、従来廃棄されていた潜熱を有効活用し、冷却エネルギーを低減できることが開示されている。
【０００５】
尚、アクリル酸製造プロセスでは接触気相酸化装置内で生じる反応熱を回収して水蒸気が得られるが、この様な反応熱以外にも接触気相酸化装置で生成した反応性生物を冷却した際に回収される水蒸気や、アクリル酸製造プロセスから排出される廃ガスや廃液などを燃焼処理した際の燃焼熱を回収することによっても水蒸気が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来ではこれら水蒸気をアクリル酸製造プロセス内で再利用していたが、十分な利用がなされていない。例えば接触気相酸化装置内での反応熱をボイラーなどの熱回収装置で回収して得られる水蒸気が１．０ＭＰａゲージ圧（以下、ゲージ圧をＧと略記する）以上の高圧蒸気（尚、温度は特に限定されないが、通常１８３℃以上、２７０℃未満）である場合、該高圧蒸気をアクリル酸蒸留精製装置に付設されているリボイラーなどの加熱装置の熱媒として利用すると、アクリル酸が過熱されて重合物が発生してしまうために、高圧蒸気は減圧をしなければ利用することができなかった。また水蒸気が０．６ＭＰａG以上、１．０ＭＰａG未満の中圧蒸気（例えば１６４℃以上、１８３℃未満）である場合、該水蒸気を減圧せずに共沸蒸留塔や高沸点物除去塔などの加熱に利用することができるが、高純度アクリル酸精製段階である製品化塔等においては中圧蒸気であっても重合物が生じることがあるため、更に水蒸気を減圧しなければならず、中圧蒸気の使用箇所も限られていた。したがって製品化塔に付設するリボイラーに熱媒として供給する水蒸気は０．２ＭＰａG以上、０．６ＭＰａG未満の低圧蒸気（例えば１３３℃以上、１６４℃未満）であることが望ましいとされている。勿論、これら蒸気は蒸留塔の加熱以外にも熱交換器の熱媒として利用されたり、また駆動タービンの動力源として利用されているが、アクリル酸製造プロセスにおける反応熱や燃焼熱を回収して得られる水蒸気全量に対して、該アクリル酸製造プロセス内での水蒸気消費量，特に高圧な水蒸気であるほどその利用箇所は限られているために、蒸気発生量に比べて蒸気消費量は少なく、結局、再利用されずにパージされる水蒸気が多く、特に高圧水蒸気は減圧しなければ再利用できず、そのほとんどは系外にパージされていた。
【０００７】
尚、蒸発装置にて液化プロピレンをガス化した際に回収される潜熱のリサイクル方法として、特開平２００１−１３１１０９号において潜熱（液状冷熱媒）のリサイクル技術が開示されているが、アクリル酸製造プロセスで製造されたアクリル酸をポリアクリル酸製造プロセスに供給してポリアクリル酸を製造する場合など、アクリル酸製造プロセス以外のプロセスを含めた総合的なリサイクルシステムは未だ開発されていない。
【０００８】
本発明はこれら事情に鑑みてなされた発明であって、その目的はアクリル酸製造プロセス、及び該プロセスで製造されたアクリル酸を用いてポリアクリル酸を製造するプロセスを含む複合プロセスにおいて、アクリル酸製造プロセスからの反応熱などの熱源を回収して得られる水蒸気の効率的な利用方法、及びプロピレン等をガス化した際に回収される潜熱の効率的な利用方法を提供することである。また本発明は上記方法を実施し得る設備を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成し得た本発明の方法とは、プロピレンおよび／またはプロパンを接触気相酸化させて生成する反応生成物を溶剤で捕集し、得られるアクリル酸溶液からアクリル酸を精製するアクリル酸製造プロセスに引き続いて、アクリル酸溶液またはアクリル酸からポリアクリル酸を製造するに当り、該アクリル酸製造プロセスで回収した熱をポリアクリル酸製造プロセスに供給することに要旨を有するポリアクリル酸の製造方法であり、回収した熱としては、後記する水蒸気，冷熱媒がある。
【００１０】
本発明を実施するにあたっては前記接触気相酸化時に生じる反応熱を回収して得られる水蒸気の全部または一部をポリアクリル酸製造プロセスの加熱工程、即ち少なくとも重合，乾燥，表面架橋などのいずれかの工程の熱媒として利用することが推奨される。
【００１１】
本発明では前記水蒸気が１．０ＭＰａＧ以上の高圧蒸気であることが望ましく、また前記ポリアクリル酸製造の工程に用いた水蒸気をドレン回収して１．０ＭＰａＧ未満の蒸気を生成し、前記アクリル酸蒸留精製の熱媒として用いることが推奨される。
【００１２】
更に本発明ではプロピレンおよび／またはプロパンを蒸発器に液状熱媒を供給して潜熱回収により、冷熱媒を調整し、その冷熱媒をポリアクリル酸製造プロセスに供給することも望ましく、冷熱媒をポリアクリル酸の冷却に使用することも好ましい。特に本発明の方法は前記ポリアクリル酸製造プロセスが、吸水性樹脂製造プロセスである場合に好適である。
【００１３】
また本発明はプロピレンおよび／またはプロパンをガス化する蒸発装置、該ガス化プロピレンおよび／またはプロパンを接触気相酸化させる接触気相酸化装置，該接触によって生成した反応生成物を溶剤で捕集する捕集装置，該捕集によって生成したアクリル酸溶液からアクリル酸を精製する蒸留精製装置，該アクリル酸溶液または、該アクリル酸を重合前に中和（モノマーで中和）、または重合中或いは重合後に中和（ゲルで中和）する中和装置，重合装置，該重合物を乾燥する乾燥装置を有するポリアクリル酸製造設備において、該アクリル酸製造設備に熱回収装置で得られた熱媒を供給するパイプラインを備えたポリアクリル酸製造設備である。
【００１４】
本発明の設備では、前記接触気相酸化装置に熱回収装置が付設され、該熱回収装置で得られた熱媒を前記乾燥工程に供給するパイプラインに少なくとも１つの圧力調節器を備えていることも好ましい実施態様である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の方法はプロピレンおよび／またはプロパンを接触気相酸化させて生成する反応生成物を溶剤で捕集し、得られるアクリル酸溶液からアクリル酸を精製するアクリル酸製造プロセスに引き続いて、アクリル酸溶液またはアクリル酸からポリアクリル酸を製造するに当り、該アクリル酸製造プロセスで回収した熱をポリアクリル酸製造プロセスに供給することを特徴とする。また本発明はプロピレンおよび／またはプロパンを蒸発させたときに回収される潜熱の全部または一部をポリアクリル酸製造プロセスに供給することを特徴とする。
【００１６】
