JP3827455B2 - Propylene oxide production method - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、プロピレンオキサイドの新規な製造方法に関する。詳しくは、アセトアルデヒドの副生を極めて効果的に抑制することが可能であり、場合によっては、得られるプロピレンオキサイドの精留等による低沸点物除去工程を簡略化できる高純度のプロピレンオキサイドの製造方法である。
【0002】
【従来の技術】
従来、プロピレンオキサイド(以下POと略記する)の製造方法は、プロピレンを触媒の存在下、酸化剤を用いてPOとする間接酸化法と、水性媒体中でプロピレンに次亜塩素酸を作用させて、いったんプロピレンクロルヒドリン(以下PCHと略記する)を得て、これを脱塩化水素(ケン化という)して、POとするクロルヒドリン法とが、工業的に行われている。
【0003】
これらの方法は、それぞれ一長一短があり、いずれを採用するかは個々の企業の置かれている状況によるが、本発明は、クロルヒドリン法の改良に関する発明である。
【0004】
クロルヒドリン法は、水性媒体に塩素を溶解させることなどにより生成される次亜塩素酸と、プロピレンとを反応させて、3〜6重量%のPCHと、同時に副生される塩化水素を含む水溶液を得、次いでこれをいったん蒸留又は中和により塩化水素を除去した後、あるいは中和と同時に、消石灰や水酸化ナトリウムなどのアルカリによりケン化してPOを得る方法である。
【0005】
ケン化工程において生成されたPOが、塩化水素、その他の副生物や金属化合物に接触すると、アルデヒド類、グリコール等の副生が促進されるため、一般にケン化工程においてはスチームを導入し、ケン化と同時に生成されたPOを瞬時にストリッピングすることが行われる。更に、ストリッピングされたPOは、蒸留による低沸点不純物の除去、及びPOの精留などの処理により、精製することも行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
POは主として、ポリウレタンの原料や界面活性剤その他の用途のために、縮重合しポリオールとされる。ところが、クロルヒドリン法により得られたPOを用いたポリオールは、着色することがしばしば見られる。その原因を追求した結果、PO中に含まれる不純物である、微量のアセトアルデヒドに起因することが判明した。
【0007】
そこで、まずアセトアルデヒドをどの程度まで減らせば着色が回避し得るかについて調査した結果、PO中のアセトアルデヒドを15ppm以下好ましくは10ppm以下に保つ必要があることを見出した。
【0008】
アセトアルデヒドの分離に関しては、その沸点が20.2℃であり、POの沸点34℃との間には、十数℃の沸点差しかなく、精留により両者を完全に分離するには、蒸留塔の棚段を数十段必要とし、またエネルギーも大量に消費することになり経済的ではない。
【0009】
最も好ましいのは、アセトアルデヒドの副生を抑制することであるのは言うまでもない事柄である。
【0010】
そこで本発明者らは、アセトアルデヒドが副生するメカニズムを探究し、主としてケン化工程であることを解明した。次いで、該アセトアルデヒドの生成量に着目して、その生成量を減少し得る要因について鋭意検討を重ねた結果、反応工程よりケン化工程に供給される、反応水溶液中の次亜塩素酸の濃度を特定の値以下に制御することにより、ケン化工程で生成するPO中のアセトアルデヒドの量を著しく低レベルに制御し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、水性媒体中に塩素とプロピレンとを供給しプロピレンクロルヒドリンを含有する反応水溶液を得る反応工程、及び該プロピレンクロルヒドリンをアルカリで脱塩化水素するケン化工程を有するプロピレンオキサイドの製造プロセスにおいて、ケン化工程に供給される反応水溶液中の、次亜塩素酸の濃度を10ppm以下好ましくは5ppm以下に制御することを特徴とするプロピレンオキサイドの製造方法を提供する。
【0012】
本発明の最大の特徴は、クロルヒドリン法において、ケン化工程に供給されるPCHを含む水溶液中の次亜塩素酸の濃度を抑制することにより、製品であるPO中のアセトアルデヒドを15ppm以下好ましくは10ppm以下にすることである。従って、PCHを得る工程やケン化工程、或いはその前後、又は中間において行われる各種の処理手段等は、従来公知の手段が何ら制限されることなく採用し得る。
【0013】
