JP6510716B1 - イソブチレンの製造装置、及び、イソブチレンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メタノールをリサイクルする場合であっても、イソブチレンの収率を安定して高く維持する。【解決手段】イソブチレンの製造装置１００は、ＭＴＢＥ合成反応器５、ＭＴＢＥ蒸留塔１０、ＭＴＢＥ分解反応器２０、分解物分離器（分解物蒸留塔）３０、メタノール蒸留塔５０、メタノール蒸留塔５０の塔頂出口５０ｔに接続された凝縮器５８、凝縮器５８に接続された液体メタノールタンク５５、液体メタノールタンク５５とメタノール蒸留塔５０の還流入口５０ｔｔとを接続するラインＬＡ、液体メタノールタンク５５またはラインＬＡから分岐し、ＭＴＢＥ合成反応器５の入口に接続されたラインＬＢ、ラインＬＡに設けられたポンプＰＡ、ラインＬＢに設けられたポンプＰＢ、並びに、ラインＬＡにおいてメタノール蒸留塔５０とポンプＰＡとの間に設けられた流量調節弁Ｖ１を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、イソブチレンの製造装置、及び、イソブチレンの製造方法に関する。

従来、スペントＢＢなどのイソブチレンを含むＣ４炭化水素混合物から精製イソブチレンを製造する方法として、イソブチレンを含むＣ４留分（スペントＢＢ）とメタノールを反応させてＭＴＢＥを含む混合物を得るＭＴＢＥ合成工程と、反応混合物からＭＴＢＥを蒸留により分離するＭＴＢＥ分離工程と、ＭＴＢＥを分解してイソブチレン及びメタノールを含む混合物を得るＭＴＢＥ分解工程と、得られた混合物を分解物蒸留塔で蒸留してイソブチレンを主成分として含む流Ａと、メタノールを主成分として含む流Ｂに分離する分解物分離工程と、イソブチレンを主成分として含む流Ａに水を接触させて、メタノール濃度が低減されたイソブチレン流Ｃと、水及びメタノールを含む流Ｄとを得るメタノール抽出工程と、水及びメタノールを含む流Ｄとメタノールを主成分として含む流Ｂをメタノール蒸留塔で蒸留し、メタノールと水を分離する精製工程と、分離されたメタノールをＭＴＢＥ合成工程に戻す工程と、を備える方法が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００７−２６９７０８号公報

上述のようなイソブチレンの製造に当たっては、メタノールをリサイクルする場合であっても、イソブチレンの収率を安定して高く維持する必要がある。

しかしながら、本発明者らが検討したところ、メタノールをリサイクルする場合にイソブチレンの収率が安定しない場合が生じることが判明した。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、メタノールをリサイクルする場合であっても、イソブチレンの収率を安定して高く維持できる、イソブチレンの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に掛かるイソブチレンの製造装置は、
メタノールを含むＭＴＢＥ原料が供給される入口と、反応生成物を排出する出口と、を有するＭＴＢＥ合成反応器、
前記ＭＴＢＥ合成反応器の出口に接続された入口と、塔頂出口と、塔底出口とを有する、又は、前記ＭＴＢＥ合成反応器の出口に接続された入口と、塔頂出口と、塔底出口と、側方出口とを有するＭＴＢＥ蒸留塔、
前記ＭＴＢＥ蒸留塔の前記塔底出口又は前記側方出口と接続された入口と、イソブチレンとメタノールとを含むＭＴＢＥ分解物を排出する出口と、を有するＭＴＢＥ分解反応器、
前記ＭＴＢＥ分解反応器の出口に接続された入口と、メタノール濃度がイソブチレン濃度よりも高い流を排出するメタノール出口、イソブチレン濃度がメタノール濃度よりも高い流を排出するイソブチレン出口と、を有する分解物分離器、
前記分解物分離器の前記メタノール出口と接続された入口と、還流入口と、塔頂出口と、塔底出口と、を有するメタノール蒸留塔、
前記メタノール蒸留塔の塔頂出口に接続された凝縮器、
前記凝縮器に接続された液体メタノールタンク、
前記液体メタノールタンクと前記メタノール蒸留塔の還流入口とを接続するラインＬＡ、
前記液体メタノールタンクまたは前記ラインＬＡから分岐し、前記ＭＴＢＥ合成反応器の入口に接続されたラインＬＢ、
前記ラインＬＡに設けられたポンプＰＡ、
前記ラインＬＢに設けられたポンプＰＢ、並びに、
前記ラインＬＡにおいて前記メタノール蒸留塔と前記ポンプＰＡとの間に設けられた流量調節弁Ｖ１、を備える。

本発明によれば、ラインＬＡにポンプＰＡが、ラインＬＢにポンプＰＢがそれぞれ設けられている。したがって、還流ラインの吐出圧力と、リサイクルラインの吐出圧力とを、それぞれの供給先であるメタノール蒸留塔の圧力及びＭＴＢＥ合成反応器の圧力に合わせて個別に設定することができる。そうすると、還流用の流量調節弁の流路の前後の差圧を小さくできて、還流用の流量調節弁による還流量の調節が正確に行え、還流量が所望の値よりも小さくなってしまったりすることが低減される。

ここで、前記ラインＬＢは、前記ラインＬＡにおける前記液体メタノールタンクと前記ポンプＰＡとの間から分岐することができる。

また、前記ラインＬＢは、前記ラインＬＡにおける前記ポンプＰＡと前記流量調節弁Ｖ１との間から分岐することができる。

また、前記ラインＬＢは、前記液体メタノールタンクから分岐することができる。

また、前記装置は、前記ラインＬＢに設けられた流量調節弁Ｖ２をさらに備えることができ、前記流量調節弁Ｖ２は前記ポンプＰＢと前記ＭＴＢＥ合成反応器との間に設けられていることができる。

また、前記装置は、前記ラインＬＢに合流し、イソブチレンを含む炭化水素混合物を供給するラインＬＣをさらに備えることができる。

また、前記装置は、前記ラインＬＢに合流し、イソブチレンを含む炭化水素混合物を供給するラインＬＣをさらに備えることができ、前記ラインＬＣは前記流量調節弁Ｖ２と前記ＭＴＢＥ合成反応器との間でラインＬＢと合流することができる。

また、前記装置は、前記ラインＬＢに設けられた原料タンクをさらに備えることができ、前記原料タンクは前記ラインＬＣがラインＬＢと合流する点と前記ＭＴＢＥ合成反応器との間に設けられることができる。

また、前記装置は、前記ラインＬＢに設けられたラインミキサーをさらに備えることができ、前記ラインミキサーは前記ラインＬＣがラインＬＢと合流する点と前記原料タンクとの間に設けられることができる。

前記装置は、前記液体メタノールタンクに合流し、フレッシュメタノールを供給するラインＬＤを更に備えることができる。

前記装置は、前記ＭＴＢＥ蒸留塔の前記塔底出口又は前記側方出口と、前記ＭＴＢＥ分解反応器の入口とを接続するラインＬＥと、
前記ＭＴＢＥ分解反応器の出口と前記分解物分離器の入口とを接続するラインＬＦと、
前記ラインＬＥ内の流と前記ラインＬＦ内の流とを熱交換させる熱交換器と、を更に備えることができる。

前記装置は、前記ラインＬＦ内の流と、前記ラインＬＦ以外のライン内の流とを熱交換させる補助熱交換器を更に備えることができる。

前記分解物分離器は、塔頂出口及び塔底出口を有する蒸留塔であり、前記分解物分離器のメタノール出口が前記蒸留塔の塔底出口であり、前記分解物分離器のイソブチレン出口が前記蒸留塔の塔頂出口であることができる。

前記装置は、前記蒸留塔の塔頂出口に接続された入口と、水が供給される水入口と、メタノールを含む水相を排出する水相出口と、油相を排出する油相出口と、を有する抽出器をさらに備えることができ、
前記メタノール蒸留塔は、前記抽出器の水相出口と接続された副入口をさらに備えることができる。

