JPS5933802B2 - 反応熱の利用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反応熱の利用方法に関する。

さらに詳しくは、発熱反応系の冷却に熱媒体の蒸発によ
る除熱を利用し、発生した蒸気を圧縮昇温しで吸熱系の
りボイラーの加熱に用い、凝縮した熱媒体を冷却に循環
使用する反応熱の利用方法に関するものである。

発熱反応では反応の進行と共に熱を放出するが、この反
応熱の処理方法には次の三方法がある。

け）断熱反応操作 （２）等温反応操作 断熱反応操作の場合反応熱は系外に除かれないので反応
の進行とともに反応系の温度は上昇する。

この方式が適用できるのは反応温度の上昇によっても反
応の暴走などのおそれがない系に限られる。

等温反応操作は反応を所定の温度で進行させないと製品
収率や製品品質で希望するものが得られなかったり、反
応が暴走する危険があるといった系に適用され、発生す
る反応熱は系外に除去される。

反応熱を除去する方法としては、従来、気相反応あるい
は気・同系反応では原料の予熱に利用されることが多く
、液相反応でもこの方式が適用されることもあったが、
最もよく利用されるのは、第１図に示されるように、反
応器ａに冷却コイルあるいはジャケットｂを設け、これ
に冷媒を流して反応熱を除去する方法である。

また種型反応器の場合は、第２図に示されるように、反
応器ａに凝縮器Ｃを附属させ、反応熱によって反応液を
蒸発させ、これを凝縮器Ｃによって凝縮させ、環流させ
ることにより反応温度を一定に保つ環流冷却方式もよく
利用されている。

しかし、いずれにしても反応熱を外部へ取り出すことに
よって除去するのであるから最終的には反応熱は冷却水
により糸外に持ち出され捨てられるわけである。

一方、吸熱反応においては反応を進行させるために熱量
を外部から供給しなければならない。

また吸熱反応に限らず、吸熱系と広義にとれば蒸留塔の
りボイラーも一種の吸熱系である。

これらの熱源としてはスチームを用いることが多い。

発熱系と吸熱系を組み合せることはエネルギー節約の面
からきわめて有利であると考えられ、特に発熱反応を熱
源として利用することはその効果を一層増大させるもの
である。

本発明者は、かかる観点のもとに、反応熱の利用法につ
いて種々研究した結果、ブタジェンの精製と重合の系に
おいて、ブタジェンの重合熱を熱媒体の蒸発によって奪
い、生じた蒸気を圧縮・昇温しでブタジェンモノマーの
精製系の加熱源として使用し、凝縮した熱媒体を降圧、
冷却して再び反応系の冷却に循環使用するとき、ブタジ
ェンの精製系に必要な熱量が従来にくらべ大巾に節約さ
れることを見出し、この知見に基づいて本発明に到達し
たものである。

即ち、本発明は、発熱反応系の冷却に熱媒体の蒸発によ
る除熱を利用し、発生した蒸気を圧縮昇温してリボイラ
ーの加熱に用い、さらに凝縮した熱媒体を降圧・冷却し
て循環使用する反応熱の利用方法に関するものである。

本発明は発熱系と吸熱系の組合せに適用されるものであ
るが、特にブタジェンの重合系とブタジェン精製系の組
み合せ、エチレン・プロピレン共重合系（第三モノマー
を含む場合もある）とこれらモノマーの精製系の組み合
せ、イソプレンの重合系とイソプレン精製系の組み合せ
など、発熱反応の重合系と七ツマ−の精製系の組み合せ
において有利に適用される。

この際、精製系で蒸発したモノマーの凝縮に熱媒体の蒸
発による除熱を利用し、蒸発した熱媒体を圧縮昇温しで
リボイラーの加熱に用いる循環径路を加えることももち
ろん可能であり、このような熱媒体の冷却、加熱循環サ
イクルにあっても、一台の圧縮器により複数個の熱交換
器の加熱および冷却ができるのである。

さらに、熱媒体の種類によっては、二種類の熱媒体を用
い循環サイクルを２段にすれば、溶媒の精製、ストリッ
プ液からのモノマーの回収、精製にも重合反応熱を利用
することができ、このように熱媒体の循環径路がませば
、熱効率の面でさらに有利になる。

本発明に用いられる熱媒体としては特に制限はなく、ア
ンモニア、フレオン、炭化水素類、アルコール類、エー
テル類、ケトン類など、熱容量が大きく、熱的に安定で
腐食性の無いものが使用され、流体温度、操作圧力、熱
媒体の臨界温度、臨界圧力を考慮して選択される。

