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技術 (メタ)アクリル酸の製造方法

出願人 株式会社日本触媒
発明者 平野貴矢
出願日 2012年10月9日 (7年8ヶ月経過) 出願番号 2012-224101
公開日 2014年5月1日 (6年2ヶ月経過) 公開番号 2014-076952
状態 特許登録済
技術分野 有機低分子化合物及びその製造
主要キーワード 大気パージ 投入エネルギー量 力学エネルギー 熱電温度計 ブルドン管 丸ボイラ 抵抗温度計 強制循環ボイラ
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重要な関連分野

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課題

メタアクリル酸製造プロセスから効率的にエネルギー回収できる(メタ)アクリル酸の製造方法を提供する。

解決手段

250℃〜450℃の温度で(メタ)アクリル酸製造原料分子状酸素接触気相酸化反応させて(メタ)アクリル酸を生成する工程と、接触気相酸化反応の反応熱を1.0MPaG以上の高圧蒸気Aとして回収する工程と、高圧蒸気Aの一部を、前記分子状酸素を供給するブロアが連結した背圧蒸気タービンに供給してブロアを駆動する工程と、高圧蒸気Aの他の一部と、背圧蒸気タービンの排気である1.0MPaG未満の低圧蒸気Bを、混圧復水タービンに供給して電力を得る工程とを有する(メタ)アクリル酸の製造方法。

概要

背景

従来、(メタアクリル酸の製造プロセスで発生した熱を蒸気として回収し、同じ製造プロセス内で様々な動力に用いることが検討されている。例えば特許文献1には、(メタ)アクリル酸製造プロセスで発生した熱を蒸気として回収し、これを熱エネルギー力学エネルギー電気エネルギーのいずれかとして使用する方法が開示されている。特許文献2には、接触気相酸化反応により(メタ)アクリル酸を生成する際の反応熱を蒸気として回収し、これを接触気相酸化反応に用いる分子状酸素を供給するブロワ動力源として用いたり、吸収式冷凍機熱源として用いる方法が開示されている。

概要

(メタ)アクリル酸製造プロセスから効率的にエネルギー回収できる(メタ)アクリル酸の製造方法を提供する。250℃〜450℃の温度で(メタ)アクリル酸製造原料を分子状酸素と接触気相酸化反応させて(メタ)アクリル酸を生成する工程と、接触気相酸化反応の反応熱を1.0MPaG以上の高圧蒸気Aとして回収する工程と、高圧蒸気Aの一部を、前記分子状酸素を供給するブロアが連結した背圧蒸気タービンに供給してブロアを駆動する工程と、高圧蒸気Aの他の一部と、背圧蒸気タービンの排気である1.0MPaG未満の低圧蒸気Bを、混圧復水タービンに供給して電力を得る工程とを有する(メタ)アクリル酸の製造方法。なし

目的

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、(メタ)アクリル酸製造プロセスから効率的にエネルギー回収できる(メタ)アクリル酸の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

メタアクリル酸の製造方法であって、250℃〜450℃の温度で(メタ)アクリル酸製造原料分子状酸素接触気相酸化反応させて、(メタ)アクリル酸を生成する工程と、前記接触気相酸化反応の反応熱を1.0MPaG以上の高圧蒸気Aとして回収する工程と、前記高圧蒸気Aの一部を、前記分子状酸素を供給するブロアが連結した背圧蒸気タービンに供給してブロアを駆動する工程と、前記高圧蒸気Aの他の一部と、前記背圧蒸気タービンの排気である1.0MPaG未満の低圧蒸気Bを、混圧復水タービンに供給して電力を得る工程とを有することを特徴とする(メタ)アクリル酸の製造方法。

請求項2

前記高圧蒸気Aとして、高圧蒸気A1と、高圧蒸気A1より高圧の高圧蒸気A2を得て、高圧蒸気A1を前記背圧蒸気タービンに供給し、高圧蒸気A2を前記混圧復水タービンに供給する請求項1に記載の(メタ)アクリル酸の製造方法。

請求項3

前記(メタ)アクリル酸製造原料としてプロピレンまたはイソブチレンを用い、前記接触気相酸化反応が、プロピレンまたはイソブチレンから(メタ)アクロレインを生成する前段反応と、(メタ)アクロレインから(メタ)アクリル酸を生成する後段反応とから構成され、前記高圧蒸気A2を前段反応の反応熱から回収して、前記高圧蒸気A1を後段反応の反応熱から回収する請求項2に記載の(メタ)アクリル酸の製造方法。

請求項4

(メタ)アクリル酸製造からの廃棄物の燃焼により発生する熱を1.0MPaG以上の高圧蒸気Cとして回収し、前記混圧復水タービンに供給する請求項1〜3のいずれか一項に記載の(メタ)アクリル酸の製造方法。

