JP2018016566A - Method for producing butadiene - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing butadiene in which the contents of acetaldehyde and methacrolein are reduced in such a manner that the consumption of a quick chilling agent is suppressed.SOLUTION: Provided is a method for producing butadiene comprising: a reaction step where an n-butene-containing raw material gas and an oxygen-containing gas are contacted with a catalyst in a reactor to produce a butadiene-containing reaction product gas; and a rapid cooling step where the reaction product gas is cleaned in a rapid cooling tower with a rapid cooling agent, and, as the rapid cooling agent, amide water solution containing amide, water and an acid solvent is used.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ブタジエンを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing butadiene.

1,3−ブタジエン(以下、単に「ブタジエン」とも言う)を工業的に製造する方法としては、ナフサクラッキングにより得られたBBP(主として炭素数3から5の炭化水素の混合物)を溶剤に抽出し、ブタン、ブテン、アセチレン類、高沸成分及び低沸成分などを選択的に除去する方法が採用されている。   As a method for industrially producing 1,3-butadiene (hereinafter also simply referred to as “butadiene”), BBP (mainly a mixture of hydrocarbons having 3 to 5 carbon atoms) obtained by naphtha cracking is extracted into a solvent. , Butane, butene, acetylenes, high boiling components and low boiling components are selectively removed.

ブタジエンの製造方法には、ナフサクラッキングの他に、ブテンから接触酸化脱水素反応によりブタジエンを製造する方法も知られている。この方法の場合、目的物のブタジエン以外に有機酸、アルデヒド、ケトン、フランといった含酸素化合物が生成する。これらの副生成物のうち、ブタジエンと副生成物との沸点差が大きく、且つ共沸点を持たない化合物は、蒸留による除去が可能となる。しかし、副生成物の一つであるアセトアルデヒドは、ブタジエンとの沸点差が小さいことに加え、共沸点を持つために、蒸留では共沸組成までしか除去できない。また、メタクロレインは、ブタジエンとの反応性が高いために蒸留塔の加熱部などでブタジエンと反応してブタジエンを損失してしまう。
特許文献1には、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスとを、反応器に供給し、触媒の存在下、酸化脱水素反応により対応する共役ジエンを含む生成ガスを得る反応工程を有する共役ジエンの製造方法において、該生成ガスのアセチレン系炭化水素濃度が0.016体積%以下である製造方法が記載されている。当該方法においては、冷却水を用いて生成ガスを冷却する方法が記載されている。
特許文献2には、流動層反応器内で、触媒にn−ブテンを接触させて生成したブタジエンを含む反応ガスを急冷する工程を有し、2区画以上の急冷塔を使用し、前記急冷塔の循環液がIA族、IIA族及びアンモニアから選ばれる少なくとも1種類を含むブタジエンの製造方法が記載されている。
特許文献3には、炭素数4以上のモノオレフィンを含む炭化水素と酸素とを供給して共役ジオレフィンを含む反応生成ガスを生成させる工程と、前記反応生成ガスを急冷塔に送入し、急冷剤によって洗浄する工程とを含み、前記急冷剤として有機アミン水溶液を用いる、共役ジオレフィンの製造方法が記載されている。
As a method for producing butadiene, in addition to naphtha cracking, a method for producing butadiene from butene by a catalytic oxidative dehydrogenation reaction is also known. In this method, oxygen-containing compounds such as organic acids, aldehydes, ketones, and furans are generated in addition to the target butadiene. Among these by-products, a compound having a large boiling point difference between butadiene and a by-product and having no azeotropic point can be removed by distillation. However, acetaldehyde, which is one of by-products, has not only a small difference in boiling point from butadiene, but also has an azeotropic point, so that only an azeotropic composition can be removed by distillation. Further, since methacrolein is highly reactive with butadiene, it reacts with butadiene in the heating section of the distillation tower and loses butadiene.
In Patent Document 1, a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas are supplied to a reactor, and a corresponding conjugated diene is produced by an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst. In the method for producing a conjugated diene having a reaction step for obtaining a gas, a production method in which the acetylene hydrocarbon concentration of the product gas is 0.016% by volume or less is described. In this method, a method of cooling the generated gas using cooling water is described.
Patent Document 2 includes a step of quenching a reaction gas containing butadiene produced by bringing n-butene into contact with a catalyst in a fluidized bed reactor, using a quenching tower having two or more sections, and the quenching tower Describes a method for producing butadiene in which the circulating fluid of at least one selected from Group IA, Group IIA and ammonia.
In Patent Document 3, a step of supplying a hydrocarbon containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and oxygen to generate a reaction product gas containing a conjugated diolefin, and feeding the reaction product gas into a quenching tower, And a step of washing with a quenching agent, and a method for producing a conjugated diolefin is described using an organic amine aqueous solution as the quenching agent.

特開2010−90082号公報JP 2010-90082 A 特開2012−67048号公報JP 2012-67048 A 国際公開第2012/157495号パンフレットInternational Publication No. 2012/157495 Pamphlet

特許文献1では、冷却工程において反応生成ガスを冷却水により洗浄する方法が記載されている。しかし、冷却水では、反応により副生するアルデヒド類、カルボン酸類の除去能力が低く、後工程に飛散した副生成物が配管を閉塞させる可能性がある。
特許文献2では、急冷塔の循環液にIA族、IIA族及びアンモニアから選ばれる少なくとも1種類を使用する方法が記載されている。しかし、前記循環液は、カルボン酸類を除去することができるが、アルデヒド類の除去能力が低く、後工程に飛散したアルデヒド類がブタジエンと反応しブタジエンの生産効率を低下させる。特にメタクロレインは、ブタジエンと反応しやすく、急冷塔で除去することが好ましい。
特許文献3では、冷却剤として有機アミン水溶液を用いる方法を記載している。後述する比較例で示されるように、特許文献3の実施例で使用されているモノエタノールアミン水溶液は、アセトアルデヒド及びメタクロレインの除去能力は高い。しかしながら、モノエタノールアミン水溶液は、その他のアルデヒド、ケトン、及びカルボン酸とも反応するため、消費量が多い。
Patent Document 1 describes a method of washing a reaction product gas with cooling water in a cooling step. However, the cooling water has a low ability to remove aldehydes and carboxylic acids by-produced by the reaction, and there is a possibility that by-products scattered in the subsequent process block the pipe.
Patent Document 2 describes a method in which at least one selected from Group IA, Group IIA and ammonia is used as the circulating liquid in the quenching tower. However, the circulating liquid can remove carboxylic acids, but has a low ability to remove aldehydes, and aldehydes scattered in the subsequent process react with butadiene to lower the production efficiency of butadiene. In particular, methacrolein easily reacts with butadiene and is preferably removed by a quenching tower.
Patent Document 3 describes a method using an organic amine aqueous solution as a coolant. As shown in Comparative Examples described later, the monoethanolamine aqueous solution used in Examples of Patent Document 3 has a high ability to remove acetaldehyde and methacrolein. However, monoethanolamine aqueous solution is highly consumed because it reacts with other aldehydes, ketones, and carboxylic acids.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アセトアルデヒド及びメタクロレインの含有量が少ないブタジエンを、急冷剤の消費量を抑制して製造できる方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said problem, and it aims at providing the method which can manufacture butadiene with little content of acetaldehyde and methacrolein, suppressing consumption of a quenching agent.

本発明者らは、アセトアルデヒドとメタクロレインとを選択的に除去可能な急冷剤によって除去し、蒸留によって他の副生成物を除去することで、アセトアルデヒドとメタクロレインとの含有量が少ないブタジエンを該急冷剤の消費量を抑制して製造する方法を着想した。検討を重ねた結果、急冷剤としてアミドと水と酸性溶剤とを含むアミド水溶液を使用することで上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下のとおりである。   The present inventors removed butadiene having a low content of acetaldehyde and methacrolein by removing acetaldehyde and methacrolein with a quenching agent that can be selectively removed, and removing other by-products by distillation. Invented a method of manufacturing by suppressing the consumption of quenching agent. As a result of repeated studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by using an aqueous amide solution containing amide, water and an acidic solvent as a quenching agent, and completed the present invention. That is, the present invention is as follows.

[1]
n−ブテンを含む原料ガスと酸素含有ガスとを反応器内で触媒と接触させて、ブタジエンを含む反応生成ガスを生成させる反応工程と、前記反応生成ガスを急冷塔内で、急冷剤によって洗浄する急冷工程とを含み、前記急冷剤としてアミドと水と酸性溶剤とを含むアミド水溶液を用いる、ブタジエンの製造方法。
[2]
前記アミド水溶液のpHを0.1〜6.0に制御する、[1]に記載のブタジエンの製造方法。
[3]
前記アミドが、尿素、ホルムアミド、アセトアミド、エチルアミド及びアクリルアミドからなる群から選択されるいずれか1種類以上である、[1]又は[2]に記載のブタジエンの製造方法。
[1]
A reaction step in which a raw material gas containing n-butene and an oxygen-containing gas are brought into contact with a catalyst in a reactor to produce a reaction product gas containing butadiene, and the reaction product gas is washed with a quenching agent in a quenching tower. A method for producing butadiene, which comprises using an aqueous amide solution containing an amide, water and an acidic solvent as the quenching agent.
[2]
The method for producing butadiene according to [1], wherein the pH of the aqueous amide solution is controlled to 0.1 to 6.0.
[3]
The method for producing butadiene according to [1] or [2], wherein the amide is at least one selected from the group consisting of urea, formamide, acetamide, ethylamide, and acrylamide.

本発明により、副生成物であるアセトアルデヒド及びメタクロレインを選択的に除去することで急冷剤の消費量を抑制し、高純度のブタジエンを得ることができる。   According to the present invention, the consumption of the quenching agent can be suppressed by selectively removing acetaldehyde and methacrolein as by-products, and high-purity butadiene can be obtained.

図1は、本実施形態のブタジエンの製造方法に使用される急冷塔の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a quenching tower used in the method for producing butadiene of the present embodiment. 図2は、本実施形態のブタジエンの製造方法に使用される急冷塔の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a quenching tower used in the method for producing butadiene of the present embodiment. 図3は、本実施形態のブタジエンの製造方法に使用される急冷塔の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a quenching tower used in the method for producing butadiene of the present embodiment. 図4は、本実施形態のブタジエンの製造方法に使用される急冷塔の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a quenching tower used in the method for producing butadiene of the present embodiment. 図5は、本実施形態のブタジエンの製造装置の一例を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a butadiene production apparatus of the present embodiment. 図6は、本実施形態のブタジエンの製造装置の別の例を概略的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing another example of the apparatus for producing butadiene of the present embodiment.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と言う。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.

[1]ブタジエンの製造方法
本実施形態のブタジエンの製造方法は、n−ブテンを含む原料ガスと酸素含有ガスとを反応器内で触媒と接触させて、ブタジエンを含む反応生成ガスを生成させる反応工程と、前記反応生成ガスを急冷塔内で、急冷剤によって洗浄する急冷工程とを含み、前記急冷剤としてアミドと水と酸性溶剤とを含むアミド水溶液を用いる、ブタジエンの製造方法である。
[1] Method for Producing Butadiene The method for producing butadiene of this embodiment is a reaction in which a raw material gas containing n-butene and an oxygen-containing gas are brought into contact with a catalyst in a reactor to produce a reaction product gas containing butadiene. And a quenching step of washing the reaction product gas with a quenching agent in a quenching tower, and using an amide aqueous solution containing amide, water, and an acidic solvent as the quenching agent.