前記メタノール蒸留塔の前記副入口は、前記メタノール蒸留塔の前記入口よりも下に配置されていることができる。

また、前記分解物分離器は、水が供給される水入口、メタノールを含む水相を排出する水相出口、及び、油相を排出する油相出口を有する抽出器であり、前記分解物分離器のメタノール出口が前記抽出器の水相出口であり、前記分解物分離器のイソブチレン出口が前記抽出器の油相出口であることもできる。

本発明に掛かるイソブチレンの製造方法は、上記のイソブチレンの製造装置を用いたイソブチレンの製造方法であって、
触媒を収容した前記ＭＴＢＥ合成反応器にイソブチレンを含む炭化水素混合物及びメタノールを供給し、炭化水素混合物中のイソブチレンとメタノールとを反応させて、ＭＴＢＥ及び炭化水素混合物を含む流（Ｆ１）を得る工程、
前記流（Ｆ１）を前記ＭＴＢＥ蒸留塔で蒸留してＭＴＢＥを主として含む流（Ｆ２）と、炭化水素混合物を主として含む流（Ｆ３）とを生成する工程、
前記流（Ｆ２）中のＭＴＢＥを前記ＭＴＢＥ分解反応器で分解してメタノール及びイソブチレンを含む流（Ｆ４）を生成する工程、
前記流（Ｆ４）を、前記分解物分離器で、メタノール濃度がイソブチレン濃度よりも高い流（Ｆ６）と、イソブチレン濃度がメタノール濃度よりも高い流（Ｆ５）とに分離する工程、
前記流（Ｆ６）を前記メタノール蒸留塔で蒸留して、メタノールを主として含む流（Ｆ７）、及び、水を主として含む流（Ｆ８）を生成する工程、
前記流（Ｆ７）の一部を前記ラインＬＡで前記メタノール蒸留塔に戻す工程、並びに、
前記流（Ｆ７）の一部を前記ラインＬＢで前記ＭＴＢＥ合成反応器に供給する工程、を備える。

ここで、前記ＭＴＢＥ合成反応器の圧力は、前記メタノール蒸留塔の塔頂の圧力よりも高いことができる。

本発明によれば、メタノールをリサイクルする場合であっても、イソブチレンの収率を安定して高く維持できる、イソブチレンの製造方法等が提供される。

図１は、本発明の第１実施形態にかかるイソブチレンの製造フロー図である。 図２は、参考形態に掛かるイソブチレンの製造フローにおけるメタノール蒸留塔５０の近傍のフロー図である。 図３は、本発明の第２実施形態にかかるイソブチレンの製造フロー図である。 図４は、本発明の第３実施形態にかかるイソブチレンの製造フロー図である。 図５は、本発明の第４実施形態にかかるイソブチレンの製造フロー図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかるイソブチレンの製造装置及び方法を説明する。
まず、図１を参照して、本実施形態のイソブチレンの製造装置１００について説明する。

この製造装置１００は、ＭＴＢＥ合成反応器５、ＭＴＢＥ蒸留塔１０、ＭＴＢＥ分解反応器２０、分解物蒸留塔（分解物分離器）３０、第１抽出器４０、メタノール蒸留塔５０、及び、第２抽出器６０を主として備える。

ＭＴＢＥ合成反応器５は、ＭＴＢＥ原料が供給される入口５ｉ及び反応生成物を排出する出口５ｏを有する反応器であり、容器内に触媒が充填された反応器であることが好適である。ＭＴＢＥ合成反応器５は、容器内に触媒を充填した固定床反応器であることができる。ＭＴＢＥ合成反応器５内を流れる液の流れの向きに限定はなく、アップフローでも、ダウンフローでも良い。

メタノールとイソブチレンからＭＴＢＥを合成する反応に用いられる触媒の例は、酸性イオン交換樹脂である。酸性イオン交換樹脂としては、例えばジビニルベンゼンで架橋したスチレン系スルホン酸樹脂、及びホルムアルデヒドで架橋したフェノールスルホン酸樹脂が挙げられる。上記酸性イオン交換樹脂は、マクロポーラス型の樹脂であることが好ましい。

ＭＴＢＥ合成反応器５の入口５ｉには、後述するラインＬＢ及びラインＬＡを介して液体メタノールタンク５５が接続されている。ラインＬＢには、Ｃ４炭化水素混合物供給源からＣ４炭化水素を供給するラインＬＣが合流している。ＭＴＢＥ合成反応器５の出口５ｏにはラインＬ１を介してＭＴＢＥ蒸留塔１０の入口１０ｉが接続されている。

ＭＴＢＥ蒸留塔１０の塔頂出口１０ｔにはラインＬ２が、塔底出口１０ｂにはラインＬ３が、塔の側方出口１０ｓにはラインＬＥがそれぞれ接続されている。

ラインＬ２の下流には、第２抽出器６０の入口６０ｉが接続されている。ラインＬＥの下流にはＭＴＢＥ分解反応器２０の入口２０ｉが接続されている。

ＭＴＢＥ分解反応器２０は、入口２０ｉ及び、イソブチレン及びメタノールを含むＭＴＢＥ分解物を排出する２０ｏを有し、かつ、後述する固体触媒を充填した反応器であり、ＭＴＢＥを分解することができる。

ＭＴＢＥ分解反応器２０の出口２０ｏには、分解物蒸留塔３０の入口３０ｉがラインＬＦを介して接続されている。

ＭＴＢＥ蒸留塔１０の側方出口１０ｓとＭＴＢＥ分解反応器２０の入口２０ｉとを接続するラインＬＥには熱交換器７２が設けられている。この熱交換器７２は、ラインＬＥを流れる流（Ｆ２）と、ラインＬＦを流れる流（Ｆ４）との間で熱交換をさせる。

ＭＴＢＥ分解反応器２０の出口２０ｏと分解物蒸留塔３０の入口３０ｉとを接続するラインＬＦには、さらに、熱交換器（補助熱交換器）７３が設けられている。この熱交換器７３は、ラインＬＦを流れる流（Ｆ４）と、ラインＬＥ以外の他のラインの流とを熱交換させる。熱交換器７３が熱交換する相手のラインは、ラインＬＥ以外のプロセス流であれば良く、例えば、ラインＬ１、ラインＬ３、ラインＬ７、ラインＬ９、ラインＬ１１、ラインＬ１３、及び、いずれかの蒸留塔において最下段から排出される液を加熱して再び蒸留塔に戻すリボイララインである。他のラインの流は、ラインＬＦの流よりも低温の流であることが好適である。熱交換器７３は、ラインＬＦにおいて、熱交換器７２と分解物蒸留塔（分解物分離器）３０との間に設けられることが好適である。

熱交換器７２，７３の形態に特に限定はなく、シェルチューブ型、２重管型、スパイラル型、プレート型等の公知の種々の熱交換器を使用できる。また、熱交換器における２つの流体の流れの方向も、向流、並流、交差流のいずれでもよい。さらに、熱交換器の構成材料も特に限定されず、銅、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、チタン等の各種金属系材料を使用することができる。酸による腐食対策として耐酸性の材料を使用してもよい。

分解物蒸留塔３０の塔頂出口（イソブチレン出口）３０ｔにはラインＬ６が、塔底出口（メタノール出口）３０ｂにはラインＬ７が接続されている。ラインＬ６の下流には第１抽出器４０の入口４０ｉが接続されている。ラインＬ７の下流にはメタノール蒸留塔５０の入口５０ｄが接続されている。

第１抽出器４０の水入口４０ｗには水を供給するラインＬ１４が接続されている。第１抽出器４０の塔頂にある油相出口４０ｔにはラインＬ８が、塔底にある水相出口４０ｂにはラインＬ９が接続されている。

第２抽出器６０の水入口６０ｗには水を供給するラインＬ１９が接続されている。第２抽出器６０の塔頂にある油相出口６０ｔにはラインＬ１５が、塔底にある水相出口６０ｂにはラインＬ１３が接続されている。