請求項5

前記混圧復水タービンへの投入蒸気量が、前記接触気相酸化反応の反応熱から回収して発生させた蒸気量と同量以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載の(メタ)アクリル酸の製造方法。

技術分野

0001

本発明は(メタアクリル酸の製造方法に関するものであり、詳細には、(メタ)アクリル酸を生成する際の接触気相酸化反応反応熱を有効利用しながら(メタ)アクリル酸を製造する方法に関するものである。

背景技術

0002

従来、(メタ)アクリル酸の製造プロセスで発生した熱を蒸気として回収し、同じ製造プロセス内で様々な動力に用いることが検討されている。例えば特許文献1には、(メタ)アクリル酸製造プロセスで発生した熱を蒸気として回収し、これを熱エネルギー力学エネルギー電気エネルギーのいずれかとして使用する方法が開示されている。特許文献2には、接触気相酸化反応により(メタ)アクリル酸を生成する際の反応熱を蒸気として回収し、これを接触気相酸化反応に用いる分子状酸素を供給するブロワ動力源として用いたり、吸収式冷凍機熱源として用いる方法が開示されている。

先行技術

0003

特開2003−73327号公報
特開2007−277182号公報

発明が解決しようとする課題

0004

(メタ)アクリル酸の製造においては、特許文献1,2に開示されるように、製造プロセスで発生した熱を様々な形で有効利用することが検討されている。そして、製造プロセスで発生した熱のさらなる効率的な利用が求められている。本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、(メタ)アクリル酸製造プロセスから効率的にエネルギー回収できる(メタ)アクリル酸の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

前記課題を解決することができた本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法は、250℃〜450℃の温度で(メタ)アクリル酸製造原料を分子状酸素と接触気相酸化反応させて(メタ)アクリル酸を生成する工程と、接触気相酸化反応の反応熱を1.0MPaG以上の高圧蒸気Aとして回収する工程と、高圧蒸気Aの一部を、前記分子状酸素を供給するブロアが連結した背圧蒸気タービンに供給してブロアを駆動する工程と、高圧蒸気Aの他の一部と、背圧蒸気タービンの排気である1.0MPaG未満の低圧蒸気Bを、混圧復水タービンに供給して電力を得る工程とを有するところに特徴を有する。本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法によれば、(メタ)アクリル酸を生成する際の接触気相酸化反応の反応熱から高圧蒸気Aを回収し、この一部を接触気相酸化反応に用いる分子状酸素を供給するブロワの動力源に用いることで、(メタ)アクリル酸生成にかかる外部投入エネルギーを抑えることができる。また、接触気相酸化反応の反応熱から回収した高圧蒸気Aの他の一部と、ブロワの駆動に用いた後の低圧蒸気Bを、混圧復水タービンに供給することにより、(メタ)アクリル酸生成の際の反応熱から効率的に電気エネルギーを得ることができる。得られた電力は、様々な用途に利用することができる。

0006

本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法では、高圧蒸気Aとして、高圧蒸気A1と、高圧蒸気A1より高圧の高圧蒸気A2を得て、高圧蒸気A1を背圧蒸気タービンに供給し、高圧蒸気A2を混圧復水タービンに供給することが好ましい。このように高圧蒸気を用いることで、より効率的にエネルギーを利用・回収できるようになる。

0007

高圧蒸気A1と高圧蒸気A2を得るための方法としては、(メタ)アクリル酸製造原料としてプロピレンまたはイソブチレンを用い、接触気相酸化反応が、プロピレンまたはイソブチレンから(メタ)アクロレインを生成する前段反応と、(メタ)アクロレインから(メタ)アクリル酸を生成する後段反応とから構成され、高圧蒸気A2を前段反応の反応熱から回収して、高圧蒸気A1を後段反応の反応熱から回収することが好ましい。プロピレンまたはイソブチレンから2段酸化反応により(メタ)アクリル酸を生成する場合、一般に前段反応の方が後段反応よりも高温で行われるため、前段反応の反応熱から高圧蒸気A2を得て、後段反応の反応熱から高圧蒸気A1を得ることが好ましい。

0008

本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法は、(メタ)アクリル酸製造からの廃棄物の燃焼により発生する熱を1.0MPaG以上の高圧蒸気Cとして回収し、混圧復水タービンに供給してもよい。(メタ)アクリル酸製造からの廃棄物の燃焼により発生する熱を、高圧蒸気Cを発生させる熱源とし、これを混圧復水タービンに供給することにより、(メタ)アクリル酸製造プロセス全体でのエネルギー回収効率を向上させることができる。

0009

混圧復水タービンへの投入蒸気量は、接触気相酸化反応の反応熱から回収して発生させた蒸気量と同量以上とすることが好ましい。このように混圧復水タービンに蒸気を供給することにより、(メタ)アクリル酸製造プロセス全体からより多くの電気エネルギーを回収することができるようになる。