更に本発明者らは、ケン化工程に供給される反応水溶液中の次亜塩素酸濃度を制御するのに好適な方法をも見出した。即ち、本発明は、ケン化工程に供給される反応水溶液中の次亜塩素酸の濃度を検出し、該検出値に基づいて、反応工程における▲1▼プロピレン/塩素供給比、▲2▼反応工程における気相部の圧力及び、▲3▼反応域内の流速の内、少なくとも1種を制御することを特徴とするプロピレンオキサイドの製造方法も提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明は、従来公知のクロルヒドリン法によるPOの製造方法の改良に係わる。製造工程の一例を図1により説明する。
【0015】
クロルヒドリン法の場合、一般に全プロセスは、反応工程、ケン化工程及び、精製工程の3工程よりなる。反応工程においては、次亜塩素酸とプロピレンとを反応させ、PCHを得る。一般に、塩素は水性媒体に溶解して次亜塩素酸を生成するので、反応塔底部から塩素を供給し、その上部にプロピレンを供給することにより、塩素が水に溶解して得られた次亜塩素酸とプロピレンとが、接触しPCHを生成する。このとき、水に溶解した塩素がそのままプロピレンと接すると、プロピレンへの塩素付加が起り、ジクロルプロパンなどの副生物を生ずるので、速やかに塩素は次亜塩素酸に変換しなければならない。このため、別途塩素の溶解工程を付加し、得られた次亜塩素酸水溶液を反応工程に供給することもできるが、図1に示す反応器1のように、主塔と副塔を上下でつなぎ、環状の反応器を構成して、下降流である副塔へ塩素を供給し、反応域である主塔下部よりプロピレンを供給する方法も好ましい反応方式である。この場合、反応器内水性媒体の、循環のためのドライビングフォースは、プロピレンなどのガス吹き込みによるリフト作用即ち、主塔と副塔内液の見掛け比重差により形成される。このため図1において、未反応プロピレン及び、プロピレンに含まれるプロパン等の不活性ガス類、場合によってはプロピレンの希釈のため、混合した窒素等の不活性ガスをパイプ11より抜き出し、必要によって洗浄塔2で洗浄し、循環ガス送風機3によりパイプ12及び、13を経由して反応塔に循環し、主塔内液流の流速をコントロールすることができる。即ち、該方式を採用すれば、循環ガス量を変化させることにより、反応器内流速を容易に制御し得る。
【0016】
また、反応器に新たに供給される塩素とプロピレンの量比は、理論的に1対1モル量である。従って、通常プロピレン対塩素比、即ちプロピレン/塩素のモル比は0.9〜1.1の範囲内で適宜選択することができる。
【0017】
一方、反応器の反応域内で生成されたPCHは、水溶液で得られるが、生成するPCH濃度を低く設定すると、反応器等の装置規模が増大し、高く設定すると、ジクロロプロパンなどの副生成物が多くなり、ともに経済的であるとはいえない。従って、通常水溶液中のPCH濃度は、3〜6重量%が好ましいとされている。生成されたPCH水溶液は、PCHと同時に副生する塩化水素と共に、反応器上部の液溜め(ドラム)より、パイプ14を通じて抜き出され、PCHのバッファー槽4を経て、パイプ15でケン化塔5に移送される。
【0018】
本発明は、このケン化塔に移送される反応液中の次亜塩素酸濃度を、10ppm以下に保つことが特徴である。
【0019】
ケン化塔5には、石灰乳などのアルカリと蒸気とを供給し、塔内温度を85〜100℃としてPCHをケン化する。PCHのケン化により生成されたPOは、その沸点が34℃であるため、即座に蒸発して水蒸気と共に、パイプ16から粗POとして流出される。図1に示すプロセスの場合、PCHのケン化と同時に、副生塩化水素も石灰乳[Ca(OH)2]によって中和され、塩化カルシウムを生成する。それらは、POが除去された反応液と共に、パイプ17より排出される。勿論、反応器とケン化塔の間で、前記反応水溶液を蒸留して、塩化水素の大部分を除去するか、又は該水溶液を石灰石[CaCO3]と接触させて、塩化水素を塩化カルシウムとして除去することも可能であり、ケン化塔での石灰乳の消費量を半減し得る観点から好ましい場合もある。
【0020】
パイプ16から排出した粗POは、次いで低沸塔6にて蒸留により低沸点物、即ちPOより沸点の低い有機化合物がパイプ18から除かれる。アセトアルデヒドもこの低沸塔で除くことは可能ではあるが、前述した如く、数十段の蒸留塔を用いる必要があり、経済的ではない。本発明の実施により、アセトアルデヒドの生成を減少させれば、該低沸塔は、単蒸留又は、数段程度の簡単な構成とすることが可能となる。
【0021】
POの水溶液は、パイプ19から精留塔7へ導かれ、精留されて塔頂よりパイプ20にて製品POとして取り出される。他方、水などの高沸物は、塔底からパイプ21により取り出され、必要に応じ工程水として、反応器に再供給される。
【0022】
以上の如き、クロルヒドリン法のPO製造プロセスにおいて、本発明はケン化塔へ供給される反応水溶液中の次亜塩素酸濃度を10ppm以下に制御することを特徴とする。これにより、PO中のアセトアルデヒドの濃度を15ppm以下にまで、低下させることができる。一例として、反応液中の次亜塩素酸濃度と、アセトアルデヒドの関係を、図2に示す。
【0023】
