JP2001039966A - Production of maleic anhydride - Google Patents

Production of maleic anhydride

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JP2001039966A
JP2001039966A JP2000146042A JP2000146042A JP2001039966A JP 2001039966 A JP2001039966 A JP 2001039966A JP 2000146042 A JP2000146042 A JP 2000146042A JP 2000146042 A JP2000146042 A JP 2000146042A JP 2001039966 A JP2001039966 A JP 2001039966A
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Japan
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gas
reaction product
reaction
product gas
concentration
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Application number
JP2000146042A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Iizuka
義明 飯塚
Tatsuya Ihara
達也 井原
Yasuyuki Yamauchi
康之 山内
Mamoru Sawano
守 澤野
Itaru Sawaki
至 沢木
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a safe method for producing maleic anhydride excellent in economical efficiency. SOLUTION: The safety coefficient F satisfies formula I: F=FL-FR>0 FL is represented by formula II: FL=C/CT/C0; FR indicates a numerical value calculated by formula III: FR=2.319×10-5×T2-1.688×102×T+3.288+(P-0.15)×0.3 [T denotes the temperature ( deg.C) of the reaction product gas; P denotes the reaction pressure (MPaG); C denotes the combustible gas concentration (vol.%) in the reaction product gas; C0 denotes the oxygen gas concentration (vol.%) in the residual gas; and CT denotes the stoichiometric combustible gas concentration (vol.%)]} when the function of the reaction product gas composition is FL and the function of the temperature and pressure of the reaction product gas is FR in a method for producing maleic anhydride by a vapor-phase oxidizing reaction of a >=4C aliphatic hydrocarbon in the presence of a catalyst.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、無水マレイン酸の
製造方法に関し、さらに詳しくは、炭素数4以上の脂肪
族炭化水素を原料として触媒の存在下、気相酸化反応に
より無水マレイン酸を製造する方法において、安全性が
確保された効率的な無水マレイン酸の製造方法に関す
る。
The present invention relates to a method for producing maleic anhydride, and more particularly, to a method for producing maleic anhydride by a gas phase oxidation reaction in the presence of a catalyst using an aliphatic hydrocarbon having 4 or more carbon atoms as a raw material. The present invention relates to a method for efficiently producing maleic anhydride, wherein safety is ensured.

【0002】[0002]

【従来の技術】流動床反応器を用いて、炭化水素を原料
として触媒の存在下、気相酸化反応によって無水マレイ
ン酸を製造する方法においては、気体状の原料炭化水素
を予め空気等の酸素含有ガスと混合して触媒流動層に導
入するか、または、空気等の酸素含有ガスで流動状態に
ある触媒流動層に気体状の原料炭化水素を導入して接触
反応を行う。この際、触媒が反応生成ガスに随伴されて
流動層より上方に運搬されることにより、流動床反応器
内には、触媒の大部分が存在する濃厚流動層と、その上
方に触媒密度の低い希薄流動層が形成される。流動床反
応器を用いて触媒の存在下、炭素数4以上の脂肪族炭化
水素を原料とした気相酸化反応により無水マレイン酸を
製造する方法においては、生産性を向上させる目的か
ら、固定床反応器を用いた反応に比べて高炭化水素濃
度、すなわち反応器供給全ガス中の原料炭化水素濃度を
3.7容積%以上7.0容積%以下とし、炭化水素と空
気を原料として供給する方法が一般的である。この場
合、反応生成ガス中の可燃物濃度(炭化水素濃度、無水
マレイン酸濃度および一酸化炭素濃度の合計濃度)は、
いわゆる爆発下限界濃度を越えているため、反応生成ガ
スが更に無触媒酸化反応によって反応する可能性があ
る。
2. Description of the Related Art In a method of producing maleic anhydride by a gas-phase oxidation reaction using a hydrocarbon as a raw material in the presence of a catalyst using a fluidized bed reactor, a gaseous raw material hydrocarbon is previously converted to oxygen such as air. The catalytic reaction is carried out by mixing with the contained gas and introducing the mixed gas into the catalyst fluidized bed, or by introducing a gaseous raw material hydrocarbon into the fluidized catalyst fluidized bed with an oxygen-containing gas such as air. At this time, the catalyst is transported above the fluidized bed accompanying the reaction product gas, so that in the fluidized bed reactor, a dense fluidized bed in which most of the catalyst exists and a catalyst having a low catalyst density A thin fluidized bed is formed. In a method of producing maleic anhydride by a gas phase oxidation reaction using an aliphatic hydrocarbon having 4 or more carbon atoms as a raw material in the presence of a catalyst using a fluidized bed reactor, a fixed bed is used for the purpose of improving productivity. The hydrocarbon concentration is higher than that in the reaction using the reactor, that is, the raw material hydrocarbon concentration in the total gas supplied to the reactor is set to 3.7% by volume or more and 7.0% by volume or less, and hydrocarbons and air are supplied as raw materials. The method is general. In this case, the combustible substance concentration (total concentration of hydrocarbon concentration, maleic anhydride concentration and carbon monoxide concentration) in the reaction product gas is
Since the concentration exceeds the so-called lower explosive limit concentration, the reaction product gas may further react by a non-catalytic oxidation reaction.