発明の効果

0010

本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法によれば、(メタ)アクリル酸製造プロセスから効率的にエネルギー回収できる。

0011

本発明は(メタ)アクリル酸の製造方法に関するものであり、(メタ)アクリル酸製造原料を接触気相酸化反応させて(メタ)アクリル酸を生成する際の反応熱等を蒸気として回収し、これを復水タービンや背圧タービンに導入して有効利用を図るものである。すなわち、本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法は、(メタ)アクリル酸製造原料を接触気相酸化反応させて(メタ)アクリル酸を生成する(メタ)アクリル酸生成工程と、(メタ)アクリル酸製造原料を接触気相酸化反応させた際の反応熱等を蒸気として回収して有効利用する蒸気利用工程とを有する。

0012

(メタ)アクリル酸生成工程で用いられる(メタ)アクリル酸製造原料としては、反応により(メタ)アクリル酸を生成するものであれば特に限定されず、例えば、プロパン、プロピレン、(メタ)アクロレイン、イソブチレン等が挙げられる。アクリル酸は、例えば、プロパン、プロピレンまたはアクロレインを1段で酸化させたり、プロパンやプロピレンをアクロレインを経由して2段で酸化させることにより得ることができる。アクロレインは、プロパンやプロピレンを原料として、これを酸化させることにより得られるものに限定されず、例えば、グリセリンを原料として、これを脱水させることにより得られるものであってもよい。メタクリル酸は、例えば、イソブチレンやメタクロレインを1段で酸化させたり、イソブチレンをメタクロレインを経由して2段で酸化させることにより得ることができる。

0013

(メタ)アクリル酸生成工程では、250℃〜450℃の温度で(メタ)アクリル酸製造原料を分子状酸素と接触気相酸化反応させて、(メタ)アクリル酸を生成させる。生成した(メタ)アクリル酸は、(メタ)アクリル酸含有ガスとして得られる。(メタ)アクリル酸製造原料を接触気相酸化反応させて(メタ)アクリル酸を得るための触媒は、公知の酸化触媒を用いればよい。

0014

例えば、プロピレンをアクリル酸製造原料として用いる場合、触媒としては、モリブデンビスマスを含む複合酸化物触媒(モリブデン−ビスマス触媒)を用いることが好ましい。より好ましくは、モリブデン−ビスマス触媒として、下記式(1)で示される複合酸化物触媒が用いられる。モリブデン−ビスマス触媒を用いてプロピレンを接触気相酸化させることにより、アクリル酸や、アクリル酸製造の中間体であるアクロレインを得ることができる。

0015

MoaBibCocX1dX2eX3fX4gOx ・・・(1)
[上記式(1)中、Moはモリブデン、Biはビスマス、Coはコバルト、X1は鉄およびニッケルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、X2はアルカリ金属アルカリ土類金属ホウ素、およびタリウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、X3はタングステンケイ素アルミニウムジルコニウム、およびチタンよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、X4はリンテルルアンチモン、スズ、セリウム、鉛、ニオブマンガンヒ素、および亜鉛よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、Oは酸素を表し、またa、b、c、d、e、f、gおよびxはそれぞれMo、Bi、Co、X1、X2、X3、X4およびOの原子比を表し、a=12のとき、0.1≦b≦10、0.1≦c≦20、0.1≦d≦20、0.001≦e≦10、0≦f≦30、0≦g≦10であり、xは各元素の酸化状態によって定まる数値である。]

0016

プロパンやアクロレインをアクリル酸製造原料として用いる場合、触媒としては、モリブデンとバナジウムを含む複合酸化物触媒(モリブデン−バナジウム触媒)を用いることが好ましい。より好ましくは、モリブデン−バナジウム触媒として、下記式(2)で示される複合酸化物触媒が用いられる。モリブデン−バナジウム触媒を用いてプロパンまたはアクロレインを接触気相酸化させることにより、アクリル酸を得ることができる。

0017

MohViY1jY2kY3mY4nOy ・・・(2)
[上記式(2)中、Moはモリブデン、Vはバナジウム、Y1はニオブおよび/またはタングステン、Y2はクロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、およびビスマスよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、Y3はスズ、アンチモン、テルルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、Y4はチタン、アルミニウム、ケイ素およびジルコニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、Oは酸素を表し、またh、i、j、k、m、nおよびyはそれぞれMo、V、Y1、Y2、Y3、Y4およびOの原子比を表し、h=12のとき、1≦i≦14、0≦j≦12、0≦k≦10、0≦m≦6、0≦n≦40であり、yは各元素の酸化状態によって定まる数値である。]