(1)原料ガス及び酸素含有ガス
本実施形態において、原料ガスは、炭素数4のモノオレフィンであるn−ブテンを含むガスをいう。本実施形態に用いる原料ガスにおいて、n−ブテンの濃度は40重量%以上が好ましく、50重量%以上がより好ましく、60重量%以上がさらに好ましい。具体的なn−ブテンは、1−ブテン、2−ブテンが該当する。n−ブテン中の1−ブテンと2−ブテンとの比率には特に制限が無く、1−ブテンは0〜100重量%、2−ブテンは100〜0重量%の範囲で任意に用いることができる。また、2−ブテンにはトランス体とシス体があるが、これらの比率もそれぞれトランス体が100〜0重量%、シス体が0〜100重量%の範囲で任意に用いることができる。
この原料ガスは、i−ブテンを含んでいてもよく、i−ブテンはn−ブテンに対して好ましくは10重量%以下、より好ましくは6重量%以下、更に好ましくは3重量%以下である。また、この原料ガスはn−ブタン、及びi−ブタンのほかに、炭素数が3以下の炭化水素、炭素数が5以上の炭化水素を含んでいてもよい。
この原料ガスは、例えば、ナフサ熱分解で副生するC4留分からブタジエンを抽出した残留成分や重油留分の流動接触分解(FCC)で副生するC4留分、エチレン又はエタノ−ルの接触転化反応で副生するC4留分などからi−ブテンをt−ブチルアルコール(以下「TBA」とも記す)、メチル−tert−ブチルエーテル(以下「MTBE」とも記す)、エチル−tert−ブチルエーテル(以下「ETBE」とも記す)、2量化反応による炭素数8の化合物とする方法により分離することで得ることができる。
(1) Source gas and oxygen-containing gas In the present embodiment, the source gas refers to a gas containing n-butene, which is a monoolefin having 4 carbon atoms. In the raw material gas used in the present embodiment, the concentration of n-butene is preferably 40% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and further preferably 60% by weight or more. Specific n-butene corresponds to 1-butene and 2-butene. The ratio of 1-butene to 2-butene in n-butene is not particularly limited, and 1-butene can be arbitrarily used in the range of 0 to 100% by weight, and 2-butene can be arbitrarily used in the range of 100 to 0% by weight. . Further, 2-butene includes a trans isomer and a cis isomer, and these ratios can be arbitrarily used within the range of 100 to 0% by weight of the trans isomer and 0 to 100% by weight of the cis isomer, respectively.
This source gas may contain i-butene, and i-butene is preferably 10% by weight or less, more preferably 6% by weight or less, and further preferably 3% by weight or less with respect to n-butene. In addition to n-butane and i-butane, this raw material gas may contain a hydrocarbon having 3 or less carbon atoms and a hydrocarbon having 5 or more carbon atoms.
This raw material gas is, for example, catalytic conversion of C4 fraction by-produced by fluid catalytic cracking (FCC) of residual components obtained by extracting butadiene from C4 fraction by-produced by naphtha pyrolysis or by heavy oil fraction, ethylene or ethanol. From the C4 fraction produced as a by-product in the reaction, i-butene is converted into t-butyl alcohol (hereinafter also referred to as “TBA”), methyl-tert-butyl ether (hereinafter also referred to as “MTBE”), ethyl-tert-butyl ether (hereinafter referred to as “ETBE”). It can also be obtained by separation by a method of forming a compound having 8 carbon atoms by a dimerization reaction.

原料ガスは必ずしも高純度である必要はなく、任意の混合物や工業グレードを使用することができる。例えば、ナフサ熱分解で副生するC4留分からブタジエンを抽出した成分(以下「BBS」とも記す)及び、BBSから更にイソブテンを分離した残留成分(以下「BBSS」とも記す)、重油留分の流動接触分解(以下「FCC」とも記す)で副生するC4留分、及びそれから更にイソブテンを分離した残留成分、n−ブタンの脱水素反応又は酸化脱水素反応により得られるC4成分、エチレンを二量化して得られるn−ブテン、並びにエチレン又はエタノ−ルの接触転化反応により得られるC4成分、及びそれから更にイソブテンを分離した残留成分を使用することができる。
イソブテンは、水和反応でTBA、アルコールと反応させてMTBEやETBE、n−ブテンへの骨格異性化、選択的吸着、二量化などによって分離することができる。エチレンは、ナフサ熱分解、エタン熱分解、エタノールの脱水反応によって得られるものを使用することができ、エタノールとして工業用エタノール、バイオマスエタノールを使用することができる。バイオマスエタノールとは植物資源から得られるエタノールであり、具体的には、特に限定されないが、例えば、サトウキビやトウモロコシ等の発酵により得られるエタノールや廃材、間伐材、稲わら、農作物等の木質資源から得られるエタノールが挙げられる。
The raw material gas does not necessarily have to be highly pure, and any mixture or industrial grade can be used. For example, a component obtained by extracting butadiene from a C4 fraction by-produced by naphtha pyrolysis (hereinafter also referred to as “BBS”), a residual component obtained by further separating isobutene from BBS (hereinafter also referred to as “BBSS”), and a flow of a heavy oil fraction C4 fraction produced as a by-product in catalytic cracking (hereinafter also referred to as “FCC”), and the remaining component from which isobutene was further separated, C4 component obtained by dehydrogenation reaction or oxidative dehydrogenation reaction of n-butane, and ethylene dimerization N-butene obtained in this manner, the C4 component obtained by the catalytic conversion reaction of ethylene or ethanol, and the residual component from which isobutene is further separated can be used.
Isobutene can be separated by reacting with TBA and alcohol by hydration reaction, skeletal isomerization to MTBE, ETBE, n-butene, selective adsorption, dimerization, and the like. Ethylene can be obtained by naphtha pyrolysis, ethane pyrolysis, or ethanol dehydration reaction, and industrial ethanol and biomass ethanol can be used as ethanol. Biomass ethanol is ethanol obtained from plant resources. Specifically, it is not particularly limited. For example, ethanol obtained from fermentation of sugarcane, corn, etc., waste wood, thinned wood, rice straw, agricultural products, and other woody resources. Ethanol obtained is mentioned.

原料ガス中のn−ブテン濃度は、ブタジエンの生産性の観点で、例えば、原料ガスと酸素含有ガスとの合計100体積%に対して2体積%以上が好ましく、触媒への負荷を抑える観点で30体積%以下が好ましい。より好ましくは、3〜25体積%である。原料ガス中のn−ブテン濃度が高いと反応生成物の蓄積やコークの析出が増し、触媒の劣化による触媒寿命が短くなる傾向にある。
酸素含有ガスは、酸素を含むガスをいう。通常、空気を用いるが、酸素を空気と混合するなどして酸素濃度を高めたガス、又は空気とヘリウム、窒素などの不活性ガスとを混合するなどして酸素濃度を低めたガスを用いることもできる。
From the viewpoint of butadiene productivity, the n-butene concentration in the raw material gas is preferably 2% by volume or more with respect to the total of 100% by volume of the raw material gas and the oxygen-containing gas, and from the viewpoint of suppressing the load on the catalyst. 30 volume% or less is preferable. More preferably, it is 3 to 25% by volume. When the n-butene concentration in the raw material gas is high, accumulation of reaction products and coke deposition increase, and the catalyst life tends to be shortened due to catalyst deterioration.
The oxygen-containing gas refers to a gas containing oxygen. Normally, air is used, but a gas whose oxygen concentration is increased by mixing oxygen with air or a gas whose oxygen concentration is decreased by mixing air with an inert gas such as helium or nitrogen is used. You can also.

n−ブテンを含む原料ガスと酸素含有ガスとは、上記に記載された成分以外に、パラフィン、水、スチーム、水素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素等を含んでいてもよい。パラフィンの例として、特に限定されないが、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンを挙げることができる。また、反応生成ガスから目的生成物であるブタジエンを分離した後、未反応ブテンの少なくとも一部を、流動層反応器にリサイクルすることもできる。   The raw material gas containing n-butene and the oxygen-containing gas may contain paraffin, water, steam, hydrogen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide and the like in addition to the components described above. Examples of paraffin are not particularly limited, and examples thereof include methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, and nonane. Moreover, after separating the target product butadiene from the reaction product gas, at least a part of the unreacted butene can be recycled to the fluidized bed reactor.

(2)反応器
n−ブテンの接触酸化脱水素反応によるブタジエンの製造には、例えば、流動層反応器、固定層反応器、移動床反応器を採用することができる。触媒の抜出や追添が容易なことから流動層反応器が好ましい。
(2) Reactor For the production of butadiene by the catalytic oxidative dehydrogenation reaction of n-butene, for example, a fluidized bed reactor, a fixed bed reactor, or a moving bed reactor can be employed. A fluidized bed reactor is preferred because the catalyst can be easily extracted and added.

流動層反応器は、反応器とその中に設けられるガス分散器、流動状態を良好に維持するための内挿物及びサイクロンとをその主要構成要素として有し、予め反応器内に収容した触媒を気流によって流動させつつ、原料であるガスと接触させる構造を有する反応器である。流動床ハンドブック(株式会社培風館刊、1999年)等に記載の流動層反応器であれば使用可能であるが、特に気泡流動層方式の反応器が適している。発生する反応熱の除熱は反応器に内挿した冷却管を用いて行うことができる。   The fluidized bed reactor has a reactor, a gas disperser provided therein, an insert for maintaining a good flow state and a cyclone as its main components, and a catalyst previously accommodated in the reactor. Is a reactor having a structure in which the gas is brought into contact with the raw material gas while being caused to flow by an air flow. A fluidized bed reactor described in a fluidized bed handbook (published by Baifukan Co., Ltd., 1999) can be used, but a bubble fluidized bed reactor is particularly suitable. The generated heat of reaction can be removed using a cooling pipe inserted in the reactor.

(3)反応工程
n−ブテンを含む原料ガスと酸素含有ガスとが反応器に供される。酸素に対するn−ブテンのモル比は、n−ブテン/酸素で0.4〜2.5とするのが好ましく、より好ましくは0.6〜2.1である。酸素に対するn−ブテンのモル比が2.5以下であると、生成した共役ジオレフィンの分解反応が抑制できる傾向にあり、0.4以上であると、n−ブテンの反応性が向上する傾向にある。
(3) Reaction step A raw material gas containing n-butene and an oxygen-containing gas are supplied to the reactor. The molar ratio of n-butene to oxygen is preferably 0.4 to 2.5, more preferably 0.6 to 2.1, in terms of n-butene / oxygen. If the molar ratio of n-butene to oxygen is 2.5 or less, the decomposition reaction of the produced conjugated diolefin tends to be suppressed, and if it is 0.4 or more, the reactivity of n-butene tends to improve. It is in.

n−ブテンを含む原料ガスと酸素含有ガスとの反応器への導入方法は限定されない。触媒を充填した反応器へ、n−ブテンを含む原料ガスと酸素含有ガスとを予め混合して導入してもよいし、それぞれ独立して導入してもよい。さらに、反応に供するガスは反応器に導入した後に所定の反応温度に昇温することもできるが、連続して効率的に反応させるために、通常は予熱して反応器に導入することが好ましい。   The method for introducing the raw material gas containing n-butene and the oxygen-containing gas into the reactor is not limited. The raw material gas containing n-butene and the oxygen-containing gas may be mixed and introduced into the reactor filled with the catalyst, or may be introduced independently. Further, the gas to be subjected to the reaction can be heated to a predetermined reaction temperature after being introduced into the reactor, but in order to continuously react efficiently, it is usually preferable to preheat and introduce it into the reactor. .

反応温度は300〜420℃とするのが好ましい。反応温度を300℃以上にすることでn−ブテンの転化が起こり易く、420℃以下にすることで生成したブタジエンの燃焼分解を低く維持できる傾向にある。より好ましい反応温度は300〜400℃、特に好ましくは310〜390℃である。n−ブテンからブタジエンへの酸化脱水素反応は発熱反応であるので、通常、好適な反応温度となるように除熱を行う。冷却管による反応熱の除熱や加熱装置による給熱によって、上記の範囲に反応温度を調節することができる。   The reaction temperature is preferably 300 to 420 ° C. When the reaction temperature is set to 300 ° C. or higher, conversion of n-butene occurs easily, and when the reaction temperature is set to 420 ° C. or lower, combustion decomposition of butadiene produced tends to be kept low. A more preferable reaction temperature is 300 to 400 ° C, particularly preferably 310 to 390 ° C. Since the oxidative dehydrogenation reaction from n-butene to butadiene is an exothermic reaction, the heat is usually removed so as to obtain a suitable reaction temperature. The reaction temperature can be adjusted to the above range by removing the reaction heat from the cooling pipe or by supplying heat from the heating device.

反応圧力は大気圧〜0.8MPaGとすることが好ましい。反応器に供給するガスと触媒との接触時間は0.5〜20(sec・g/cc)、好ましくは0.6〜10(sec・g/cc)である。該接触時間は、次式で定義される。   The reaction pressure is preferably from atmospheric pressure to 0.8 MPaG. The contact time between the gas supplied to the reactor and the catalyst is 0.5 to 20 (sec · g / cc), preferably 0.6 to 10 (sec · g / cc). The contact time is defined by the following formula.

(式中、Wは触媒充填量(g)、Fは原料ガスと酸素含有ガスとの合計流量(NL/時間、NTP換算値(0℃、1atmに換算した値))、Tは反応温度(℃)、Pは反応圧力(MPaG)を表す。) (Wherein, W is the catalyst charge (g), F is the total flow rate of the source gas and the oxygen-containing gas (NL / hour, NTP conversion value (0 ° C., converted to 1 atm)), T is the reaction temperature ( C), P represents the reaction pressure (MPaG).

触媒と反応器に供給する原料ガス及び酸素含有ガスとが反応器内で接触することにより、ブタジエンが生成する。生成物の収率及び/又は選択率は、原料、触媒、反応温度等に依存するので、これらの条件は、収率及び/又は選択率が望ましい値になるように適宜設定すればよい。   Butadiene is produced by contacting the catalyst, the raw material gas supplied to the reactor, and the oxygen-containing gas in the reactor. Since the yield and / or selectivity of the product depends on the raw material, the catalyst, the reaction temperature, etc., these conditions may be set as appropriate so that the yield and / or selectivity is a desirable value.