第１抽出器４０の水相出口４０ｂに接続されたラインＬ９、及び、第２抽出器６０の水相出口６０ｂに接続されたラインＬ１３は、それぞれ、メタノール蒸留塔５０の副入口５０ｃに接続されている。分解物蒸留塔３０の塔底出口３０ｂに接続されたラインＬ７はメタノール蒸留塔の入口５０ｄに接続されている。メタノール蒸留塔５０の塔頂出口５０ｔにはラインＬ１０が、塔底出口５０ｂにはラインＬ１１が接続されている。

メタノール蒸留塔５０に対して、ラインＬ７は、ラインＬ９及びラインＬ１３よりも高い位置に接続されていることが好適である。すなわち、メタノール蒸留塔５０において、ラインＬ７が接続される入口５０ｄは、ラインＬ９及びラインＬ１３が接続される副入口５０ｃよりも上に配置されていることが好適である。ラインＬ７の流（Ｆ６）の水の濃度は、ラインＬ９の流（Ｆ９）及びラインＬ１３の流Ｆ１３の水の濃度よりも低いため、このようにすることにより、メタノール蒸留塔５０での水とメタノールとの分離効率が高くなる。

メタノール蒸留塔５０は、充填塔でも良く、複数の段（トレイ）５０ａを有する棚段塔でもよい。棚段塔の場合には、メタノール蒸留塔５０に対してラインＬ７の流（Ｆ６）が供給される段５０ａを、ラインＬ９の流（Ｆ９）及びラインＬ１３の流（Ｆ１３）が接続される段５０ａよりも高くすることが好適である。段数の差は１段以上であれば良く、２段以上でも良い。

メタノール蒸留塔５０の塔頂出口５０ｔに接続されたラインＬ１０には、メタノール蒸留塔５０側から順に、塔頂出口５０ｔから得られるメタノールを凝縮して液体を得る熱交換器（凝縮器）５８、及び、得られた液体メタノールを貯留する液体メタノールタンク５５が設けられている。液体メタノールタンク５５は、還流用のラインＬＡによりメタノール蒸留塔５０の還流入口５０ｔｔと接続されている。

ラインＬＡには、液体メタノールタンク５５側からメタノール蒸留塔５０に向かって順に、還流用のポンプＰＡ、及び、還流用の流量調節弁Ｖ１が設けられている。還流用のポンプＰＡとしては、遠心ポンプなどの種々のポンプを使用できる。

ラインＬＡにおける、液体メタノールタンク５５とポンプＰＡとの間から、リサイクル用のラインＬＢが分岐している。ラインＬＢは、ＭＴＢＥ合成反応器５の入口５ｉに接続されている。ラインＬＢには、ラインＬＡ側からＭＴＢＥ合成反応器５に向かって順に、リサイクル用のポンプＰＢ、及び、流量調節弁Ｖ２が設けられている。リサイクル用のポンプＰＢとしては、サンダインポンプなどの高速遠心ポンプを使用できる。ラインＬＢと、上述したＣ４炭化水素を供給するラインＬＣとの合流点Ｊ１は、流量調節弁Ｖ２とＭＴＢＥ合成反応器５との間に設けられている。

液体メタノールタンク５５には、フレッシュメタノールを供給するラインＬＤが合流している。
ラインＬＤが液体メタノールタンク５５に合流する場合、フレッシュメタノール供給停止等のフレッシュメタノールの供給量が変動するトラブルがあったとしても、液体メタノールタンク５５に貯蔵しているメタノール量分は、ＭＴＢＥ合成反応器５へ供給されてメタノール量の変動はなく、最終イソブチレンの収率に影響を与えにくくなる。また、トラブル復旧までの時間を稼ぐことができる。

（イソブチレンの製造方法）
続いて、最初に本実施形態にかかるイソブチレンの製造方法について説明する。

まず、ラインＬＢ及びラインＬＣを介してメタノール及びＣ４炭化水素混合物を含むＭＴＢＥ原料をＭＴＢＥ合成反応器５に供給し、ＭＴＢＥを含む流（Ｆ１）を得る。

Ｃ４炭化水素混合物は、イソブチレン、及び、イソブチレン以外のＣ４炭化水素を含む。Ｃ４炭化水素混合物の例は、ナフサの水蒸気分解から得られた炭素数４の炭化水素留分（Ｃ４留分）又はこれから１，３−ブタジエンを抽出若しくは選択水素化によって除去したもの（スペントＢＢ留分）；流動接触分解によって得られた炭素数４の炭化水素混合物（ＦＣＣ−Ｃ４）；イソブタンを脱水素化して得られたイソブチレンを含む混合物；ＴＢＡを脱水して得られたイソブチレンを含む混合物；及び１−ブテン若しくは２−ブテンの骨格異性化で得られたイソブチレンを含む混合物；並びにこれらの混合物である。イソブチレン以外のＣ４炭化水素の例は、イソブタン、ｎ−ブタン、１−ブテン、２−ブテン、１，３−ブタジエンである。

ＭＴＢＥ合成の反応温度は、２０〜９０℃、反応圧力Ｐｓは、原料及び生成物、なかでもイソブチレンなどのＣ４炭化水素を液体に維持する観点から０．４〜２．５ＭＰａ−Ｇ（ゲージ圧）とすることができる。

合成により得られる流（Ｆ１）は、ＭＴＢＥ（メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル）、及び、ＭＴＢＥ以外の化合物を含む。ＭＴＢＥ以外の化合物の例は、炭化水素、アルコール、及び、ＭＴＢＥ以外のエーテルである。

炭化水素の例は、イソブチレン、イソブタン、ｎ−ブタン、１−ブテン、２−ブテン、１，３−ブタジエンなどの炭素数４の炭化水素；ジイソブチレンなどの炭素数８の炭化水素；プロパン、プロピレン、プロパジエン、プロピン等の炭素数３の炭化水素；ペンタン、ペンテン、イソペンタンなどの炭素数５の炭化水素である。

アルコールの例は、メタノール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール（ＴＢＡ）である。

ＭＴＢＥ以外のエーテルの例は、ジメチルエーテル、メチルｓｅｃ−ブチルエーテルである。

流（Ｆ１）は、水を含むことができる。

流（Ｆ１）中のＭＴＢＥの濃度は１０〜９７質量％であることができる。

（流（Ｆ１）のＭＴＢＥ蒸留塔１０での蒸留）
次に、流（Ｆ１）を、ラインＬ１を介してＭＴＢＥ蒸留塔１０に供給して蒸留する。ＭＴＢＥ蒸留塔１０の入口での流（Ｆ１）の温度は、２５〜４９０℃とすることができる。ＭＴＢＥ蒸留塔１０内の圧力は、０．１〜１．２ＭＰａ−Ｇとすることができる。

ＭＴＢＥ蒸留塔１０で流（Ｆ１）を蒸留することにより、塔頂からラインＬ２を介して１−ブテン等の炭素数４の炭化水素を主として含有するガス流（Ｆ３）を排出させ、塔底からジイソブチレン、メチルｓｅｃ−ブチルエーテル等の高沸点化合物を含有する液流（Ｆ１１）をラインＬ３を介して排出させ、塔頂よりも下かつ塔底よりも上の側方出口１０ｓからＭＴＢＥを主として含む液流（Ｆ２）を、ラインＬＥを介して排出させる。

ＭＴＢＥ蒸留塔１０から中間留分である液流（Ｆ２）をラインＬＥから安定的に排出させるため、ＭＴＢＥ蒸留塔１０は、複数のトレイを有する棚段塔であることができる。これにより、トレイから好適に中間留分を排出させることができる。ラインＬＥを介して排出させる流（Ｆ２）のＭＴＢＥ蒸留塔１０の出口での温度、すなわち、液をサイドカットするトレイの温度は、８０〜２００℃とすることができる。

（第２抽出器６０での流（Ｆ３）からのメタノールの抽出）
流（Ｆ３）を、熱交換により液相とした上で、ラインＬ２を介して第２抽出器６０の入口６０ｉに供給すると共に、ラインＬ１９を介して第２抽出器６０の水入口６０ｗに液体の水を供給する。水との接触により、流（Ｆ３）中に存在するメタノールが水に溶けて抽出され、塔底にある水相出口６０ｂからラインＬ１３を介して水とメタノールとの混合物として流（Ｆ１３）が排出される。なお、流（Ｆ３）に対して、第２抽出器６０の前にさらにＭＴＢＥ合成反応器を設けてもよい。

