JPH10195040A - メチルメルカプタンの連続的製法 - Google Patents
メチルメルカプタンの連続的製法Info
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- JPH10195040A JPH10195040A JP9356621A JP35662197A JPH10195040A JP H10195040 A JPH10195040 A JP H10195040A JP 9356621 A JP9356621 A JP 9356621A JP 35662197 A JP35662197 A JP 35662197A JP H10195040 A JPH10195040 A JP H10195040A
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Abstract
触媒反応によりメチルメルカプタンを連続的に製造する
方法に関する。本発明は、出発物質気体混合物調製、反
応熱及び生成物気体混合物のエンタルピーの利用に際し
ての著しい改善が包含される。メタノールを蒸発させる
ために必要なエネルギーは、部分的に硫化水素気体の圧
縮熱を利用することにより及び反応器から出てくる生成
物気体のエンタルピーによりもたらされる。反応熱は、
出発物質気体混合物を外部ガスヒーターの助けをかりて
反応温度まで加熱するために使用される。
Description
化水素から成る出発物質気体混合物を蒸気相で反応温度
300〜500℃で、作業圧力5〜15バールで、酸化
アルミニウムを基礎とする触媒床に接して反応させ、引
き続きメチルメルカプタンを生成物気体混合物から吸着
及び蒸留により分離し、使用されなかったメタノール及
び硫化水素を循環させ、不活性気体及び廃水を除去し、
消費したメタノール及び硫化水素を補充することによっ
て、メチルメルカプタンを連続的に製造する方法に関す
る。
成並びにジメチルスルホキシド及びジメチルスルホンの
製造のための工業的に重要な中間体である。今日、主と
してメタノール及び硫化水素から、酸化アルミニウムか
ら成る触媒に接する反応によって製造される。メチルメ
ルカプタンの合成は、一般に気体相で温度300〜50
0℃で、圧力1〜25バールで行われる。触媒の活性及
び選択性を高めるために、これに一般に助触媒としてタ
ングステン酸カリウムを加える。硫化水素及びメタノー
ルの反応でメチルメルカプタンにすることは、発熱性工
程であり、反応したメタノール1キロモル当たり28.
500KJが生じる。
プタン及び水の他に、反応しなかった出発物質であるメ
タノール及び硫化水素及び副生成物としての硫化ジメチ
ル及びジメチルエーテル並びに少量の多硫化物を含有す
る。更に生成物気体混合物は、反応で不活性気体である
二酸化炭素、一酸化炭素、窒素及び水素を含有する。
カプタンを西ドイツ特許第1768826号明細書に記
載されているように、数個の蒸留塔及び洗浄塔で温度1
0〜140℃で分離する。その際、その他の生成物流と
して、過剰の硫化水素、メタノール、不活性気体及び廃
水が生じる。洗浄液体として有利にはメタノールが使用
される。
圧力反応器中へ戻される。循環気体は、硫化水素の他に
なおメタノール、メチルメルカプタン、硫化ジメチル及
び生成物気体混合物からのその他の物質成分を含有す
る。循環気体のこれらの成分の割合は、分離工程の質に
左右される。同様に使用されなかったメタノールは再び
出発物質気体混合物中に装入される。戻されたメタノー
ルは循環気体と同様になおその他の物質成分も含有す
る。消費された硫化水素及びメタノールは新たな媒体の
供給により補充される。
つの工程に分けることができる。第1工程は出発物質気
体混合物の調製及びそのメチルメルカプタンへの変換を
包含する。第2工程には、生成物気体混合物を分離して
メチルメルカプタンを得ること及び使用されなかったメ
タノール及び硫化水素の回収並びに廃水及び排ガスの処
分が包含される。本発明は、製造工程の第1工程の改善
に関する。
反応温度への加熱及び引き続く生成物気体混合物を凝縮
するための冷却及びメチルメルカプタンの分離は、全工
程の経済性に対して著しい影響力を有する。これには圧
縮機の操業のための多大な電力並びに多大な加熱−及び
冷却電力が必要とされる。
は、製造工程のこの第1工程に関してごく僅かしか記載
してない。この記載のフローシートから、循環気体を硫
化水素−新製気体と一緒に熱交換器中で熱い生成物気体
混合物により加熱すると推察される。その際、同時に生