(4)急冷工程
本実施形態のブタジエンの製造方法は、前記反応生成ガスを急冷塔に送入し、急冷剤によって洗浄する工程(以下「急冷工程」とも記す。)を含む。
(4) Quenching step The method for producing butadiene of the present embodiment includes a step of feeding the reaction product gas into a quenching tower and washing it with a quenching agent (hereinafter also referred to as “quenching step”).

急冷工程において、前記急冷剤としてアミドと水と酸性溶剤とを含むアミド水溶液(以下「アミド水溶液」とも記す。)を用いる。第二の急冷剤として、芳香族系有機溶剤をさらに併用することが好ましい。前記第二の急冷剤として芳香族系有機溶剤を併用すると、より高純度のブタジエンを得ることができる。   In the quenching step, an amide aqueous solution (hereinafter also referred to as “amide aqueous solution”) containing amide, water and an acidic solvent is used as the quenching agent. It is preferable to further use an aromatic organic solvent in combination as the second quenching agent. When an aromatic organic solvent is used in combination as the second quenching agent, higher purity butadiene can be obtained.

急冷工程において、例えば、反応生成ガスは急冷塔に塔底から送入され、急冷塔内を上昇する。急冷塔内には例えば、急冷剤であるアミド水溶液が噴霧されているので、反応生成ガスはアミド水溶液に接触して洗浄され、塔頂から流出する。さらに、第二の急冷剤である芳香族系有機溶剤(以下「芳香族溶剤」とも記す。)が噴霧されている場合は、反応生成ガスは芳香族溶剤にも接触して洗浄される。   In the quenching step, for example, the reaction product gas is fed into the quenching tower from the bottom and rises in the quenching tower. For example, since an aqueous amide solution that is a quenching agent is sprayed in the quenching tower, the reaction product gas is washed in contact with the aqueous amide solution and flows out from the top of the tower. Further, when an aromatic organic solvent (hereinafter also referred to as “aromatic solvent”), which is the second quenching agent, is sprayed, the reaction product gas is also brought into contact with the aromatic solvent and washed.

接触酸化脱水素反応によるブタジエンの製造では、n−ブテンからブタジエンを生成する主反応に加え、例えば、酸化反応であるが故に、カルボン酸、アルデヒド、ケトンといった含酸素化合物などを生成する副反応、生成したブタジエンや副生成物が反応原料となる二次反応が進行する。目的物であるブタジエンとの沸点差が大きく、且つ共沸しない副生成物については蒸留により除去することが好ましい。しかし、アセトアルデヒドは、ブタジエンとの沸点差が小さいことに加え、共沸点を持つために、蒸留では共沸組成までしか除去できない。製品ブタジエンは、重合反応により合成ゴムや樹脂の原料として用いられるが、アセトアルデヒドが存在すると重合反応を阻害するため、接触酸化脱水素反応によるブタジエンの製造の場合、急冷塔出口ガス中のアセトアルデヒドの濃度を0.10重量%以下にすることが好ましく、0.05重量%以下であることがさらに好ましい。また、メタクロレインは、ブタジエンとの沸点差が大きく、蒸留で除去できるが、加熱するとブタジエンと反応し4−メチル−4−フォルミル−1−シクロヘキセンを生成しブタジエンを損失するため、急冷塔で除去することが好ましい。従って、急冷塔出口ガス中のメタクロレインの濃度を0.30重量%以下にすることが好ましく、0.25重量%以下であることがさらに好ましい。アミドは、アルデヒドと選択的に反応する特徴を有する。例えば、反応生成ガス中に酢酸、メタクリル酸、アセトアルデヒド、メタクロレイン、アセトンが含まれている場合、酸成分はアミド水溶液に溶解し、メタクロレイン及びアセトアルデヒドはアミドと反応し反応生成ガスから除去される。アセトンは、後工程に流出するが、ブタジエンとの反応性が低く、後工程の精製工程により除去することができる。このように反応性の高いメタクロレインと蒸留により除去できないアセトアルデヒドとを選択的に除去し、蒸留で除去できる副生成物は蒸留で除去することにより、急冷剤であるアミドの消費量を抑制することができる。   In the production of butadiene by catalytic oxidative dehydrogenation, in addition to the main reaction for producing butadiene from n-butene, for example, because it is an oxidation reaction, side reactions for producing oxygenated compounds such as carboxylic acids, aldehydes, and ketones, A secondary reaction in which the produced butadiene and by-products become reaction raw materials proceeds. By-products that have a large difference in boiling point from the target product, butadiene, and do not azeotrope, are preferably removed by distillation. However, since acetaldehyde has a small boiling point difference from butadiene and has an azeotropic point, it can be removed only by azeotropic composition by distillation. The product butadiene is used as a raw material for synthetic rubber and resin by polymerization reaction, but the presence of acetaldehyde inhibits the polymerization reaction, so in the case of butadiene production by catalytic oxidative dehydrogenation, the concentration of acetaldehyde in the exit gas of the quenching tower Is preferably 0.10% by weight or less, and more preferably 0.05% by weight or less. In addition, methacrolein has a large boiling point difference from butadiene and can be removed by distillation. However, when heated, it reacts with butadiene to produce 4-methyl-4-formyl-1-cyclohexene and loses butadiene. It is preferable to do. Accordingly, the concentration of methacrolein in the quenching tower outlet gas is preferably 0.30% by weight or less, and more preferably 0.25% by weight or less. Amides have the characteristic of reacting selectively with aldehydes. For example, when acetic acid, methacrylic acid, acetaldehyde, methacrolein, and acetone are contained in the reaction product gas, the acid component dissolves in the amide aqueous solution, and methacrolein and acetaldehyde react with the amide and are removed from the reaction product gas. . Acetone flows out to the subsequent step, but has low reactivity with butadiene and can be removed by a purification step in the subsequent step. By selectively removing highly reactive methacrolein and acetaldehyde that cannot be removed by distillation, and removing by-products that can be removed by distillation, the consumption of amide as a quenching agent is suppressed. Can do.

一方、安息香酸、フタル酸、フェノール、ベンゾフェノン、9−フルオレノンなどの高沸点の副生成物は、昇華性があり、急冷塔出口の配管を閉塞させる可能性がある。これらの副生成物を除去するためには、アミド水溶液による急冷に加え、溶解除去という観点から、より副生成物との相溶性に優れた急冷剤を選択することも好ましい態様の一つである。即ち、反応生成ガスの急冷剤としてアミド水溶液に加えて芳香族系有機溶剤を使用することで、安息香酸、フタル酸、フェノール、ベンゾフェノン、9−フルオレノンなどの昇華性を有する高沸点の副生成物を除去する効果が得られる。副生成物の種類や量は、原料の他、触媒や温度、圧力等の反応条件によっても変動し、また最適な急冷剤は副生成物の組成に応じて選択される。したがって、除去すべき成分との相溶性という観点で急冷剤を選択することは、ブタジエンの製造を工業的に実施する上で極めて有用である。   On the other hand, high-boiling by-products such as benzoic acid, phthalic acid, phenol, benzophenone, and 9-fluorenone are sublimable and may block the piping at the exit of the quenching tower. In order to remove these by-products, in addition to quenching with an aqueous amide solution, it is also one of preferred embodiments to select a quenching agent that is more excellent in compatibility with by-products from the viewpoint of dissolution and removal. . That is, by using an aromatic organic solvent in addition to the amide aqueous solution as a quenching agent for the reaction product gas, a by-product having a high boiling point such as benzoic acid, phthalic acid, phenol, benzophenone, 9-fluorenone and the like. The effect of removing is obtained. The type and amount of the by-product varies depending on the reaction conditions such as the catalyst, temperature, and pressure as well as the raw materials, and the optimum quenching agent is selected according to the composition of the by-product. Therefore, selecting a quenching agent from the viewpoint of compatibility with the component to be removed is extremely useful for industrial production of butadiene.

急冷塔は、反応生成ガスに急冷剤を効率よく接触させる観点で、内部に二つ以上の区画を有する多段急冷塔が好ましく、三段以上の区画を有する多段急冷塔がより好ましい。急冷塔内では、各区画において抜出した急冷剤を抜出位置より上部に循環液として噴霧し、反応生成ガスの冷却と副生成物の除去とを行った後、各区画の抜出液となる。一方、急冷塔塔頂から流出するブタジエンを含むガスは次の工程へ送られる。抜出した急冷剤のうちアミド水溶液は、冷却した後に急冷塔に戻して再度噴霧することが好ましい。抜出した急冷剤のうち芳香族溶剤は、芳香族の副生成物の沸点や溶解度、昇華性に応じて、液温を室温〜70℃に調整することが好ましく、アミド水溶液同様、急冷塔に戻して再噴霧することが好ましい。また、後述の精製工程におけるイナートガスの脱気操作の負荷軽減を図るため、急冷塔の出口ガス温度は適切な温度に制御するのが好ましい。この制御のために急冷剤のうちアミド水溶液を再噴霧する前に適切な温度に冷却し、急冷塔の上段に供給するのが有効である。この時、急冷剤の温度は80℃以下に、好ましくは0〜70℃の範囲に制御し、急冷塔の出口ガス温度は70℃以下に、好ましくは5〜60℃の範囲に制御する。急冷塔は、例えば、第一の急冷塔が芳香族溶剤による反応生成ガスの洗浄、第二の急冷塔がアミド水溶液による反応生成ガスの洗浄、のように独立して設けることもできる。   The quenching tower is preferably a multistage quenching tower having two or more compartments, and more preferably a multistage quenching tower having three or more compartments from the viewpoint of efficiently bringing a quenching agent into contact with the reaction product gas. In the quenching tower, the quenching agent extracted in each section is sprayed as a circulating liquid above the extraction position, and after cooling the reaction product gas and removing by-products, it becomes the extracted liquid in each section. . On the other hand, the gas containing butadiene flowing out from the top of the quenching tower is sent to the next step. Of the extracted quenching agent, the aqueous amide solution is preferably cooled and then returned to the quenching tower and sprayed again. Of the extracted quenching agent, the aromatic solvent is preferably adjusted to a liquid temperature of room temperature to 70 ° C. according to the boiling point, solubility, and sublimation property of the aromatic by-product. It is preferable to spray again. Moreover, in order to reduce the load of the degassing operation of the inert gas in the purification process described later, the outlet gas temperature of the quenching tower is preferably controlled to an appropriate temperature. For this control, it is effective that the quenching agent is cooled to an appropriate temperature before re-spraying the aqueous amide solution and supplied to the upper stage of the quenching tower. At this time, the temperature of the quenching agent is controlled to 80 ° C. or lower, preferably 0 to 70 ° C., and the outlet gas temperature of the quenching tower is controlled to 70 ° C. or lower, preferably 5 to 60 ° C. The quenching tower can be independently provided, for example, the first quenching tower is cleaning the reaction product gas with an aromatic solvent, and the second quenching tower is cleaning the reaction product gas with an amide aqueous solution.

急冷剤の供給量は、急冷剤の種類や温度、除去すべき副生成物の種類や量、急冷塔のサイズや段数等に応じて適宜設定すればよい。抜出した急冷剤を再利用する態様においては、再利用される急冷剤が必要量に対して不足する分だけ新しい急冷剤を追加することによって、必要な供給量にすればよい。   The supply amount of the quenching agent may be appropriately set according to the type and temperature of the quenching agent, the type and amount of by-products to be removed, the size and number of stages of the quenching tower, and the like. In the aspect of reusing the extracted quenching agent, a necessary supply amount may be obtained by adding a new quenching agent by an amount that the quenching agent to be reused is insufficient with respect to the necessary amount.

多段急冷塔で各段に異なる急冷剤を使用する場合、急冷剤の組み合わせによっては、抜出液が水相と油相との混合物となるので、抜出液を再度急冷塔に供給するのに先立って、抜出液をデカンタで油水分離するのが好ましい。例えば、急冷剤としてアミド水溶液と芳香族系有機溶剤とを併用する場合、抜出液をデカンタに供給し、油水分離してからアミド水溶液、芳香族系有機溶剤をそれぞれの段に再噴霧するのは好ましい態様である。   When different quenching agents are used in each stage in a multistage quenching tower, depending on the combination of quenching agents, the extracted liquid becomes a mixture of the aqueous phase and the oil phase. Prior to this, it is preferable that the extracted liquid is oil-water separated with a decanter. For example, when an aqueous amide solution and an aromatic organic solvent are used in combination as a quenching agent, the effluent is supplied to a decanter and separated into oil and water, and then the aqueous amide solution and aromatic organic solvent are resprayed on each stage Is a preferred embodiment.