なお、ケン化塔に供給される反応水溶液中の次亜塩素酸の濃度は、該溶液の酸化還元電位(ORP)の測定により、容易に知ることができる。酸化還元電位(mV)と、次亜塩素酸濃度との関係を、図3に例示する。
【0024】
ケン化塔に供給される反応水溶液中の次亜塩素酸の濃度を制御する手段は、特に限定されない。最も簡便な手段としては、該反応水溶液に残存する次亜塩素酸の濃度に応じて還元剤、例えば、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、硫化アンモニウム、硫化ナトリウム、多硫化ナトリウム、二酸化硫黄などの硫黄化合物、リチウムアルミニウム水酸化物、ナトリウムアルミニウム水酸化物、水素化リチウム、水素化ナトリウムなどの還元性金属化合物及び、一酸化炭素などの還元性ガスなどが適宜用いられる。
【0025】
更に本発明では、ケン化塔へ供給される反応水溶液中の次亜塩素酸濃度は、反応塔へ供給するプロピレン/塩素の比率を、0.9〜1.1の範囲内で変更することによって、制御することができる。即ち、塩素に対しプロピレン量を多くする程、次亜塩素酸濃度は低下する傾向を示す。しかし、未反応プロピレンが増加するので、1.1を超えてプロピレンを増やすことは、適当ではない。
【0026】
また、反応器内圧、中でも反応器上部の気相部圧力を調整することによっても前記次亜塩素酸濃度を、制御することができる。例えば図4に示す通り、塔内気相圧力を16kPaから、17kPaに上昇することによって、PO中のアセトアルデヒド濃度を減少させることができる。勿論塔内圧を高くする程、PO中のアセトアルデヒド濃度は減少するが、次第に一定値に収れんする上、高圧になる程設備費用が増大するので、あまりの高圧は好ましくない。また、圧力によるアセトアルデヒド濃度の減少効果は、反応器内流速が遅いほど大きく表れる傾向にあることが図4から理解される。
【0027】
ここで反応器内の流速、即ち反応領域内(主塔内)の、液の見掛けの上昇速度は一般に0.1〜3m/秒、好ましくは0.5〜1.5m/秒、程度であるが、この流速は一般に循環ガス量と相関関係を有するので、循環ガス量によってコントロールできる。勿論、反応器の形状や大きさによって具体的数値は異なるが、簡単な実験で容易に相関係数を知ることができる。図5に塔内圧力及び、循環ガス量(Nm3/H)と、PO中のアセトアルデヒド濃度(ppm)の、関係の一例をまとめて示す。本実験に用いた反応器は、U字型をし径の違う主塔(内径2000mm)と、副塔(内径900mm)を上部でドラムにより連結したものを用いた。
【0028】
循環ガス量を少なくすること、即ち反応領域内流速を小さくすると、塔内圧の影響が増大し循環ガス量を、900Nm3/Hを越え1000Nm3/Hまで増大すると、圧力の影響は少なくなり、しかもPO中のアセトアルデヒドを、5ppm以下にまで下げることも可能であるが、循環ガス量を増大させることは巨大なブロワーを必要とし、循環系の圧力も増大するため、結果としてエネルギーの損失が大きくなるので、経済的に好ましくない。
【0029】
以上説明したとおり、ケン化塔に供給される反応水溶液中の、次亜塩素酸濃度をコントロールするファクターとして、▲1▼反応塔に供給される、プロピレン/塩素の比、▲2▼反応工程における気相部の圧力及び、▲3▼反応域内の流速(これはガス循環量でコントロール可能である)の内、少なくとも1種、好ましくは2種以上特に圧力とガス循環量とを同時にコントロールすることにより、該溶液中の次亜塩素酸濃度を10ppm以下好ましくは5ppm以下、更には3ppm以下にまで制御することができる。かくして、PO中のアセトアルデヒド濃度を15ppm以下、好ましくは10ppm以下、更には5ppm以下にまで低下させることができる。勿論、前記▲1▼、▲2▼及び▲3▼の具体的変化量は、設備の形態や大きさ又は、運転条件によってそれぞれ各々であるが、上記説明に基づいて当事者が極めて容易に設定することができる。
【0030】
本発明を実施する別の、一つの好ましい形態は、ケン化塔に供給される反応水溶液を、酸化還元電位測定機により電位を測定し、該測定に基づく信号により手動又は、自動的に次亜塩素酸濃度を制御することにある。この場合制御量は、還元剤の投入であってもよいが、好ましくは、ケン化工程に供給される反応水溶液中の次亜塩素酸の濃度を検出し、該検出値に基づいて、反応工程における▲1▼プロピレン/塩素供給比、▲2▼反応工程における気相部の圧力及び、▲3▼反応域内の流速の内、少なくとも1種を制御することである。
【0031】
【実施例】
以下、実例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0032】
実施例1
図1に示したフローシートの装置を用いて実験を行った。
【0033】
