JP4147015B2 - 気体の凝縮方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体の凝縮方法、より詳しくは、凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体を冷却塔で凝縮する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イソブチレンおよび／またはtert-ブチルアルコールの接触気相酸化によりメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を製造する際に、また、メタクロレインの接触気相酸化によりメタクリル酸を製造する際に、原料ガスを接触気相酸化させた反応ガスから目的生成物であるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を捕集するのには、通常、冷却塔が用いられる。一方、この反応ガス中には、目的生成物以外に、酢酸、アクロレイン、アクリル酸、アセトアルデヒドの他、テレフタル酸やトルイル酸などの芳香族化合物、タール状物質等の高沸点不純物が含まれている。テレフタル酸等の高沸点不純物は、冷却塔で反応ガスを冷却して目的生成物を含む反応ガスの凝縮液と非凝縮ガスとを得る際に、かかる凝縮液への溶解度が低いため、配管や塔壁等に析出し、閉塞を起こすことがある。
【０００３】
また、プロピレンの接触気相酸化によりアクロレインおよび／またはアクリル酸を製造する際に、原料ガスを接触気相酸化させた反応ガスから目的生成物であるアクロレインおよび／またはアクリル酸を捕集するのにも、通常、冷却塔が用いられる。この反応ガス中には、目的生成物以外に、酢酸、ギ酸、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドの他、タール状物質等の高沸点不純物が含まれており、冷却塔で反応ガスを冷却して目的生成物を含む反応ガスの凝縮液を得る際に、メタクロレインおよび／またはメタクリル酸を凝縮する場合と同様、高沸点不純物が配管や塔壁等に析出し、閉塞を起こすことがある。
【０００４】
その対策として、特開昭５０−１２６６０５号公報には、反応器出口から次の装置までの配管の管壁面温度および冷却器の冷却面の温度を無水マレイン酸の沸点以上に保ち、かつ、ガスの平均線速度を５ｍ／秒以上に保つことにより、高沸点不純物の付着、成長を防止することが開示されている。しかしながら、配管を保温したり、冷却器の冷却面の温度を無水マレイン酸の沸点以上で操作したり、反応ガスの線速度を上げることによって配管壁面、冷却器の冷却面における高沸点不純物の析出は防ぐことができるが、反応ガス線速度が低下する冷却塔入口部における高沸点不純物の析出を防ぐことは非常に難しい。
【０００５】
また、特開昭５１−２６７５号公報には、冷却塔壁にガス吹込ノズルを塔底液面の中央部に向けて斜め下向きに塔内部に突出させずに取り付け、高沸点不純物を含有する反応生成ガスを直接塔底液面の中央部に衝突させることが開示されている。これにより、ノズル直付け廻りの塔壁以外は温度勾配が小さくなり、高沸点不純物の析出を防ぐことができ、ノズル直付け廻りの塔壁は凝縮液によって連続的に冷却され、また、重合禁止剤に連続的に触れるので重合は起こらないと記載されている。しかしながら、冷却塔入口ノズル部を塔内部へ突出させずに取り付けた場合、急冷塔循環液（凝縮液）が直接反応ガスに接触し、冷却塔入口部分で高沸点不純物の析出が発生すると考えられる。
【０００６】
また、特開昭５７−９１９４４号公報には、反応ガスを急冷塔の塔頂部より反応ガス供給口での流速を１０ｍ／秒以上にて供給し、反応ガス供給口周囲は２００℃以上の加熱気体雰囲気とし、かつ、反応ガス供給口周囲に円環状に加熱気体を吹き込む口を有した急冷塔を用いて、反応ガスと凝縮液とを並流接触させることにより、高沸点副生物の付着、成長を防止し、配管等での閉塞を防止することが開示されている。また、特公平７−６４７７４号公報には、反応器出口直後の反応生成ガスに不活性ガスおよび／または反応循環ガスを供給混合することにより、メタクロレインの後酸化を防止し、かつ、テレフタル酸等の高沸点不純物の管壁への析出を抑制できることが開示されている。しかしながら、反応ガス供給口周囲に加熱気体を吹き込んだり、反応器出口直後のガスに不活性ガス等を混合して高沸点不純物の析出を抑制するには、膨大な量のガスが必要である場合があり、装置が大きくなる上に、その後のメタクロレインやメタクリル酸の吸収・回収工程の負荷が増大することもある。