成物気体混合物は冷却される。反応に必要なメタノール
は、熱交換器中での硫化水素の加熱後に、出発物質気体
混合物を生成するための反応器に入る直前に硫化水素に
混入される。このために、生成物気体混合物から分離さ
れた洗浄メタノールを洗浄剤循環流から取り出す。循環
流から取り出された量は新しいメタノールで補充され
る。
よれば、メチルメルカプタンを製造するために新しい硫
化水素気体を圧縮機中で11バールまで圧縮する。その
後、工程から回収した、硫化水素、硫化ジメチル、メタ
ノール及び少量のメチルメルカプタンを含有する循環気
体を、圧縮した硫化水素に混入して出発物質気体混合物
を生じさせる。予熱炉によって出発物質気体混合物の温
度は510℃に高められる。前後に接続された10個ま
での反応器の最初の反応器に入る前に、出発物質気体混
合物にメタノール及び硫化ジメチルを含有する洗浄剤循
環流を混入する。それによって反応器入口温度は450
℃まで下がる。第2及び後続の反応器の前で、更にメタ
ノールを気体流中に一部は液体として、一部は気体とし
て注入する。その際、メタノールの必要な蒸発熱によ
り、反応の際に発生する熱量の全部又は一部を吸収させ
ることができる。
は、メチルメルカプタンを製造するために管束反応器を
使用することが記載されている。この管束反応器は、円
筒形の容器から成り、その中に触媒管が相互に平行に配
置されている。触媒管の上部及び下部には、管束熱交換
器の場合の様に、管板が溶接されている。管の間の空間
には伝熱液体が充填されている。各触媒管の下部端部に
は、例えば、粒子状触媒を支持する篩が具備されてい
る。出発物質気体混合物は反応器の下から上へ貫流す
る。
小球の形の活性酸化アルミニウムから成る。触媒管の下
部部分で触媒は有利には不活性物質、例えば珪酸又は溶
融酸化アルミニウムから成る粒子で希釈されており、そ
の際、不活性物質は管の下3分の1で粒子の約75%を
占めている。この高さから不活性物質の量は管の上部へ
と減少してゆくので、管の上部には純粋な触媒が存在す
る。流れ方向に向かって徐々に減少する触媒の希釈によ
り、より均一な熱発生が起こり、それによって温度調整
が簡単になる。
は、伝熱液体としてフェニルエーテル及びジフェニルか
ら成る共融混合物が使用される。この冷却液体は反応熱
により蒸発し、冷却剤容器中で再び凝縮され、反応器中
へ戻される。西ドイツ特許第1134368号明細書に
よれば、出発物質気体混合物を熱い生成物気体混合物及
び熱い冷却剤蒸気との熱交換により加熱する。
物質気体混合物の調製の改善及び反応熱利用の改善によ
って投資費用並びに操業エネルギーコストに関して全方
法の経済性を高める、メチルメルカプタンを製造する方
法を提供することである。
請求項に記載の方法により解決され、これは、出発物質
混合物を下記方法によって得ることを特徴とする: a)硫化水素−新製気体を液体メタノールの添加下で中
間圧まで圧縮し、 b)循環させた硫化水素気体を新製気体と混合し、かつ
混合物を作業圧まで圧縮し、 c)更なるメタノールをメタノール蒸気の形で圧縮気体
混合物に供給して硫化水素対メタノールのモル比1.1
〜3を有する出発物質気体混合物を生じさせ、 d)出発物質気体混合物を150〜200℃の予熱温度
まで加熱し、 e)更に出発物質気体混合物を、触媒床の所で発生する
反応熱と熱交換して、反応温度まで加熱する。
1圧縮段で常圧から先ず中間圧まで圧縮する。その際、
硫化水素気体に液体メタノールを圧縮段の前又はその間
にスプレ導入又は注入により添加する。圧縮に際して発
生する圧縮熱により、メタノールは部分的に蒸発され
る。それによって、圧縮された気体の温度上昇は100
℃より下の値に制限される。圧縮後に、気体流は第1圧
縮段の後の温度でメタノールで飽和されている。
られた硫化水素気体(以下で循環気体と呼称する)は、
予備圧縮された新製気体と一緒に第2圧縮段で中間圧か
ら作業圧まで圧縮される。第1圧縮段における温度抑制
に基づき、気体温度は第2圧縮段の後に最高140℃ま
でしか上昇しない。
よって、圧縮エネルギーの一部分はメタノールの蒸発の
ために使用されて、同時に第1圧縮段で温度が抑えられ
る。それによって、そうでない場合に必要な中間冷却器
のための投資費用並びに冷却水のための操業コストが回
避される。反応に必要なメタノールの一部を発生する圧
縮熱により蒸発させることによって、更に節減すること
ができる。
のモル比1.1〜3を調整するために、出発物質気体に
更にメタノールをメタノール蒸気の形で供給する。