本発明においてポリアクリル酸とは、アクリル酸および／またはその塩を単量体の主成分（好ましくは７０モル％以上、より好ましくは９０モル％以上、最も好ましくは実質的に１００モル％）とする（共）重合体であって、具体的には水溶性ポリアクリル酸（塩），吸水性樹脂（即ち、吸水性ポリアクリル酸（塩））が例示される。またポリアクリル酸塩としては、好ましくは一価塩、より好ましくはアルカリ金属塩，アンモニウム塩が例示される。これらポリアクリル酸は他の単量体と共重合させてもよく、また例えば単量体以外に０．００１〜５モル％（アクリル酸に対する値）程度の架橋剤で架橋させたり、或いは澱粉やポリビニルアルコールなどの他の親水性ポリマーにグラフト重合させてもよい。尚、水溶性ポリマーとは、水に実質的に１００％溶解する重合体をいう。また吸水性樹脂とは、架橋構造を有した水膨潤性水不溶性のポリアクリル酸をいい、自重の３倍以上、好ましくは１０〜１０００倍の純水或いは生理食塩水を吸水し、水溶性成分（水可溶分）が好ましくは２５質量％以下、より好ましくは１０質量％以下の水不溶性ヒドロゲルを生成するものをいう。この様な吸水性樹脂の例示や物性測定方法としては例えば米国特許第６０７１９６号，同第６１０７３５８号，同第６１７４９７８号，同第６２４１９２８号が例示される。
【００１７】
以下、本発明の方法をプロピレンおよび／またはプロパン（以下、「プロピレン」と略記する。）を原料とするアクリル酸の製造プロセス、及び該プロセスで製造されたアクリル酸を用いたポリアクリル酸の製造プロセス（尚、本発明では代表例として吸水性樹脂製造プロセスを示す。）を例示する図１に基づいて説明するが、本発明は以下の製造プロセスに限定される趣旨ではなく、本発明の効果を阻害しない範囲で製造プロセスに適宜変更を加えることができる。したがってアクリル酸製造プロセスにて生成する水蒸気、及び回収する潜熱は以下の種類に限定される趣旨ではなく、例示以外の水蒸気，潜熱についても同様に本発明の方法で好適に処理できる。
【００１８】
液化プロピレンをパイプライン１を介して該プロピレンをガス化する蒸発装置である蒸発器２に供給すると共に、液化プロピレンのガス化に利用する液状熱媒をタンク３からパイプライン４，温度調節装置である熱交換器５を介して蒸発器２に供給する。蒸発器２では液化プロピレンを液状熱媒と熱交換してガス化するため、ガス化する液化プロピレンの温度が液状熱媒の温度よりも低くなくてはならない。この際、液化プロピレンの温度が低過ぎると、液化プロピレンを蒸発させるための運転圧力を低くしなければならず、ガス化プロピレン比容積が大きくなる。そのため蒸発器内の適正な蒸発速度を保持するために蒸発器の気室容積を大きくしなければならず、蒸発器自体が大きくなる。この様な蒸発器の大型化を回避するためには供給する液状熱媒の温度を好ましくは０℃以上、より好ましくは５℃以上とすることが望ましい。
【００１９】
これに対して、蒸発器２に供給する液状熱媒の温度を高くすれば、ガス化する液化プロピレンの温度も高くできるので、ガス化プロピレンの比容積が小さくなり、上記問題を解消できるが、蒸発器２内の温度が高くなると液化プロピレン供給タンク（図示せず）内圧よりも蒸発器内圧が高くなり、高圧供給ポンプを配設しなければ液化プロピレンを送給できなくなることがある。
【００２０】
つまり、蒸発器２に供給する液状熱媒と液化プロピレンが高温の場合、液化プロピレンの供給に高圧ポンプが必要となると共に、蒸発器，パイプライン１及びこれらに付設する設備の耐圧性を高める必要が生じ、送給コスト，設備コストが上昇することがある。したがって液状熱媒の温度は好ましくは５０℃以下、より好ましくは４０℃以下、更に好ましくは３５℃以下とすることが望ましい。またガス化する液状プロピレンの温度は、好ましくは−３０℃以上、より好ましくは−２０℃以上であって、好ましくは３０℃以下、より好ましくは２０℃以下である。
【００２１】
蒸発器２で安定した蒸発量を継続するためには、蒸発器２に供給する液状熱媒の温度が一定であることが望ましく、供給する液状熱媒が所望の温度で蒸発器２に供給できる様に熱交換器５などの任意の温度調節装置を設けることが好ましい。勿論、供給タンク３に温度調節装置（図示せず）を併設して液状熱媒の温度調節してもよい。
【００２２】
また液状熱媒の温度調節方法については特に限定されず、例えば熱交換器５に導入する温度調節用の熱媒としては後記する様な熱回収装置から得られる低圧蒸気（圧力：０．２ＭＰａG以上，０．６ＭＰａG未満、尚、温度は例えば１３３℃以上、１６４℃未満）、或いは中圧蒸気（圧力：０．６ＭＰａＧ以上，１ＭＰａＧ未満、尚、温度は例えば１６４℃以上、１８３℃未満）を導入し、液状熱媒の温度が一定になる様に熱媒量を調整するなど適宜温度調節すればよい。尚、この様に熱交換器に利用する熱媒として後記する様な熱回収装置から得られる水蒸気を利用することによって、温度調節コストが削減できるので望ましい。また液状熱媒の温度を低下させる場合には、後記する液状冷熱媒を熱交換器に導入して温度調節することが望ましい。
【００２３】
本発明で採用する熱交換器は公知の装置でよく、昇温用としては多管式熱交換器，プレート式熱交換器，スパイラル式熱交換器などが例示される。また冷却用としては吸収式冷凍機などが例示される。
【００２４】
液状熱媒としては液体であればよく、また少なくとも液化プロピレンとの熱交換時の潜熱によって固化することのない液体が推奨される。液状熱媒としては例えば工業用水，水道水などの水、エチレングリコール水溶液やメタノール水溶液などのブラインが挙げられる。本発明では水よりも固化温度が低いブラインを用いた例を示すが、操業条件によって液状熱媒を適宜選定すればよい。
【００２５】
蒸発器２内の圧力は特に限定されないが、圧力が低すぎると蒸発効率が十分得られなくなることがある。したがって圧力は好ましくは０．１ＭＰａＧ以上、より好ましくは０．２ＭＰａＧ以上、更に好ましくは０．３ＭＰａＧ以上とすることが望ましい。また蒸発圧力が高すぎると、蒸発器や供給管等の耐圧性を高める必要があるので望ましくない。したがって蒸発圧力は好ましくは２．０ＭＰａＧ以下、より好ましくは１．５ＭＰａＧ以下、更に好ましくは１．０ＭＰａＧ以下であることが望ましい。
【００２６】
本発明では図示しないが、必要に応じてパイプライン４やパイプライン１、及びその他のパイプラインに必要に応じて圧力調節弁や流量調節弁或いは送液ポンプを配設して適宜蒸発器内の圧力を調節することが望ましい。
【００２７】
また蒸発器２では液化プロピレンのガス化に伴って潜熱が生じるが、該潜熱は液状熱媒を冷却することによって回収される（以下、冷却された液状熱媒を「液状冷熱媒」という）。該液状冷熱媒は蒸発器２から抜出されライン８を介してタンク３に返送される。
【００２８】