圧縮器の形成についても特に制限はない。

通常の往復式、遠心式、軸流式、回転式、スクリュ一式
のいづれも使用することができる。

さらに本発明が適用される発熱系と吸熱系の組合せにつ
いては、他に数多くの実施様態がある。

発熱系としては上述の重合系であっても対応する吸熱系
としては例えば重合に用いられる溶剤の精製塔リボイラ
ー、スチームストリッピング用スチーム発生器リボイラ
ー、あるいは多用途スチーム発生器リボイラー等がある
。

吸熱系としては特に限定する必要はなく、発熱系−吸熱
系の全システムとして最適な用途を選定し、最適設計を
行えばよい。

第３図に従来のポリブタジェン製造プロセスの模式図を
示す。

同図にみられるように、精製塔および重合反応器で冷却
水に奪われた熱は回収されずに捨てられている。

本発明方法を上記プロセスに適用した場合を第４図と第
５図に例示した。

第４図は重合反応器ａが第１図に示した冷却コイル（あ
るいはジャケット）方式のものに本発明を適用した場合
を示す。

図中ｄは圧縮器、ｅはリボイラー、ｆは減圧弁、ｇは凝
縮器である。

熱媒体としてはアンモニアを使用し、冷却コイル（ある
いはジャケット）ｂにアンモニアを液状で供給し、その
蒸発熱により反応熱を除去する。

蒸発したアンモニアは圧縮器ｄで圧縮、昇温し、ブタジ
ェン精製塔のりボイラーｅに導き、ここで熱を支えて凝
縮する。

ついでこれを減圧弁ｆに通して降圧、冷却して冷却コイ
ル（あるいはジャケット）ｂにリサイクルする。

本重合装置における重合反応によって発生する熱量は１
，０００，０ＯＯｋｃａｌ／ ｈｒであった。

またブタジェン精製系に必要とする熱量もほぼこれに等
しかった。

本例では循環するアンモニアの流量を５，０００ ｋｇ
／ ｈｒとし、圧縮器ｄの吸収、吐出条件を次のように
した。

使用した圧縮器ｄは往復式である。

吸入圧・温度 ３ｋｇ／ｄ−ｔｏ℃ 吐出圧・温度 ２５／／ ５８／／この運転条
件で圧縮器の駆動に要するエネルギーは２００，０００
ｋｃａｌ／ ｈ ｒであった。

即ち、従来方法で必要とするエネルギーの約１１５です
む。

第５図は重合反応器ａが第２図に示した還流冷却方式の
ものに本発明を適用した場合を示す。

図中ｄ、ｅ、ｆ、ｇは第４図と同一部分を示す。

熱媒体としてｌ−ブタンを使用した。

重合反応器ａより発生したモノマーあるいは溶媒の蒸気
を凝縮器Ｃにおいてｉ−ブタンの蒸発により熱を奪って
凝縮させ、蒸発したｉ−ブタンを圧縮器ｄで圧縮・昇温
しでブタジェン精製塔に導き、以下第４図の場合と同様
にして循環させた。

循環するｉ−ブタンの流量を１４０００ｋｇ／ ｈｒと
し、圧縮器の吸収、吐出条件を次のようにした。

吸入圧温度 １．１ ｋｇ／ｃｙｔｔ−１０℃吐吐出
湿温 ８．６ ／／ ６０℃この運転条件で圧
縮器の駆動に要するエネルギーは３００，０００ ｋｃ
ａｌ／ｈ ｒであった。

第６図は第５図の変形であって、還流冷却方式において
、還流冷却用に、反応器ａで発生した反応物の蒸気を圧
縮器ｄで圧縮した上で多用途用スチーム発生器リボイラ
ーｅに導き、ここでスチ−ムを発生させ、凝縮した蒸気
を反応器ａに導く場合台を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のコイル（ジャケット）冷却方式を示す図
、第２図は従来の還流冷却方式を示す図、第３図はブタ
ジェン製造プロセスの模式図、第４図は本発明のコイル
（ジャケット）冷却−加熱循環方式を示す図、第５図と
第６図は本発明の還流冷却−加熱循環方式を示す図であ
る。 ａ・・・・・・重合反応器、ｂ・・・・・−コイル（あ
るいはジャケット）、ｃ・・・・・・凝縮器、ｄ・・・
・・・圧縮器、ｅ・・・・・・リボイラー、ｆ・・・・
・・減圧弁、ｇ・・・・・・凝縮器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発熱反応系の冷却に熱媒体の蒸発による除熱を利用
   し、発生した蒸気を圧縮昇温してリボイラーの加熱に用
   い、さらに凝縮した熱媒体を降圧冷却して循環使用する
   ことを特徴とする反応熱の利用方法。