【0003】流動床反応器を用いた反応では触媒粒子を
存在させることにより、この無触媒酸化反応を抑えるこ
とができるが、希薄流動層領域では触媒密度が低いた
め、生成物である無水マレイン酸や原料である炭化水素
の無触媒酸化反応が進行する危険性が高い。すなわち、
高温の空気等の酸素含有ガス雰囲気下においては無水マ
レイン酸や反応生成ガス中に実質的濃度で含有されてい
る未反応原料炭化水素は無触媒酸化を受け易く、無触媒
酸化反応により製品である無水マレイン酸の収率低下を
招くばかりではなく、場合によっては異常発熱による暴
走反応や甚だしい場合には爆発の危険性もある。
In a reaction using a fluidized bed reactor, the presence of catalyst particles can suppress this non-catalytic oxidation reaction. However, since the catalyst density is low in the region of a thin fluidized bed, the product maleic anhydride is used. There is a high risk that the non-catalytic oxidation reaction of hydrocarbons and raw materials proceeds. That is,
Under an oxygen-containing gas atmosphere such as high-temperature air, unreacted raw material hydrocarbons contained in maleic anhydride and reaction product gas at a substantial concentration are susceptible to non-catalytic oxidation, and are products due to non-catalytic oxidation. Not only does the yield of maleic anhydride decrease, but also in some cases, there is a risk of runaway reaction due to abnormal heat generation or explosion in severe cases.

【0004】反応生成ガス中の可燃物濃度が爆発下限界
濃度を越えている場合に、希薄流動層領域での無触媒酸
化反応を防ぐ方法としては、酸素濃度を限界酸素濃度よ
り低く保つ方法、或いは可燃物濃度を爆発上限界濃度よ
り高く保つ方法がある。
[0004] When the concentration of combustibles in the reaction product gas exceeds the lower explosive limit concentration, as a method for preventing the non-catalytic oxidation reaction in the lean fluidized bed region, there are methods to keep the oxygen concentration lower than the limit oxygen concentration. Alternatively, there is a method of keeping the concentration of combustibles higher than the upper limit of explosion.

【0005】この無触媒酸化を抑制すべく、例えば特公
平8−9606号公報には、希薄流動層内に間接熱交換
装置を設置し、反応生成ガスを330〜450℃、好ま
しくは350〜400℃に冷却する方法が提案されてい
るが、過度の冷却はかえって反応停止や触媒劣化等の危
険性が増大すると共に、本発明者等の検討によると、こ
の方法では、安定した安全運転が必ずしも充分とは言え
ないことが判明した。
In order to suppress this non-catalytic oxidation, for example, Japanese Patent Publication No. 9606/1996 discloses that an indirect heat exchanger is installed in a dilute fluidized bed and the reaction product gas is heated to 330 to 450 ° C., preferably 350 to 400 ° C. Although a method of cooling to ℃ has been proposed, excessive cooling rather increases the risk of stopping the reaction and deteriorating the catalyst, and according to studies by the present inventors, in this method, stable safe operation is not necessarily achieved. It turned out not to be enough.