蒸発器から抜出された直後の液状冷熱媒の温度は、供給する液化プロピレンの温度、蒸発器の処理能力、液化プロピレンや液状熱媒の供給量などによって異なるため特に限定されない。しかしながら例えば上記温度範囲内にある液状熱媒を蒸発器に供給し、抜出された液状冷熱媒の温度が−１０℃を下回る場合、液状冷熱媒粘度が上昇するために伝熱係数が低下し、熱交換効率が低いことを示す。したがって液状冷熱媒の温度が好ましくは−１０℃以上、より好ましくは−５℃以上、更に好ましくは０℃以上となる様に液状熱媒の供給量、供給する液状熱媒や抜出される液状プロピレンの温度などの操業条件を適宜調整することが望ましい。また熱交換後の液状冷熱媒の温度が高いと、該液状冷熱媒を後記する様な凝縮器や熱交換器などの装置に用いる冷媒として利用するために冷凍器などの冷却装置を用いて該液状冷熱媒の温度を更に低下させる必要が生じることがあり、該液状冷熱媒の温度調節に要するコストが上昇するため望ましくない。したがって熱交換後の液状冷熱媒の温度は、好ましくは４０℃以下、より好ましくは３５℃以下、更に好ましくは３０℃以下となる様に操業条件を調整することが推奨される。
【００２９】
尚、該液状冷熱媒をポリアクリル酸製造プロセスに供給せずに、または系外に排出せずにアクリル酸製造プロセス内に全量を留保しておくと、液状冷熱媒はアクリル酸製造プロセスにおける凝縮器や冷却器だけでは消費しきれないため、タンク３を大型化して該タンク内に留保しなければならず、また熱交換器５での液状冷熱媒を昇温させる際に消費される熱量が増大するため、熱回収して得られた水蒸気の効率的な利用が妨げられることがあるので、液状冷熱媒の一部または全部は、パイプライン８，パイプライン４ａを介してポリアクリル酸製造プロセスの冷却装置に供給することが望ましい。したがって液状冷媒は図示する様に蒸発器２からパイプライン８を介してタンク３に返送しパイプライン４ａを介して、或いはタンク３に返送せずに直接、冷却装置３７供給してもよい。また適宜パイプラインを設けてアクリル酸製造プロセスにおける各種熱交換器，冷却器，凝縮器などの所望の装置で冷媒として利用してもよい。
【００３０】
液状冷熱媒は必要に応じて任意の箇所に設けた温度調節装置（図示せず）に供給して温度を調整してから他の設備に供給してもよく、更に必要に応じて保温材でパイプラインを包摂して温度変化を抑制したり、送液ポンプや流量調節弁，圧力調節弁を適宜配設して供給量を調節してもよい。液状冷熱媒を冷媒として熱交換器や凝縮器などに供給する場合、該液状冷熱媒を所望の一定温度で供給できる様に温度調節装置を介在させるなどして温度調節することによって、冷却や凝縮など熱交換の操作を安定して行なうことができるので望ましい。
【００３１】
蒸発器２でガス化されたガス化プロピレンはパイプライン６を介して接触気相酸化装置である反応器７に供給される。反応器７内ではガス化プロピレンと、図示しないパイプラインを介して供給される分子状酸素との気相接触酸化反応が行なわれる。分子状酸素としては例えば空気，酸素富化空気，純酸素を用いることができる。また接触気相酸化装置としては特に限定されないが、熱交換率の優れた多管式反応器を用いることが推奨される。
【００３２】
反応器７の操業条件は限定されないが、例えば反応器７にて二段接触気相酸化反応をおこなう場合、前段触媒層では供給したガス化プロピレンからアクロレイン含有ガスを生成する。この際、例えば反応温度２５０〜４５０℃，反応圧力０〜０．５ＭＰａＧ，空間速度３００〜５０００ｈ-1（ＳＴＰ）とすることが優れた反応効率を得る観点から推奨される。そして前段触媒層で生成したアクロレイン含有ガスを後段触媒層に導入してアクリル酸含有ガスを生成する。尚、後段触媒層では反応温度を好ましくは１００℃以上、より好ましくは１５０℃以上とし、好ましくは３８０℃以下、より好ましくは３００℃以下の範囲に設定し、反応圧力を０〜０．５ＭＰａＧ，空間速度３００〜５０００ｈ-1（ＳＴＰ）とすることが優れた反応効率を得る観点から推奨される。反応器に充填する触媒としては、前段，後段共に通常のアクリル酸製造に用いられている酸化触媒を使用すればよい。勿論、アクリル酸含有ガスの生成方法としては、二段階接触気相酸化反応に限られず、１段、或いは複数段による公知のアクリル酸含有ガス生成方法を採用することができる。
【００３３】
上記の様にガス化プロピレンを接触気相酸化させると反応熱が生じる。例えば反応器７の管内に充填された前段触媒層にガス化プロピレンを供給し接触気相酸化により生じた反応熱を、胴側に硝酸カリウム５０質量％，亜硝酸ナトリウム５０質量％などの高温熱媒を所定の反応温度（例えば２５０〜４５０℃）で供給することにより、管内の反応熱を除熱する。反応熱を回収した高温熱媒の一部を抜出し、熱回収装置（除熱ボイラー）に供給することにより、水蒸気を発生させ、所定の温度まで冷却する。冷却された高温熱媒を反応器胴側に供給し、所定の反応温度に調節する。また後段触媒層も同様に高温熱媒を所定の反応温度で供給することにより反応熱除去が行なわれる。
【００３４】
熱回収装置は、前段、後段反応器それぞれに設置し、前段に高圧水蒸気、後段に中圧水蒸気を発生させる場合もあるが、前段、後段反応器共通の熱回収装置を設置させ、高圧水蒸気または中圧水蒸気を発生させる場合もある。
【００３５】
本発明で反応熱、或いは燃焼熱などの熱回収装置としては特に限定されず、例えば丸ボイラー，自然循環式水管ボイラー，強制循環ボイラー，貫流ボイラーなど、公知の熱回収装置を用いることができる。反応熱を回収して得られた水蒸気は１．０ＭＰａＧ以上の高圧蒸気であり、該高圧蒸気の全部または一部をパイプラインを介してポリアクリル酸製造プロセスの乾燥装置に供給することが推奨される。
【００３６】
図示例の場合、前段触媒層から得られる反応熱は後段触媒層から得られる反応熱よりも反応温度が高温であるため、前段触媒層の該反応熱を回収して得られる水蒸気の方が高圧蒸気であるため、パイプラインを介してポリアクリル酸製造プロセスの乾燥装置に供給することが望ましい。特に該前段触媒層の水蒸気が好ましくは２．０ＭＰａG以上、より好ましくは３．０ＭＰａG以上の高圧蒸気である場合、該乾燥装置における熱媒として好適であり、乾燥を効率的に行なうことができる。
【００３７】
尚、この様な高圧蒸気をアクリル酸製造プロセスの蒸留精製装置における熱交換器や再加熱器などに熱媒として供給すると、重合物を生じさせることがあり、好ましくない。勿論、該高圧蒸気を中圧、或いは低圧まで減圧するなど所望の圧力に調節してからアクリル酸製造プロセスにおける熱交換器や再加熱器などに熱媒として利用することもできる。
【００３８】