反応器は、U字型をした径の違う主塔と、副塔の上部をドラムで連結したTi製のものを用いた。主塔の内径は2000mm、副塔の内径は900mmあり、副塔側に塩素、主塔側はプロピレンと循環ガスを加えたものをそれぞれ吹き込み、プロピレン/塩素のモル比は、1.1とした。水溶液中のPCH濃度は、4wt%になるよう工程水の供給量を調整した。反応器は圧力を17kPa、循環ガス量を800Nm3/H(主塔側流速1.2m/s)で運転し、PCH水溶液を生成させた。生成したPCH水溶液は、石灰乳と混合しケン化塔でスチームによりストリッピングさせながら、PCHを脱塩酸反応させ塔頂より粗POとして抜出した。ケン化塔へのスチーム投入量は、PCH水溶液1トン当り4〜6トンの範囲で、ケン化塔の温度が100℃になるように、制御した。
【0034】
この実験で得られたPCH水溶液の組成は、PCHが4%、次亜塩素酸が4ppm、パイプ15に設けたORP計の指示値は690mVであった。また、得られたPO中のアセトアルデヒド濃度は、5ppm以下であった。
【0035】
実施例2
実施例1において、反応器圧力を16〜17kPa、循環ガス量を800〜900Nm3/H(主塔側流速1.2〜1.5m/s)の範囲で、PCH水溶液のORP計の指示値を500〜600mVになるよう、それぞれ調整した以外は、実施例1と同様に長期間行った。
【0036】
得られたPO中のアセトアルデヒド濃度は、図6に示す通り5ppm以下で推移していた。また、反応工程で生成したPCH水溶液中の次亜塩素酸濃度は、0〜5ppmの範囲で推移していた。
【0037】
比較例1
実施例1において、反応器圧力を15.5〜16kPa、循環ガス量を800Nm3/H(主塔側流速1.2m/s)で運転した以外は実施例1と同様に長期間行った。
【0038】
得られたPO中のアセトアルデヒド濃度は、図6に示す通り10〜35ppmの範囲で推移していた。また、反応工程で生成したPCH水溶液中の次亜塩素酸濃度は、15〜30ppmの範囲で推移していた。
【0039】
【発明の効果】
本発明は、ケン化塔に供給する反応水溶液中の次亜塩素酸濃度を、10ppm以下となるよう制御することにより、製品であるPO中のアセトアルデヒドを15ppm以下とすることが可能となり、延いてはPOを原料とするポリオールの着色を回避し得るというもである。
【0040】
また、本発明により精製工程の内、低沸点除去工程を簡略化することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクロルヒドリン法によるプロピレンオキサイド製造のフローを示す図である。
【図2】本発明においてケン化塔へ供給されるクロルヒドリン水溶液中の次亜塩素酸の濃度と粗プロピレンオキサイド中のアセトアルデヒド濃度の関係を示す図である。
【図3】ケン化塔に供給されるクロルヒドリン水溶液のORP値と次亜塩素酸濃度との関係を表す図である。
【図4】反応塔内圧力の変化とアセトアルデヒドの生成濃度との関係を表す図である。
【図5】循環ガス量とアセトアルデヒドの生成濃度との関係を表す図である。
【符号の説明】
1:プロピレンと次亜塩素酸との反応を行う反応器
5:ケン化塔
6:低沸点物の蒸留塔
7:プロピレンオキサイドの精留塔[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a novel method for producing propylene oxide. Specifically, a method for producing high-purity propylene oxide that can suppress by-products of acetaldehyde very effectively and, in some cases, can simplify the process of removing low boilers by rectification of the resulting propylene oxide. It is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a method for producing propylene oxide (hereinafter abbreviated as PO) includes an indirect oxidation method in which propylene is converted to PO using an oxidizing agent in the presence of a catalyst, and hypochlorous acid is allowed to act on propylene in an aqueous medium. A chlorohydrin method in which propylene chlorohydrin (hereinafter abbreviated as PCH) is once obtained and dehydrochlorinated (referred to as saponification) to obtain PO is industrially carried out.