0018

接触気相酸化反応を行う反応器としては、固定床反応器流動床反応器移動床反応器等を使用することができる。なかでも、反応効率に優れる点で多管式固定床反応器を用いることが好ましい。(メタ)アクリル酸製造原料を2段で接触気相酸化反応させて(メタ)アクリル酸を生成する場合は、反応器が、1段目の酸化反応(前段反応)を行う前段反応部と2段目の酸化反応(後段反応)を行う後段反応部から構成されるようにすればよい。例えば、固定床反応器では、固定床反応器の反応管の入口側((メタ)アクリル酸製造原料の導入側)に1段目の酸化反応を行うための触媒を充填し、出口側に2段目の酸化反応を行う触媒を充填すればよい。また、前段反応部と後段反応部を別々の反応器から構成してもよい。

0019

接触気相酸化反応は、公知の反応条件で行えばよい。例えば、プロピレンを原料として前段反応によりアクロレインを生成した後、アクロレインから後段反応によりアクリル酸を生成する場合、プロピレン含有ガスを分子状酸素とともに反応器(固定床反応器)に導入して、例えば、反応温度250℃〜450℃、反応圧力0MPaG〜0.5MPaG、空間速度300h-1〜5000h-1(STP)の条件で前段反応を行い、次いで、反応温度250℃〜380℃、反応圧力0MPaG〜0.5MPaG、空間速度300h-1〜5000h-1(STP)の条件で後段反応を行えばよい。反応器に導入する原料ガスは、例えば、プロピレンを7体積%〜15体積%、水を0体積%〜10体積%の範囲で含有し、分子状酸素が、プロピレンの1倍〜2倍(体積比)で含まれるようにすることが好ましい。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。

0020

(メタ)アクリル酸製造原料を接触気相酸化反応させると、この反応は発熱反応なので、反応熱が生じる。本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法では、この反応熱を回収して蒸気を発生させ、これを背圧タービンや復水タービンに導入して、熱エネルギーを有効利用する。すなわち、本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法は、接触気相酸化反応の反応熱を蒸気として回収し、これを背圧タービンや復水タービンに導入する蒸気利用工程を有する。

0021

蒸気利用工程は、接触気相酸化反応の反応熱を1.0MPaG以上の高圧蒸気Aとして回収する工程(熱回収工程)と、高圧蒸気Aの一部を、接触気相酸化反応に用いられる分子状酸素を供給するブロアが連結した背圧蒸気タービンに供給して、ブロアを駆動させる工程と、高圧蒸気Aの他の一部と、背圧蒸気タービンの排気である1.0MPaG未満の低圧蒸気Bを、混圧復水タービンに供給して電力を得る工程とを有する。

0022

熱回収工程では、接触気相酸化反応の反応熱を1.0MPaG以上の高圧蒸気Aとして回収する。接触気相酸化反応の反応熱を回収するには、反応器に熱交換手段を設ければよい。例えば、反応器の外側に熱媒を流すジャケットを設けたり、反応器の内部に熱媒を流す伝熱管を通したりして、熱媒をジャケットや伝熱管を流通させることにより反応器または反応雰囲気から除熱をして反応熱を回収すればよい。反応器が固定床反応器である場合は、触媒が充填された反応管を覆うジャケットに熱媒を流通させ、反応管から除熱することにより反応熱を回収すればよい。この際、熱媒の流量(流速)を調整することにより熱媒の温度を制御でき、熱媒の温度が反応温度に相当すると見なすことができる。

0023

熱媒には、硝酸カリウム亜硝酸ナトリウムの混合物、硝酸カリウム、亜硝酸ナトリウムと硝酸ナトリウムの混合物、硝酸カリウムと硝酸ナトリウムと亜硝酸ナトリウムとの混合物(HTS(Heat Transfer Salt);通称ナイター」;例えば、綜研テクニックス社製の「NeoSK−SOLT」)等の無機溶融塩や、ダウサーム(ダウ・ケミカル社製)等の有機系熱媒を用いることができる。

0024

反応熱を吸収して昇温した熱媒は蒸気発生器熱媒ボイラ)に供給し、水(熱水を含む)と熱交換することにより、水蒸気を発生させることができる。水に熱を与えることで冷却された熱媒は、再び反応器のジャケットや伝熱管に戻して、循環させればよい。蒸気発生器としては特に限定されず、例えば、丸ボイラ自然循環式水管ボイラ強制循環ボイラ貫流ボイラ等の公知の熱媒ボイラを用いることができる。