また反応器７の後段触媒層で生じる反応熱は前段触媒層と同様にボイラーなどの熱回収装置に導入して飽和水蒸気を発生させて除熱を行なえばよい。この際得られる蒸気の圧力は操作条件にもよるが１ＭＰａG超〜４ＭＰａＧ程度の高圧蒸気である場合、効率的に吸水性樹脂の乾燥を行なうには上記前段触媒層の水蒸気を用いることが好ましいが、後段触媒層の高圧蒸気を熱媒として吸水性樹脂の乾燥工程に供給してもよい。その際、高圧蒸気には少なくとも1つの圧力調節器を設置することが望ましい。即ち、熱回収装置の飽和水蒸気の発生圧力を一定に保持できる様に圧力調節器を設置することが好ましく、また吸水性樹脂製造設備への供給パイプラインにも圧力調節器を設置して供給圧力を一定にすることが望ましい。更に発生した高圧蒸気が吸水性樹脂製造設備の高圧蒸気消費よりも過剰な場合、圧力調節器を介してアクリル酸蒸留精製装置への供給パイプラインの圧力が一定になるように供給することが好ましい。勿論、高圧蒸気熱回収装置のブローダウン水を回収して中圧，低圧蒸気を発生させ、アクリル酸蒸留精製装置や吸水性樹脂製造設備に供給することも望ましい。通常、該前段触媒層の該蒸気量で吸水性樹脂の乾燥などに必要な熱量を賄うことができ、後段触媒層の高圧蒸気の使用は特に必要ない。したがって後段触媒層の中圧蒸気を発生させてアクリル酸製造プロセスで使用する熱媒として利用することが望ましく、圧力調節器を介して中圧、或いは低圧まで減圧して蒸留塔に付設されている加熱・保温手段に使用し、過剰な蒸気はパイプラインの圧力が一定となる様に圧力調節器を設置してパージすることが好ましい。
【００３９】
即ち、本発明では前記接触気相酸化時に生じる反応熱を回収して得られる水蒸気の全部または一部をポリアクリル酸の製造工程での加熱工程に利用される。適用される加熱工程としては重合工程，乾燥工程，表面架橋工程など加熱を要する工程が例示されるが、特に好ましくは乾燥工程での加熱に好適である。乾燥工程では蒸気を用いて乾燥することによって、得られる吸水性樹脂の残存モノマーの低減が図れる。
【００４０】
反応器７で生成した反応生成物であるアクリル酸含有ガスはライン１０を介してアクリル酸含有ガスからアクリル酸を溶剤で捕集する捕集装置である捕集塔１１に供給される。この際、捕集塔１１に供給するアクリル酸含有ガスの温度が高い場合には捕集塔内において捕集したアクリル酸含有液が重合し易くなり、アクリル酸の収率が低下することがあるために予め２００℃以下となるまで冷却することが推奨される。したがって反応器７の反応生成物抜出し口、或いはライン１０の任意の位置に冷却装置および／または熱回収装置を付設することが望ましく、特にボイラーなどの熱回収装置を付設して該反応生成物を冷却すると共に、熱回収することが好ましい。
【００４１】
例えば反応器７出口における反応生成物の温度が１５０〜３８０℃である場合、該反応生成物をボイラーに供給して熱回収を行なえばよい。該熱回収して得られる水蒸気が０．６ＭＰａＧ以上１．０ＭＰａＧ未満の中圧蒸気である場合、最終の蒸留精製段階である精留塔２４以外の蒸留塔，リボイラー，加熱器，熱交換器などの熱媒として好適に用いることができる。また水蒸気が０．２ＭＰａＧ以上０．６ＭＰａＧ未満の低圧蒸気である場合、精留塔２４の熱媒，即ち該精留塔２４に付設するリボイラー，加熱器，熱交換器に熱媒として利用しても重合物を生じる恐れがほとんどない。勿論、中圧蒸気，高圧蒸気を減圧して熱媒として利用することもできる。
【００４２】
捕集塔１１には捕集溶剤冷却器１２からパイプライン１３を介して捕集用の溶剤を供給し、アクリル酸含有ガスと捕集溶剤との気液接触によりアクリル酸含有溶液が生成し、該アクリル酸含有液はパイプライン１５を介して次工程に送給すると共に、捕集塔１１内の残存物はパイプライン１４を介して廃ガスとして排出される。尚、該廃ガスは未捕集の反応ガスを含むものであり、図示しないパイプラインを介して反応器７に循環して接触気相酸化に供してもよく、或いは図示しない燃焼処理工程に供給してもよく、廃ガスの処理方法は特に限定されない。例えば該廃ガスを燃焼処理して得られる燃焼ガスは高温であるため、該燃焼熱をボイラーなどの熱回収装置に供給して該燃焼熱を水蒸気として回収してもよい。この様に回収された水蒸気は蒸気圧に応じて熱交換器などの熱媒として利用すればよい。
【００４３】
本発明において廃ガスや後記する廃液の燃焼処理に用いる燃焼装置としては特に限定されないが、気液燃焼、或いは液体燃焼の場合には縦型燃焼炉，横型燃焼炉など公知燃焼装置が推奨され、燃焼方法についても特に限定されない。例えば廃ガスの場合、触媒を用いた気体燃焼方法や燃料を用いた気液燃焼方法を採用できる。
【００４４】
捕集塔１１に供給する溶剤としては、水、有機酸含有水などの低沸点溶剤（アクリル酸より低沸点）、或いは高沸点（アクリル酸より高沸点）の不活性疎水性有機溶媒（ジフェニルエーテル、ジフェニル等）の従来公知の捕集溶剤を使用することができる。例えば水を溶剤として用いる場合、捕集塔内で水とアクリル酸含有ガスとを接触させると、該アクリル酸含有ガスに含まれているアクリル酸が捕集されて、アクリル酸水溶液（例えばアクリル酸５０〜８０質量％、残部が水及び不純物）が得られる。
【００４５】
また例えばジフェニルエーテルとビフェニルとの混合溶剤などの高沸点溶剤を用いてアクリル酸含有ガスと接触させると、アクリル酸含有ガスの一部が高沸点溶剤中に捕集されてアクリル酸溶液が得られる。尚、捕集塔１１の操業温度等については適宜決定すればよく、特に限定されないが、効率的な捕集を行うには塔頂温度が４０〜７０℃の範囲となる様に制御することが望ましい。
【００４６】
またアクリル酸を捕集する際、高い捕集率を得るには溶剤の温度が低い方が好ましく、また安定して該捕集操作を継続するためには捕集塔に供給する溶剤の温度が一定であることが望ましく、溶剤の温度は好ましくは０℃以上，より好ましくは５℃以上であって、好ましくは３５℃以下、より好ましくは３０℃以下となる様に制御することが望ましい。この際、熱交換器５ａに導入する冷媒としてパイプライン４ａを介して液状冷熱媒を利用することによって冷却コストを削減できる。また液状冷熱媒を昇温させる場合には、ボイラーなどで回収された低圧蒸気、或いは中圧蒸気を熱媒として熱交換器５ａに利用すると加熱コストを削減できるので望ましい。
【００４７】
捕集塔１１にて得られたアクリル酸溶液（好ましくは水溶液）はパイプライン１５を介して次工程に供給される。尚、該アクリル酸溶液には、アクリル酸以外にも未反応状態で残存するプロピレン等の生成物，ホルムアルデヒド，アクロレイン，フルフラール，ベンズアルデヒド，蟻酸，酢酸，マレイン酸，アクリル酸ダイマーなどの副生物、更には重合防止剤などの添加剤が含まれていることがある。
【００４８】