化水素及びメタノールの接触反応に有利に働く。勿論硫
化水素の大過剰は、大量の硫化水素を循環させなければ
ならないということを意味する。従ってここで必要なエ
ネルギー消費を抑制するために、モル比は3の値を越え
てはならない。これとは反対に、1.1より下の値で
は、メチルメルカプタンへの反応は高活性及び選択性触
媒を使用する場合でも不充分である。従って1.5〜
2.0のモル比に調整するのが有利である。
は、選択した中間圧及び選択したモル比に左右される。
モル比が大きければそれだけメタノールに対してより多
くの硫化水素を圧縮すべきであり、それだけ多くのメタ
ノールを蒸発させることができる。作業圧力の約半分に
相応する中間圧を選択するのが有利である。この場合
に、例えばモル比1.8及び中間圧6バールで、第1圧
縮段で反応に必要な全メタノールの約25%を蒸発させ
ることができる。
は、触媒床の所で発生する反応熱との熱交換で固有の反
応温度まで高め、硫化水素及びメタノールを反応させて
メチルメルカプタンにするために触媒床上に誘導される
前に、ガスヒーターを用いる外からの熱供給によって1
50〜200℃の範囲の予熱温度まで高める。
管が流れ方向に対して先ず不活性填料、次いで触媒充填
体で充填されている管束反応器中で実施し、その際、触
媒充填体の所で発生する反応熱を管の間を循環する熱交
換体媒体を通して上流に存在する不活性充填体に伝達し
て出発物質気体混合物を反応温度まで加熱する。このた
めに伝熱媒体を出発物質気体混合物の流れ方向に対して
向流で反応器容器を通してポンプ装入し、それによって
触媒充填体の所で発生する反応熱を不活性充填体に伝達
する。伝熱媒体としては、例えば溶融塩が好適である。
不活性填料及び触媒充填体の長さ並びに予熱温度(反応
器入口温度)は、出発物質気体混合物が不活性充填体の
通過後に反応温度300〜500℃まで加熱されている
ように、簡単に相互に調整することができる。
を提供する。即ち、外部ガスヒーターは出発物質気体混
合物を最高200℃までしか加熱する必要がない。これ
は相応して簡単なデザインであってよい。これとは反対
に、フランス特許第2477538号明細書では出発物
質気体混合物を反応器に入れる前に510℃に加熱しな
ければならない。これは高い発熱力を有する高価なガス
ヒーターを必要とする。これは耐蝕性材料から製造しな
ければならない。それというのも、周知のように硫化水
素は500℃より上の温度で強力な腐蝕性作用を有する
からである。
するための手段を省略することができる。反応器の温度
調整目的に必要な循環する伝熱媒体のための加熱−及び
冷却装置は相応して小型のものであってよい。これに反
して、西ドイツ特許第1134368号明細書によれば
全反応熱を冷却剤を用いて外に搬出し、別の熱交換器で
出発物質気体混合物に供給する。
ノール蒸発に必要なエネルギーを、熱交換器を用いて生
成物気体混合物から圧力反応器から搬出後に取り出す。
その際、生成物気体混合物は100〜150℃まで冷却
される。生成物気体混合物中に含有されるエンタルピー
は、工程に必要な全メタノール全量を例えば温度137
℃及び10バールで蒸発させるために、150℃までの
利用で充分である。メタノール蒸発を反応熱と連結させ
ることによって、反応に必要な硫化水素対メタノールの
モル比は実質的に自動的に調整される。
作業圧までの圧縮は、有利には2段圧縮機を用いて行わ
れるが、その際、気体混合物を第1段で中間圧まで圧縮
し、第2段で作業圧まで圧縮する。このために特に2段
スクリュー圧縮機が好適である。この圧縮機は非常にコ
ンパクトで頑丈である。メタノールを直接第1圧縮段に
注入することができる。その際、メタノールを過剰に、
即ち圧縮熱により蒸発させることができるより多くのメ
タノールを注入することが有利であると実証された。過
剰の、蒸発されなかったメタノールを第1圧縮段の出口
で除去し、入口に戻す。この循環する液体メタノール分
により第1圧縮段は洗浄され、粗硫黄沈殿が除去され
る。メタノールで浮遊された粒子を濾過器で分離する。
蒸発したメタノール対蒸発しなかったメタノールの比は
広い範囲で変動することができる。重量比2:1が有利
であると実証された。
る。
工程のフローシートを表わす。
媒体の循環を有する管束反応器の詳細図である。
のフローシートを表わし、これには出発物質気体−調
整、反応器中の反応及び生成物気体混合物の冷却が包含
されている。
セシウム25重量%を付加してある酸化アルミニウム顆