一方、油相であるＣ４炭化水素を含む流（Ｆ１２）は、メタノールが十分除去された状態で、塔頂にある油相出口６０ｔからラインＬ１５を介して排出される。

第２抽出器６０の温度は１５〜８０℃とすることができ、圧力は０．２〜１．０ＭＰａ−Ｇとすることができる。第２抽出器６０の塔底にある水相出口６０ｂにおける流（Ｆ１３）の温度は、３０〜８０℃とすることができる。

（ＭＴＢＥ分解反応器２０でのＭＴＢＥの分解）
ＭＴＢＥ蒸留塔１０で生成した流（Ｆ２）を、ラインＬＥを介してＭＴＢＥ分解反応器２０に供する。

ＭＴＢＥ分解反応器２０では、流（Ｆ２）中のＭＴＢＥを分解してイソブチレン及びメタノールを含む流（Ｆ４）を得る。イソブチレン及びメタノールを含む流（Ｆ４）は、通常、未分解のＭＴＢＥを含む。

流（Ｆ２）をガスとしてＭＴＢＥ分解反応器２０に供給することが好適である。ＭＴＢＥ分解反応器２０の入口での流（Ｆ２）の温度は１００〜５００℃とすることができる。
熱交換器７２により、ラインＬＦを流れる流（Ｆ４）の顕熱及び潜熱を利用して、ラインＬＥを流れる流（Ｆ２）を加熱して、ガス化させることができる。

固定床方式のＭＴＢＥ分解反応器２０を用いた気相反応でＭＴＢＥを分解できる。反応温度は通常１００〜５００℃、好ましくは１５０〜３５０℃である。反応圧力は通常大気圧〜２．０ＭＰａ−Ｇ（ゲージ圧）、好ましくは大気圧〜１．２ＭＰａ−Ｇである。原料の供給速度は反応温度、圧力、ＭＴＢＥの転化率等により選定されるが、重量空間速度（ＷＨＳＶ）で通常０．１〜５０ｈ^−１、好ましくは１〜２０ｈ^−１が採用される。ＷＨＳＶは、ＭＴＢＥ分解工程に供する全ての流の流速（ｋｇ／ｈ）を触媒重量（ｋｇ）で除したものである。

ＭＴＢＥ分解工程におけるＭＴＢＥの転化率は、好ましくは４０％〜９９％、より好ましくは７０％〜９８％、更に好ましくは８５％〜９６％である。

ＭＴＢＥ分解工程では、通常、固体触媒が使用される。固体触媒としては、例えば、金属酸化物、非金属酸化物及び複合酸化物が挙げられる。金属酸化物としては、例えば、アルミナ、酸化チタン及び酸化クロムが挙げられる。非金属酸化物としては、例えば、二酸化ケイ素が挙げられる。複合酸化物としては、例えば、シリカアルミナ及びゼオライトが挙げられる。これらは結晶性でもアモルファスでもよく、また、硫黄、リン、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム等の元素を含んでいてもよい。ＭＴＢＥ分解工程で用いられる固体触媒としては、好ましくは、酸化アルミニウム換算で４〜３０質量％のアルミニウム源と二酸化ケイ素換算で６０〜９５質量％のケイ素源とを含み、５０〜４５０ｍ^２／ｇのＢＥＴ表面積を有するシリカアルミナが使用される。

ＭＴＢＥ分解工程は、１００℃以上５００℃以下でシリカアルミナを用いて行われることが好ましい。この反応は、吸熱反応であるため、外部からの熱の供給が必要となる。熱の供給は、ＭＴＢＥ分解反応器２０内に設けた伝熱管に外部から熱媒を供給することにより行ってもよいし、流（Ｆ２）を加熱して顕熱として供給してもよいし、これらを組み合わせてもよい。

ラインＬＦを介して排出されるＭＴＢＥ分解反応器２０の出口２０ｏでの流（Ｆ４）の温度は、１００〜５００℃、好ましくは１５０〜３５０℃とすることができる。

ラインＬＥを流れる流（Ｆ２）に対して、水を添加してからＭＴＢＥ分解反応器２０に供給してもよい。水の添加量は、ＭＴＢＥ蒸留塔１０から排出される量に対して、好ましくは０〜１０質量％、より好ましくは０．２〜５．０質量％となるように行われる。

（分解物蒸留塔（分解物分離器）３０における流（Ｆ４）からのメタノールの分離）
次に、ラインＬＦを介して流（Ｆ４）を分解物蒸留塔３０に供する。

流（Ｆ４）の分解物蒸留塔３０における入口温度は、２０〜４８０℃、好ましくは２０〜３３０℃とすることができる。
熱交換器７２により、ラインＬＦを流れる流（Ｆ４）の熱を、ラインＬＥを流れる流（Ｆ２）に与えること、及び、必要に応じて熱交換器７３によりラインＬＦを流れる流（Ｆ４）の熱を他のラインの流に与えることにより、ラインＬＦを流れる流（Ｆ４）を冷却して液相とすることが好適である。これにより、分解物蒸留塔３０に供される流（Ｆ４）がメタノール及びイソブチレンを含む液相を有するので、後段でのメタノールとイソブチレンの分離効率が良いという効果がある。熱交換器７２だけで流（Ｆ４）を液相にできる場合には、熱交換器７３を設けなくてもよい。

分解物蒸留塔（分解物分離器）３０での蒸留により、流（Ｆ４）中のメタノールが一部分離される。分解物蒸留塔３０の塔底出口（メタノール出口）３０ｂからラインＬ７を介して、メタノールを主とする、すなわち、イソブチレン濃度よりもメタノールの濃度（例えばモル濃度）が高い流（Ｆ６）が排出される。分解物蒸留塔３０の塔頂出口（イソブチレン出口）３０ｔからラインＬ６を介して一部のメタノールが分離された、イソブチレンを主とする、すなわち、メタノール濃度よりもイソブチレンの濃度が高い流（Ｆ５）が排出される。一部のメタノールが分離されたイソブチレンを主とする流（Ｆ５）であっても、通常、イソブチレン以外にメタノールを含む。メタノールを主とする流（Ｆ６）は、通常、メタノール以外に未分解のＭＴＢＥを含む。

分解物蒸留塔３０の塔頂の温度は、１０〜１１０℃とすることができる。分解物蒸留塔３０の塔底の温度は、８０〜２００℃とすることができる。分解物蒸留塔３０の圧力は、０．１〜２．０ＭＰａ−Ｇとすることができる。分解物蒸留塔３０の塔底出口における流（Ｆ６）の温度は、８０〜２００℃とすることができる。

（第１抽出器４０での水によるイソブチレンからのメタノールの抽出）
次に、流（Ｆ５）を、熱交換により液相とした上で、ラインＬ６を介して第１抽出器４０の入口４０ｉに供給すると共に、ラインＬ１４を介して第１抽出器４０の水入口４０ｗに液体の水を供給する。水との接触により、流（Ｆ５）中に存在するメタノールが水に溶けて抽出され、塔底にある水相出口４０ｂからラインＬ９を介して水とメタノールとの混合物として流（Ｆ９）が排出される。

一方、油相であるイソブチレンを含む流（Ｆ１０）は、メタノールが十分除去された状態で、塔頂にある油相出口４０ｔからラインＬ８を介して排出される。

流（Ｆ１０）に対しては、必要に応じて、蒸留などによるジメチルエーテルなどの軽沸成分の除去を行ってイソブチレンのさらなる高純度化を行ってもよい。

第１抽出器４０の温度は１５〜８０℃とすることができ、圧力は０．２〜１．０ＭＰａ−Ｇとすることができる。第１抽出器４０の塔底出口における流（Ｆ９）の温度は、３０〜８０℃とすることができる。