【0006】また、反応器出口での酸素濃度を反応生成
ガスに含まれる可燃物のうちで限界酸素濃度の一番小さ
い可燃物、例えば一酸化炭素等を限界酸素濃度以下にす
る方法では、反応生成ガス中の酸素濃度を過度に低下さ
せることになり、製品である無水マレイン酸収率が低下
するという好ましくない結果を招くと同時に、触媒がそ
の低い酸素濃度雰囲気によって過度の還元により劣化す
る等の問題があった。
In the method of reducing the oxygen concentration at the outlet of the reactor from the combustible having the lowest critical oxygen concentration among the combustibles contained in the reaction product gas, for example, carbon monoxide or the like, the reaction is carried out at a lower limit. Excessive reduction of the oxygen concentration in the product gas leads to an undesired result of lowering the yield of maleic anhydride as a product, and at the same time, the catalyst is deteriorated by excessive reduction due to the low oxygen concentration atmosphere. There was a problem.

【0007】一方、反応生成ガスの爆発上限界濃度につ
いては精度の高い推算方法が未だ知られておらず、従っ
て酸素濃度の比較的高い領域において可燃物濃度を爆発
上限界よりも高く保つ方法をとることはできなかった。
一方、固定床反応器を用いた反応の場合、通常は反応生
成ガス中の可燃物濃度は爆発下限界よりも低いために上
記のような問題は起こらない。しかし、近年、生産性を
向上させるために、原料濃度をより高くする方法や未反
応炭化水素をリサイクルさせる方法等の提案がなされて
おり、運転条件によっては、固定床反応器の場合にも反
応生成ガスの無触媒酸化反応が起こる可能性がある。
On the other hand, a method for estimating the upper limit of the explosion limit of the reaction product gas with high accuracy has not yet been known. Therefore, a method of keeping the concentration of the combustible material higher than the upper limit of the explosion in a region where the oxygen concentration is relatively high is known. I couldn't take it.
On the other hand, in the case of a reaction using a fixed-bed reactor, the above-described problem does not occur because the concentration of combustibles in the reaction product gas is usually lower than the lower explosive limit. However, in recent years, in order to improve productivity, methods for increasing the raw material concentration and methods for recycling unreacted hydrocarbons have been proposed. A non-catalytic oxidation reaction of the produced gas may occur.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の従来
技術に鑑み、触媒の存在下、炭素数4以上の脂肪族炭化
水素の気相酸化反応により無水マレイン酸を製造する方
法において、反応生成ガスの無触媒酸化による未反応炭
化水素や生成物である無水マレイン酸の損失を防止し、
かつ安全を確保すると同時に無水マレイン酸収率を可能
な限り高く保ち、更には触媒の還元による劣化を防止す
ることにより、安全で経済性に優れた無水マレイン酸の
製造方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。すなわち、反応生成ガスが常に爆発上限界よりも高
い可燃物濃度領域にあることを確認する手段を提供する
ことにより、安全を確保した上で、経済性に優れた操業
を可能とするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In view of the above-mentioned prior art, the present invention relates to a method for producing maleic anhydride by a gas phase oxidation reaction of an aliphatic hydrocarbon having 4 or more carbon atoms in the presence of a catalyst. Prevent loss of unreacted hydrocarbons and product maleic anhydride by non-catalytic oxidation of product gas,
The objective is to provide a safe and economical method for producing maleic anhydride by keeping the yield of maleic anhydride as high as possible and at the same time preventing the catalyst from deteriorating due to reduction. It was done as. That is, by providing a means for confirming that the reaction product gas is always in a combustible substance concentration region higher than the upper limit of explosion, it is possible to ensure economical operation while ensuring safety. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく鋭意検討した結果、反応生成ガスの温度、
反応圧力およびその反応生成ガス中のガス組成とが一定
の関係式を満たしていれば、触媒が存在しなくても酸化
反応は起こらず、従って安全且つ効率的に無水マレイン
酸が製造可能なことを見出し、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明によれば、触媒の存在下、炭素数4以
上の脂肪族炭化水素の気相酸化反応により無水マレイン
酸を製造する方法において、反応生成ガス組成の関数を
Lとし、反応生成ガスの温度と圧力の関数をFRとした
ときに、安全係数Fが、下記式(1): F=FL−FR>0 (1) [式(1)中、FLは下記式(2): FL=C/CT/CO (2) で算出される数値を示し、FRは下記式(3): FR=2.319×10-5×T2−1.688×10-2×T+3.288+(P− 0.15)×0.3 (3) で算出される数値を示し、ここで、式(2)及び(3)
中、Tは反応生成ガスの温度(℃)を示し、Pは反応圧
力(MPaG)を示し、Cは反応生成ガス中の可燃ガス
濃度(容積%)を示し、COは残余ガス中の酸素ガス濃
度(容積%)を示し、CTは量論可燃ガス濃度(容積
%)を示す]を満足していることを特徴とする無水マレ
イン酸の製造方法が提供される。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that the temperature of the reaction product gas,
If the reaction pressure and the gas composition in the reaction product gas satisfy a certain relational expression, the oxidation reaction does not occur even in the absence of a catalyst, so that maleic anhydride can be produced safely and efficiently. And completed the present invention. That is, according to the present invention, in a method for producing maleic anhydride by a gas phase oxidation reaction of an aliphatic hydrocarbon having 4 or more carbon atoms in the presence of a catalyst, a function of a reaction product gas composition is set to FL, and the function of the temperature and pressure of the gas when the F R, the safety factor F is a compound represented by the following formula (1): F = F L -F R> 0 (1) [ in the formula (1), F L is represented by the following formula (2): F L = C / C T / C O indicates value calculated by (2), F R is the following formula (3): F R = 2.319 × 10 -5 × T 2 -1. 688 × 10 −2 × T + 3.288 + (P−0.15) × 0.3 (3) Here, a numerical value calculated by the equation (2) and (3) is shown.
In the equation, T indicates the temperature (° C.) of the reaction product gas, P indicates the reaction pressure (MPaG), C indicates the combustible gas concentration (% by volume) in the reaction product gas, and C O indicates the oxygen in the residual gas. shows the gas concentration (volume%), C T is the manufacturing method of maleic anhydride, characterized in that satisfies the showing the Ryoron combustible gas concentration (volume%) is provided.