アクリル酸溶液はパイプライン１５を介して共沸分離塔１８に直接送液してもよいが、目的に応じて任意の工程を介在させてもよい。例えばアクリル酸溶液中に残存するアクロレインを低減するために放散塔１６を介在させてもよい。放散塔１６にてアクロレインが除去されたアクリル酸含有液はパイプライン１７を介して精製分離塔（共沸分離塔）１８に導入される。また放散塔１４で除去されたアクロレインはパイプライン１４ａを介して系外へ廃ガスとして除去してもよく、或いは捕集塔１１を介してパイプライン１４から除去してもよい。
【００４９】
尚、該廃ガスは任意の工程に付してもよく、或いは前記パイプライン１４を介して排出される廃ガス同様、図示しない燃焼処理工程に供給して燃焼し、該燃焼熱を水蒸気として回収してアクリル酸製造プロセスで使用する熱媒として利用してもよい。
【００５０】
共沸蒸留塔１８では任意の共沸溶剤（任意の１種以上）を用いて共沸蒸留を行ない、アクリル酸水溶液から水や共沸溶剤などの軽沸物の除去を行なう。本発明では水と共沸する共沸溶剤を用いて脱水蒸留を行なう例を説明するが、共沸分離塔１８の運転条件は特に制限はなく、公知のアクリル酸製造プロセスにおいて採用され得る条件であればいずれも適用できる。また共沸蒸留に代えて任意の蒸留方法を採用してアクリル酸水溶液から目的の不純物を分離・除去してもよく、この際の蒸留方法，蒸留条件，蒸留操作回数，蒸留装置の組合せなどは目的に応じて適宜選択しもよい。
【００５１】
共沸溶剤としては公知の溶剤を用いればよく、特にアクリル酸とは共沸しない性質を有する共沸溶剤を用いることが望ましい。また共沸溶剤が水に難溶性であれば、共沸溶剤を回収，再利用する際に留出水相との分離が容易になるので推奨される。この様な共沸溶剤としてはトルエン、キシレン、ヘキサン、へプタン、シクロヘキサン、メチルイソブチルケトン、酢酸ブチルなどが例示される。また共沸溶剤は１種、或いは２種以上の混合物として用いてもよく、十分な分離効果が得られる量を用いることが共沸蒸留効率向上の観点から望ましい。
【００５２】
この共沸蒸留によって、アクリル酸よりも低沸点を有する副生物，水などの軽沸物は、共沸溶剤と共に塔頂から蒸留留去ガス（以下、留去ガスということがある。）として排出（パイプライン１９）される。またマレイン酸，アクリル酸ダイマーなどの高沸点不純物，アクリル酸，重合防止剤は塔底から粗製アクリル酸として抜き出され（パイプライン２３）、次工程に供給される。
【００５３】
留去ガスは図示する様にパイプライン１９を介して凝縮器２６ａにて凝縮，冷却された後、留出液となりデカンターなどの共沸溶剤分離手段２０に供給している。共沸溶剤分離手段では、該留出液を油相（共沸溶剤）と水相（捕集液）とに分離し、分離された共沸溶剤は、パイプライン２１を介し共沸分離塔１８に再循環しているが、図示しない他の工程に導入してもよく、特に図示例に限定されない。また該水相は更に任意の処理工程に供給してもよく、例えば該廃水を燃焼処理する場合、上記の様に燃焼処理によって生じた燃焼熱はボイラーなどの熱回収装置に導入して水蒸気として熱回収を行ない、該水蒸気をアクリル酸製造プロセスにおける各種装置の熱媒として利用することが好ましい。
【００５４】
凝縮器２６ａには冷媒として、タンク３からパイプライン４ａを介して供給される液状冷熱媒を用いることが好ましい。該液状冷熱媒を用いることによって冷媒冷却コストを削減できる。また上記熱交換器５aの場合と同様、安定した凝縮操作の維持、及び凝縮効率向上の観点から凝縮器２６に供給する液状冷熱媒が所望の温度で一定となる様に適宜調整することが望ましい。
【００５５】
共沸蒸留によって得られる粗製アクリル酸はパイプライン２３を介して精留塔２４などの蒸留精製装置に導入される。尚、粗製アクリル酸に含まれる不純物量を更に低減すべく、他の蒸留工程を介在させてもよい。例えばアクリル酸含有液を図示しない軽沸物分離塔や高沸物分離塔など任意の蒸留精製塔に供給して不純物低減を図ってもよい。即ち、通常のアクリル酸製造プロセスにおいて採用され得るアクリル酸の蒸留精製装置を目的，条件等に応じて任意に組合せてもよいことを意味する。そしてこれら蒸留塔において凝縮，冷却，加熱などの加熱操作や冷却操作が必要であれば、冷媒として温度調節された液状冷熱媒を冷却器，凝縮器，熱交換器など所望の装置に供給することが好ましく、また熱媒として熱回収して得られた水蒸気を適宜温度，圧力調節して加熱器，リボイラー，熱交換器など所望の装置に供給することが好ましい。
【００５６】
本発明においてアクリル酸溶液とは、上記の様にアクリル酸含有ガスを捕集塔で捕集した液体、またはその捕集液を放散塔によりアクロレインを低減させた液体をいい、粗製アクリル酸とは、上記の様にアクリル酸溶液を蒸留して得られたアクリル酸を主成分とする液体をいう。粗製アクリル酸は例えば酢酸，ホルムアルデヒド，アクロレイン，プロピオン酸，マレイン酸，アセトン，フルフラール，ベンズアルデヒドなどの副生成物や不純物を含んでいるので、次にこの粗製アクリル酸を精製（蒸留，晶析など）することによってこれらを除去し、実質的にアルデヒドを含まないアクリル酸（アルデヒドが０．００１質量％以下、好ましくは０．０００５質量％以下）を高純度アクリル酸という。
【００５７】
図中、精留塔２４では粗製アクリル酸から高純度アクリル酸の精製を目的とする蒸留（精留）操作が行なわれ、該蒸留によって高純度アクリル酸が得られる。図示例の場合、精留塔２４に供給した粗製アクリル酸に含まれるアクリル酸は蒸留操作によって蒸気となり、該蒸気は塔頂より留出した後、パイプライン２５を介して任意の凝縮器２６に導入され、該凝縮器で凝縮されて凝縮液となる。凝縮器２６にて得られた凝縮液は、パイプライン２７を介して還流タンク２８に貯蔵してもよい。また還流タンク２８内の凝縮液の一部は還流液として精留塔２４に循環させてもよい。精留塔２４には塔頂留出物を凝縮、冷却させるための凝縮器２６を併設することになるが、該凝縮器にてアクリル酸蒸気と熱交換する場合には、凝縮を安定して行なうためには凝縮器に導入する冷媒が所望の温度で一定であることが好ましい。凝縮器２６にはライン４ａを介して液状冷熱媒を供給すればよく、該液状冷熱媒の温度を低下させる場合は図示しない冷却器にて温度調節すればよく、また液状冷熱媒の温度を上昇させる場合には図示熱交換器に導入すると共に、熱媒としてボイラーから得られる低圧蒸気、或いは中圧蒸気を導入して温度調整を行なえばよい。
【００５８】
凝縮器２６にて凝縮されて得られた凝縮液は不純物をほとんど含まない、高純度のアクリル酸（精製アクリル酸）である。高純度のアクリル酸の純度は精留条件によっても異なるが、通常９９．５質量％以上の純度のアクリル酸が精製される。
【００５９】
還流タンク２８内の凝縮液はパイプライン３０を介してポリアクリル酸製造プロセス（尚、図中３３は吸水性樹脂製造プロセスである。）に原料として供給されが、高純度アクリル酸はポリアクリル酸製造プロセスへの供給に先立って任意の工程に供給して、所望の処理を施してもよい。