（メタノール蒸留塔５０での水とメタノールとの分離）
分解物蒸留塔３０の塔底出口３０ｂから流（Ｆ６）を、ラインＬ７を介してメタノール蒸留塔５０の入口５０ｄに供し、第１抽出器４０の水相出口４０ｂから流（Ｆ９）を、ラインＬ９を介してメタノール蒸留塔５０の副入口５０ｃに供し、第２抽出器６０の塔底にある水相出口６０ｂから流（Ｆ１３）を、ラインＬ１３を介してメタノール蒸留塔５０の副入口５０ｃに供する。上述のように、入口５０ｄを副入口５０ｃよりも上に配置して、メタノール蒸留塔５０に対して、流（Ｆ６）を、流（Ｆ９）及び流（Ｆ１３）よりも上に供給することが好適である。

メタノール蒸留塔５０の入口５０ｄでの流（Ｆ６）の温度は、８０〜２００℃とすることができる。メタノール蒸留塔５０の副入口５０ｃでの流（Ｆ９）の温度は、３０〜８０℃とすることができる。メタノール蒸留塔５０の副入口５０ｃでの流（Ｆ１３）の温度は、３０〜８０℃とすることができる。

メタノール蒸留塔５０では、蒸留により、塔頂出口５０ｔからラインＬ１０を介してメタノールおよび未分解のＭＴＢＥを主とする流（Ｆ７）が排出され、塔底出口５０ｂからラインＬ１１を介して水を主とする流（Ｆ８）が排出される。

塔頂の温度は６０〜１５０℃とすることができる。塔底の温度は１００〜２００℃とすることができる。メタノール蒸留塔５０の圧力は大気圧〜１．０ＭＰａ−Ｇとすることができる。メタノール蒸留塔５０の圧力Ｐｄは、ＭＴＢＥ合成反応器５内の圧力Ｐｓよりも低いことが好適であり、Ｐｓ−Ｐｄ≧４００ｋＰａ、Ｐｓ−Ｐｄ≧１０００ｋＰａ、及び、Ｐｓ−Ｐｄ≧１４００ｋＰａ以上とすることができる。

流（Ｆ７）を、熱交換器５８で凝縮させて液相とし、液体メタノールタンク５５に貯留する。

液体メタノールタンク５５から、一部の流（Ｆ７）を、ラインＬＡを介して、メタノール蒸留塔５０の還流入口５０ｔｔに還流させることにより、流（Ｆ７）中の水の濃度を低下させてメタノールの純度を高める。還流比（還流量／留出量）は、０．１〜５．０とすることができる。流（Ｆ７）をポンプＰＡで昇圧して、還流用の流量調節弁Ｖ１で還流量を調節する。
流（Ｆ７）中の水分量は１．０質量％以下とすることが好適である。

一方、他の一部の流（Ｆ７）を、ラインＬＡの一部及びラインＬＢを介して、ＭＴＢＥ合成反応器５の入口５ｉに供給する。ラインＬＡからラインＬＢに分岐した流（Ｆ７）をポンプＰＢで昇圧して、流量調節弁Ｖ２でリサイクル量を調節する。

なお、１００％のメタノールが流（Ｆ７）に回収されるわけではないため、運転を続けるとメタノールが系外に流出する。したがって、必要に応じて、ラインＬＤを介してフレッシュメタノールを液体メタノールタンク５５に補充することができる。
メタノール蒸留塔５０からの流（Ｆ８）は、ラインＬ１４を介して第１抽出器４０に供給したり、ラインＬ１９を介して第２抽出器６０に供給したりすることができる。

（作用）
上述のように、通常、ＭＴＢＥ合成反応器５における圧力Ｐｓは、メタノール蒸留塔５０の圧力Ｐｄよりも高く設定される。
したがって、図２に示すように、ラインＬＡにおけるラインＬＢの分岐点よりも上流側に一つのポンプ５３を配置し、ポンプの吐出流をラインＬＡを介してメタノール蒸留塔５０へ供給すると共に、ラインＬＡから分岐するラインＬＢを介してＭＴＢＥ合成反応器５に供給する場合、以下のようになる。すなわち、ポンプ５３の吐出圧力を、ＭＴＢＥ合成反応器５に対してメタノールを供給可能とするためにＭＴＢＥ合成反応器５の圧力よりも高い圧力とせざるを得ない。そうすると、還流用の流量調節弁Ｖ１の前後の圧力差が大きくなるため、メタノール蒸留塔５０に還流させるメタノールの供給量の調節が困難となり、還流量不足となる場合がある。

これに対して、本実施形態によれば、還流用のラインＬＡにポンプＰＡが、リサイクル用のラインＬＢにポンプＰＢがそれぞれ設けられている。したがって、ラインＬＡの還流用の流量調節弁Ｖ１の一次側（上流側）の圧力と、ラインＬＢの流量調節弁Ｖ２の一次側（上流側）の圧力とを、それぞれの供給先であるメタノール蒸留塔５０の圧力及びＭＴＢＥ合成反応器５の圧力に合わせて個別に設定することができる。そうすると、還流用の流量調節弁Ｖ１の前後の差圧を小さくすることができ、還流量の調節が正確に行え、所望の値よりも小さくなってしまったりすることが低減される。

（第２実施形態）
図３を参照して、本発明の第２実施形態にかかるイソブチレンの製造装置及び方法を説明する。
本発明が第１実施形態と異なる点について説明する。図３は、本実施形態のイソブチレンの製造装置２００のフロー図である。

本実施形態のイソブチレンの製造装置２００では、ラインＬＦに接続された分解物分離器が分解物蒸留塔３０でなく第１抽出器４０となっている。すなわち、ラインＬＦが分解物蒸留塔３０でなく第１抽出器４０の入口４０ｉに接続されている。また、第１抽出器４０の油相出口４０ｔからラインＬ８を介して排出される流（Ｆ５）が分解物蒸留塔３０の入口３０ｉに供給される。分解物蒸留塔３０の塔底出口３０ｂに接続されたラインＬ７は、メタノール蒸留塔５０には接続されない。
本実施形態では、第１抽出器４０の油相出口４０ｔが、イソブチレン濃度がメタノール濃度よりも高い流を排出するイソブチレン出口となり、水相出口４０ｂが、メタノール濃度がイソブチレン濃度よりも高い流を排出するメタノール出口となる。

また、本実施形態においては、ラインＬＢにラインミキサー６２及び原料タンク６４が設けられている。ラインミキサー６２及び原料タンク６４は、ラインＬＢにおいて、ラインＬＣとの合流点Ｊ１とＭＴＢＥ合成反応器５との間に設けられている。合流点Ｊ１と、原料タンク６４との間にラインミキサー６２が設けられる。ラインＬＣとラインＬＢとの合流点Ｊ１は、流量調節弁Ｖ２とＭＴＢＥ合成反応器５との間に設けられている。

なお、第１実施形態と同様に、イソブチレンなどのＣ４炭化水素を液体としてＭＴＢＥ合成反応器５に供給するため、ＭＴＢＥ合成反応器５の圧力Ｐｓはメタノール蒸留塔５０の圧力Ｐｄよりも高く、ラインＬＣ、ラインＬＢ、ラインミキサー６２、及び、原料タンク６４の圧力もＰｓと同等以上とされる必要があり、ポンプＰＡ及びポンプＰＢに要求される吐出圧力は第１実施形態と同様である。

原料タンク６４が存在することにより、ラインＬＣによるＣ４炭化水素の供給停止等のＣ４炭化水素の供給量が変動するトラブルがあったとしても、原料タンク６４内に貯蔵している原料が安定的に供給されて、ＭＴＢＥ合成反応器５へ供給される原料の量や濃度の変動を抑えることができ、最終的に得られるイソブチレンの収率に与える影響を小さくでき、また、トラブル復旧までの時間を稼ぐことができるというメリットがある。
また、ラインミキサー６２を設けることにより、メタノールとイソブチレンとの混合が良好となる。