[0003]
Each of these methods has advantages and disadvantages, and which one is adopted depends on the circumstances of each company, but the present invention relates to an improvement of the chlorohydrin method.
[0004]
In the chlorohydrin method, hypochlorous acid produced by, for example, dissolving chlorine in an aqueous medium is reacted with propylene to produce an aqueous solution containing 3 to 6% by weight of PCH and hydrogen chloride produced as a by-product at the same time. Then, after removing hydrogen chloride by distillation or neutralization, or simultaneously with neutralization, saponification is performed with alkali such as slaked lime or sodium hydroxide to obtain PO.
[0005]
When the PO produced in the saponification process comes into contact with hydrogen chloride, other by-products or metal compounds, by-products such as aldehydes and glycols are promoted. Generally, steam is introduced in the saponification process, The PO generated at the same time as the conversion is instantaneously stripped. Further, the stripped PO is also purified by removing low-boiling impurities by distillation and rectifying the PO.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
PO is polycondensed into a polyol mainly for polyurethane raw materials, surfactants and other uses. However, polyols using PO obtained by the chlorohydrin method are often colored. As a result of pursuing the cause, it has been found that it is caused by a trace amount of acetaldehyde, which is an impurity contained in PO.
[0007]
Accordingly, as a result of investigating how much acetaldehyde can be reduced to avoid coloring, it has been found that acetaldehyde in PO needs to be kept at 15 ppm or less, preferably 10 ppm or less.
[0008]
Regarding the separation of acetaldehyde, the boiling point is 20.2 ° C., and the boiling point of PO is 34 ° C., and the boiling point is not more than 10 ° C. This requires tens of shelves and consumes a large amount of energy, which is not economical.