【００６０】
尚、粗製アクリル酸に含まれている高沸点不純物や重合防止剤は該蒸留によりアクリル酸から分離されて塔底に蓄積され、廃液としてパイプライン３１を介して除去される。この除去された廃液は任意の処理工程に供給して所望の処理を施せばよい。例えばパイプライン３１を介して廃液を任意の燃焼処理工程に供給して燃焼し、該燃焼によって生じた燃焼熱をボイラーなど熱回収装置に導入して飽和水蒸気として熱回収し、所望の装置に熱媒として供給することが好ましい。勿論、本発明ではアクリル酸製造プロセスから排出される各種廃液（廃水，廃油）や廃ガスを燃焼処理した場合に生じる廃熱を任意の方法により熱回収を行ない、該回収した熱を熱媒として利用することができる。
【００６１】
また本発明では図示した以外にも冷却器や凝縮器などの熱交換作用を有する装置が用いることができ、本発明ではこれら図示しない冷却器や凝縮器に冷媒として上記蒸発器２で回収される液状冷熱媒（潜熱）を利用することが望ましい。
【００６２】
本発明では重合防止剤や不純物を含む塔底液の一部はリボイラー３２に循環させると共に、該塔底液の他の一部はライン３１を介して抜き出して本発明の廃液処理工程に供給してもよく、或いは他の処理工程に付してもよい。また精留塔２４に限らず、共沸蒸留塔，軽沸物分離塔，酢酸分離塔，高沸物分離塔，精留塔などの各種蒸留塔を設けた場合においても、図示しないリボイラー，蒸留塔保温ジャケット，供給原料の予熱器，熱交換器などの加熱・保温装置が付設されており、これら蒸留塔に付設されている加熱・保温手段に利用する熱媒としてアクリル酸製造プロセスにて熱回収して得られた水蒸気を供給することが加熱コスト削減の観点から望ましい。
【００６３】
本発明では図示しないが各種蒸留工程に供給するフィード液および／または蒸留塔には重合防止に必要な量の重合防止剤を適宜添加することが望ましい。重合防止剤の投入方法は限定されず、例えば塔内に導入する粗製アクリル酸や還流液など塔内に導入される液体に予め添加しておき、塔内に供給してもよく、或いは重合防止剤（尚、重合防止剤は粉体、液体または気体などいずれの状態であってもよい）を塔内に直接供給してもよい。例えば重合防止剤として分子状酸素を塔内に供給する場合、エアーバブリングなどを採用して塔底からに直接供給してもよいし、また重合防止剤を他の溶媒に溶解させて間接的に供給してもよい。
【００６４】
重合防止剤としては特に限定されず、アクリル酸の重合防止効果を有するものであればよく、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジン、４−ヒドロキシー２,２,６,６−テトラメチルピペリジン、ニトロソフェノール、ジメチルジチオカルバミン酸銅などの銅塩化合物、酢酸マンガンなどのマンガン化合物などの重合防止剤が例示される。もちろん重合防止剤は１種または数種を組合せた混合物を用いてもよく、重合防止剤の組成等は目的に応じて適宜決定すればよい。
【００６５】
アクリル酸溶液またはアクリル酸（好ましくは高純度アクリル酸）の一部若しくは全部はパイプライン３０を介して吸水性樹脂（水を吸収してゲル化する水不溶性の親水性樹脂）製造プロセス３３に供給される。吸水性樹脂製造プロセスにおいては該アクリル酸を中和工程３４（任意の付加工程），重合工程３５，乾燥工程３６，冷却工程３７に順次導入して所望の処理を施すことによって吸水性樹脂が製造される。勿論、各種物性の改善を目的として所望の処理を施してもよく、例えば重合中，或いは重合後に架橋工程を介在させてもよい。
【００６６】
中和工程は任意の付加工程であるが、例えば所定量の塩基性物質の粉末や水溶液とアクリル酸や、得られたポリアクリル酸（塩）とを混合する方法が例示されるが、公知の方法を採用すればよく、特に限定されない。尚、中和工程は重合前（モノマーで中和）、または重合中、或いは重合後（ゲルで中和）のいずれで行なってもよく、また重合前後の両方で行なってもよい。尚、図示例では中和後、重合を行なう工程を示すが、重合後、中和を行なう場合、装置の構成も工程に併せて適宜変更すればよい。また重合装置と中和装置は同一装置であってもよく、異なる装置であってもよい。
【００６７】
アクリル酸の中和に用いられる塩基性物質としては、例えば炭酸（水素）塩、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、有機アミンなど公知の塩基性物質を適宜用いればよい。またアクリル酸の中和率についても特に限定されず、任意の中和率（例えば３０〜１００モル％，好ましくは５０〜８０モル％の任意の値）となる様に調整すればよい。尚、中和時の反応熱を除去する必要がある場合は、任意の冷却手段、例えば任意の冷水塔などの冷却装置に導入すればよいが、この際にライン４aを介して供給される液状冷熱媒を冷媒として用いると、冷却コストを低減することができるので望ましい。
【００６８】
必要により、中和後、該アクリル酸塩溶液を重合工程に導入するが、該工程での重合方法は特に限定されず、ラジカル重合開始剤による重合，放射線重合，電子線重合，光増感剤による紫外線重合など公知の重合方法を用いればよい。尚、重合工程ではアクリル酸を必要に応じて中和し、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２０質量％以上であって、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下の濃度のアクリル酸（塩）水溶液として重合することが望ましい。
【００６９】
本発明においては重合開始剤，重合条件など各種条件については任意に選択できる。勿論、必要に応じて架橋剤や他の単量体、更には水溶性連鎖移動剤や親水性高分子など公知の添加剤を添加してもよい。また重合工程には任意の容器や装置を用いればよく、通常用いられている重合装置であれば特に限定されない。
【００７０】
重合後のアクリル酸塩系ポリマー（以下、「吸水性樹脂」と略記することがある）は通常、含水ゲル状重合体であり、水分を除去するために更に乾燥工程に付される。乾燥方法としては特に限定されず、熱風乾燥機，流動層乾燥機，ドラムドライヤー，ナウター式乾燥機など公知の乾燥装置を用いて、適宜所望の乾燥温度（好ましくは７０〜２３０℃）で乾燥させればよい。また乾燥工程３６に供給する熱媒としてはアクリル酸製造プロセスで排出された蒸気、特に接触気相酸化装置に付設した熱回収装置にて反応熱を回収して得られる高圧蒸気を用いることが推奨される。
【００７１】