続いて、本実施形態のイソブチレンの製造方法について、第１実施形態と相違する点について述べる。

（第１抽出器（分解物分離器）４０での水によるイソブチレンからのメタノールの抽出）
ＭＴＢＥ分解反応器２０の出口２０ｏから排出させた流（Ｆ４）を、ラインＬＦを介して第１抽出器４０の入口４０ｉに供給すると共に、ラインＬ１４を介して第１抽出器４０の水入口４０ｗに液体の水を供給する。水との接触により、流（Ｆ４）中のメタノールが水に溶けてイソブチレンから抽出され、塔底にある水相出口４０ｂからラインＬ９を介して水とメタノールとの混合物として流（Ｆ６）が排出される。流（Ｆ６）において、メタノール濃度は、イソブチレン濃度よりも高い。

一方、メタノールが除去された油相としてのイソブチレンを含む流（Ｆ５）は、塔頂にある油相出口４０ｔからラインＬ８を介して排出される。イソブチレンを含む流（Ｆ５）は、イソブチレン以外に、通常、ＭＴＢＥ、及び、ジイソブチレンなどの重質成分を含む。流（Ｆ５）において、イソブチレン濃度は、メタノール濃度よりも高い。

第１抽出器４０の入口での流（Ｆ４）の温度は、３０〜４８０℃とすることができる。第１抽出器４０の温度は１５〜８０℃とすることができ、圧力は０．２〜１．０ＭＰａ−Ｇとすることができる。

（分解物蒸留塔３０でのイソブチレンと重質成分との分離）
次に、ラインＬ８を介してイソブチレンを含む流（Ｆ５）を分解物蒸留塔３０の入口３０ｉに供する。分解物蒸留塔３０の入口での流（Ｆ５）の温度は、１５〜８０℃とすることができる。

分解物蒸留塔３０での蒸留により、分解物蒸留塔３０の塔頂出口３０ｔからラインＬ６を介してイソブチレンを主とする流（Ｆ１４）が排出され、分解物蒸留塔３０の塔底出口３０ｂからラインＬ７を介して、ＭＴＢＥ、及び、ジイソブチレンなどの重質成分を主とする流（Ｆ１５）が排出される。

分解物蒸留塔３０の塔頂の温度、塔底の温度、分解物蒸留塔３０の圧力は、第１実施形態と同様とすることができる。

メタノール蒸留塔５０での流（Ｆ６）、流（Ｆ１３）の蒸留及びそれ以降は、第１実施形態と同様である。この方法によると第１の実施形態よりもＭＴＢＥ含量の少ない高純度のメタノールを得ることができる。

本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、ラインＬＡにポンプＰＡが、ラインＬＢにポンプＰＢがそれぞれ設けられているので、メタノールをリサイクルする場合であっても、イソブチレンの収率を安定して高く維持できる。

（第３実施形態）
図４を参照して、本発明の第３実施形態にかかるイソブチレンの製造装置及び方法を説明する。
本発明が第２実施形態（図３）と異なる点について説明する。図４は、本実施形態のイソブチレンの製造装置３００のフロー図である。

本実施形態のイソブチレンの製造装置３００では、リサイクル用のラインＬＢが、ラインＬＡにおける、液体メタノールタンク５５とポンプＰＡとの間からではなく、ラインＬＡにおける、ポンプＰＡと流量調節弁Ｖ１との間から分岐している。

また、本実施形態では、Ｃ４炭化水素を供給するラインＬＣは、ラインＬＢにおける、ラインミキサー６２と流量調節弁Ｖ２との間に合流するのでなく、原料タンク６４に直接合流しており、ラインＬＢにラインミキサー６２は設けられていない。

本実施形態においても、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第４実施形態）
図５を参照して、本発明の第４実施形態にかかるイソブチレンの製造装置及び方法を説明する。
本発明が第１実施形態（図１）と異なる点について説明する。図５は、本実施形態のイソブチレンの製造装置４００のフロー図である。

本実施形態のイソブチレンの製造装置４００では、リサイクル用のラインＬＢが、ラインＬＡからではなく、液体メタノールタンク５５から分岐している。

また、フレッシュメタノールを供給するラインＬＤが、液体メタノールタンク５５でなく、ラインＬＢにおける流量調節弁Ｖ２とＭＴＢＥ合成反応器５との間に合流している。

本実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

（他の実施態様）
本発明は上記実施形態に限られず、様々な変形態様が可能である。
例えば、第１及び第４実施形態では、ＭＴＢＥ分解反応器２０から排出される流（Ｆ４）中のメタノールを分解物蒸留塔（分離器に対応）３０で一部除去し、得られた流（Ｆ５）を第１抽出器４０に供給し、第２及び第３実施形態では、ＭＴＢＥ分解反応器２０から排出される流（Ｆ４）をそのまま第１抽出器（分離器に対応）４０に供給し、第１抽出器４０の油相を分解物蒸留塔３０に供給している。しかしながら、第１及び第４実施形態では第１抽出器４０を設けなくても実施は可能であるし、第２及び第３実施形態では、分解物蒸留塔３０を設けなくても実施は可能である。蒸留塔及び抽出器以外の分離器として、ガスストリッピング装置なども使用できる。

また、上記実施形態において、ＭＴＢＥ蒸留塔１０は、塔頂からラインＬ２で軽質留分を、塔底からラインＬ３で重質留分を、塔の中間からラインＬＥで中間留分を抜き出す構成を有しているが、蒸留塔を二段以上用いて同様の構成としてもよい。すなわち、最初の蒸留塔で、塔頂から軽質成分を抜き出し、塔底から重質成分及び中間留分を抜き出して後段の蒸留塔に供し、後段の蒸留塔で、塔頂から中間留分を抜き出してＭＴＢＥ分解反応器２０に供し、塔底から重質成分を抜き出してもよい。この場合、最初の蒸留塔の塔底出口が、後段の蒸留塔を介してＭＴＢＥ分解反応器２０の入口２０ｉに接続されていることになる。

また、分解物蒸留塔３０は、最上段から排出されるガスを再び凝縮させて蒸留塔に還流する還流部を備えることができる。また、メタノール蒸留塔５０及び分解物蒸留塔３０は、最下段から排出される液を加熱して再び蒸留塔に戻すリボイラを備えることができる。また、各蒸留塔は、複数のトレイを有する棚段式であってもよく、充填塔であってもよい。

上記実施形態では、第１抽出器４０及び第２抽出器６０として塔型の抽出器を図示しているがこれに限定されるものでは無い。塔型の抽出器としては、例えば、スプレー塔型、回転円盤塔型及び多孔板型などの抽出器を好適に利用できるが、また、塔型以外の抽出器としては、例えば、ミキサーセトラー型などの槽型の抽出器などがある。

また、本明細書において「ラインＸが要素Ｙに接続された」とは、ラインＸが他の要素を介さずに要素Ｙに直接接続されてもよいし、ラインＸが他の要素（複数可）を介して要素Ｙに接続されてもよい。例えば、第２実施形態（図３）では、ポンプＰＢを有するラインＬＢは、流量調節弁Ｖ２、ラインミキサー６２、原料タンク６４を介して、ＭＴＢＥ合成反応器５に接続されている。これらの他の要素は無くても実施可能である。

また、第１実施形態（図１）及び第２実施形態（図３）では、ラインＬＢが、ラインＬＡにおける液体メタノールタンク５５とポンプＰＡとの間から分岐しているが、ラインＬＡにおけるポンプＰＡと流量調節弁Ｖ１との間から分岐してもよく、液体メタノールタンク５５から分岐してもよい。

第３実施形態（図４）では、ラインＬＢが、ラインＬＡにおけるポンプＰＡと流量調節弁Ｖ１との間から分岐しているが、ラインＬＡにおける液体メタノールタンク５５とポンプＰＡとの間から分岐してもよく、液体メタノールタンク５５から分岐してもよい。

第４実施形態（図５）では、ラインＬＢが、液体メタノールタンク５５から分岐しているが、ラインＬＡにおけるポンプＰＡと流量調節弁Ｖ１との間から分岐してもよく、ラインＬＡにおける液体メタノールタンク５５とポンプＰＡとの間から分岐してもよい。