【０００７】
このように、イソブチレン等の接触気相酸化によりメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を製造する際に、また、プロピレンの接触気相酸化によりアクロレインおよび／またはアクリル酸を製造する際にも、反応器出口ガス（反応ガス）を冷却塔で冷却して目的生成物の凝縮液を得るときの高沸点不純物の析出、特に、反応ガスの平均線速度が低下する冷却塔のガス入口部における高沸点不純物の析出は、連続運転を妨げるものとして問題になる場合があり、ガス入口部に析出した高沸点不純物を簡便に、また、後の工程の負荷を増大することなく抑制する方法が求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体を冷却塔で凝縮する際に冷却塔の気体の入口部に析出した高沸点不純物をプロセス運転中に簡便に、また、後の工程の負荷を増大することなく除去し、プロセスを長期間安定に運転できる気体の凝縮方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、数々の改良を試みたが、最終的には高沸点不純物の析出を長期に渡って防ぐことは困難であるという結論に達した。そこで、プロセス運転中に析出した高沸点不純物による汚れをプロセスの運転を継続しながら除去することを目的として鋭意検討を行った結果、本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の上記目的は以下の本発明により達成できる。
（１）凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体（凝縮性蒸気）を冷却塔に導入し、冷却凝縮する方法であって、冷却凝縮プロセスの運転を継続しながら、前記冷却塔の気体の入口部に連続的または断続的に水蒸気を吹き付けることを特徴とする気体の凝縮方法。
（２）前記冷却塔の気体の入口部に、導入される気体と冷却媒体とが直接接触するのを防ぐための冷却塔内部への突起部が設けられていることを特徴とする前記（１）の気体の凝縮方法。
（３）前記突起部が該気体の進行方向を変化させない構造を有する前記（２）の気体の凝縮方法。
（４）前記突起部内に、前記水蒸気を噴出するノズルが設置されており、このノズルから水蒸気を前記突起部の内側に吹き付けることを特徴とする前記（２）または（３）の気体の凝縮方法。
（５）前記冷却塔の気体の入口部の圧力損失が運転開始時の値から０．３〜４ｋＰａ上昇したときに、前記冷却塔の気体の入口部に水蒸気を３〜１８００秒間吹き付けることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかの気体の凝縮方法。
（６）前記凝縮対象物が（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかの気体の凝縮方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、凝縮対象物よりも沸点が高い不純物（高沸点不純物）を含む気体を冷却塔で凝縮する際に、冷却塔の気体の入口部に連続的または断続的に高沸物除去用ガスを吹き付けて、析出した高沸点不純物を除去する。高沸物除去用ガスは連続的に吹き付けてもよいが、高沸物除去用ガスの使用量を抑制でき、凝縮後の目的物の吸収・回収工程の負荷を減らせるので、断続的に吹き付けることが好ましい。
【００１２】
図１に、従来の一般的な冷却塔の図を示す。凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体（例えば、（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸の合成反応を行ない、反応器から出てきた反応ガス）は、ガス導入ライン５より冷却塔１に導入される。そして、冷却塔１で導入された気体は冷却媒体（ここでは、凝縮液）で冷却され、凝縮対象物が凝縮する。この凝縮対象物の凝縮液は、凝縮液ライン６より抜き出され、凝縮水循環ポンプ２によって凝縮液抜き出しライン７より次の工程へ送られるが、凝縮液の一部は熱交換器３に送られて所定の温度に冷却された後、凝縮液循環ライン８を通って冷却塔１内へスプレーされ、冷却塔に導入した高沸点不純物を含む気体と再び接触する。なお、従来の冷却塔のガス入口ノズル部分１０には、導入される気体と冷却媒体とが直接接触するのを防ぐような冷却塔内部への突起は設けられていない。