乾燥に際しては、ポリアクリル酸のヒドロゲル（含水状重合体）を各種乾燥機を用いて加熱乾燥させる。例えば乾燥はドラムドライヤーやパドルドライヤーなどの伝導伝熱型乾燥機を用いて水蒸気で乾燥機の該伝熱面を加熱させた伝熱面とヒドロゲルを接触させて乾燥させてもよいが、残存モノマー低減や乾燥効率の面から、ヒドロゲルが水蒸気と直接接触させる熱風伝熱乾燥させることが望ましい。即ち、水蒸気を含有する気体（好ましくは露点５０℃以上、より好ましくは６０℃以上であって、好ましくは９０℃以下、より好ましくは８０℃以下）であって、且つ温度が好ましくは１００℃以上、より好ましくは１５０℃以上であって、好ましくは２００℃以下、より好ましくは１８０℃以下の熱風によって該ヒドロゲルを乾燥することによって、残存モノマーの低減、吸水性樹脂の吸水倍率の向上が図れるので望ましい。尚、乾燥時間は通常、１分〜３時間（好ましくは５分〜１時間）程度で適宜選定すればよい。
【００７２】
乾燥工程を経て得られた吸水性樹脂は高温のまま排出されるため、冷却工程３７にて所望の温度（例えば室温〜９０℃、好ましくは４０℃〜８０℃）に冷却することが望ましい。吸水性樹脂を冷却する方法としては限定されないが、例えば冷風を吹付けたり、或いは任意の冷凍器などの冷却装置に導入すればよい。また冷媒としてライン４aを介して供給される液状冷熱媒を利用すると、冷却コストを低減できる。
【００７３】
所望の温度まで冷却して得られた吸水性樹脂はそのままで使用してもよく、或いは更に所望の形状に造粒・粉砕したり、還元剤，香料，バインダーなど各種添加剤を更に添加するなど、用途に応じた利用に供することができる。
【００７４】
また本発明では乾燥させたポリアクリル酸を冷却することが好ましい。例えばヒドロゲルを約１〜数ｍｍ程度に細分化して乾燥する場合、乾燥後のポリアクリル酸は約１〜数ｍｍ程度の乾燥粒子であって、乾燥方法にもよるが、通常は乾燥後の該乾燥粒子は凝集物である。したがって該乾燥ポリアクリル酸を必要に応じて粉砕、或いは更に分級してポリアクリル酸粉末（例えば重量平均粒子径１０〜１０００μｍ、好ましくは１００〜８００μｍ）とし、更に必要に応じて該粉末に各種改質剤（例えば表面架橋剤の水溶液，造粒バインダー，消臭剤など）を添加する場合、冷却工程を適用することで、粉砕効率が向上し、粒度分布がシャープになるのみならず、各種改質剤等も該粉末に均一に添加できるので、吸水性樹脂の諸物性（例えば加圧下における吸収倍率など）も粉末間のバラツキを抑制しつつ向上できる。
【００７５】
尚、乾燥工程３６に供給した水蒸気は該水蒸気の潜熱が加熱に利用された後、該工程から排出される。該排出された水蒸気は系外に排出してもよいが、該蒸気は乾燥工程導入前と比べて温度，圧力共に低下しているものの、比較的高温，高圧状態である場合、任意に圧力，温度調節を行なってアクリル酸製造プロセスに熱源としてリサイクルしてもよい。特にドレンの一部を圧力調整により水蒸気として発生させ、残存ドレンを回収してボイラー給水に再利用することが望ましい。ドレン回収装置で生成した水蒸気を蒸留精製装置に供給してもよく、該蒸気の圧力，温度に応じてアクリル酸製造プロセスにおける熱源としてリサイクルしてもよい。
【００７６】
また本発明では上記の様にアクリル酸製造プロセス及びポリアクリル酸製造プロセスにて生じた反応熱を回収して得られた水蒸気の温度，圧力に応じて、所望の装置に熱媒として利用することが好ましいが、必要に応じて適宜減圧，降温させて所望の装置の熱媒として利用してもよい。また減圧，降温手段としては特に限定されず、任意の調節手段を用いればよく、更に不要な水蒸気は適宜系外に排出し、系内の圧力バランスを保つことが望ましい。
【００７７】
以上の様に一般的なアクリル酸の製造プロセス及びそれに続くポリアクリル酸の製造プロセスについて図１を例示しながら説明したが、以下、更に上記アクリル酸製造プロセスに引き続いて、ポリアクリル酸製造プロセスを行なう際の製造設備について上記図１の製造プロセスにおける蒸気のフローを示す概略図である図２を参照にしならが説明する。
【００７８】
プロピレンおよび／またはプロパンを蒸発装置でガス化して得られたガス化プロピレンおよび／またはプロパンを接触気相酸化させる接触気相酸化装置である反応器には熱回収装置、例えば装置内に供給した水などの熱媒体に反応熱による熱を伝えて所要の蒸気を発生させるボイラーなどが付設されている。本発明では２段階接触気相酸化を行なう反応器を用いた例を示すが、該反応器の前段触媒層４１及び後段触媒層４２には任意の熱回収装置４０ａ，４０ｂが付設されており、該熱回収装置にて夫々の触媒層で生じた反応熱を回収している。本発明では前段触媒層の反応熱を回収して得られた水蒸気は、熱回収装置４０ａの発生圧力が一定になる様に圧力調節弁５１で制御され、パイプライン５０を介してアクリル酸（好ましくは精製アクリル酸）を中和する中和装置，該中和物を重合する重合装置，該重合物を乾燥する乾燥装置，該乾燥されたポリアクリル酸を冷却する冷却装置を有するポリアクリル酸製造設備の所望の装置に熱媒として供給している。ポリアクリル酸製造プロセスが吸水性樹脂製造プロセスの場合、精製アクリル酸を中和，重合して得られる重合物を乾燥させる乾燥装置に該水蒸気を供給することが望ましい。乾燥装置では供給された該水蒸気を熱媒とし、熱交換によって空気などの気体を所望の温度まで昇温させ、該高温気体を重合物に吹付けて該重合物から水分を除去して乾燥させてもよい。
【００７９】
本発明では前段触媒層の水蒸気の一部はパイプライン５０ｇを介して乾燥装置５２に供給すると共に、該水蒸気の他の一部はパイプライン５０ｆを介してアクリル酸製造プロセスの所望の装置に供給している。またパイプライン５０ｆの任意の位置に減圧手段５１を設け、所望の圧力まで水蒸気を減圧することが望ましい。また前段触媒層の水蒸気供給量が過剰である場合、残部水蒸気を任意のパイプラインの位置から系外に排出してもよい。
【００８０】
尚、図示例では前段触媒層の水蒸気のみをポリアクリル酸製造プロセスに供給し、後段触媒層の水蒸気はパイプライン５０ａ，５０ｈを介してアクリル酸製造プロセスの任意の装置に供給しているが、後段触媒層の水蒸気をポリアクリル酸製造プロセスに供給してもよく、特に前段触媒層，後段触媒層を問わず、水蒸気が１．０ＭＰａＧ以上の高圧蒸気である場合、水蒸気の回収量やポリアクリル酸製造プロセスにて要求される熱量などに応じて適宜供給してもよい。
【００８１】
また反応器７に該反応器にて生成した反応生成物を冷却する熱回収装置４０ｃを付設した場合、該反応生成物の有する熱を回収して得られる水蒸気も熱媒として所望の装置で利用することが望ましい。尚、該反応生成物から回収して得られる水蒸気が中圧蒸気（０．６ＭＰａＧ以上、１．０ＭＰａＧ未満）である場合、該水蒸気の一部または全部を図示する様にライン５０ｂを介して減圧せずに、或いは所望の圧力まで減圧した後に蒸留精製装置４６に付設されているリボイラーなどの缶液を過熱蒸発させる加熱器，供給液を予熱する熱交換器や、凝縮器などに供給する冷媒の温度を調節するための熱交換器など任意の加熱器，熱交換器の熱媒として供給してもよい。