[0009]
It is needless to say that the most preferable is to suppress the by-production of acetaldehyde.
[0010]
Therefore, the present inventors have investigated the mechanism by which acetaldehyde is produced as a by-product, and elucidated that it is mainly a saponification process. Next, paying attention to the amount of acetaldehyde produced, and as a result of intensive studies on the factors that can reduce the amount produced, the concentration of hypochlorous acid in the aqueous reaction solution supplied from the reaction step to the saponification step is determined. It was found that the amount of acetaldehyde in PO produced in the saponification step can be controlled to a significantly low level by controlling it to a specific value or less, and the present invention has been completed.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention provides a reaction step of supplying chlorine and propylene in an aqueous medium to obtain a reaction aqueous solution containing propylene chlorohydrin, and a saponification step of dehydrochlorinating the propylene chlorohydrin with an alkali. Provided is a method for producing propylene oxide, characterized in that, in the oxide production process, the concentration of hypochlorous acid in the reaction aqueous solution supplied to the saponification step is controlled to 10 ppm or less, preferably 5 ppm or less.
[0012]
The greatest feature of the present invention is that, in the chlorohydrin method, the concentration of hypochlorous acid in the aqueous solution containing PCH supplied to the saponification step is suppressed, so that acetaldehyde in the product PO is 15 ppm or less, preferably 10 ppm. Is to: Therefore, any conventionally known means can be adopted as the various processing means and the like performed in the step of obtaining PCH, the saponification step, before, after or in the middle thereof.
[0013]
Furthermore, the present inventors have also found a method suitable for controlling the hypochlorous acid concentration in the aqueous reaction solution supplied to the saponification step. That is, the present invention detects the concentration of hypochlorous acid in the aqueous reaction solution supplied to the saponification step, and based on the detected value, (1) propylene / chlorine supply ratio, (2) reaction in the reaction step. There is also provided a method for producing propylene oxide, characterized by controlling at least one of the pressure in the gas phase in the step and (3) the flow rate in the reaction zone.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a method for producing PO by a conventionally known chlorohydrin method. An example of the manufacturing process will be described with reference to FIG.
[0015]
In the case of the chlorohydrin method, the entire process generally consists of three steps: a reaction step, a saponification step, and a purification step. In the reaction step, hypochlorous acid and propylene are reacted to obtain PCH. In general, chlorine dissolves in an aqueous medium to produce hypochlorous acid. Therefore, chlorine is supplied from the bottom of the reaction tower, and propylene is supplied to the top thereof, so that hypochlorous acid obtained by dissolving chlorine in water is supplied. Chloric acid and propylene come into contact to produce PCH. At this time, if chlorine dissolved in water comes into contact with propylene as it is, addition of chlorine to propylene occurs and by-products such as dichloropropane are produced, so that chlorine must be promptly converted to hypochlorous acid. For this reason, it is possible to add a separate chlorine dissolution step and supply the obtained hypochlorous acid aqueous solution to the reaction step. However, as in the
[0016]
The amount ratio of chlorine and propylene newly supplied to the reactor is theoretically 1 to 1 mole. Therefore, the propylene to chlorine ratio, that is, the propylene / chlorine molar ratio can be appropriately selected within the range of 0.9 to 1.1.
[0017]
On the other hand, the PCH produced in the reaction zone of the reactor is obtained in an aqueous solution, but if the PCH concentration to be produced is set low, the scale of the reactor etc. increases, and if it is set high, by-products such as dichloropropane. Both are not economical. Therefore, the PCH concentration in the normal aqueous solution is preferably 3 to 6% by weight. The produced PCH aqueous solution is extracted from the liquid reservoir (drum) at the top of the reactor through the pipe 14 together with hydrogen chloride by-produced simultaneously with the PCH, passes through the
[0018]
The present invention is characterized in that the concentration of hypochlorous acid in the reaction solution transferred to the saponification tower is kept at 10 ppm or less.