粒から成る触媒を用いて実施する。この顆粒の粒度は約
3mmである。この触媒は、未公開のドイツ特許出願
(DE)第19639584号明細書実施例2に詳細に
記載されている。これは、硫化水素対メタノールの比
1.5:1〜2.0:1を有する出発物質気体混合物を
作業圧力10バール、反応温度340〜370℃で及び
空間速度GHSV800〜1200h-1の装荷で各々9
0%より多いメタノール変換率及び選択率で反応させて
メチルメルカプタンにすることができる。
化水素−新製気体20を2段スクリュ−圧縮機の第I段
中で液体メタノールの同時注入下に中間圧6バールまで
圧縮する。圧縮熱により、メタノールの一部を蒸発さ
せ、それによって第1圧縮段の後の温度が約65℃の値
に制限される。圧縮熱により蒸発されなかったメタノー
ルを緩衝剤容器2を介して循環させ、好適な濾過器によ
り粒子(これは圧縮機から沈殿された)を除去する。蒸
発したメタノール流量は、モル比1.5:1〜2.0:
1で、反応に必要なメタノールの約20〜30%に相当
し、もう一つの緩衝剤容器3からの流量21により補充
される。
素−循環気体流22を混入する。
機の第II圧縮段で11バールまで圧縮する。このスク
リュー圧縮機の最終圧力は、反応器中の固有の作業圧力
を介して供給損失を相殺されている。圧縮熱により、気
体混合物の温度は約100〜110℃まで上昇する。
整するために、圧縮された気体流23にメタノール蒸気
24を供給する。これは圧力11バールで温度約135
〜150℃を有する。
スヒーター4で反応器入口温度(予熱温度)150〜2
00℃まで加熱する。この温度で出発物質気体混合物は
反応器5中に到達し、そこで触媒床の所で発生する反応
熱との熱交換により反応温度まで加熱される。
から出る。そのエンタルピーは熱交換器6中でメタノー
ル蒸発のために使用される。その際、生成物気体混合物
は約150℃まで冷却され、流量27として第2方法工
程に供給される。生成物気体混合物のその成分への分離
は、メチルメルカプタン−製造の第2方法工程で実施さ
れる。分離は種々の公知方法で行うことができる。生成
物気体混合物の有利な分離は、ドイツ特許出願番号19
654516.1号に記載されている。
循環気体流22として戻されることが重要である。同じ
ことが生成物気体混合物から分離された、反応器中で反
応の際に完全に使用されなかったメタノール並びに第2
方法工程で場合により使用された洗浄メタノールにも当
てはまる。両方のメタノール分を流量28として緩衝剤
容器3中に戻す。
なメタノールで補充するが、これは流量29として緩衝
剤容器3に供給される。
でのメタノール洗浄のために及びメタノール流31を触
媒反応のために取り出す。メタノール流31を二つの部
分流21及び32に分けるが、その際、流れ21は第1
圧縮段で蒸発され、流れ32は熱い生成物気体混合物と
熱交換されて蒸発相中に移される。
器の有利な態様を示している。反応器5中で2つの管板
9及び10の間に触媒管11が相互に平行に溶接されて
いる。出発物質気体混合物25は分配室13を通って触
媒管中へ入る。触媒管は出発物質気体の流れ方向で先ず
セラミック−ラシヒリングから成る不活性充填体7で充
填されており、次いで触媒充填体8で充填されている。
触媒管から出た後に反応した気体混合物は捕集室14を
介して生成物気体流26として次の加工に供給される。
しての硝酸カリウム及び亜硝酸カリウムから成る溶融塩
(溶融温度約150℃)で充填されている。伝熱媒体は
出発物質気体に対して向流で反応器を通して導入され
る。このために伝熱媒体は管板9の下で反応器容器から
出て、外の循環を通って管板10の上で再び中間室12
中に供給される。伝熱体循環用に必要な回転ポンプを1
5で表わす。
所で発生する反応熱を不活性充填体7の部分で出発物質
気体混合物に伝達する。反応器の温度調整のために、伝
熱媒体を加熱し、冷却するために熱交換器16が具備さ
れている。
る。管は垂直に設置されており、出発物質気体混合物は
反応器の上から下へ貫流する。触媒管の下部開口部には
触媒充填体の支持体として好適な篩が具備されている。
反応器はその他の任意の配置を有していてもよい。
状態作業で約170℃である。不活性充填体7中で出発
物質気体を反応温度360℃まで加熱するために、不活
性充填体の長さは触媒管の全長の約15%である。
ル比1.8(硫化水素/メタノール)で下記の典型的な