【００１３】
ここで、冷却塔のガス入口部では、通常、導入される気体の線速度が低下する。冷却塔ガス入口部でガス線速度が低下するのは、配管径と冷却塔径の差によるものである。配管ハンドブック＜第４版＞配管工学研究会編によれば、一般的な化学プラントの配管内低圧ガスの線速度は１０〜２０ｍ／秒となっており、この速度を目安に配管径が決定される。また、冷却塔径は、取り扱う条件、取り扱う物質の物性を元に、気液の接触効率、フラッディング防止、飛沫同伴防止などの観点から設計される。その結果、ガス線速度は５ｍ／秒以下の場合がほとんどと考えられる。したがって、ほとんどの場合、冷却塔のガス入口部分では導入される気体の線速度が低下する。そのため、さらには、導入される気体の線速度が低下するのと同時に気体が冷却媒体（凝縮液）と直接接触するため、冷却塔の気体の入口部に高沸点不純物が析出すると考えられる。冷却塔の気体の入口部とは、気体の線速度低下のために高沸点不純物が析出するところ、具体的には、冷却塔の気体の入口周囲の冷却塔壁、および、冷却塔近くの配管壁面のことをいう。
【００１４】
従来の方法では、このように析出した高沸点不純物のために冷却塔ガス入口部が閉塞を起こすことがあるという問題があった。
【００１５】
本発明では、冷却塔の気体の入口部に析出した高沸点不純物を、高沸物除去用ガスを吹き付けることによって、物理的に掻き落として除去する。これにより、冷却塔の気体の入口部が閉塞することを簡便に防止でき、プロセスを長期間安定に運転できる。また、本発明は、従来のものと比べて、多量のガスを冷却塔に導入せずに優れた効果が得られるので、後の工程、例えばメタクロレインやメタクリル酸の吸収・回収工程、アクロレインやアクリル酸の吸収・回収工程の負荷をあまり増大させることがない。
【００１６】
高沸物除去用ガスとしては、凝縮対象物と反応しないものであれば特に限定されないが、不活性のもの、例えば、水蒸気、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等が好ましい。また、高沸点不純物を物理的に掻き落とすので、高沸物除去用ガスは密度の大きな状態で供給することが好ましい。中でも、高沸物除去用ガスとしては、経済性と効果の点等から、水蒸気が好ましい。高沸物除去用ガスは、１種を用いても２種以上を併用してもかまわない。
【００１７】
本発明が適用される、凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体としては特に限定されない。中でも、本発明は、イソブチレンおよび／またはtert-ブチルアルコールの接触気相酸化等により得られるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を含む反応ガス、メタクロレインの接触気相酸化等により得られるメタクリル酸を含む反応ガスから目的生成物であるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を凝縮させて捕集するのに好適であり、また、プロピレンの接触気相酸化等により得られるアクロレインおよび／またはアクリル酸を含む反応ガスから目的生成物であるアクロレインおよび／またはアクリル酸を凝縮させて捕集するのにも好適である。
【００１８】
ここで、イソブチレンおよび／またはtert-ブチルアルコールの接触気相酸化の反応条件、メタクロレインの接触気相酸化の反応条件、プロピレンの接触気相酸化の反応条件は、特に限定されず、公知の方法に従って行えばよい。また、冷却塔に導入する反応ガスの組成、高沸点不純物の含有量は製造方法等により異なり、特に限定されない。
【００１９】
以下、本発明を図２、３を用いて詳細に説明する。なお、図２、３は本発明を実施するためのプロセスの一例であり、本発明は図２、３により何ら制限されない。
【００２０】
本発明で用いる冷却塔は特に限定されないが、通常、スプレー塔が用いられる。気体（凝縮性蒸気）と冷却媒体とが並流（流れが同方向）するものであっても向流（流れが逆方向）するものであってもよい。
【００２１】
また、冷却塔の運転条件、冷却塔に導入する高沸点不純物を含む気体の流速、温度、圧力は、公知の方法に従い、凝縮対象物等により適宜決めればよい。
【００２２】
冷却媒体としては、通常、冷却塔で凝縮した気体の凝縮液を用いるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