ラインＬＣのラインＬＢへの合流の仕方は、ラインＬＢに合流している限り限定はなく、ラインＬＢに流量調節弁Ｖ２がある場合には、流量調節弁Ｖ２とＭＴＢＥ合成反応器５との間に設ければよい。例えば、第１実施形態（図１）及び第４実施形態（図５）において、合流点Ｊ１とＭＴＢＥ合成反応器５との間に原料タンク６４を備えていてもよいし、原料タンク６４と合流点Ｊ１との間にラインミキサー６２をさらに備えていてもよいし、ラインＬＣが原料タンク６４に合流してもよい。

また、第２実施形態（図３）において、ラインミキサー６２及び原料タンク６４がなくてもよく、ラインＬＣが原料タンク６４に合流していてもよい。

また、第３実施形態（図４）において、原料タンク６４を有さなくてもよいし、ラインＬＣが原料タンク６４と流量調節弁Ｖ２との間に合流し、合流点Ｊ１と原料タンクとの間にラインミキサー６２を有してもよい。

また、第１〜第３実施形態において、フレッシュメタノールを供給するラインＬＤは、ラインＬＡ又はラインＬＢに合流していてもよく、第４実施形態において、ラインＬＤは液体メタノールタンク５５に合流していてもよい。

実施例１および比較例１〜２において、蒸留塔の化合物の分配は、プロセスシミュレータＡＳＰＥＮを使用して計算した。ＭＴＢＥ合成工程での反応率は、出口隆、Ｐｅｔｒｏｔｅｃｈ， １９９２， １５ （９），８７４及びＡ．Ｒｅｈｆｉｎｇｅｒ，Ｕ．Ｈｏｆｆｍａｎｎ，Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．１９９０，４５（６），１６０５を参考にして計算で求めた。

ここで、イソブチレン収率は、以下の定義に従うものとする。
イソブチレン収率（％）＝（ＭＴＢＥを分解後、精製して製品として得られるイソブチレンの量（単位：ｔ／時間））／（イソブチレンを含有するＣ４炭化水素混合物流中のイソブチレンの量（単位：ｔ／時間））×１００

［実施例１］
実施例１では、第１実施形態の図１の装置を用いたシミュレーションを行った。
（１）ＭＴＢＥ合成
酸性イオン交換樹脂としてデュオライトＣ−２６Ｈ（商品名、住化ケムテックス株式会社製）を充填した断熱型のＭＴＢＥ合成反応器５に、イソブチレン４５．０質量％、１−ブテン２５．０質量％、水０．０５質量％を含有するＣ４炭化水素混合物流１３．５ｔ／時間と、メタノール蒸留塔５０の留出物であるメタノール含有流５．０８５ｔ／時間とを合わせ、ＭＴＢＥ合成反応器入口温度＝４２℃で供給し、圧力２．００ ＭＰａ−Ｇ、ＬＨＳＶ １５ｈ^−１で、メタノールとイソブチレンとを反応させる。ＭＴＢＥ合成反応器５を出た流は、Ｒ／Ｆが１．２４となるようにＭＴＢＥ合成反応器５の入口にリサイクルする。

（２）ＭＴＢＥ蒸留
ＭＴＢＥ合成反応器５を出た流（Ｆ１）をＭＴＢＥ蒸留塔１０で蒸留して、塔頂から未反応の炭化水素混合物を含有する流（Ｆ３）を得、側方からＭＴＢＥを含有する流（Ｆ２）を得、塔底からイソブチレンオリゴマー等の高沸点化合物を含有する流（Ｆ１１）を得る。

（３）ＭＴＢＥ分解
側方から得たＭＴＢＥを含有する流（Ｆ２）を、シリカアルミナを充填した多管型のＭＴＢＥ分解反応器２０に、入口温度２１７℃で供給し、ＭＴＢＥを分解することにより、イソブチレンとメタノールとを含有する流（Ｆ４）を得る。

（４）イソブチレン蒸留
イソブチレンとメタノールとを含有する流（Ｆ４）を冷却した後、分解物蒸留塔３０で蒸留し、塔頂からイソブチレンを含有する流（Ｆ５）を、塔底からメタノールを含有する流（Ｆ６）を抜き出す。

（５）イソブチレン抽出
分解物蒸留塔３０の塔頂流（Ｆ５）を、第１抽出器４０において水で抽出して、塔頂流に含まれる微量のメタノールを除去し、高純度のイソブチレン流（Ｆ１０）を得る。イソブチレンは、５．４２５ｔ／時間で得られ、イソブチレン収率は８９．３％である。

（６）メタノール蒸留
この装置では、図１のように、還流用のラインＬＡに還流用のポンプＰＡが、リサイクル用のラインＬＢにリサイクル用のポンプＰＢが設けられているので、還流用の流量調節弁Ｖ１の前後の差圧を小さくすることができ、還流量を高精度に調節することが容易である。ここでは、還流量が５．７６１ｔ／時間、留出量が５．６２４ｔ／時間である条件で、分解物蒸留塔３０の塔底流（Ｆ６）と、第１抽出器４０の塔底流（Ｆ９）とを合わせて、メタノール蒸留塔５０で蒸留する。留出物であるメタノール含有流（Ｆ７）のうち、５．０８５ｔ／時間をＭＴＢＥ合成反応器５にリサイクルする。蒸留塔の圧力は、２５ｋＰ−Ｇ程度である。

［比較例１］
（６）メタノール蒸留
メタノール蒸留塔５０の還流システムの形式を図２のような形態とし、還流用の流量調節弁Ｖ１の前後の差圧が大きくなって還流用の流量調節弁Ｖ１による還流量の調整が困難となり、還流量が意図する量より少なくなってしまった場合のモデルとして、還流量が２．９２７ｔ／時間、留出量が５．６７６ｔ／時間である条件で、分解物蒸留塔３０の塔底流（Ｆ６）と、第１抽出器４０の塔底流（Ｆ９）とを合わせて蒸留する。留出物であるメタノール含有流のうち、５．１３２ｔ／時間をＭＴＢＥ合成反応器５にリサイクルする。

（１）ＭＴＢＥ合成
ＭＴＢＥ合成反応器５に供給するメタノール含有流の量を５．１３２ｔ／時間とする以外は、実施例１と同様にして、（１）ＭＴＢＥ合成、（２）ＭＴＢＥ蒸留、（３）ＭＴＢＥ分解、および（４）イソブチレン蒸留を行う。

（５）イソブチレン抽出
分解物蒸留塔３０の塔頂流（Ｆ５）を水で抽出して、塔頂流に含まれる微量のメタノールを除去し、高純度のイソブチレン流（ＦΒ）を得る。イソブチレンは、５．１７１ｔ／時間で得られ、イソブチレン収率は８５．１％である。

［比較例２］
（６）メタノール蒸留
メタノール蒸留塔の還流システムの形式を図２のような形態とし、還流用の流量調節弁Ｖ１の前後の差圧が大きくなって還流用の流量調節弁Ｖ１による還流量の調整が困難となり、還流量が意図する量より少なくなってしまった場合のモデルとして、還流量が０．４５２ｔ／時間、留出量が５．７９３ｔ／時間である条件で、分解物蒸留塔３０の塔底流（Ｆ６）と、第１抽出器４０の塔底流（Ｆ９）とを合わせて蒸留する。留出物であるメタノール含有流のうち、５．２３８ｔ／時間をＭＴＢＥ合成反応器５にリサイクルする。

（１）ＭＴＢＥ合成
ＭＴＢＥ合成反応器５に供給するメタノール含有流の量を５．２３８ｔ／時間とする以外は、実施例１と同様にして、（１）ＭＴＢＥ合成、（２）ＭＴＢＥ蒸留、（３）ＭＴＢＥ分解、および（４）イソブチレン蒸留を行う。

（５）イソブチレン抽出
分解物蒸留塔３０の塔頂流（Ｆ５）を水で抽出して、塔頂流に含まれる微量のメタノールを除去し、高純度のイソブチレンを得る。イソブチレンは、４．６４０ｔ／時間で得られ、イソブチレン収率は７６．４％である。