0025

蒸気発生器で発生させる蒸気の圧力は、熱媒の凝固点相当蒸気圧力よりも高く、かつ熱媒温度相当蒸気圧力未満の範囲であれば自由に選択できるが、高圧の方が発生蒸気を有効に利用することができるため、1.0MPaG以上が好ましく、1.5MPaG以上がより好ましい。従って、本発明では、接触気相酸化反応の反応熱を1.0MPaG以上の高圧蒸気Aとして回収する。蒸気発生器で発生させる蒸気(高圧蒸気A)の圧力の上限は特に限定されないが、4.8MPaG以下が好ましく、4.5MPaG以下がより好ましい。蒸気の圧力が低いと、水蒸気温度が熱媒の凝固点に近づき、熱媒が固結しやすくなるだけでなく、その粘度が上昇するので、伝熱効率が悪くなることがある。その結果、十分な熱回収を行うには、装置が大型化することになる。一方、圧力を高くし過ぎると、装置の設計圧力が高くなるため装置が高価となる。また、高圧では熱媒と蒸気の温度差が低くなるので、装置の伝熱面積が大きくなる。なお本発明では、1.0MPaG以上の蒸気を高圧蒸気と称し、1.0MPaG未満の蒸気を低圧蒸気と称する。

0026

蒸気発生器は圧力制御手段を備えることが好ましい。圧力制御手段は特に限定されず、例えば、弁(コントロールバルブ)等を挙げることができる。蒸気発生器内の圧力は、例えば、ブルドン管型、ダイヤフラム型等の圧力計圧力センサ等を適宜設置して計測することができる。蒸気発生器内の温度は、熱電温度計抵抗温度計膨脹温度計等を配管または機器適所に適宜設置して計測することができる。なお、圧力計や温度計等の検出手段と圧力制御手段とを組み合わせて、圧力の自動制御を行えるようにしてもよい。

0027

反応器が前段反応部と後段反応部から構成される場合は、蒸気発生器を前段反応部と後段反応部に共通して設けてもよく、前段反応部と後段反応部のそれぞれに別個に設けてもよい。後者の場合、前段反応部に接続した蒸気発生器と後段反応部に接続した蒸気発生器とで、異なる圧力を有する蒸気を発生させてもよい。例えば、(メタ)アクリル酸製造原料としてプロピレンまたはイソブチレンを用い、接触気相酸化反応が、プロピレンまたはイソブチレンから(メタ)アクロレインを生成する前段反応と、(メタ)アクロレインから(メタ)アクリル酸を生成する後段反応とから構成される場合、前段反応の方が後段反応よりも高温で行われることが一般的であるため、前段反応の反応熱から回収する高圧蒸気を、後段反応の反応熱から回収する高圧蒸気よりも高圧とすることが好ましい。

0028

また、接触気相酸化反応により生成した(メタ)アクリル酸含有ガスを廃熱ボイラに導入して熱交換することにより、(メタ)アクリル酸含有ガスの保有する熱を蒸気として回収してもよい。このとき、廃熱ボイラの運転温度は、140℃未満だと易閉塞物質析出することによってボイラ閉塞を起こすことがあるので、140℃以上が好ましい。廃熱ボイラで発生する蒸気は、1.0MPaG以上の高圧蒸気として回収してもよく、1.0MPaG未満の低圧蒸気として回収してもよい。廃熱ボイラで発生した蒸気は、背圧蒸気タービンや混圧復水タービンに供給したり、(メタ)アクリル酸の製造設備の熱源として用いてもよい。

0029

接触気相酸化反応の反応熱から回収した高圧蒸気Aは、一部を、ブロアが連結した蒸気タービンに供給して、ブロアを駆動させる。ここで用いられる蒸気タービンは分子状酸素を反応器へ供給するためのブロアが連結され、高圧蒸気Aがタービンを回転させることによりブロアも回転し、分子状酸素を反応器へ供給することができる。このように高圧蒸気Aを有効利用することにより、接触気相酸化反応にかかる用役費を削減することができる。なお、接触気相酸化反応に用いられる分子状酸素を供給するブロアは、それほど大容量ものを必要としないのが一般的である。従って、本発明では、ブロアを駆動させる蒸気タービンとして、設備が比較的簡易となる背圧蒸気タービンを用いる。

0030

一方、接触気相酸化反応の反応熱から回収した高圧蒸気Aの他の一部は、復水タービンに供給して電力を得る。(メタ)アクリル酸製造原料を接触気相酸化反応させる際に発生する反応熱から回収される高圧蒸気Aのエネルギーと、当該接触気相酸化反応に用いられる分子状酸素を供給するブロアを駆動させるエネルギーとを比較すると、前者の方が大きくなるのが一般的である。従って、本発明では、高圧蒸気Aの一部を分子状酸素を反応器に供給するブロアを駆動するのに用い、高圧蒸気Aの他の一部を復水タービンに供給して電力を得ている。復水タービンを用いることにより、背圧蒸気タービンを用いる場合と比べてより大きな動力を得ることが可能となり、高圧蒸気Aからより効率的に電力回収することができる。高圧蒸気Aは、背圧蒸気タービンに供給しなかった残りの全部を復水タービンに供給してもよく、一部のみを復水タービンに供給してもよい。