本発明で用いる冷却塔の一例を図２に、図２に示す冷却塔の気体の入口部の拡大図を図３に示す。
【００２４】
凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体（例えば、（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸の合成反応を行ない、反応器から出てきた反応ガス）は、ガス導入ライン５より冷却塔１に導入される。そして、冷却塔１で導入された気体は冷却媒体（ここでは、凝縮液）で冷却され、凝縮対象物が凝縮する。この凝縮対象物の凝縮液は、凝縮液ライン６より抜き出され、凝縮水循環ポンプ２によって凝縮液抜き出しライン７より次の工程へ送られる。また、凝縮液の一部は、熱交換器３に送られて所定の温度に冷却された後、凝縮液循環ライン８を通って冷却塔１内へスプレーされ、冷却塔に導入した高沸点不純物を含む気体と再び接触する。
【００２５】
本発明で用いる冷却塔は、従来の冷却塔と違い、気体の入口部に水蒸気等の高沸物除去用ガスを吹き付ける構造をしている。高沸物除去用ガスは、気体の入口部に設置された高沸物除去用ガススプレーノズルより高沸点不純物が析出する気体の入口部に吹き付けられる。高沸物除去用ガスは、プロセスガス（凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体）の流れに逆らわない方向から吹き付けることが好ましい。高沸物除去用ガススプレーノズルの構造および個数については特に限定されないが、析出する高沸点不純物全面に吹き付けられるような構造および個数が好ましい。また、高沸物除去用ガスラインもノズルに合わせて設置すればよい。
【００２６】
図２に示す冷却塔１では、ガス入口ノズル部分１１に、導入される気体と冷却媒体（凝縮液）とが直接接触するのを防ぐような冷却塔内部への突起（ガスノズル突起部）を有している。この冷却塔の気体の入口部の拡大図を図３に示す。
【００２７】
ガス入口ノズル部分に塔内部への突起がない従来の冷却塔では、冷却塔の気体の入口部で導入される気体の線速度が低下するのと同時に、気体が冷却媒体と直接接触するため高沸点不純物が析出すると考えられる。一方、図２、３に示す冷却塔では、気体の線速度が低下する気体の入口部に、図３のような冷却塔内部へのガスノズル突起部１２を設けている。このガスノズル突起部１２は、冷却塔に導入される気体と冷却媒体（凝縮液）との直接接触を防ぐもので、冷却媒体が気体に降りかからないようにする屋根（覆い）のような役割を果たすものである。
【００２８】
本発明では、冷却塔の気体の入口部に高沸物除去用ガスを吹き付ける構造を有していれば突起部を設けなくてもかまわないが、このような冷却塔内部へのガスノズル突起部１２を設けることが好ましい。気体の線速度が低下する冷却塔の気体の入口部において導入される気体と冷却媒体とが直接接触するのを防止することで高沸点不純物の析出を抑制でき、しかも、高沸点不純物が主にガスノズル突起部の内側（覆いの下側）に析出するので、そこに高沸物除去用ガスを吹き付けることで析出する高沸点不純物を十分に除去できてプロセスを長期間安定に運転できる。
【００２９】
ガスノズル突起部１２の構造としては、気体の入口部で冷却塔に導入される気体と冷却媒体とが直接接触しなければ特に限定されない。ガスノズル突起部が、気体の進行方向を変化させない構造を有することができる。具体的には、例えば、図３に示すような冷却塔と配管との接続部分の上から下まで覆うような半円状の覆いを設ける他、配管の大きさに合わせて管状の突起部を設けてもよく、その他の形状にしてもよい。また、その大きさも、気体の入口部の冷却塔壁、配管壁面への高沸点不純物の析出が抑制できれば特に限定されないが、冷却塔と配管との接続部分の一部を覆うような突起部を設けるよりも全体を覆うような突起部を設けることが好ましい。
【００３０】
そして、ガスノズル突起部１２の内側（覆いの下側）に析出する高沸点不純物については、ガスノズル突起部１２内に設置されている高沸物除去用ガスライン１３の高沸物除去用ガススプレーノズル１４より高沸物除去用ガスを吹き付け、析出した高沸点不純物を除去する。高沸物除去用ガスは、図３に示すように、ガスノズル突起部１２の内側の面（覆いの下側の面）にプロセスガス流の上流側から吹き付けることが好ましい。
【００３１】
ガスノズル突起部１２内に設置されている高沸物除去用ガスラインおよび高沸物除去用ガススプレーノズルの構造および個数については特に限定されないが、析出する高沸点不純物全面に吹き付けられるような構造および個数が好ましい。