比較例１及び比較例２では、メタノール蒸留塔の還流システムの形式が図２のような形態であり、還流用の流量調節弁Ｖ１の前後の圧力差が大きくなるため、メタノール蒸留塔５０に還流させるメタノールの供給量の調節が困難となり、還流量が意図する量より少なくなる。その結果、「（５）イソブチレン抽出」で得られる製品イソブチレンの収率は比較例１が８５．１％、比較例２が７６．４％であった。

還流用のラインＬＡにポンプＰＡが、リサイクル用のラインＬＢにポンプＰＢがそれぞれ設けられている実施例１では、還流用の流量調節弁Ｖ１の前後の差圧を小さくすることができ、還流量の調節を正確に行うことができ、「（５）イソブチレン抽出」で得られる製品イソブチレンの収率は８９．３％であった。

５…ＭＴＢＥ合成反応器、１０…ＭＴＢＥ蒸留塔、２０…ＭＴＢＥ分解反応器、３０…分解物蒸留塔、４０…第１抽出器、５０…メタノール蒸留塔、ＰＡ…還流用のポンプ、ＰＢ…リサイクル用のポンプ、５５…液体メタノールタンク、６０…第２抽出器、１００，２００…イソブチレンの製造装置、ＬＡ…還流用のライン、ＬＢ…リサイクル用のライン、Ｖ１…還流用の流量調節弁、Ｖ２…リサイクル用の流量調節弁。

Claims (18)

1. メタノールを含むＭＴＢＥ原料が供給される入口と、反応生成物を排出する出口と、を有するＭＴＢＥ合成反応器、
   前記ＭＴＢＥ合成反応器の出口に接続された入口と、塔頂出口と、塔底出口とを有する、又は、前記ＭＴＢＥ合成反応器の出口に接続された入口と、塔頂出口と、塔底出口と、側方出口とを有するＭＴＢＥ蒸留塔、
   前記ＭＴＢＥ蒸留塔の前記塔底出口又は前記側方出口と接続された入口と、イソブチレンとメタノールとを含むＭＴＢＥ分解物を排出する出口と、を有するＭＴＢＥ分解反応器、
   前記ＭＴＢＥ分解反応器の出口に接続された入口と、メタノール濃度がイソブチレン濃度よりも高い流を排出するメタノール出口、イソブチレン濃度がメタノール濃度よりも高い流を排出するイソブチレン出口と、を有する分解物分離器、
   前記分解物分離器の前記メタノール出口と接続された入口と、還流入口と、塔頂出口と、塔底出口と、を有するメタノール蒸留塔、
   前記メタノール蒸留塔の塔頂出口に接続された凝縮器、
   前記凝縮器に接続された液体メタノールタンク、
   前記液体メタノールタンクと前記メタノール蒸留塔の還流入口とを接続するラインＬＡ、
   前記液体メタノールタンクまたは前記ラインＬＡから分岐し、前記ＭＴＢＥ合成反応器の入口に接続されたラインＬＢ、
   前記ラインＬＡに設けられたポンプＰＡ、
   前記ラインＬＢに設けられたポンプＰＢ、並びに、
   前記ラインＬＡにおいて前記メタノール蒸留塔と前記ポンプＰＡとの間に設けられた流量調節弁Ｖ１、を備える、イソブチレンの製造装置。
2. 前記ラインＬＢは、前記ラインＬＡにおける前記液体メタノールタンクと前記ポンプＰＡとの間から分岐する、請求項１記載の装置。
3. 前記ラインＬＢは、前記ラインＬＡにおける前記ポンプＰＡと前記流量調節弁Ｖ１との間から分岐する、請求項１記載の装置。
4. 前記ラインＬＢは、前記液体メタノールタンクから分岐する、請求項１記載の装置。
5. 前記ラインＬＢに設けられた流量調節弁Ｖ２をさらに備え、前記流量調節弁Ｖ２は前記ポンプＰＢと前記ＭＴＢＥ合成反応器との間に設けられた、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記ラインＬＢに合流し、イソブチレンを含む炭化水素混合物を供給するラインＬＣをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記ラインＬＢに合流し、イソブチレンを含む炭化水素混合物を供給するラインＬＣをさらに備え、前記ラインＬＣは前記流量調節弁Ｖ２と前記ＭＴＢＥ合成反応器との間でラインＬＢと合流する、請求項５に記載の装置。
8. 前記ラインＬＢに設けられた原料タンクをさらに備え、前記原料タンクは前記ラインＬＣがラインＬＢと合流する点と前記ＭＴＢＥ合成反応器との間に設けられた、請求項６又は７に記載の装置。
9. 前記ラインＬＢに設けられたラインミキサーをさらに備え、前記ラインミキサーは前記ラインＬＣがラインＬＢと合流する点と前記原料タンクとの間に設けられた、請求項８に記載の装置。
10. 前記液体メタノールタンクに合流し、フレッシュメタノールを供給するラインＬＤを更に備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
11. 前記ＭＴＢＥ蒸留塔の前記塔底出口又は前記側方出口と、前記ＭＴＢＥ分解反応器の入口とを接続するラインＬＥと、
    前記ＭＴＢＥ分解反応器の出口と前記分解物分離器の入口とを接続するラインＬＦと、
    前記ラインＬＥ内の流と前記ラインＬＦ内の流とを熱交換させる熱交換器と、を更に備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記ラインＬＦ内の流と、前記ラインＬＦ以外のライン内の流とを熱交換させる補助熱交換器を更に備える、請求項１１記載の装置。
13. 前記分解物分離器は、塔頂出口及び塔底出口を有する蒸留塔であり、前記分解物分離器のメタノール出口が前記蒸留塔の塔底出口であり、前記分解物分離器のイソブチレン出口が前記蒸留塔の塔頂出口である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 前記蒸留塔の塔頂出口に接続された入口と、水が供給される水入口と、メタノールを含む水相を排出する水相出口と、油相を排出する油相出口と、を有する抽出器をさらに備え、
    前記メタノール蒸留塔は、前記抽出器の水相出口と接続された副入口をさらに備える、請求項１３記載の装置。
15. 前記メタノール蒸留塔の前記副入口は、前記メタノール蒸留塔の前記入口よりも下に配置されている、請求項１４記載の装置。
16. 前記分解物分離器は、水が供給される水入口、メタノールを含む水相を排出する水相出口、及び、油相を排出する油相出口を有する抽出器であり、前記分解物分離器のメタノール出口が前記抽出器の水相出口であり、前記分解物分離器のイソブチレン出口が前記抽出器の油相出口である、請求項１〜１２のいずれか１項記載の装置。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載のイソブチレンの製造装置を用いたイソブチレンの製造方法であって、
    触媒を収容した前記ＭＴＢＥ合成反応器にイソブチレンを含む炭化水素混合物及びメタノールを供給し、炭化水素混合物中のイソブチレンとメタノールとを反応させて、ＭＴＢＥ及び炭化水素混合物を含む流（Ｆ１）を得る工程、
    前記流（Ｆ１）を前記ＭＴＢＥ蒸留塔で蒸留してＭＴＢＥを主として含む流（Ｆ２）と、炭化水素混合物を主として含む流（Ｆ３）とを生成する工程、
    前記流（Ｆ２）中のＭＴＢＥを前記ＭＴＢＥ分解反応器で分解してメタノール及びイソブチレンを含む流（Ｆ４）を生成する工程、
    前記流（Ｆ４）を、前記分解物分離器で、メタノール濃度がイソブチレン濃度よりも高い流（Ｆ６）と、イソブチレン濃度がメタノール濃度よりも高い流（Ｆ５）とに分離する工程、
    前記流（Ｆ６）を前記メタノール蒸留塔で蒸留して、メタノールを主として含む流（Ｆ７）、及び、水を主として含む流（Ｆ８）を生成する工程、
    前記流（Ｆ７）の一部を前記ラインＬＡで前記メタノール蒸留塔に戻す工程、並びに、
    前記流（Ｆ７）の一部を前記ラインＬＢで前記ＭＴＢＥ合成反応器に供給する工程、を備える、方法。
18. 前記ＭＴＢＥ合成反応器の圧力は、前記メタノール蒸留塔の塔頂の圧力よりも高い、請求項１７記載の方法。

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