0031

背圧蒸気タービンに供給する高圧蒸気Aは、過熱蒸気として背圧蒸気タービンに供給することが好ましい。蒸気発生器から発生した1.0MPaG以上(より好ましくは1.5MPaG以上)の高圧蒸気Aは通常183℃〜270℃程度の温度となるが、これを加熱して183℃超〜450℃の温度とすることにより、背圧蒸気タービンで蒸気が凝縮するのを抑制することが好ましい。このように高圧蒸気Aを過熱することにより、背圧蒸気タービンから排出される蒸気をさらに有効利用することが容易となる。

0032

背圧蒸気タービンに供給する高圧蒸気Aは、背圧蒸気タービンから排出される蒸気の圧力が1.0MPaG未満となるように圧力を調整することが好ましい。背圧蒸気タービンに供給する高圧蒸気Aの圧力をこのように調整することにより、背圧蒸気タービンに過度負荷がかからなくなり、ブロアを好適に駆動することができるようになる。この点から、背圧蒸気タービンに供給する高圧蒸気Aの圧力は、3.5MPaG以下が好ましく、3.0MPaG以下がより好ましい。

0033

背圧蒸気タービンに回転エネルギーを与えた蒸気は、圧力が0.1MPa以上1.0MPaG未満、温度が120℃〜300℃程度の低圧蒸気(以下、「低圧蒸気B」と称する)となって排気される。本発明では、背圧蒸気タービンから排出される1.0MPaG未満の低圧蒸気Bをさらに有効利用するために、低圧蒸気Bを復水タービンに供給する。なお、低圧蒸気Bを供給する復水タービンは高圧蒸気Aを供給する復水タービンと同一である。従って、復水タービンには圧力の異なる高圧蒸気Aと低圧蒸気Bが供給されることとなり、復水タービンには混圧復水タービンが用いられることとなる。混圧復水タービンを用いることにより、高圧蒸気Aと低圧蒸気Bとから効率的にエネルギーを回収することができる。

0034

混圧復水タービンは発電機に接続しており、混圧復水タービンを回転させることにより電力が得られる。得られた電力は(メタ)アクリル酸製造に用いることが好ましい。例えば、(メタ)アクリル酸製造原料、製品(メタ)アクリル酸、精製前の粗(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸製造に用いられる重合防止剤溶液等の移送に用いられるポンプやブロワ等の電源として使用することができる。本発明によれば、無駄に大気パージされる蒸気をなくし、接触気相酸化反応の反応熱から回収された蒸気をほぼ全部有効利用することが可能となる。

0035

本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法によれば、接触気相酸化反応の反応熱から高圧蒸気Aを回収し、高圧蒸気Aの一部を接触気相酸化反応に用いる分子状酸素を供給するブロワの動力源に用いることで、(メタ)アクリル酸生成工程における外部からの投入エネルギー量を抑えることができる。また、接触気相酸化反応の反応熱から回収した高圧蒸気Aの他の一部と、ブロワの駆動に用いた後の低圧蒸気Bを、混圧復水タービンに供給することにより、(メタ)アクリル酸生成の際の反応熱から効率的に電気エネルギーを得ることができる。

0036

高圧蒸気Aの利用に当たっては、背圧蒸気タービンに供給する高圧蒸気と混圧復水タービンに供給する高圧蒸気とで、互いに独立して蒸気圧力を調整することが好ましい。一般的には、各装置(背圧蒸気タービン、混圧復水タービン、ブロワ、蒸気発生器等)の仕様(大きさや価格等)を考慮しつつ、背圧蒸気タービンに供給する高圧蒸気についてはブロワの必要駆動動力に依存して最適圧力を決め、混圧復水タービンに供給する高圧蒸気についてはできるだけ高圧で取り出すことが反応熱の熱エネルギーを効率的にタービンの運動エネルギーに変換できる点で好ましい。このような点から背圧蒸気タービンに供給する高圧蒸気と混圧復水タービンに供給する高圧蒸気の各圧力を最適化すると、一般的には、背圧蒸気タービンに供給する高圧蒸気の圧力が、混圧復水タービンに供給する高圧蒸気の圧力よりも低くなる。従って、高圧蒸気Aとしては、高圧蒸気A1と、高圧蒸気A1より高圧の高圧蒸気A2をそれぞれ得て、高圧蒸気A1を背圧蒸気タービンに供給し、高圧蒸気A2を混圧復水タービンに供給することが好ましい。その結果、高圧蒸気Aから、より効率的にエネルギーを利用・回収できるようになる。もちろん、背圧蒸気タービンの仕様によっては、より圧力の高い高圧蒸気を背圧蒸気タービンに供給する必要が生じる場合もあり、そのような場合は、高圧蒸気A2を背圧蒸気タービンに供給し、高圧蒸気A1を混圧復水タービンに供給してもよい。

