オフガス流直接接触型凝縮器

該当なし。

本発明は、本発明の数多くの態様において、直接接触型凝縮器をオフガス流の中にオフガス圧縮器の上流に設置することを伴う。そのような直接接触型凝縮器を用いて有機化合物および水性凝縮物を前記オフガス流から除去することで当該圧縮器にかかる負荷を経済的実行性を維持しながら低くすることができる。

直接接触型凝縮器は当該技術分野で公知である。直接接触型凝縮器を用いて冷却用媒体と蒸気の間の熱伝達を相対的に大きな度合で達成することができる、と言うのは、熱伝達量の一部を吸収する中間的表面無しに冷却用媒体と蒸気が互いに直接接触するからである。通常の熱交換器では熱伝達が配管壁表面間で起こるばかりでなく冷却用媒体と蒸気の間でも起こり、それに加えて冷却用循環水の温度が上昇する可能性もある。このように、通常の熱交換器は冷蔵装置により大きな電力要求を被ることから、特定の用途、例えばスチレンオフガス処理の場合のようなオフガス処理などでは直接接触型凝縮器の方がより経済的である。本発明で用いる種類の直接接触型凝縮器は当該技術分野で公知の如何なる凝縮器であってもよく、それらにはジェット、スプレーおよび気圧凝縮器が含まれる。

１つの態様における直接接触型凝縮器は、図１に示す種類の凝縮器である。その直接接触型凝縮器の装置をオフガス圧縮器サクションノックアウトドラム、即ちＫＯドラム１の中に設置してもよくかつそれに通常の冷蔵装置２を加える。前記ＫＯドラム１の中の装置には、急冷用充填材３、コレクターバッフル（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｂａｆｆｌｅ）４およびあふれ管５が備わっている。主スチレン工程分離器から出たスチレンオフガスはライン１０によって直接接触型凝縮器の入り口（本ケースではＫＯドラム１の中に含まれている）に運ばれる。冷蔵装置２の中で冷却された冷却用水がライン１１を通ってＫＯドラム１に入ってオフガスと接触する。場合により、エチルベンゼンを冷蔵装置２にライン１５経由で入らせることで前記冷却用水に加えてもよい。その接触領域の中で前記オフガスが冷却されると同時に前記冷却用水が加熱される。前記冷水と接触した後のオフガスに存在する芳香族の蒸気および水蒸気（水の蒸気）が凝縮を起こしてＫＯドラム１の下部に向かって移動し得る。水素ガスを含有して成る非凝縮性物質は上昇してＫＯドラム１の上部から出た後、ライン１２によって真空圧縮器（示していない）に移動し、その中でそれが通常様式で処理される。再循環水、水蒸気から凝縮した水および芳香族液体を含有する凝縮性物質は重力によって落下した後、コレクターバッフル４上に集まる。その一緒になった
液体は前記バッフル４の開口部から最初に下方に流れた後、ＫＯドラム１の下部を横切る横方向に流れることで、軽い方の芳香族液が重い方の水から重力で分離される。その分離された芳香族液および水の流量と凝縮したオフガス流のそれは実質的に等しく、それらはあふれ管５を通って導かれる。それらは前記凝縮器からライン１４を通って出た後、主スチレン工程分離器（示していない）に戻る。その循環する冷却用水をＫＯドラム１からライン１３に通して出させた後、冷蔵装置２に戻してもよい。

図１に本発明の特定の態様を開示するが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことは可能である。例えば、前記直接接触型凝縮器はこれの操作パラメーターの点で多様であり、それには温度、圧力および流量が含まれる。また、前記直接接触型凝縮器で取り出す有機化合物のパーセントも工程の必要性および経済性に応じて多様であり得る。その上、前記直接接触型凝縮器のデザインも当該オフガスから有機化合物を分離する度合をより大きくする目的で急冷接触領域内の理論的分離段階の数が１よりも多くなるようなデザインにすることも可能である。例えば、冷却用水の入り口の数を多くすることなどで分離段階の数をより多くすることができる。

本発明をまたエチルベンゼン以外の反応体を用いる脱水素反応装置に適用することも可能である。様々なビニル芳香族化合物の製造を相当するＣ_２またはＣ_３アルキル芳香族化合物に接触脱水素を受けさせることで実施することができる。そのような反応には、モノアルキルもしくはポリアルキル芳香族、例えばジエチルベンゼンなどの接触脱水素、またはアルキル置換多核芳香族化合物、例えばエチルナフタレンなどの脱水素が含まれる。一例として、ｎ－プロピルベンゼンに脱水素を受けさせることでベータメチルスチレンを生じさせることができ、そしてクメンに脱水素を受けさせることでアルファメチルスチレンを生じさせることができる。他の反応には、これらに限定するものでないが、エチルトルエンからビニルトルエンを生じさせる脱水素およびジエチルベンゼンからジビニルベンゼンを生じさせる脱水素が含まれる。別の例として、イソアミレンの脱水素反応でイソプレンを生じさせることができ、またはｎ－ペンテンの脱水素でピペリレンを生じさせることができる。そのような反応の全部で水素オフガスが生じ、それを真空圧縮器に送ることができる。エチルベンゼンの脱水素と正に同様に、そのようなオフガスには真空圧縮器にとって有害であり得る有機物の蒸気が入っている可能性がある。従って、そのような反応も本発明に従って直接接触型凝縮器をオフガス工程流れの中に用いることで利益を受け得る。