[0019]
The
[0020]
The crude PO discharged from the
[0021]
The aqueous solution of PO is guided from the pipe 19 to the rectification column 7, rectified, and taken out as a product PO from the top of the column through the
[0022]
As described above, in the PO production process of the chlorohydrin method, the present invention is characterized in that the concentration of hypochlorous acid in the reaction aqueous solution supplied to the saponification tower is controlled to 10 ppm or less. Thereby, the density | concentration of the acetaldehyde in PO can be reduced to 15 ppm or less. As an example, FIG. 2 shows the relationship between hypochlorous acid concentration in the reaction solution and acetaldehyde.
[0023]
The concentration of hypochlorous acid in the aqueous reaction solution supplied to the saponification tower can be easily known by measuring the oxidation-reduction potential (ORP) of the solution. The relationship between the oxidation-reduction potential (mV) and the hypochlorous acid concentration is illustrated in FIG.
[0024]
A means for controlling the concentration of hypochlorous acid in the aqueous reaction solution supplied to the saponification tower is not particularly limited. The simplest means is a reducing agent such as sodium thiosulfate, sodium sulfite, ammonium sulfide, sodium sulfide, sodium polysulfide, sulfur dioxide, etc., depending on the concentration of hypochlorous acid remaining in the reaction aqueous solution. A reducing metal compound such as lithium aluminum hydroxide, sodium aluminum hydroxide, lithium hydride, or sodium hydride, and a reducing gas such as carbon monoxide are appropriately used.
[0025]
Furthermore, in the present invention, the concentration of hypochlorous acid in the aqueous reaction solution supplied to the saponification tower is changed by changing the ratio of propylene / chlorine supplied to the reaction tower within a range of 0.9 to 1.1. Can be controlled. That is, as the amount of propylene increases with respect to chlorine, the concentration of hypochlorous acid tends to decrease. However, since unreacted propylene increases, it is not appropriate to increase propylene beyond 1.1.
[0026]
The hypochlorous acid concentration can also be controlled by adjusting the internal pressure of the reactor, particularly the gas phase pressure at the top of the reactor. For example, as shown in FIG. 4, the acetaldehyde concentration in PO can be decreased by increasing the gas phase pressure in the column from 16 kPa to 17 kPa. Of course, the higher the internal pressure of the column, the lower the concentration of acetaldehyde in PO. However, it gradually converges to a constant value, and the equipment cost increases as the pressure becomes higher. In addition, it can be understood from FIG. 4 that the effect of reducing the acetaldehyde concentration by pressure tends to become larger as the flow rate in the reactor is slower.
[0027]
Here, the flow rate in the reactor, that is, the apparent rising speed of the liquid in the reaction region (in the main tower) is generally about 0.1 to 3 m / second, preferably about 0.5 to 1.5 m / second. However, since this flow rate generally has a correlation with the amount of circulating gas, it can be controlled by the amount of circulating gas. Of course, the specific numerical value varies depending on the shape and size of the reactor, but the correlation coefficient can be easily obtained by a simple experiment. FIG. 5 collectively shows an example of the relationship between the pressure inside the tower, the amount of circulating gas (Nm 3 / H), and the acetaldehyde concentration (ppm) in PO. The reactor used in this experiment was a U-shaped main tower (inner diameter: 2000 mm) having a different diameter and a sub tower (inner diameter: 900 mm) connected at the top by a drum.
[0028]
Reducing the circulating gas volume, that is, to reduce the reaction area flow rate, the increased influence of the tower pressure circulation gas amount, increasing to 1000 Nm 3 / H exceed 900 Nm 3 / H, the effect of pressure is reduced, Moreover, it is possible to reduce the acetaldehyde in PO to 5 ppm or less, but increasing the amount of circulating gas requires a huge blower and increases the pressure in the circulation system, resulting in a large energy loss. Therefore, it is not preferable economically.