0037

高圧蒸気A1と高圧蒸気A2は、それぞれを発生させる蒸気発生器を反応器に設ければよい。このとき、反応器は前段反応部と後段反応部から構成され、蒸気発生器を前段反応部と後段反応部にそれぞれ接続して設けるようにすることが好ましい。例えば、(メタ)アクリル酸製造原料としてプロピレンまたはイソブチレンを用いて2段で接触気相酸化反応させて(メタ)アクリル酸を製造する場合は、一般に前段反応の方が後段反応よりも高温で行われるため、前段反応の反応熱から高圧蒸気A2を得て、後段反応の反応熱から高圧蒸気A1を得ることが好ましい。

0038

本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法は、(メタ)アクリル酸製造から発生した廃棄物を燃焼させることにより発生した熱を1.0MPaG以上の高圧蒸気Cとして回収し、混圧復水タービンに供給することも好ましい。(メタ)アクリル酸製造からの廃棄物の燃焼により発生する熱を、高圧蒸気Cを発生させる熱源とし、これを混圧復水タービンに供給することにより、(メタ)アクリル酸製造プロセス全体でのエネルギー回収効率を向上させることができる。(メタ)アクリル酸製造から発生する廃棄物としては、製造プロセスで排出される廃ガス廃油が挙げられる。これらの廃ガスや廃油を燃焼器で燃焼させ、燃焼器または燃焼排ガスから熱回収し、回収した熱を蒸気発生器に供給することで、高圧蒸気Cを発生させればよい。燃焼器または燃焼排ガスから熱回収し、蒸気発生器で高圧蒸気Cを発生させる方法については、接触気相酸化反応の反応熱から高圧蒸気Aを回収する方法についての上記説明と同様である。高圧蒸気Cの圧力の好適範囲も高圧蒸気Aと同じである。

0039

本発明では、混圧復水タービンへの投入蒸気量が、接触気相酸化反応の反応熱から回収して発生させた蒸気量と同量以上となることが好ましい。ここで、各蒸気量は蒸気の質量を表し、混圧復水タービンへの投入蒸気は少なくとも高圧蒸気Aと低圧蒸気Bを含むものとなる。混圧復水タービンへの投入蒸気量は混圧復水タービンで凝縮した水の質量から求めることができ、接触気相酸化反応の反応熱から回収して発生させた蒸気量は、蒸気発生器へ供給した水の質量から求めることができる。従って、混圧復水タービンへは、接触気相酸化反応の反応熱から回収して発生させた蒸気の全量を導入することが好ましく、より好ましくは、(メタ)アクリル酸製造からの廃棄物の燃焼熱から回収して発生させた蒸気も混圧復水タービンに導入することが好ましい。このように混圧復水タービンに蒸気を供給することにより、(メタ)アクリル酸製造プロセス全体からより多くの電気エネルギーを回収することができるようになる。

0040

本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法は、(メタ)アクリル酸生成工程において、(メタ)アクリル酸製造原料を分子状酸素と接触気相酸化反応させて(メタ)アクリル酸を生成して、(メタ)アクリル酸含有ガスを得た後、(メタ)アクリル酸含有ガスを捕集に導入して、捕集溶剤と接触させることにより粗(メタ)アクリル酸を得ることが好ましい。あるいは、(メタ)アクリル酸含有ガスを凝縮塔に導入して、(メタ)アクリル酸を凝縮させることにより粗(メタ)アクリル酸を得ることが好ましい。すなわち、本発明の(メタ)アクリル酸の製造方法は、(メタ)アクリル酸生成工程と、これに引き続いて、(メタ)アクリル酸含有ガスを捕集塔に導入して、液媒体と接触させることにより粗(メタ)アクリル酸を得る捕集工程、または、(メタ)アクリル酸含有ガスを凝縮塔に導入して、(メタ)アクリル酸を凝縮させることにより粗(メタ)アクリル酸を得る凝縮工程を有することが好ましい。

0041

捕集工程では、(メタ)アクリル酸生成工程で得られた(メタ)アクリル酸含有ガスを捕集塔に導入して、捕集溶剤と接触させることにより粗(メタ)アクリル酸を得る。捕集塔に導入された(メタ)アクリル酸含有ガスは、捕集溶剤と接触することにより捕集溶剤に捕集される。(メタ)アクリル酸含有ガスを捕集する捕集溶剤としては、水、(メタ)アクリル酸含有水、または高沸点溶剤ジフェニルエーテルビフェニル等)等を用いることができる。粗(メタ)アクリル酸は、捕集塔の下部(好ましくは底部)から引き抜かれる。一方、捕集塔の塔頂からは、捕集塔で捕集されなかった残ガス(廃ガス)が排出される。本発明の製造方法では、この残ガスの少なくとも一部を廃棄物として燃焼させ、高圧蒸気Cを得てもよい。