急冷剤の噴霧には、スプレーノズルを用いることができ、急冷剤と反応生成ガスとの接触及び反応生成ガスの送入量を考慮し、噴霧量、スプレーノズル数及び配置を適宜決定すればよい。急冷塔内の各区画には空塔、トレイ、充填物を設けることも好ましい実施態様の一つである。
急冷塔に供給される洗浄前のアミド水溶液は、常温で、循環時のpHが0.1〜6.0、好ましくは0.5〜4に制御されるのが好ましい。アミド水溶液をpH6.0以下の酸性条件にすることで、アルデヒドのカルボニル基が活性化され、アミドとの反応速度が上がる。アミド水溶液がpH0.1よりも低くなると急冷塔の表面が腐食されるため、アミド水溶液はpH0.1以上になるように制御する。洗浄後のアミド水溶液を急冷剤として循環使用する場合は、pH計により常にアミド水溶液のpHを監視し、アミド水溶液のpHが上記範囲の上下限に近づいた場合には、アミド水溶液中に追添される酸性溶剤の量でアミド水溶液のpHを制御することが好ましい。pHの制御に用いられる酸性溶剤は、特に限定されないが、酢酸、硝酸、硫酸が好ましい。また、反応器から急冷塔に供給される反応生成ガスには、酢酸、安息香酸、アクリル酸、メタクリル酸などの有機酸が含まれる場合があるため、循環使用されたアミド水溶液は反応由来の酸性溶剤を含む場合がある。従って、当初のアミド水溶液に酸性溶剤を含んでいなくても、急冷剤を循環使用すれば酸性溶剤を含むようになる場合がある。アミド水溶液は、所定濃度に予め調整したものを急冷塔に供給しても、アミド、水、酸性溶剤を急冷塔へ供給する前に混合して供給してもよい。急冷塔内の循環及び反応生成ガスの洗浄に用いる急冷剤としては、アミド水溶液及び芳香族溶剤に加え、水を、急冷塔の各区画独立に用いてもよい。急冷塔の区画液として排出された副生成物を含む廃アミド水溶液及び廃芳香族溶剤は、焼却処理することができる。廃アミド水溶液は、焼却炉の耐火レンガを侵食するアルカリ金属を含まないため、耐火レンガを損傷する恐れがない。
A spray nozzle can be used for spraying the quenching agent, and the spray amount, the number of spray nozzles, and the arrangement may be appropriately determined in consideration of the contact between the quenching agent and the reaction product gas and the amount of reaction product gas fed. . It is also one of preferred embodiments that an empty tower, a tray, and a packing are provided in each section in the quenching tower.
The aqueous amide solution before washing supplied to the quenching tower is at room temperature, and the pH during circulation is preferably controlled to 0.1 to 6.0, preferably 0.5 to 4. By making the aqueous amide solution acidic at pH 6.0 or lower, the carbonyl group of the aldehyde is activated and the reaction rate with the amide increases. Since the surface of the quenching tower is corroded when the amide aqueous solution is lower than pH 0.1, the aqueous amide solution is controlled to have a pH of 0.1 or more. When circulating the washed amide aqueous solution as a quenching agent, always monitor the pH of the amide aqueous solution with a pH meter, and if the pH of the amide aqueous solution approaches the upper or lower limit of the above range, add it to the amide aqueous solution. It is preferable to control the pH of the amide aqueous solution by the amount of the acidic solvent to be produced. The acidic solvent used for controlling the pH is not particularly limited, but acetic acid, nitric acid, and sulfuric acid are preferable. In addition, the reaction product gas supplied from the reactor to the quenching tower may contain organic acids such as acetic acid, benzoic acid, acrylic acid, and methacrylic acid. May contain solvents. Therefore, even if the initial aqueous amide solution does not contain an acidic solvent, an acidic solvent may be contained if the quenching agent is recycled. The aqueous amide solution may be supplied to the quenching tower adjusted in advance to a predetermined concentration, or may be mixed and supplied before supplying the amide, water, and acidic solvent to the quenching tower. As the quenching agent used for circulation in the quenching tower and washing of the reaction product gas, in addition to the aqueous amide solution and the aromatic solvent, water may be used independently for each section of the quenching tower. The waste amide aqueous solution and the waste aromatic solvent containing by-products discharged as the partition liquid of the quenching tower can be incinerated. Since the waste amide aqueous solution does not contain an alkali metal that corrodes the refractory brick of the incinerator, there is no risk of damaging the refractory brick.

アミド水溶液が含むアミドの例として、−CONH2基を含む化合物であれば限定されないが、尿素、ホルムアミド、アセトアミド、エチルアミド、アクリルアミドなどのアミドが挙げられる。これらのアミドは、1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。好ましいアミドは尿素である。アミドのアミノ基とアセトアルデヒド及びメタクロレインが有するカルボニル基とが反応し、イミン誘導体を生成するため、効果的にアセトアルデヒド及びメタクロレインが除かれると推定される。また、アミドの反応性は、有機アミンと比較すると穏やかであるため、ケトンよりも反応性の高いアルデヒドが選択的に除去されると推定される。 Examples of the amide contained in the aqueous amide solution include, but are not limited to, a compound containing a —CONH 2 group, and examples include amides such as urea, formamide, acetamide, ethylamide, and acrylamide. These amides may be used alone or in combination of two or more. A preferred amide is urea. It is presumed that acetaldehyde and methacrolein are effectively removed because the amino group of amide reacts with the carbonyl group of acetaldehyde and methacrolein to produce an imine derivative. Moreover, since the reactivity of an amide is gentle compared with an organic amine, it is estimated that the aldehyde with higher reactivity than a ketone is selectively removed.

アミド水溶液を急冷剤とする場合、アミド水溶液におけるアミド濃度は、アルデヒドなどの除去効率の観点で1〜30重量%が好ましく、3〜20重量%がさらに好ましい。当該アミド濃度を1重量%以上とすることでアルデヒドとの反応速度を十分に速くすることができ、当該アミド濃度を30重量%以下とすることでアルデヒド選択性を高くすることができる。   When an aqueous amide solution is used as a quenching agent, the amide concentration in the aqueous amide solution is preferably 1 to 30% by weight, and more preferably 3 to 20% by weight from the viewpoint of the removal efficiency of aldehydes and the like. When the amide concentration is 1% by weight or more, the reaction rate with the aldehyde can be sufficiently increased, and when the amide concentration is 30% by weight or less, the aldehyde selectivity can be increased.

芳香族溶剤の例として、特に限定されないが、例えば、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、混合キシレン、トルエン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、1,2,3,4,5,6,7,8−デカヒドロナフタリン、クメン、分岐及び直鎖型アルキルベンゼン、プソイドクメンなどが挙げられる。好ましい芳香族溶剤はo−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、混合キシレン及びトルエンであり、特に好ましい芳香族溶剤はo−キシレン、m−キシレン、トルエンである。これらの芳香族溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。有機酸である安息香酸は水溶性が低いためか、反応生成ガスに同伴して急冷塔から流出し易く、アミド水溶液を使って急冷しても、後工程の配管設備内に付着し易い成分の一つであるが、芳香族溶剤の洗浄を組み合わせることで、検出されなくなることを本発明者らは実験的に確認している。この理由として、芳香族溶剤と同じ芳香族化合物である安息香酸は、芳香環同士の強いπ−π電子相互作用によって、芳香族溶剤と高い相溶性を有することで、反応生成ガス中から効果的に溶解除去されたことが考えられる。フタル酸、フェノール、ベンゾフェノン、9−フルオレノンなどの芳香族化合物も芳香族溶剤による洗浄を行うことで、反応生成ガス中から除かれるため、安息香酸同様の除去機構が考えられる。   Although it does not specifically limit as an example of an aromatic solvent, For example, o-xylene, m-xylene, p-xylene, mixed xylene, toluene, ethylbenzene, diethylbenzene, 1,2,3,4,5,6,7,8 -Decahydronaphthalene, cumene, branched and straight chain alkylbenzene, pseudocumene and the like. Preferred aromatic solvents are o-xylene, m-xylene, p-xylene, mixed xylene and toluene, and particularly preferred aromatic solvents are o-xylene, m-xylene and toluene. These aromatic solvents may be used alone or in combination of two or more. Benzoic acid, which is an organic acid, has low water solubility, so it is likely to flow out of the quenching tower accompanying the reaction product gas, and even if it is quenched with an amide aqueous solution, The present inventors have experimentally confirmed that it is no longer detected by combining the washing with the aromatic solvent. The reason for this is that benzoic acid, which is the same aromatic compound as the aromatic solvent, has high compatibility with the aromatic solvent due to the strong π-π electron interaction between the aromatic rings, and is effective from the reaction product gas. It is thought that it was dissolved and removed. Aromatic compounds such as phthalic acid, phenol, benzophenone, and 9-fluorenone are also removed from the reaction product gas by washing with an aromatic solvent. Therefore, a removal mechanism similar to benzoic acid can be considered.

安息香酸、フタル酸、フェノール、ベンゾフェノン、9−フルオレノンなどの芳香族の副生成物の生成量が炭化水素原料中のn−ブテン濃度及び組成、反応条件によって変動すること、更には急冷塔運転条件によって、これらの芳香族溶剤への溶解量も変動するため、急冷塔の各区画抜出液中の安息香酸、フタル酸、フェノール、ベンゾフェノン、9−フルオレノンなどの濃度を規定することは難しい。しかしながら、本発明者らの検討によれば、急冷塔から流出する芳香族の反応副生物の主成分である安息香酸の、各区画から抜き出した芳香族溶剤中濃度が500重量ppm以上であれば、反応生成ガス中から安息香酸、フタル酸、フェノール、ベンゾフェノン、9−フルオレノンなどの芳香族の副生成物は充分に除去されたと判断してよい。   The amount of aromatic by-products such as benzoic acid, phthalic acid, phenol, benzophenone, and 9-fluorenone varies depending on the concentration and composition of n-butene in the hydrocarbon raw material, and reaction conditions, and further conditions for quenching tower operation Therefore, it is difficult to specify the concentration of benzoic acid, phthalic acid, phenol, benzophenone, 9-fluorenone, etc. in the extracted liquid from each section of the quenching tower. However, according to the study by the present inventors, if the concentration in the aromatic solvent extracted from each compartment of benzoic acid, which is the main component of the aromatic reaction byproduct flowing out from the quenching tower, is 500 ppm by weight or more. It may be judged that aromatic by-products such as benzoic acid, phthalic acid, phenol, benzophenone and 9-fluorenone are sufficiently removed from the reaction product gas.

一般に、急冷塔は反応器と圧力調整なしで繋がっており、反応器の圧力とほぼ等しくなる。従って、反応器の圧力を適正化するため、急冷塔の圧力は0.01〜0.4MPaGが好ましく、より好ましくは0.02〜0.3MPaG、更に好ましくは0.03〜0.2MPaGである。   In general, the quenching tower is connected to the reactor without pressure adjustment, and is almost equal to the pressure of the reactor. Therefore, in order to optimize the pressure in the reactor, the pressure in the quenching tower is preferably 0.01 to 0.4 MPaG, more preferably 0.02 to 0.3 MPaG, and still more preferably 0.03 to 0.2 MPaG. .

本実施形態のブタジエンの製造方法は、前記急冷塔が上下複数の区画を有することが好ましい。以下、急冷塔が上下複数の区画を有する場合について、図を参照しながら具体的に説明する。   In the butadiene production method of the present embodiment, it is preferable that the quenching tower has a plurality of upper and lower sections. Hereinafter, the case where the quenching tower has a plurality of upper and lower sections will be specifically described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態のブタジエンの製造方法に使用される急冷塔2の一例を示す。この急冷塔2は2区画を有する例であり、中段にチムニー21が嵌められてその上下にそれぞれ区画が形成されている。チムニー21の上には充填床22が設けられている。チムニー21の下に設置された噴霧装置23Bと、充填床22の上に設置された噴霧装置23Aとから、それぞれアミド水溶液が急冷剤として噴霧される。   FIG. 1 shows an example of a quenching tower 2 used in the method for producing butadiene of this embodiment. The quenching tower 2 is an example having two sections. Chimneys 21 are fitted in the middle stage, and sections are formed above and below the chimney 21, respectively. A packed bed 22 is provided on the chimney 21. An aqueous amide solution is sprayed as a quenching agent from a spraying device 23B installed under the chimney 21 and a spraying device 23A installed on the packed bed 22, respectively.