【００３２】
吹き付ける高沸物除去用ガス、好ましくは水蒸気については、析出する高沸点不純物を除去できるエネルギーをもっていることが好ましく、具体的には、高沸物除去用ガスのもつエネルギーが大きくて高沸点不純物を十分除去できるので０．３ＭＰａ以上、特に２ＭＰａ以上が好ましい。また、経済的という点から２０ＭＰａ以下、特に８ＭＰａ以下が好ましい。
【００３３】
吹き付ける高沸物除去用ガスの温度は特に限定されないが、通常、加熱する必要はない。
【００３４】
イソブチレンおよび／またはtert-ブチルアルコールの接触気相酸化等により得られるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を含む反応ガス、メタクロレインの接触気相酸化等により得られるメタクリル酸を含む反応ガスから目的生成物であるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を凝縮させて捕集する場合、また、プロピレンの接触気相酸化等により得られるアクロレインおよび／またはアクリル酸を含む反応ガスから目的生成物であるアクロレインおよび／またはアクリル酸を凝縮させて捕集する場合、高沸物除去用ガスとして、原料ガスの接触気相酸化により目的生成物を製造する際の酸化反応熱を回収して得られる水蒸気を用いることも可能である。
【００３５】
高沸物除去用ガスは連続的に吹き付けてもかまわないが、断続的に吹き付けることが好ましく、冷却塔の気体の入口部における圧力損失を測定し、所定の圧力損失に達したときに高沸物除去用ガスを吹き付けることが特に好ましい。不必要に水等の高沸物除去用ガスを系内に入れると、凝縮させた目的物の回収工程などの後の工程、例えば、（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸の吸収・回収工程の負荷が増大してくる場合もあるからである。
【００３６】
ここで、圧力損失とは、ガス導入ライン（凝縮対象物を含む気体が導入される配管）内の圧力と冷却塔の気相部の圧力との差をいう。
【００３７】
高沸物除去用ガスを吹き付けるときの冷却塔の気体の入口部における圧力損失としては、運転開始時の圧力損失の値からの上昇値が０．３ｋＰａ以上であることが好ましく、運転開始時の圧力損失の値からの上昇値が４ｋＰａ以下、特に２ｋＰａ以下であることが好ましい。気体の入口部における圧力損失の運転開始時からの上昇値がこの範囲より小さければ、ほとんど高沸点不純物は析出しておらず、プロセス運転上特に問題になることはあまりない。また、気体の入口部における圧力損失の運転開始時からの上昇値があまりに大きくなり過ぎると、高沸物除去用ガスを吹き付ける効果が得られにくくなることがあり、析出した高沸点不純物を十分に除去できない場合がある。
【００３８】
高沸物除去用ガスを吹き付ける時間は、十分な高沸物除去用ガス吹き付けの効果が得られ、析出した高沸点不純物を十分に除去できるので３秒以上、特に１０秒以上が好ましい。また、高沸物除去用ガスを吹き付ける時間は、１８００秒以下、特に３００秒以下が好ましい。高沸物除去用ガスを吹き付ける時間があまりに長くなると、不必要に水蒸気等の高沸物除去用ガスを系内に入れることになり、凝縮させた目的物の回収工程などの後の工程、例えば、（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸の吸収・回収工程の負荷が増大してくることがある。
【００３９】
ガス導入ライン５は、冷却塔に導入される気体中の高沸点不純物の析出を防ぐためにその気体の露点以上に保温することが好ましい。特に、イソブチレンおよび／またはtert-ブチルアルコールの接触気相酸化等により得られるメタクロレインおよび／またはメタクリル酸を含む反応ガス、メタクロレインの接触気相酸化等により得られるメタクリル酸を含む反応ガス、また、プロピレンの接触気相酸化等により得られるアクロレインおよび／またはアクリル酸を含む反応ガスを凝縮する場合、反応器から冷却塔までの反応ガスの通るライン（ガス導入ライン５）は、反応ガス中の高沸点不純物の析出を防ぐために反応ガスの露点以上、具体的には、２００〜２５０℃以上に保温することが好ましい。
【００４０】
また、配管表面あるいは冷却塔内部への突起表面は、バス研磨仕上げ等を行ってもかまわない。
【００４１】