【００８２】
更に反応生成物を溶剤で捕集する捕集装置から排出される廃ガスなどアクリル酸製造プロセスから排出される廃ガスを燃焼処理４４した場合に発生する燃焼熱を熱回収装置４０ｄで熱回収して得られる水蒸気や、アクリル酸溶液からアクリル酸を精製する蒸留精製装置から排出される廃液などアクリル酸製造プロセスから排出される廃液を燃焼処理４５した場合に発生する燃焼熱を熱回収装置４０ｅで熱回収して得られる水蒸気を熱媒として所望の装置で利用することができる。またこれら水蒸気が中圧蒸気である場合、上記の様に所望の装置の熱媒として供給すればよい。
【００８３】
尚、アクリル酸を精製する蒸留精製装置のうち、特に高純度の精製アクリル酸を製造する最終の製品化塔４７など特に重合物が生じ易い装置の場合、該装置に付設する加熱器や熱交換器に中圧蒸気を熱媒として利用すると重合物を生じさせることがあるので、低圧蒸気（０．２ＭＰａＧ以上、０．６ＭＰａＧ未満）を供給することが望ましく、供給する水蒸気を所望の圧力に調節して供給することが好ましい。
【００８４】
また乾燥装置５２にはドレン回収装置４０ｆを付設し、該乾燥機５２から排出される水蒸気のドレンを回収して中圧、または低圧水蒸気ボイラー給水に利用することが望ましい。この様に乾燥装置５２に供給した水蒸気をドレン回収して再利用することによって、ボイラーの燃料消費量低減，ボイラー用水の節減，燃焼量減少によるＮＯｘ発生量低減という効果が得られる。また該ドレン回収装置４０ｆで生成した中圧蒸気或いは低圧水蒸気を蒸留精製装置４７などアクリル酸製造設備における熱媒として利用することによって蒸気再利用による熱コストを節減できる。したがって該ドレン回収装置４０ｆから蒸留精製装置に水蒸気を供給するパイプライン５０Ｊを備えることが望ましい。
【００８５】
尚、パイプラインを断熱材で包摂するなどして水蒸気の移送中に温度低下が生じないようにすることが望ましい。また図示した以外にも水蒸気供給先に応じて適宜パイプラインの配管を変更すると共に、圧力調節弁などを設けて供給量や圧力の調節を行なうことも好ましい実施態様である。
【００８６】
以下、本発明を実施例を用いて更に説明するが、本発明を以下の実施例に限定する趣旨ではない。
【００８７】
【実施例】
アクリル酸を製造すると共に、該アクリル酸を用いた吸水性樹脂を製造した。液状熱媒体供給タンクから液状熱媒温度調節器（蒸気によるヒータ）で温度１２℃に調整した冷水（エチレングリコール３０質量％水溶液）をプロピレン蒸発器へ流量２６ｍ3／ｈで供給し、液化プロピレンを蒸発させることにより、温度２．４℃の冷水が得られた。該冷水全量を液状熱媒供給タンクにリサイクルした。その液状熱媒供給タンクの冷水をアクリル酸精製設備の蒸留塔に付属する凝縮器と冷却器に３８ｍ3／ｈ、吸水性樹脂製造設備の中和，重合，乾燥の冷却に３８ｍ3／ｈ使用し、安定運転後、夫々１３℃、１５℃になった。液状熱媒供給タンクの冷水温度は１１℃であり、１２℃に調整するのに０．２ＭＰａＧの蒸気５０ｋｇ／ｈを消費した。
【００８８】
蒸発させたプロピレンを空気で接触触媒気相酸化し、前段触媒で反応温度３２０℃にて主としてプロピレンからアクロレイン、後段触媒で反応温度２７０℃にて主としてアクリル酸を得る際、前段用熱媒除熱ボイラーで４．０ＭＰａＧ蒸気７．５ｍｅｔｒｉｃＴ／ｈ（以下、「Ｔ／ｈ」と略記する）、後段用熱媒除熱ボイラーで２．０ＭＰａＧ蒸気７．０Ｔ／ｈ、を発生させ、反応熱を除去した。
【００８９】
生成した反応ガスは、廃熱ボイラーで０．６ＭＰａＧの蒸気０．８Ｔ／ｈ発生で冷却し、水を用いて吸収塔でアクリル酸を捕集し、アクリル酸水溶液を得た。吸収塔塔頂から出たガスの一部は反応器にリサイクルし、残りのガスは廃ガス触媒燃焼装置で処理した。廃ガスを燃焼させる際の燃焼熱を、廃熱ボイラーで０．６ＭＰａＧの蒸気２．２Ｔ／ｈを発生し、熱回収した。
【００９０】
発生した蒸気は以下のプロセスで使用し、４．０ＭＰａＧから順次２ＭＰａＧ，０．６ＭＰａＧ，０．２ＭＰａＧとそれぞれ圧力調節弁を介して配管がつながっており、高い蒸気圧力で蒸気が過剰になれば低い蒸気圧力に蒸気が流れていく。０．２ＭＰａＧでも蒸気が過剰になる際は、そこから圧力調節弁で大気にパージされる。
【００９１】
アクリル酸水溶液から蒸留で精製することにより、吸水性樹脂用の精製アクリル酸を得た。その際に再沸騰器、加熱器で必要な０．６ＭＰａＧ蒸気９．０Ｔ／ｈは、上記の４ＭＰａＧの残り、２ＭＰａＧ、０．６ＭＰａＧを用いる。また同様に再沸騰器、加熱器で必要な０．２ＭＰａＧ蒸気２．３Ｔ／ｈは、上記及び下記の２ＭＰａＧ及び０．６ＭＰａＧの残り、０．２ＭＰａＧを用いた。
【００９２】
精製アクリル酸から中和、重合、乾燥等により吸水性樹脂を製造する際に、主として中和重合後の熱風乾燥の空気を昇温するのにアクリル酸前段反応で発生した４．０ＭＰａＧ蒸気のうち、７．４Ｔ／ｈが消費され、凝縮蒸気はフラッシュカラムで０．２ＭＰａＧ蒸気１．５Ｔ／ｈが発生回収され、アクリル酸の精製に用いられた。したがって冷水については、吸水性樹脂製造がない場合、３８ｍ３／ｈ冷水の１１℃から１５℃に昇温するに必要な蒸気２７０ｋｇ／ｈが必要になるとともに、吸水性樹脂製造に必要な冷凍機の電力を削減できる。
【００９３】
また蒸気についても、吸水性樹脂製造にアクリル酸製造設備で発生した蒸気を使用することにより、０．２ＭＰａＧ圧力調節弁から０．２５Ｔ／ｈの蒸気パージで済む。吸水性樹脂製造設備がない場合は、５．９Ｔ／ｈの蒸気がパージされる。
【００９４】
【発明の効果】
アクリル酸製造設備から発生する蒸気の圧力を複数持つことにより、アクリル酸製造設備ばかりでなく、吸水性樹脂製造設備にも使用することで蒸気のロスをなくすことができる。また潜熱についても同様にアクリル酸製造設備だけでは冷水温度が低くなりすぎ昇温する必要があり、それを吸水性樹脂製造プロセスに用いることで昇温もほとんどする必要なく、冷凍機に必要な電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のアクリル酸製造プロセス及び潜熱利用フローの一例を示す概略説明図である。
【図２】  本発明の蒸気利用フローの一例を示す概略説明図である。
【図１】
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【図２】
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