チムニー21は中央部で開口している。該開口部には上に突出した堰が設けられている。図1に示すとおり、噴霧された急冷剤は、チムニー21上に一体となって設置されたトレイに溜まり(以下、急冷塔中に溜まった急冷剤については図示を省略する)、循環路へ流出する。また、噴霧された急冷剤は、塔底にも溜まり、循環路へ流出する。それぞれ流出した急冷剤はポンプ24A、24Bを介して噴霧装置23A、23Bに供給され、循環利用される。充填床22には充填物が収容されている。当該充填床22において、急冷剤とガスとの通過を阻害しながら、両者を効率的に接触させる。充填物の種類は特に限定されず、ラシヒリング、カスケードリング、ポールリング等、公知の充填物を利用できる。充填の仕方も特に限定されず、規則的でもよいし不規則的でもよい。   The chimney 21 is open at the center. The opening is provided with a weir protruding upward. As shown in FIG. 1, the sprayed quenching agent accumulates in a tray installed integrally on the chimney 21 (hereinafter, the quenching agent accumulated in the quenching tower is not shown) and flows out to the circulation path. To do. The sprayed quenching agent also collects at the bottom of the tower and flows out to the circulation path. The quenching agent that has flowed out is supplied to the spraying devices 23A and 23B via the pumps 24A and 24B, and is circulated. The packed bed 22 contains a packing material. In the said packed bed 22, both are made to contact efficiently, inhibiting the passage of a quenching agent and gas. The kind of filler is not particularly limited, and known fillers such as Raschig rings, cascade rings, and pole rings can be used. The method of filling is not particularly limited, and may be regular or irregular.

反応器から流出した反応生成ガスは、急冷塔2に塔底部から導入され、急冷剤と接触しながら塔内を上昇する。そして、図1に示すとおり、一部のガスがチムニー21の隙間を抜け、充填床22を通過して塔頂から流出する(以下、急冷塔中のガスの流れについては図示を省略する)。   The reaction product gas flowing out from the reactor is introduced into the quenching tower 2 from the bottom of the tower, and rises in the tower while in contact with the quenching agent. Then, as shown in FIG. 1, some gas passes through the gap between the chimneys 21, passes through the packed bed 22, and flows out from the top of the tower (hereinafter, the gas flow in the quenching tower is not shown).

図2に示す急冷塔2は、急冷剤の循環路にデカンタが設けられ、2種類の急冷剤を使用している以外、図1に示す例と同じであるので、相違点のみ以下に説明する。噴霧装置23Aからはアミド水溶液が噴霧され、噴霧装置23Bからは芳香族溶剤が噴霧される。チムニー21上に一体となって設置されたトレイ及び塔底に溜まった急冷剤は、循環路を通ってそれぞれデカンタ25A、25Bに流入する。図2に示す急冷塔2では2種類の急冷剤が使用されている。循環路に流入する急冷剤は水相と油相とを含有する。デカンタ25A、25Bで急冷剤の水相と油相とを分離する。噴霧装置23Aには水相のアミド水溶液、噴霧装置23Bには油相の芳香族溶剤がそれぞれ供給されるようにデカンタ出口が設定されている。デカンタ25Aで分離された油相、25Bで分離された水相は廃棄してもリサイクルしてもよい。リサイクルする場合は、25Aで分離された油相は24Bのポンプに供給し、25Bで分離された水相は24Aのポンプに供給することができる。また、油相のみをリサイクルして、水相は廃棄してもよい。   The quenching tower 2 shown in FIG. 2 is the same as the example shown in FIG. 1 except that a decanter is provided in the quenching agent circulation path and two types of quenching agents are used, and only the differences will be described below. . An aqueous amide solution is sprayed from the spraying device 23A, and an aromatic solvent is sprayed from the spraying device 23B. The tray installed integrally on the chimney 21 and the quenching agent accumulated in the tower bottom flow into the decanters 25A and 25B through the circulation paths. In the quenching tower 2 shown in FIG. 2, two types of quenching agents are used. The quenching agent flowing into the circulation path contains an aqueous phase and an oil phase. The aqueous phase and the oil phase of the quenching agent are separated by the decanters 25A and 25B. The decanter outlet is set so that an aqueous amide solution is supplied to the spraying device 23A and an oily aromatic solvent is supplied to the spraying device 23B. The oil phase separated by the decanter 25A and the aqueous phase separated by the 25B may be discarded or recycled. In the case of recycling, the oil phase separated at 25A can be supplied to the pump of 24B, and the water phase separated at 25B can be supplied to the pump of 24A. Alternatively, only the oil phase may be recycled and the aqueous phase discarded.

図3に示す急冷塔2は、チムニー及び充填床が2つずつ設けられ、各充填床22A、22Bの上に噴霧装置23A、23Bが設けられ、チムニー21Bの下に噴霧装置23Cが設けられた3区画を有する急冷塔である以外、図1に示す例と同じである。各噴霧装置から供給されたアミド水溶液は、塔内でガスと接触した後、チムニー21A上に一体となって設置されたトレイ、21B上に一体となって設置されたトレイ及び塔底で回収され、循環路を経てそれぞれ噴霧装置23A、23B、23Cに戻される。   The quenching tower 2 shown in FIG. 3 is provided with two chimneys and two packed beds, spray devices 23A and 23B are provided on the respective packed beds 22A and 22B, and spray devices 23C are provided below the chimney 21B. Except for the quenching tower having three sections, it is the same as the example shown in FIG. After the amide aqueous solution supplied from each spraying device comes into contact with the gas in the tower, it is recovered by the tray installed integrally on the chimney 21A, the tray installed integrally on 21B, and the tower bottom. Then, they are returned to the spraying devices 23A, 23B, and 23C through the circulation paths, respectively.

図4に示す急冷塔2は、各循環路にデカンタが設けられ、2種類の急冷剤を使用している以外、図3に示す装置と同じである。噴霧装置23A、23Bからはアミド水溶液が供給され、噴霧装置23Cから芳香族溶剤が供給される。各噴霧装置から供給された急冷剤は、チムニー21A上に一体となって設置されたトレイ、21B上に一体となって設置されたトレイ及び塔底で回収された後、各循環路に設けられたデカンタ25A、25B、25Cで油相と水相とに分離される。噴霧装置23A、23Bにはアミド水溶液が供給され、噴霧装置23Cには芳香族溶剤が供給されるようにデカンタ出口が設定されている。   The quenching tower 2 shown in FIG. 4 is the same as the apparatus shown in FIG. 3 except that a decanter is provided in each circulation path and two types of quenching agents are used. The amide aqueous solution is supplied from the spraying devices 23A and 23B, and the aromatic solvent is supplied from the spraying device 23C. The quenching agent supplied from each spraying device is collected in the tray installed integrally on the chimney 21A, the tray installed integrally on 21B, and the tower bottom, and then provided in each circulation path. The decanters 25A, 25B and 25C are separated into an oil phase and an aqueous phase. The decanter outlet is set so that the amide aqueous solution is supplied to the spraying devices 23A and 23B, and the aromatic solvent is supplied to the spraying device 23C.

前記急冷塔が上下複数の区画を有し、急冷剤としてアミド水溶液と芳香族溶剤とを併用する場合、前記複数の区画中の最下区画の急冷剤としては芳香族溶剤を用い、前記最下区画より上の区画における急冷剤としては、アミド水溶液を用いることが好ましい。芳香族溶剤を急冷剤とする場合、副生成物を芳香族溶剤への溶解によって除去することになる。そのため、使用後の芳香族溶剤は蒸留等を行えば再利用可能である。その結果、全体的な製造コストが安くなり有利である。一方、アミド水溶液を急冷剤とする場合、副生成物をアミドと反応させることで、その除去が行われる。そのため、芳香族溶剤の場合と異なり、アミド水溶液と副生成物とを分離してアミド水溶液を再利用することは難しい。前記急冷塔が上下複数の区画を有する場合、副生成物の量は、通常反応生成ガスが急冷塔の塔底に導入された時点が最も多く、区画を上へ経る毎に除去されて減少する。したがって、急冷剤としてアミド水溶液と芳香族溶剤とを併用する場合、反応生成ガスと最初に接触する最下区画の急冷剤として、再利用可能な芳香族溶剤を選択することが、急冷剤のコストの観点で有利である。以上のことから、前記急冷塔が上下複数の区画を有し、急冷塔の塔底側から反応生成ガスを導入する一般的な急冷塔の形態の場合、最下段の急冷剤として芳香族溶剤を使用し、比較的多く含まれる副生成物を溶解させることによって除去した後、残りの副生成物をアミド水溶液と反応させて除去するのは、コスト的に好ましい態様である。なお、図4に示す急冷塔2において、デカンタ25A、25Bの入口を変更すれば、噴霧装置23A、23Bのいずれかから芳香族溶剤を噴霧することもできる。
なお、図1〜4においては、アミド水溶液等の急冷剤の補給管及び排出管、並びに噴霧装置の手前に設置される冷却手段は省略されているが、これらの手段は必要に応じて設けられてよい。
When the quenching tower has a plurality of upper and lower compartments and an amide aqueous solution and an aromatic solvent are used together as a quenching agent, an aromatic solvent is used as the quenching agent in the lowermost compartment of the plurality of compartments, and the bottom As the quenching agent in the compartment above the compartment, it is preferable to use an amide aqueous solution. When the aromatic solvent is used as a quenching agent, the by-product is removed by dissolution in the aromatic solvent. For this reason, the used aromatic solvent can be reused by distillation or the like. As a result, the overall manufacturing cost is advantageously reduced. On the other hand, when the aqueous amide solution is used as a quenching agent, the by-product is reacted with the amide to remove it. Therefore, unlike the case of the aromatic solvent, it is difficult to separate the aqueous amide solution from the by-product and reuse the aqueous amide solution. When the quenching tower has a plurality of upper and lower compartments, the amount of by-products is usually the highest when the reaction product gas is introduced into the bottom of the quenching tower, and is removed and reduced every time the compartment is passed upward. . Therefore, when an aqueous amide solution and an aromatic solvent are used in combination as a quenching agent, it is necessary to select a reusable aromatic solvent as the quenching agent in the lowest compartment that comes into contact with the reaction product gas first. From the viewpoint of From the above, the quenching tower has a plurality of upper and lower sections, and in the case of a general quenching tower configuration in which a reaction product gas is introduced from the tower bottom side of the quenching tower, an aromatic solvent is used as a quenching agent at the bottom stage. It is a preferable aspect in terms of cost to use and remove a relatively large by-product by dissolving it, and then to remove the remaining by-product by reacting with an aqueous amide solution. In the quenching tower 2 shown in FIG. 4, the aromatic solvent can be sprayed from either of the spraying devices 23A and 23B by changing the inlets of the decanters 25A and 25B.
1 to 4, the supply pipes and discharge pipes for the quenching agent such as the amide aqueous solution and the cooling means installed in front of the spraying device are omitted, but these means are provided as necessary. It's okay.

(5)精製工程
急冷塔から流出した反応生成ガスは、公知の技術、例えば特公昭45−17407号公報、特開昭60−126235号公報及び特公平3−48891号公報、合成ゴムハンドブック(92〜100頁、1969年)、PETROTECH、第二巻、第四号(59〜65頁、1978年)などに記載の方法によって精製することができる。例えば上記合成ゴムハンドブックに記載のブタジエン抽出蒸留塔に急冷塔塔頂から流出したガスを導入し、ブタジエンとブタン・ブテン類とを分離した後、ブタジエン精製塔で2−ブテンなどの高沸成分を除去し、製品ブタジエンを回収することができる。この時、製品ブタジエンは純度99.0%以上に精製されることが好ましい。
(5) Purification step The reaction product gas flowing out from the quenching tower is obtained by known techniques such as Japanese Patent Publication No. 45-17407, Japanese Patent Publication No. 60-126235 and Japanese Patent Publication No. 3-48891, Synthetic Rubber Handbook (92 -100 pages, 1969), PETROTECH, Vol. 2, No. 4 (59-65 pages, 1978) and the like. For example, after introducing the gas flowing out from the top of the quenching tower into the butadiene extraction distillation tower described in the above-mentioned synthetic rubber handbook and separating butadiene and butane / butenes, high-boiling components such as 2-butene are removed in the butadiene purification tower. It can be removed and product butadiene can be recovered. At this time, the product butadiene is preferably purified to a purity of 99.0% or more.

[2]触媒
以下、本実施形態に用いる触媒について説明する。
[2] Catalyst Hereinafter, the catalyst used in the present embodiment will be described.

本実施の形態に用いる触媒は、金属を含む酸化物を担体に担持した触媒であれば特に制限されず、かかる金属としては、例えば、モリブテン(Mo)、ビスマス(Bi)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、マグネシウム(Mg)、セシウム(Ce)、コバルト(Co)、タングステン(W)等が好ましく、中でも、Mo、Bi及びFeがより好ましい。金属の組成は合目的な酸化物を形成するように調節されており、酸化物中の格子酸素によって、n−ブテンからブタジエンの酸化脱水素反応が行われると考えられる。   The catalyst used in the present embodiment is not particularly limited as long as it is a catalyst in which an oxide containing a metal is supported on a carrier. Examples of such a metal include molybdenum (Mo), bismuth (Bi), iron (Fe), Nickel (Ni), potassium (K), rubidium (Rb), magnesium (Mg), cesium (Ce), cobalt (Co), tungsten (W) and the like are preferable, and among them, Mo, Bi and Fe are more preferable. The composition of the metal is adjusted so as to form a desired oxide, and it is considered that oxidative dehydrogenation of butadiene from n-butene is performed by lattice oxygen in the oxide.