組成を有する: メチルメルカプタン: 39 重量% 硫化ジメチル: 1.6重量% ジメチルエーテル: 2.7重量% 不活性気体(H2、CO、CO2、N2): 2.5重量% 水: 15 重量% 硫化水素: 34 重量% メタノール: 5 重量% 図1に記載のフローシートは、本発明による方法の実施
に必要な要素を含有する。この方法を開始させるために
必要な付加的な要素は記載されてない。これには、触媒
反応がまだ開始されてない間、生成物気体の代わりに必
要な量のメタノールを蒸発させる蒸発加熱メタノール蒸
発器が属する。この開始相の間に熱交換器16も反応器
を加熱するために使用される。場合によりこの場合に付
加的な電気ヒーターを具備することもできる。
エネルギー流の最適使用により卓越している。その際、
このエネルギー流は主として直接それが生じる各々の方
法工程で使用される。それによって外からの熱交換体の
ための設備投資費用が削除される。即ち例えば必要なメ
タノールの一部を、硫化水素−新製気体の圧縮の際の圧
縮熱の利用下に蒸発させる。このためにメタノールを直
接圧縮機中へ注入し、それによって圧縮機用の付加的な
冷却が余分になる。
の所で発生する反応熱自体を用いて反応温度まで加熱さ
れる。外からのガスヒーターは、出発物質気体混合物を
比較的僅かな反応器入口温度まで加熱するためにのみ必
要であり、従って相応して簡単なものであってよい。
シートである。
環を有する管束反応器の詳細図。
緩衝剤容器、 4 ガスヒーター、 5 管束反応器、
6 熱交換器、 7 不活性充填体、 8触媒充填
体、 9,10 管板、 12 中間室、 13 分配
室、 14 捕集室、 15 回転ポンプ、 16 熱
交換器、 20 硫化水素−新製気体、22 硫化水素
−循環気体流、 23 圧縮された気体流、 24 メ
タノール蒸気、 25 出発物質気体混合物、 26
生成物気体混合物、 31 メタノール流、 33 伝
熱媒体
Claims (6)
- 【請求項1】 メタノール及び硫化水素から成る出発物
質気体混合物を蒸気相中で反応温度300〜500℃で
作業圧力5〜15バールで、酸化アルミニウムを基礎と
する触媒床に接して反応させ、引き続きメチルメルカプ
タンを生成物気体混合物から吸着及び蒸留により分離
し、使用されなかったメタノール及び硫化水素を循環さ
せ、不活性気体及び廃水を除去し、使用したメタノール
及び硫化水素を補充することによってメチルメルカプタ
ンを連続的に製造するに当たり、出発物質気体混合物を
下記方法: a)硫化水素−新製気体を液体メタノールの添加下で中
間圧まで圧縮し、 b)循環させた硫化水素気体を新製気体と混合し、混合
物を作業圧まで圧縮し、 c)更なるメタノールをメタノール蒸気の形で圧縮気体
混合物に供給して硫化水素対メタノールのモル比1.1
〜3を有する出発物質気体混合物を生じさせ、 d)出発物質気体混合物を150〜200℃の予熱温度
まで加熱し、 e)更に出発物質気体混合物を、触媒床の所で発生する
反応熱と熱交換して反応温度まで加熱し、 f)メタノール及び硫化水素を触媒床に接して反応させ
てメチルメルカプタンにする:によって得ることを特徴
とする、メチルメルカプタンの連続的製法。 - 【請求項2】 反応を、管が流れ方向に対して先ず不活
性充填体、次いで触媒充填体で充填されている管束反応
器中で実施し、その際、触媒充填体の所で発生する反応
熱を管の間を循環する熱交換体媒体により上流に存在す
る不活性充填体に伝達して、出発物質気体混合物を反応
温度まで加熱することを特徴とする、請求項1に記載の
方法。 - 【請求項3】 更なるメタノールを蒸発させるために必
要な熱量を生成物気体混合物から取り出し、同時に生成
物気体混合物を100〜150℃まで冷却することを特
徴とする、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 出発物質気体混合物を2段圧縮機で圧縮
し、その際、気体混合物を第1段で中間圧まで圧縮し、
第2段で作業圧まで圧縮することを特徴とする、請求項
1から3までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 圧縮機として2段スクリュー圧縮機を使
用し、液体メタノールを直接第1圧縮機段に注入するこ
とを特徴とする、請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 液体メタノールを過剰に注入し、蒸発し
なかった分を循環させることを特徴とする、請求項5に
記載の方法。
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