高沸物除去用ガスの吹き付けにより除去した高沸点不純物は、通常、気体を凝縮した液（凝縮対象物を主成分とする溶液）にはほとんど溶解しない。そのため、図２に示すように、通常、凝縮液循環ポンプのサクションに設置したストレーナー４等により高沸点不純物は系外に除去する。
【００４２】
ストレーナーについては特に限定はなく、内部に凝縮液から高沸点不純物を捕集できる目開きのスクリーンを設置してあればよい。また、ストレーナーの洗浄作業を行うため、２系列設けることが好ましく、容易に洗浄できる構造、例えば逆洗式のストレーナーが好ましい。
【００４３】
高沸点不純物を除去した凝縮対象物を含む凝縮液は、凝縮水循環ポンプによって凝縮液抜き出しラインより次の工程へ送られる。凝縮対象物が（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸である場合、通常、この凝縮液は蒸留や抽出操作等の手段で精製されて目的生成物である（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸が得られる。
【００４４】
【実施例】
［実施例１］
反応器においてtert-ブチルアルコールの接触気相酸化を行ない、メタクロレインを含む反応器出口ガス（反応ガス）を図２に示すような冷却塔１へガス導入ライン５より導入した。この反応ガスの組成は、メタクロレイン４．７モル％、水１６．９モル％、非凝縮性ガス７７．７モル％、その他(高沸点不純物を含む)０．７モル％であった。また、この反応ガスを冷却塔に導く前に熱交換器により２００℃に冷却した。そのときの反応ガスの圧力はゲージ圧で４０ｋＰａであった。
【００４５】
運転を開始した当初の冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．４ｋＰａであった。運転中は、凝縮液の循環量を１０００〜１４００Ｌ／Ｈ、凝縮液の温度を５０〜５５℃、冷却塔から抜き出される反応ガスの温度を６０〜６５℃となるようにし、熱交換器３で冷却した凝縮液を冷却塔内にスプレーした。
【００４６】
２０日間運転したところで冷却塔の気体の入口部における圧力損失が１．６ｋＰａ（運転開始時からの上昇値１．２ｋＰａ）となったので、水蒸気スプレーノズル１４より４ＭＰａの水蒸気を１２０秒間吹き付けた。その結果、冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．４ｋＰａとなった。
【００４７】
さらに１８日間運転したところで冷却塔の気体の入口部における圧力損失が１．６ｋＰａ（運転開始時からの上昇値１．２ｋＰａ）となったので、水蒸気スプレーノズル１４より４ＭＰａの水蒸気を１２０秒間吹き付けた。その結果、冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．５ｋＰａとなった。
【００４８】
このように冷却塔の気体の入口部における圧力損失が所定の圧力に達したところで水蒸気スプレーノズルより間欠的に水蒸気を吹き付け、反応ガス入口部に付着した高沸点不純物を除去しながら７００日以上連続的にこのプロセスを運転することができた。なお、運転中、２０日に１回程度、ストレーナー４の切り替えと洗浄作業とを行った。
【００４９】
［比較例１］
冷却塔の気体の入口部における間欠的な水蒸気の吹き付けを行わない以外は実施例１と同じ条件でプロセスを運転したところ、運転開始４３日目で冷却塔の気体の入口部における圧力損失は３ｋＰａとなり、さらに運転を続行した結果、８２日目に冷却塔の気体の入口部における圧力損失が１０ｋＰａを越え、連続運転が困難になったので運転を停止した。運転停止後に冷却塔内部を確認したところ、冷却塔の気体の入口部のほとんどが析出した高沸点不純物により閉塞していた。
【００５０】
［実施例２］
反応器においてtert-ブチルアルコールの接触気相酸化を行ない、メタクロレインおよび／またはメタクリル酸を含む反応器出口ガス（反応ガス）を図２に示すような冷却塔１へガス導入ライン５より導入した。この反応ガスの組成は、メタクロレイン０．６モル％、メタクリル酸３．０モル％、水１３．７モル％、非凝縮性ガス８２．７モル％、その他(高沸点不純物を含む)０．１モル％であった。また、この反応ガスを冷却塔に導く前に熱交換器により２５０℃に冷却した。そのときの反応ガスの圧力はゲージ圧で３８ｋＰａであった。
【００５１】