担体は、担体と酸化物との合計に対して30〜70重量%、好ましくは40〜60重量%の範囲で有効に用いることができる。担体は、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアが好ましく、より好適な担体はシリカである。シリカは他の担体に比べ不活性な担体であり、目的生成物に対する触媒の活性や選択性を低下させることなく、触媒と良好な結合作用を有する。加えて、酸化物を担体に担持することによって、粒子形状・大きさ・分布、流動性、機械的強度といった、流動床反応に好適な物理的特性を付与することできる。   The carrier can be effectively used in the range of 30 to 70% by weight, preferably 40 to 60% by weight, based on the total of the carrier and the oxide. The carrier is preferably silica, alumina, titania or zirconia, and a more preferred carrier is silica. Silica is an inert carrier compared to other carriers, and has a good binding action with the catalyst without reducing the activity and selectivity of the catalyst with respect to the target product. In addition, by supporting the oxide on the support, physical properties suitable for a fluidized bed reaction such as particle shape / size / distribution, fluidity, and mechanical strength can be imparted.

[3]ブタジエンの製造装置
本実施形態のブタジエンの製造装置は、金属酸化物及び担体を含む触媒が収容された反応器と、前記反応器に接続された急冷塔と、を有することが好ましい。
当該製造装置は、上述したブタジエンの製造方法に好適に用いることができる。具体的には、例えば、当該製造装置における反応器に、n−ブテンを含む炭化水素と、酸素とが供給され、生成したブタジエンを含む反応生成ガスは前記急冷塔に流入し、前記急冷塔内で前記反応生成ガスは急冷剤によって洗浄される。前記急冷剤としては、アミド水溶液を用い、芳香族系有機溶剤をさらに併用することが好ましい。
[3] Butadiene production apparatus The butadiene production apparatus of this embodiment preferably includes a reactor in which a catalyst containing a metal oxide and a carrier is accommodated, and a quenching tower connected to the reactor.
The said manufacturing apparatus can be used suitably for the manufacturing method of the butadiene mentioned above. Specifically, for example, a hydrocarbon containing n-butene and oxygen are supplied to a reactor in the production apparatus, and a reaction product gas containing produced butadiene flows into the quenching tower, and the inside of the quenching tower The reaction product gas is washed with a quenching agent. As the quenching agent, it is preferable to use an aqueous amide solution and further use an aromatic organic solvent in combination.

以下、図5及び6を参照して本実施形態のブタジエンの製造装置の好適な態様を詳細に説明する。   Hereinafter, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, the suitable aspect of the butadiene manufacturing apparatus of this embodiment is demonstrated in detail.

図5は、本実施形態のブタジエンの製造装置の一例を概略的に示す図である。反応器から流出した反応生成ガスは、急冷塔に塔底から送入され、急冷塔内でアミド水溶液、又はアミド水溶液及び芳香族溶剤に接触して洗浄される。洗浄された反応生成ガスは、塔頂から流出し、吸収塔の塔底に導入される。吸収塔の塔底に導入された反応生成ガスは、吸収塔内で、溶剤(例えばキシレン、混合キシレン又はトルエン)に吸収され、ブタジエン含有溶液として塔底から流出する。一方、オフガスが吸収塔塔頂から流出する。吸収塔の塔底から流出したブタジエン含有溶液はスタビライザの上部に導入される。原料成分中にイナートガス(不活性ガス)を含有させた場合、スタビライザではブタジエン含有溶液からイナートガスが分離される。イナートガスが分離されたブタジエン含有溶液は、スタビライザの塔底から流出してフラッシュ塔に導入される。フラッシュ塔でブタジエン含有溶液から溶剤を分離した後、ブタジエンと水とを含む溶液が塔頂から流出し、冷却器に供給される。冷却器で水が分離された粗ブタジエンは、第一の抽出蒸留塔の中段に供給される。第一の抽出蒸留塔では塔頂から溶剤(例えば、ジメチルホルムアミド)が噴霧されており、粗ブタジエンの溶液が生成して塔底から流出する。流出した粗ブタジエンの溶液は、放散塔に導入されると共に、例えばブタンが塔頂から分離される。放散塔では粗ブタジエン溶液の溶剤が分離され、塔頂から流出した粗ブタジエンが第二の抽出蒸留塔に導入される。第二の抽出蒸留塔でも、第一の抽出蒸留塔と同様に塔頂から溶剤が噴霧されており、粗ブタジエン溶液が生成する。第二の抽出蒸留塔は、ブタジエンを含む成分が塔頂から流出し、アセチレン等の不純物を溶解した溶剤が塔底から分離される温度で運転される。これにより粗ブタジエンは第二の抽出蒸留塔の塔頂から流出する。第二の抽出蒸留塔から流出した粗ブタジエンから、第一及び第二の蒸留塔で、低沸点化合物(例えばメチルアセチレン)及び高沸点化合物(例えば2−ブテン)が分離されると、精製ブタジエンが得られる。   FIG. 5 is a diagram schematically showing an example of a butadiene production apparatus of the present embodiment. The reaction product gas flowing out from the reactor is sent to the quenching tower from the bottom, and is washed in contact with the amide aqueous solution, or the amide aqueous solution and the aromatic solvent in the quenching tower. The washed reaction product gas flows out from the top of the tower and is introduced into the bottom of the absorption tower. The reaction product gas introduced into the bottom of the absorption tower is absorbed in a solvent (for example, xylene, mixed xylene or toluene) in the absorption tower, and flows out from the bottom as a butadiene-containing solution. On the other hand, off-gas flows out from the top of the absorption tower. The butadiene-containing solution flowing out from the bottom of the absorption tower is introduced into the upper part of the stabilizer. When an inert gas (inert gas) is contained in the raw material component, the stabilizer separates the inert gas from the butadiene-containing solution. The butadiene-containing solution from which the inert gas has been separated flows out from the bottom of the stabilizer and is introduced into the flash column. After the solvent is separated from the butadiene-containing solution in the flash tower, a solution containing butadiene and water flows out from the top of the tower and is supplied to the cooler. The crude butadiene from which water has been separated by the cooler is supplied to the middle stage of the first extractive distillation column. In the first extractive distillation column, a solvent (for example, dimethylformamide) is sprayed from the top of the column, and a solution of crude butadiene is generated and flows out from the bottom of the column. The solution of the crude butadiene that has flowed out is introduced into the stripping tower, and for example, butane is separated from the top of the tower. In the stripping tower, the solvent of the crude butadiene solution is separated, and the crude butadiene discharged from the top of the tower is introduced into the second extractive distillation tower. In the second extractive distillation column, as in the first extractive distillation column, the solvent is sprayed from the top of the column to produce a crude butadiene solution. The second extractive distillation column is operated at a temperature at which a component containing butadiene flows out from the top of the column and a solvent in which impurities such as acetylene are dissolved is separated from the bottom of the column. Thereby, crude butadiene flows out from the top of the second extractive distillation column. When the low boiling point compound (for example, methylacetylene) and the high boiling point compound (for example, 2-butene) are separated from the crude butadiene flowing out from the second extractive distillation column in the first and second distillation columns, can get.

図6は、本実施形態のブタジエンの製造装置の別の例を概略的に示す図である。図6に示す装置における反応器及び急冷塔並びに第一の抽出蒸留塔以降の塔は、図5に示す例と同じであるので、相違点のみ次に説明する。急冷塔で洗浄された反応生成ガスは、モレキュラーシーブ等の脱水剤が充填された脱水塔に導入され、塔底から流出し、溶媒吸収塔に供給される。溶媒吸収塔で噴霧されている溶剤に反応生成ガスが接触し、ブタジエン含有溶液が生成する。生成したブタジエン含有溶液が塔底から流出して脱気塔及び溶媒分離塔に導入される。原料成分中にイナートガス(不活性ガス)を含有させた場合、脱気塔でブタジエン含有溶液からイナートガスが分離される。そして、溶媒分離塔でブタジエン含有溶液から溶媒が分離され、粗ブタジエンが得られる。   FIG. 6 is a diagram schematically showing another example of the apparatus for producing butadiene of the present embodiment. The reactor, quenching tower, and tower after the first extractive distillation tower in the apparatus shown in FIG. 6 are the same as in the example shown in FIG. 5, and only the differences will be described next. The reaction product gas washed in the quenching tower is introduced into a dehydration tower filled with a dehydrating agent such as molecular sieve, flows out from the tower bottom, and is supplied to the solvent absorption tower. The reaction product gas comes into contact with the solvent sprayed in the solvent absorption tower to produce a butadiene-containing solution. The produced butadiene-containing solution flows out from the tower bottom and is introduced into the degassing tower and the solvent separation tower. When the inert gas (inert gas) is contained in the raw material component, the inert gas is separated from the butadiene-containing solution in the deaeration tower. And a solvent is isolate | separated from a butadiene containing solution with a solvent separation tower, and a crude butadiene is obtained.

なお、図5及び6に示す例では、コンプレッサー、ドレインポット、熱交換器等の記載を省略しているが、これらは装置の運転上の必要性又は効率性や、熱の有効利用等の目的で、適宜追加することができる。例えば、特開昭60−193931号公報、特開2003−128595号公報及び特開2010−90082号公報に記載の装置を参考にすることは、コンプレッサー、ドレインポット、熱交換器等を追加する上で有効である。また、これらの先行文献は、蒸留塔の運転温度、圧力や溶剤の種類等の面でも、参考にすることができる。   In the examples shown in FIGS. 5 and 6, the description of the compressor, drain pot, heat exchanger, etc. is omitted, but these are necessary for the operation or efficiency of the apparatus, and for the purpose of effective use of heat. And can be added as appropriate. For example, referring to the devices described in JP-A-60-193931, JP-A-2003-128595, and JP-A-2010-90082 is not limited to adding a compressor, a drain pot, a heat exchanger, and the like. It is effective in. These prior documents can also be referred to in terms of the operating temperature, pressure, type of solvent, etc. of the distillation column.

以下に実施例を示して、本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下に記載の実施例によって制限されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the examples described below.

(反応成績)
実施例及び比較例において、反応成績を表すために用いたn−ブテン転化率、1,3−ブタジエン選択率及び収率は次式で定義した。
(Response results)
In the examples and comparative examples, the n-butene conversion, 1,3-butadiene selectivity, and yield used to express the reaction results were defined by the following equations.

(反応装置)
流動層反応方式の反応装置として、管径3インチ・高さ950mmのSUS304製流動層反応器を用いた。酸素含有ガスは、反応器底部から供給し、n−ブテンを含む原料ガスは、反応器底部から150mm上方に位置するノズルから供給した。
(Reactor)
As a fluidized bed reaction type reactor, a SUS304 fluidized bed reactor having a tube diameter of 3 inches and a height of 950 mm was used. The oxygen-containing gas was supplied from the bottom of the reactor, and the source gas containing n-butene was supplied from a nozzle located 150 mm above the bottom of the reactor.

(n−ブテンを含む原料ガス)
n−ブテンを含む原料ガスとしてBBSS又はn−ブテンを用いた。BBSSはC4成分組成のモル比が、1−ブテン:2−トランス−ブテン:2−シス−ブテン:イソブテン:n−ブタン:イソブタン:ブタジエン=41.30:17.70:13.50:5.60:16.10:4.70:1.10であった。n−ブテンはC4成分組成のモル比が、1−ブテン:2−トランス−ブテン:2−シス−ブテン:イソブテン:n−ブタン:イソブタン:ブタジエン=98.00:0.05:0.05:0.85:0.99:0.03:0.03であった。
(酸素含有ガス)
酸素含有ガスとして空気を窒素で希釈して用いた。
(Raw material gas containing n-butene)
BBSS or n-butene was used as a raw material gas containing n-butene. BBSS has a C4 component composition molar ratio of 1-butene: 2-trans-butene: 2-cis-butene: isobutene: n-butane: isobutane: butadiene = 41.30: 17.70: 13.50: 5. 60: 16.10: 4.70: 1.10. n-butene has a C4 component composition molar ratio of 1-butene: 2-trans-butene: 2-cis-butene: isobutene: n-butane: isobutane: butadiene = 98.00: 0.05: 0.05: It was 0.85: 0.99: 0.03: 0.03.
(Oxygen-containing gas)
Air was diluted with nitrogen as the oxygen-containing gas.

n−ブテンの濃度は、2〜30重量%で反応を行った。n−ブテン/酸素は、0.4〜2.5とした。n−ブテンを含む原料ガスと酸素含有ガスとの総流量は、920NL/時間(NTP換算)で反応装置に供給した。   The reaction was carried out at a concentration of n-butene of 2 to 30% by weight. n-butene / oxygen was set to 0.4 to 2.5. The total flow rate of the source gas containing n-butene and the oxygen-containing gas was supplied to the reactor at 920 NL / hour (NTP conversion).