１つの態様における本発明は、脱水素反応装置のオフガスから有機化合物および水蒸気を除去する方法である。この方法は、当該オフガスをオフガス圧縮器の上流に位置させた直接接触型凝縮器の中に送り込むことを含んで成る。この方法に更に冷却用媒体、例えば水または水とエチルベンゼンの組み合わせなどを前記直接接触型凝縮器の中に送り込むことも含め、その中で前記冷却用媒体とオフガスが熱伝達のための接触ゾーンを形成する。この方法に更に凝縮した水蒸気および有機化合物を前記直接接触型凝縮器の下部で集めそしてそれらを脱水素反応装置の主工程分離器に送って戻すことも含める。この方法に更に水素および他のガスを含有して成る非凝縮性蒸気を前記直接接触型凝縮器の上部で集めそしてそれをオフガス圧縮器に送ることも含める。

いくつかの態様では、本方法を用いて当該オフガス流から有機化合物および水蒸気の大部分を凝縮させる。代替態様では、本方法を用いて当該オフガス流から有機化合物および水蒸気の少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％を凝縮させる。

本方法に、水蒸気を反応に水蒸気と炭化水素のモル比が少なくとも４：１、場合により少なくとも５：１、場合により少なくとも８：１、場合により少なくとも１０：１になる
ように供給することを含めてもよい。脱水素反応を少なくとも３００℃、場合により少なくとも３５０℃、場合により少なくとも４００℃、場合により少なくとも４５０℃、場合により少なくとも５００℃の温度で起こさせてもよい。脱水素反応を適切な如何なる圧力で起こさせてもよく、例えば大気圧以上の圧力から大気圧以下の圧力で起こさせてもよい。いくつかの態様では、反応を２から３０ｐｓｉａ、場合により５から２０ｐｓｉａで実施してもよい。

１つの態様における脱水素反応装置は、エチルベンゼンに脱水素を受けさせてスチレンを生じさせかつスチレンおよびエチルベンゼンを含有する有機化合物を凝縮させるための装置である。

本発明は、本発明の数多くの態様において、脱水素反応装置にいくつかの潜在的利点をもたらし得る。１つの利点は、水素オフガス圧縮器にかかる負荷を低下させかつ脱水素反応装置をより低くてより経済的な圧力で機能させることができるように前記圧縮器に入る有機化合物、例えば芳香族などの量を少なくすることができる点にある。

本発明の直接接触型凝縮器の別の利点は、スチレン単量体である芳香族の凝縮を他の非重合性有機化合物、例えば当該水素オフガスに存在するエチルベンゼン、トルエンおよびベンゼンを包含する芳香族などのそれに比べて優先的に起こさせることができる点にある。スチレン単量体は液状形態の時に重合する傾向がありかつ真空圧縮器内の装置を汚す傾向がある。スチレンの重合は温度が高い方が起こり易くかつ非重合性有機化合物による希釈度が低い時に起こり易い。本直接接触型凝縮器は、急冷温度をより低くして機能させることができ、エチルベンゼンを冷却用水に添加することができかつ急冷接触領域内の理論的分離段階の数を多くすることができることで、当該オフガスからのスチレン単量体の優先的凝縮を助長することを可能にするものである。

本発明の直接接触型凝縮器の別の利点は、水素オフガスの圧力降下を通常の熱交換器のそれに比べて相対的に低くすることができる点にある。圧力降下の度合が相対的に低いと圧縮器による吸引に要する圧力を低くすることができることで圧縮の負荷が低くなり得る。

本発明の直接接触型凝縮器の別の利点は、投資費用を相対的に低くすることができる点にある。既に述べた理由で冷蔵装置の費用を低くすることができる。冷蔵装置は直接接触または熱交換のいずれかでオフガスを冷却する装置の主要な費用品目である。また、本直接接触型凝縮器の他の投資費用も通常の熱交換凝縮器のそれに比べて低い可能性がある。

用語“アルキル”は、単結合の炭素と水素原子のみで構成されている官能基もしくは側鎖、例えばメチルまたはエチルなどを指す。

用語“芳香族”は、場合により置換されていてもよい１個以上のベンゼン環で本質的に構成されている化学物質を指す。エチルベンゼンの脱水素を言及する場合のスチレンオフガスに含まれている芳香族には、スチレン、エチルベンゼン、ベンゼン、トルエンおよび他の可能な芳香族が含まれ得る。

用語“凝縮性物質”は、熱交換器によって処理された時に凝縮して液体の状態になる化学物質を指す。用語“凝縮物”は、より具体的には熱交換器から液体の状態で出る水を指す。本発明に従う直接接触型凝縮器を言及する場合の凝縮物は、冷却用水に由来する再循環水ばかりでなくオフガス中の蒸気に由来する水を含有して成り得る。

用語“直接接触型凝縮器”は、冷却用媒体と蒸気が直接接触する種類の熱交換器を指す
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用語“非凝縮性物質”は、熱交換器によって処理された時に凝縮せず、従って蒸気の状態のままである化学物質を指す。

本明細書で用いる如き用語“オフガス”は、主工程分離器から蒸気の状態で出る脱水素反応生成物を指す。

本明細書で“本発明”を言及する場合、文脈に応じて、それらはある場合には全部が特定の具体的態様のみを指し得る。他の場合として、それは、必ずしも全部ではないが１つ以上の請求項に示す主題事項を指し得る。前述は本発明の態様、変形および例に向けたものであるが、それらは、通常の当業者が本特許の中の情報を入手可能な情報および技術と組み合わせた時に本発明を成しかつ使用することができるようにする目的で含めたものであり、本発明をそのような個々の態様、変形および例のみに限定するものでない。本発明の基本的範囲から逸脱しない限り本発明の他のさらなる態様、変形および例を考案することができ、本発明の範囲を以下の請求項で決定する。