0042

捕集工程の代わりに凝縮工程を採用する場合、凝縮工程では、(メタ)アクリル酸生成工程で得られた(メタ)アクリル酸含有ガスを凝縮塔に導入して、冷却することにより(メタ)アクリル酸を凝縮させ、粗(メタ)アクリル酸を得る。粗(メタ)アクリル酸は、例えば、凝縮塔の中段から引き抜かれ、凝縮塔の上段からは(メタ)アクリル酸よりも低沸点副生物が引き抜かれ、凝縮塔の下段からは(メタ)アクリル酸よりも高沸点の副生物が引き抜かれる。凝縮塔の塔頂からは残ガス(廃ガス)が排出される。本発明の製造方法では、これらの残ガス、低沸点副生物、高沸点副生物の少なくとも一部を廃棄物として燃焼させ、高圧蒸気Cを得てもよい。

0043

捕集工程または凝縮工程で得られる粗(メタ)アクリル酸の(メタ)アクリル酸濃度は、80質量%以上であることが好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。粗(メタ)アクリル酸の(メタ)アクリル酸濃度が80質量%以上であれば、引き続いて行う精製工程において効率的に粗(メタ)アクリル酸を精製することができる。

0044

捕集工程または凝縮工程の後段には、捕集工程または凝縮工程で得られた粗(メタ)アクリル酸を精製して精製(メタ)アクリル酸を得る精製工程を設けることが好ましい。精製工程では、蒸留晶析放散、抽出等の公知の精製手段により粗(メタ)アクリル酸の精製を行えばよい。例えば、精製手段として晶析を採用する場合は、粗(メタ)アクリル酸を結晶化する際に用いる冷熱媒を冷却するために冷凍機を用い、この冷凍機の稼働に、復水タービンを駆動させて発生させた電力を用いることができる。また、精製工程で分離された不純物を廃棄物として燃焼させ、高圧蒸気Cを得てもよい。

0045

以下に、実施例を示すことにより本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。

0046

実施例
プロピレンを原料としてアクリル酸を製造した。プロピレンを接触気相酸化反応するための反応器は、前後の2段に分かれた多管式反応器である。前段反応器後段反応器には、ともに熱媒としてHTS(硝酸カリウム53質量%+亜硝酸ナトリウム40質量%+硝酸ナトリウム7質量%;いわゆる「ナイター」)を使用した。前段反応器ではプロピレンを310℃で接触気相酸化反応させアクロレインを生成させ、後段反応器ではアクロレインを275℃で接触気相酸化反応させアクリル酸を生成させた。

0047

反応熱を除去したナイターの大部分を、蒸気発生装置としての熱媒ボイラに供給し、後段反応器から2MPaGの高圧蒸気A1を15.8t/h、前段反応器から4MPaGの高圧蒸気A2を16.2t/h発生させた。このうち、2MPaGの高圧蒸気A1を、前記ナイターの一部を用いてさらに過熱した後、分子酸素含有ガスを反応器に供給するブロワが連結した背圧蒸気タービンに供給した。背圧蒸気タービンの排気は0.6MPaGの過熱低圧蒸気(15.8t/h)であり、この過熱低圧蒸気に水を供給することにより、0.6MPaGの飽和低圧蒸気Bを16.4t/h回収した。

0048

反応器で生成した反応生成ガスを、蒸気発生装置としての廃熱ボイラに供給し、0.6MPaGの飽和低圧蒸気Dを1.3t/h回収した。廃熱ボイラから排出された反応生成ガスを捕集塔に供給し、水で捕集した。捕集塔の塔底から得られた捕集液のアクリル酸濃度は89.0質量%であった。捕集塔の塔頂から排出された廃ガスは、一部を凝縮器で冷却した後に反応器へリサイクルし、残部を廃ガス処理設備で燃焼処理した。この燃焼熱から4MPaGの高圧蒸気Cを7.6t/h回収した。

実施例

0049

反応器から回収した4MPaGの高圧蒸気A2の16.2t/hと廃ガス処理設備から回収した4MPaGの高圧蒸気Cの7.6t/hとを合わせた高圧蒸気の大部分の20.9t/hと、背圧蒸気タービンから回収した0.6MPaGの低圧蒸気Bの16.4t/hと廃熱ボイラで回収した0.6MPaGの低圧蒸気Dの1.3t/hとを合わせた低圧蒸気の全量17.7t/hを、混圧復水タービンに供給し、5500kWの電力を得た。これにより、アクリル酸製造設備にてポンプなどで消費される電力約1700kWの全てを賄うことができただけでなく、隣接する他の設備のために外部から購入する電力を約3800kW低減できた。混圧復水タービンへ供給されなかった4MPaGの高圧蒸気の2.9t/hは、隣接する他の製造設備で全量消費され、消費されずに大気に放出された蒸気量はゼロであった。

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