(反応条件)
反応温度T=340〜390℃、反応圧力P=0.05MPaG、触媒充填重量W=1580〜1980gの条件で反応を行った。
(Reaction conditions)
The reaction was performed under the conditions of reaction temperature T = 340 to 390 ° C., reaction pressure P = 0.05 MPaG, and catalyst packed weight W = 1580 to 1980 g.

(接触時間)
接触時間は次式で定義した。
(式中、Wは触媒充填量(g)、Fは原料混合ガス流量(NL/時間、NTP換算)、Tは反応温度(℃)、Pは反応圧力(MPaG)を表す)
(Contact time)
The contact time was defined by the following formula.
(Wherein, W is the catalyst charge (g), F is the raw material mixed gas flow rate (NL / hour, NTP conversion), T is the reaction temperature (° C.), and P is the reaction pressure (MPaG))

(反応生成ガスの分析)
反応生成ガスの分析は、流動層反応器に直結させたガスクロマトグラフィー(GC−2010(島津製作所製)、分析カラム:HP−ALS(アジレントJ&W製)、キャリアガス:ヘリウム、カラム温度:ガス注入後、100℃で8分間保持した後、10℃/分で195℃になるまで昇温し、その後195℃で40分間保持、TCD(熱伝導型検出器)・FID(水素炎イオン検出器)設定温度:250℃)を用いて行った。
(Analysis of reaction product gas)
The analysis of the reaction product gas was performed by gas chromatography (GC-2010 (manufactured by Shimadzu Corporation)) directly connected to a fluidized bed reactor, analysis column: HP-ALS (manufactured by Agilent J & W), carrier gas: helium, column temperature: gas injection Then, hold at 100 ° C. for 8 minutes, then heat up to 195 ° C. at 10 ° C./minute, then hold at 195 ° C. for 40 minutes, TCD (thermal conductivity detector) / FID (hydrogen flame ion detector) (Setting temperature: 250 ° C.).

(急冷塔)
急冷塔として、管径200mm・高さ300mmの缶部(塔底)とその上部に管径100mm・高さ1000mmの塔部(急冷部)を有するSUS304製の急冷塔を用いた。急冷部は三段に区画され、上段、中段及び下段から抜き出した液を、それぞれ100、100、100L/時間で抜き出した段に噴霧した。
(Quenching tower)
As the quenching tower, a quenching tower made of SUS304 having a can part (tower bottom) having a tube diameter of 200 mm and a height of 300 mm and a tower part (quenching part) having a tube diameter of 100 mm and a height of 1000 mm at the upper part thereof was used. The quenching section was divided into three stages, and the liquid extracted from the upper stage, the middle stage, and the lower stage was sprayed on the stages extracted at 100, 100, and 100 L / hour, respectively.

(急冷塔塔底液の分析)
急冷塔塔底液の分析は、次の二通りで行った。
(1)ガスクロマトグラフィー(GC−2010(島津製作所製)、分析カラム:CPVolamine(VARIAN製)、キャリアガス:ヘリウム、カラム温度:40℃で
10分間保持後、300℃まで10℃/分で昇温・保持、FID(水素炎イオン検出器)設定温度:250℃)を用いて行った。
(2)ガスクロマトグラフ質量分析計(GCMS−QP2010Plus(島津製作所製);GC分析カラム:DB−WAX(アジレントJ&W製)、キャリアガス:ヘリウム、カラム温度:ガス注入後、60℃で11分間保持した後、7.5℃/分で135℃、続いて11.5℃/分で250℃になるまで昇温した後、20分間保持;イオン化モード:電子イオン化(EI)MSイオン源温度:200℃、MS試料室温度:250℃、)を用いて行った。
(Analysis of quenching tower bottom liquid)
The analysis of the quenching tower bottom liquid was performed in the following two ways.
(1) Gas chromatography (GC-2010 (manufactured by Shimadzu Corporation), analytical column: CPVolamine (manufactured by VARIAN), carrier gas: helium, column temperature: held at 40 ° C. for 10 minutes, and then increased to 300 ° C. at 10 ° C./min. Temperature / holding, FID (hydrogen flame ion detector) set temperature: 250 ° C.).
(2) Gas chromatograph mass spectrometer (GCMS-QP2010Plus (manufactured by Shimadzu Corporation); GC analytical column: DB-WAX (manufactured by Agilent J & W), carrier gas: helium, column temperature: held at 60 ° C. for 11 minutes after gas injection. After that, the temperature is raised to 135 ° C. at 7.5 ° C./min, and then to 250 ° C. at 11.5 ° C./min, and held for 20 minutes; ionization mode: electron ionization (EI) MS ion source temperature: 200 ° C. MS sample chamber temperature: 250 ° C.).

(急冷剤の原単位)
急冷剤の原単位は次式で定義した。
(Unit of quenching agent)
The unit of quenching agent was defined by the following formula.

(実施例1)
(a)触媒
金属元素の組成がMo12Bi0.60Fe1.8Ni5.00.09Rb0.05Mg2.0Ce0.75で表される酸化物を、50重量%のシリカに担持した触媒を使用した。
Example 1
An oxide (a) the composition of the catalyst metal element is represented by Mo 12 Bi 0.6 0Fe 1.8 Ni 5.0 K 0.09 Rb 0.05 Mg 2.0 Ce 0.75, was used catalyst supported on 50% by weight of the silica.

(b)ブタジエンの製造反応
上記(a)触媒1980gを、管径管径3インチ・高さ950mmのSUS304製流動層反応器に入れた。BBSS流量=75NL/時間、空気=228NL/時間、窒素=617NL/時間(総流量F=920NL/時間)で前記反応器に供給し、反応温度T=360℃、反応圧力P=0.05MPaGの条件で前記(a)触媒と接触させて反応を行って反応生成ガスを得た。この時、触媒との接触時間は5.0(g・sec/cc)であった。
(B) Production reaction of butadiene 1980 g of (a) catalyst was placed in a fluidized bed reactor made of SUS304 having a tube diameter of 3 inches and a height of 950 mm. BBSS flow rate = 75 NL / hour, air = 228 NL / hour, nitrogen = 617 NL / hour (total flow rate F = 920 NL / hour), supplied to the reactor, reaction temperature T = 360 ° C., reaction pressure P = 0.05 MPaG Reaction was performed by contacting with the catalyst (a) under the conditions to obtain a reaction product gas. At this time, the contact time with the catalyst was 5.0 (g · sec / cc).

反応生成ガスの分析は、反応器及び急冷塔に直結させたガスクロマトグラフィーで上述とおり行った。反応開始から24時間後の反応成績は、n−ブテンの転化率が95.9%、ブタジエンの選択率が82.8%、ブタジエン収率が79.4%であった。   The analysis of the reaction product gas was performed as described above by gas chromatography directly connected to the reactor and quenching tower. As for the reaction results 24 hours after the start of the reaction, the n-butene conversion rate was 95.9%, the butadiene selectivity was 82.8%, and the butadiene yield was 79.4%.

(c)急冷工程
上記(b)の工程で得られた反応生成ガスを、急冷塔(ボトム(管径200mm、高さ300mm)の上部に急冷部(管径100mm、高さ1000mm)を有するSUS304製)の下段に導入した。該急冷塔の上段、中段、下段から硝酸によりpHを1.8に調節した10重量%の尿素水溶液を急冷剤としてそれぞれ100L/時間で噴霧し、該急冷塔の塔頂から排出ガスを得た。この時、急冷塔塔頂からの排出ガス温度は50℃であり、また、24時間後の排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は0.05重量%、メタクロレインの濃度は0.16重量%であった。尿素の原単位は、0.054kg−尿素/kg−ブタジエンであった。
(C) Rapid cooling step The reaction product gas obtained in the step (b) above is SUS304 having a quenching section (tube diameter 100 mm, height 1000 mm) at the top of the quench tower (bottom (tube diameter 200 mm, height 300 mm)). ). 10 wt% aqueous urea solution adjusted to pH 1.8 with nitric acid was sprayed from the upper, middle and lower stages of the quenching tower as quenching agents at 100 L / hr, respectively, and exhaust gas was obtained from the top of the quenching tower. . At this time, the temperature of the exhaust gas from the top of the quenching tower was 50 ° C., the concentration of acetaldehyde in the exhaust gas after 24 hours was 0.05% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.16% by weight. It was. The basic unit of urea was 0.054 kg-urea / kg-butadiene.

(d)ブタジエンの精製
図6に示す装置を使用し、急冷後の排出ガスを脱水工程、回収工程、脱気工程、ブタジエン分離工程及び粗ブタジエンの精製工程に付した。より具体的には、特開2010−90082号公報の図1のクエンチ塔より下流部分と同様に精製装置を組み、急冷塔塔頂からの排出ガスを、凝縮水の分離、圧縮機による昇圧、再冷却及び水分離を経た後、モレキュラーシーブを充填した脱水塔に導入した。脱水ガスは回収塔に導入し、液温30〜40℃に設定したジメチルホルムアミドと向流接触させた。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度99.5%のブタジエンを得た。
(D) Purification of butadiene Using the apparatus shown in FIG. 6, the exhaust gas after quenching was subjected to a dehydration step, a recovery step, a deaeration step, a butadiene separation step, and a crude butadiene purification step. More specifically, a purification device is assembled in the same manner as the downstream portion of the quench tower in FIG. 1 of JP 2010-90082 A, and the exhaust gas from the top of the quenching tower is separated from condensed water, pressurized by a compressor, After recooling and water separation, it was introduced into a dehydration tower packed with molecular sieves. The dehydrated gas was introduced into the recovery tower and brought into countercurrent contact with dimethylformamide set at a liquid temperature of 30 to 40 ° C. The obtained butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 99.5%.

(実施例2)
上記(c)の工程における反応生成ガスの急冷剤としてpHを0.1に調節した1重量%の尿素水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。24時間後の急冷塔塔頂からの排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は、0.07重量%、メタクロレインの濃度は0.17重量%であった。尿素の原単位は、0.049kg−尿素/kg−ブタジエンであった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度99.4%のブタジエンを得た。
(Example 2)
Production of butadiene and quenching of the reaction product gas in the same manner as in Example 1 except that a 1 wt% aqueous urea solution having a pH adjusted to 0.1 was used as the reaction product gas quenching agent in the step (c). Purification of butadiene was performed. The concentration of acetaldehyde in the exhaust gas from the top of the quenching tower after 24 hours was 0.07% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.17% by weight. The basic unit of urea was 0.049 kg-urea / kg-butadiene. The obtained butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 99.4%.

(実施例3)
上記(c)の工程における反応生成ガスの急冷剤としてpHを4.0に調節した30重量%の尿素水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。24時間後の急冷塔塔頂からの排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は0.10重量%、メタクロレインの濃度は0.28重量%であった。尿素の原単位は、0.039kg−尿素/kg−ブタジエンであった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度99.0%のブタジエンを得た。
(Example 3)
Production of butadiene and quenching of the reaction product gas in the same manner as in Example 1 except that a 30 wt% urea aqueous solution whose pH was adjusted to 4.0 was used as the reaction product gas quenching agent in the step (c). Purification of butadiene was performed. The concentration of acetaldehyde in the exhaust gas from the top of the quenching tower after 24 hours was 0.10% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.28% by weight. The basic unit of urea was 0.039 kg-urea / kg-butadiene. The resulting butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 99.0%.

(実施例4)
上記(b)の工程におけるBBSS流量=152NL/時間、空気=551NL/時間、窒素=199NL/時間(総流量F=920NL/時間)で供給した以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。24時間後の急冷塔塔頂からの排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は0.07重量%、メタクロレインの濃度は0.18重量%であった。尿素の原単位は、0.057kg−尿素/kg−ブタジエンであった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度99.3%のブタジエンを得た。
Example 4
Production of butadiene in the same manner as in Example 1 except that BBSS flow rate in the step (b) = 152 NL / hour, air = 551 NL / hour, nitrogen = 199 NL / hour (total flow rate F = 920 NL / hour), The reaction product gas was quenched and butadiene was purified. The concentration of acetaldehyde in the exhaust gas from the top of the quenching tower after 24 hours was 0.07% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.18% by weight. The basic unit of urea was 0.057 kg-urea / kg-butadiene. The obtained butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 99.3%.