運転を開始した当初の冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．４ｋＰａであった。運転中は、凝縮液の循環量を１０００〜１４００Ｌ／Ｈ、凝縮液の温度を４０〜４５℃、冷却塔から抜き出される反応ガスの温度を５０〜５５℃となるようにし、熱交換器３で冷却した凝縮液を冷却塔内にスプレーした。
【００５２】
４０日間運転したところで冷却塔の気体の入口部における圧力損失が２ｋＰａ（運転開始時からの上昇値１．６ｋＰａ）となったので、水蒸気スプレーノズル１４より４ＭＰａの水蒸気を１２０秒間吹き付けた。その結果、冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．４ｋＰａとなった。
【００５３】
さらに３６日間運転したところで冷却塔の気体の入口部における圧力損失が２ｋＰａ（運転開始時からの上昇値１．６ｋＰａ）となったので、水蒸気スプレーノズル１４より４ＭＰａの水蒸気を１２０秒間吹き付けた。その結果、冷却塔の気体の入口部における圧力損失は０．４ｋＰａとなった。
【００５４】
このように冷却塔の気体の入口部における圧力損失が所定の圧力に達したところで水蒸気スプレーノズルより間欠的に水蒸気を吹き付け、反応ガス入口部に付着した高沸点不純物を除去しながら７００日以上連続的にこのプロセスを運転することができた。なお、運転中、４０日に１回程度、ストレーナー４の切り替えと洗浄作業とを行った。
【００５５】
［比較例２］
冷却塔の気体の入口部における間欠的な水蒸気の吹き付けを行わない以外は実施例２と同じ条件でプロセスを運転したところ、運転開始６５日目で冷却塔の気体の入口部における圧力損失は３ｋＰａとなり、さらに運転を続行した結果、１２０日目に冷却塔の気体の入口部における圧力損失が１０ｋＰａを越え、連続運転が困難になったので運転を停止した。運転停止後に冷却塔内部を確認したところ、冷却塔の気体の入口部のほとんどが析出した高沸点不純物により閉塞していた。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体を冷却塔で凝縮する際に冷却塔入口部に生じる高沸点不純物の析出をプロセス運転中に簡便に、また、後の工程の負荷を増大することなく除去し、プロセスを長期間安定に運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な冷却塔の概略図である。
【図２】本発明を実施するためのプロセスの一例であり、本発明で用いる冷却塔の概略図である。
【図３】図２に示す冷却塔の気体の入口部の拡大図である。
【符号の説明】
１ 冷却塔
２ 凝縮水循環ポンプ
３ 熱交換器
４ ストレーナー
５ ガス導入ライン
６ 凝縮液ライン
７ 凝縮液抜き出しライン
８ 凝縮液循環ライン
９ 反応ガス抜き出しライン
１０ ガス入口ノズル部分(突起なし)
１１ ガス入口ノズル部分(突起あり)
１２ ガスノズル突起部
１３ 高沸物除去用ガスライン
１４ 高沸物除去用ガススプレーノズル
１５ 高沸物除去用ガス導入部

Claims (6)

1. 凝縮対象物よりも沸点が高い不純物を含む気体を冷却塔に導入し、冷却凝縮する方法であって、
   冷却凝縮プロセスの運転を継続しながら、前記冷却塔の気体の入口部に連続的または断続的に水蒸気を吹き付けることを特徴とする気体の凝縮方法。
2. 前記冷却塔の気体の入口部に、導入される気体と冷却媒体とが直接接触するのを防ぐための冷却塔内部への突起部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の気体の凝縮方法。
3. 前記突起部が該気体の進行方向を変化させない構造を有する請求項２記載の気体の凝縮方法。
4. 前記突起部内に、前記水蒸気を噴出するノズルが設置されており、
   このノズルから水蒸気を前記突起部の内側に吹き付けることを特徴とする請求項２または３に記載の気体の凝縮方法。
5. 前記冷却塔の気体の入口部の圧力損失が運転開始時の値から０．３〜４ｋＰａ上昇したときに、前記冷却塔の気体の入口部に水蒸気を３〜１８００秒間吹き付けることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気体の凝縮方法。
6. 前記凝縮対象物が（メタ）アクロレインおよび／または（メタ）アクリル酸であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の気体の凝縮方法。

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