[0029]
As explained above, as a factor for controlling the concentration of hypochlorous acid in the aqueous reaction solution supplied to the saponification tower, (1) the ratio of propylene / chlorine supplied to the reaction tower, (2) in the reaction step At least one of the pressure in the gas phase and (3) the flow velocity in the reaction zone (this can be controlled by the amount of gas circulation), preferably two or more, particularly the pressure and the amount of gas circulation are simultaneously controlled. Thus, the concentration of hypochlorous acid in the solution can be controlled to 10 ppm or less, preferably 5 ppm or less, and further 3 ppm or less. Thus, the acetaldehyde concentration in PO can be reduced to 15 ppm or less, preferably 10 ppm or less, and further 5 ppm or less. Of course, the specific change amounts of (1), (2) and (3) are respectively different depending on the form and size of the equipment or the operating conditions, but the parties can set them very easily based on the above description. be able to.
[0030]
According to another preferred embodiment for carrying out the present invention, the reaction aqueous solution supplied to the saponification tower is measured for potential by a redox potential measuring device, and manually or automatically by a signal based on the measurement. The purpose is to control the chloric acid concentration. In this case, the control amount may be input of a reducing agent, but preferably, the concentration of hypochlorous acid in the aqueous reaction solution supplied to the saponification step is detected, and the reaction step is performed based on the detected value. (1) Propylene / chlorine supply ratio, (2) Pressure in the gas phase in the reaction step, and (3) Flow rate in the reaction zone are controlled at least one of them.
[0031]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0032]
Example 1
Experiments were performed using the flow sheet apparatus shown in FIG.
[0033]
As the reactor, a U-shaped main tower having a different diameter and a Ti tower in which the upper part of the sub tower was connected by a drum were used. The inner diameter of the main tower was 2000 mm, the inner diameter of the sub tower was 900 mm, chlorine was blown into the sub tower side, and propylene and circulating gas were added to the main tower side, respectively, and the propylene / chlorine molar ratio was 1.1. . The supply amount of process water was adjusted so that the PCH concentration in the aqueous solution was 4 wt%. The reactor was operated at a pressure of 17 kPa and a circulating gas amount of 800 Nm 3 / H (main tower side flow rate 1.2 m / s) to generate a PCH aqueous solution. The produced PCH aqueous solution was mixed with lime milk and stripped with steam in a saponification tower, and PCH was dehydrochlorinated to be extracted as crude PO from the tower top. The amount of steam input to the saponification tower was controlled so that the temperature of the saponification tower was 100 ° C. in the range of 4 to 6 tons per ton of PCH aqueous solution.
[0034]
The composition of the aqueous PCH solution obtained in this experiment was 4% PCH, 4 ppm hypochlorous acid, and the indicated value of the ORP meter provided on the
[0035]
Example 2
In Example 1, the
[0036]
The concentration of acetaldehyde in the obtained PO remained at 5 ppm or less as shown in FIG. Moreover, the hypochlorous acid concentration in the PCH aqueous solution produced | generated at the reaction process was changing in the range of 0-5 ppm.
[0037]
Comparative Example 1
In Example 1, the operation was performed for a long time in the same manner as in Example 1 except that the reactor was operated at a pressure of 15.5 to 16 kPa and a circulating gas amount of 800 Nm 3 / H (main tower side flow rate 1.2 m / s).
[0038]
The acetaldehyde concentration in the obtained PO changed in the range of 10 to 35 ppm as shown in FIG. Moreover, the hypochlorous acid density | concentration in PCH aqueous solution produced | generated at the reaction process was changing in the range of 15-30 ppm.
[0039]
【The invention's effect】
In the present invention, by controlling the concentration of hypochlorous acid in the aqueous reaction solution supplied to the saponification tower to be 10 ppm or less, it becomes possible to reduce the acetaldehyde in the product PO to 15 ppm or less. Can avoid the coloring of polyols made from PO.
[0040]
The present invention also makes it possible to simplify the low boiling point removal step in the purification step.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a flow of production of propylene oxide by the chlorohydrin method of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the concentration of hypochlorous acid in the aqueous chlorohydrin solution supplied to the saponification tower and the concentration of acetaldehyde in the crude propylene oxide in the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the ORP value of the chlorohydrin aqueous solution supplied to the saponification tower and the hypochlorous acid concentration.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the change in pressure in the reaction tower and the production concentration of acetaldehyde.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of circulating gas and the production concentration of acetaldehyde.
[Explanation of symbols]
1:
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