(実施例5)
上記(b)の工程において、触媒量を1580gとし、原料ガスをn−ブテン(流量=75NL/時間)とし、空気の流量を295NL/時間、窒素の流量を550NL/時間(総流量F=920NL/時間)とした以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。(b)の工程において、触媒との接触時間は4.0(g・sec/cc)であった。n−ブテンはC4成分組成のモル比が、1−ブテン:2−トランス−ブテン:2−シス−ブテン:イソブテン:n−ブタン:イソブタン:ブタジエン=98.00:0.05:0.05:0.85:0.99:0.03:0.03であった。
(Example 5)
In the step (b), the amount of catalyst is 1580 g, the raw material gas is n-butene (flow rate = 75 NL / hour), the air flow rate is 295 NL / hour, the nitrogen flow rate is 550 NL / hour (total flow rate F = 920 NL). Except that, the production of butadiene, the quenching of the reaction product gas, and the purification of butadiene were carried out in the same manner as in Example 1. In the step (b), the contact time with the catalyst was 4.0 (g · sec / cc). n-butene has a C4 component composition molar ratio of 1-butene: 2-trans-butene: 2-cis-butene: isobutene: n-butane: isobutane: butadiene = 98.00: 0.05: 0.05: It was 0.85: 0.99: 0.03: 0.03.

反応生成ガスの分析は、反応器及び急冷塔に直結させたガスクロマトグラフィーで上述とおり行った。反応開始から24時間後の反応成績は、n−ブテンの転化率が98.2%、ブタジエンの選択率が88.6%、ブタジエン収率が87.0%であった。   The analysis of the reaction product gas was performed as described above by gas chromatography directly connected to the reactor and quenching tower. As for the reaction results 24 hours after the start of the reaction, the conversion of n-butene was 98.2%, the selectivity of butadiene was 88.6%, and the butadiene yield was 87.0%.

上記(c)の工程において、急冷塔塔頂からの排出ガス温度は50℃であり、また、24時間後の排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は0.02重量%、メタクロレインの濃度は0.04重量%であった。尿素の原単位は、0.038kg−尿素/kg−ブタジエンであった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度99.5%のブタジエンを得た。   In the step (c), the temperature of the exhaust gas from the top of the quenching tower is 50 ° C., the concentration of acetaldehyde in the exhaust gas after 24 hours is 0.02% by weight, and the concentration of methacrolein is 0.2%. It was 04% by weight. The basic unit of urea was 0.038 kg-urea / kg-butadiene. The obtained butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 99.5%.

(実施例6)
上記(c)の工程における反応生成ガスの急冷剤として酢酸によりpHを2.5に調節した10重量%の尿素水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。24時間後の急冷塔塔頂からの排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は0.08重量%、メタクロレインの濃度は0.22重量%であった。尿素の原単位は、0.041kg−尿素/kg−ブタジエンであった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度99.4%のブタジエンを得た。
(Example 6)
In the same manner as in Example 1, except that a 10 wt% aqueous urea solution whose pH was adjusted to 2.5 with acetic acid was used as a quenching agent for the reaction product gas in the step (c), production of butadiene and reaction product gas Quenching and butadiene purification were performed. The concentration of acetaldehyde in the exhaust gas from the top of the quenching tower after 24 hours was 0.08% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.22% by weight. The basic unit of urea was 0.041 kg-urea / kg-butadiene. The obtained butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 99.4%.

(実施例7)
上記(c)の工程における反応生成ガスの急冷剤として、急冷塔の上段から硫酸によりpHを1.8に調節した10重量%の尿素水溶液を100L/時間で噴霧し、急冷塔の中段及び上段からトルエンを100L/時間で噴霧した以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。24時間後の急冷塔塔頂からの排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は0.05重量%、メタクロレインの濃度は0.18重量%であった。尿素の原単位は、0.053kg−尿素/kg−ブタジエンであった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度99.5%のブタジエンを得た。
(Example 7)
As a quenching agent for the reaction product gas in the step (c), a 10 wt% urea aqueous solution adjusted to pH 1.8 with sulfuric acid is sprayed at 100 L / hour from the upper stage of the quenching tower, and the middle and upper stages of the quenching tower are sprayed. Except that toluene was sprayed at 100 L / hour, butadiene production, reaction product gas quenching, and butadiene purification were performed in the same manner as in Example 1. The concentration of acetaldehyde in the exhaust gas from the top of the quenching tower after 24 hours was 0.05% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.18% by weight. The basic unit of urea was 0.053 kg-urea / kg-butadiene. The obtained butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 99.5%.

(実施例8)
上記(c)の工程における反応生成ガスの急冷剤としてpHを1.8に調節した10重量%のアセトアミド水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。24時間後の急冷塔塔頂からの排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は、0.08重量%、メタクロレインの濃度は0.20重量%であった。尿素の原単位は、0.050kg−尿素/kg−ブタジエンであった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度99.4%のブタジエンを得た。
(Example 8)
Production of butadiene and quenching of the reaction product gas in the same manner as in Example 1 except that a 10% by weight aqueous solution of acetamide having a pH adjusted to 1.8 was used as the reaction product gas quenching agent in the step (c). Purification of butadiene was performed. The concentration of acetaldehyde in the exhaust gas from the top of the quenching tower after 24 hours was 0.08% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.20% by weight. The basic unit of urea was 0.050 kg-urea / kg-butadiene. The obtained butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 99.4%.

(比較例1)
上記(c)の工程における反応生成ガスの急冷剤として水を用いた以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。24時間後の急冷塔塔頂からの排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は、0.15重量%、メタクロレインの濃度は、0.36重量%であった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度98.6%のブタジエンを得た。
(Comparative Example 1)
Production of butadiene, quenching of the reaction product gas, and purification of butadiene were carried out in the same manner as in Example 1 except that water was used as the quenching agent for the reaction product gas in the step (c). The concentration of acetaldehyde in the exhaust gas from the top of the quenching tower after 24 hours was 0.15% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.36% by weight. The resulting butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 98.6%.

(比較例2)
上記(c)の急冷工程における反応生成ガスの急冷剤としてpH12.6の25重量%の苛性ソーダ水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。24時間後の急冷塔塔頂からの排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は、0.13重量%、メタクロレインの濃度は、0.35重量%であった。苛性ソーダの原単位は、0.024kg−苛性ソーダ/kg−ブタジエンであった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度98.7%のブタジエンを得た。
(Comparative Example 2)
Production of butadiene, quenching of the reaction product gas, purification of butadiene, as in Example 1, except that a 25% by weight aqueous solution of caustic soda having a pH of 12.6 was used as a quenching agent for the reaction product gas in the quenching step of (c) above. Went. The concentration of acetaldehyde in the exhaust gas from the top of the quenching tower after 24 hours was 0.13% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.35% by weight. The basic unit of caustic soda was 0.024 kg-caustic soda / kg-butadiene. The obtained butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 98.7%.

(比較例3)
上記(c)の工程における反応生成ガスの急冷剤としてpH8.7の25重量%のモノエタノールアミンを用いた以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。また、24時間後の排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は0.04重量%、メタクロレインの濃度は、0.05重量%であった。モノエタノールアミンの原単位は、0.086kg−モノエタノールアミン/kg−ブタジエンであった。このようにモノエタノールアミン水溶液は、反応生成ガスの急冷剤として用いると、アセトアルデヒド以外のアルデヒド、ケトン、及びカルボン酸とも反応するため、その消費量が多くなることがわかった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度99.5%のブタジエンを得た。
(Comparative Example 3)
Production of butadiene, quenching of the reaction product gas, purification of butadiene, as in Example 1, except that 25 wt% monoethanolamine having a pH of 8.7 was used as the reaction product gas quenching agent in the step (c). Went. The concentration of acetaldehyde in the exhaust gas after 24 hours was 0.04% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.05% by weight. The basic unit of monoethanolamine was 0.086 kg-monoethanolamine / kg-butadiene. Thus, it was found that when the monoethanolamine aqueous solution is used as a quenching agent for the reaction product gas, it also reacts with aldehydes other than acetaldehyde, ketones, and carboxylic acids, so that the amount of consumption increases. The obtained butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 99.5%.

(比較例4)
上記(c)の工程における反応生成ガスの急冷剤として水と尿素を混合した30重量%の尿素水溶液を用いた以外は、実施例1と同様にブタジエンの製造、反応生成ガスの急冷、ブタジエンの精製を行った。24時間後の排出ガス中のアセトアルデヒドの濃度は0.12重量%、メタクロレインの濃度は、0.31重量%であった。尿素の原単位は、0.014kg−尿素/kg−ブタジエンであった。得られたブタジエン溶液は抽出蒸留塔に導入して精製し、純度98.5%のブタジエンを得た。
(Comparative Example 4)
In the same manner as in Example 1, except that a 30 wt% aqueous urea solution mixed with water and urea was used as the reaction product gas quenching agent in the step (c), butadiene production, reaction product gas quenching, Purification was performed. The concentration of acetaldehyde in the exhaust gas after 24 hours was 0.12% by weight, and the concentration of methacrolein was 0.31% by weight. The basic unit of urea was 0.014 kg-urea / kg-butadiene. The resulting butadiene solution was introduced into an extractive distillation column and purified to obtain butadiene having a purity of 98.5%.

例えば、炭素数4以上のモノオレフィンを含む炭化水素と分子状酸素とを、金属酸化物及び担体を含む触媒を用いた接触酸化脱水素反応によって、これらのモノオレフィンに対応する共役ジオレフィンを製造するにあたり、本発明の製造方法では、共役ジオレフィンの重合を阻害する不純物を急冷工程において充分に低減させることによって、合成ゴムや樹脂等の原料として好適に使用できる共役ジオレフィンを製造することができる。   For example, conjugated diolefins corresponding to these monoolefins are produced by catalytic oxidative dehydrogenation reaction using hydrocarbons containing monoolefins having 4 or more carbon atoms and molecular oxygen using a catalyst containing a metal oxide and a support. In this regard, in the production method of the present invention, it is possible to produce a conjugated diolefin that can be suitably used as a raw material for synthetic rubber, resin, etc., by sufficiently reducing impurities that inhibit the polymerization of the conjugated diolefin in the rapid cooling step. it can.

1:反応器、2:急冷塔、3:吸収塔、4:スタビライザ、5:フラッシュ塔、6:冷却器、7:抽出蒸留塔、8:放散塔、9:抽出蒸留塔、10:蒸留塔、11:蒸留塔、12:ブタジエン、13:脱水塔、14:溶媒吸収塔、15:脱気塔、16:溶媒分離塔、21:チムニー、21A:チムニー、21B:チムニー、21C:チムニー、22:充填床、22A:充填床、22B:充填床、22C:充填床、23A:噴霧装置、23B:噴霧装置、23C:噴霧装置、23D:噴霧装置、24A:ポンプ、24B:ポンプ、24C:ポンプ、24D:ポンプ、25A:デカンタ、25B:デカンタ、25C:デカンタ、25D:デカンタ、31:反応生成ガス、32:急冷(洗浄)後の反応生成ガス、33:ガスの流れ、41:急冷剤 1: reactor, 2: quenching tower, 3: absorption tower, 4: stabilizer, 5: flash tower, 6: cooler, 7: extractive distillation tower, 8: stripping tower, 9: extractive distillation tower, 10: distillation tower 11: distillation column, 12: butadiene, 13: dehydration column, 14: solvent absorption column, 15: degassing column, 16: solvent separation column, 21: chimney, 21A: chimney, 21B: chimney, 21C: chimney, 22 : Packed bed, 22A: packed bed, 22B: packed bed, 22C: packed bed, 23A: spraying device, 23B: spraying device, 23C: spraying device, 23D: spraying device, 24A: pump, 24B: pump, 24C: pump 24D: pump, 25A: decanter, 25B: decanter, 25C: decanter, 25D: decanter, 31: reaction product gas, 32: reaction product gas after quenching (washing), 33: gas flow, 41: quenching agent

Claims (3)

n−ブテンを含む原料ガスと酸素含有ガスとを反応器内で触媒と接触させて、ブタジエンを含む反応生成ガスを生成させる反応工程と、前記反応生成ガスを急冷塔内で、急冷剤によって洗浄する急冷工程とを含み、前記急冷剤としてアミドと水と酸性溶剤とを含むアミド水溶液を用いる、ブタジエンの製造方法。   A reaction step in which a raw material gas containing n-butene and an oxygen-containing gas are brought into contact with a catalyst in a reactor to produce a reaction product gas containing butadiene, and the reaction product gas is washed with a quenching agent in a quenching tower. A method for producing butadiene, which comprises using an aqueous amide solution containing an amide, water and an acidic solvent as the quenching agent. 前記アミド水溶液のpHを0.1〜6.0に制御する、請求項1に記載のブタジエンの製造方法。   The method for producing butadiene according to claim 1, wherein the pH of the aqueous amide solution is controlled to 0.1 to 6.0. 前記アミドが、尿素、ホルムアミド、アセトアミド、エチルアミド及びアクリルアミドからなる群から選択されるいずれか1種類以上である、請求項1又は2に記載のブタジエンの製造方法。   The method for producing butadiene according to claim 1 or 2, wherein the amide is at least one selected from the group consisting of urea, formamide, acetamide, ethylamide, and acrylamide.
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