【0010】また、本発明の別の態様によれば、流動床
反応器を用い、触媒の存在下、炭素数4以上の脂肪族炭
化水素の気相酸化反応により無水マレイン酸を製造する
方法において、反応生成ガス組成の関数をFLとし、反
応生成ガスの温度と圧力の関数をFRとしたときに、安
全係数Fが、下記式(1): F=FL−FR>0 (1) [式(1)中、FLは下記式(2): FL=C/CT/CO (2) で算出される数値を示し、FRは下記式(3): FR=2.319×10-5×T2−1.688×10-2×T+3.288+(P− 0.15)×0.3 (3) で算出される数値を示し、ここで、式(2)及び(3)
中、Tは反応生成ガスの温度(℃)を示し、Pは反応圧
力(MPaG)を示し、Cは該反応生成ガス中の可燃ガ
ス濃度(容積%)を示し、COは残余ガス中の酸素ガス
濃度(容積%)を示し、CTは量論可燃ガス濃度(容積
%)を示す]を満足するように酸素含有ガス供給量、炭
化水素供給量、反応温度、反応生成ガスの温度、反応圧
力又は触媒量を調節することを特徴とする無水マレイン
酸の製造方法が提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing maleic anhydride by a gas phase oxidation reaction of an aliphatic hydrocarbon having 4 or more carbon atoms in the presence of a catalyst using a fluidized bed reactor. When the function of the reaction product gas composition is F L and the function of the reaction product gas temperature and pressure is F R , the safety factor F is given by the following equation (1): F = F L −F R > 0 ( 1) wherein (1), F L is represented by the following formula (2): F L = C / C T / C O ( indicating the numeric value calculated at 2), F R is the following formula (3): F R = 2.319 × 10 −5 × T 2 −1.688 × 10 −2 × T + 3.288 + (P−0.15) × 0.3 (3) 2) and (3)
In the equation, T indicates the temperature (° C.) of the reaction product gas, P indicates the reaction pressure (MPaG), C indicates the concentration (% by volume) of the combustible gas in the reaction product gas, and C O indicates the concentration in the residual gas. an oxygen gas concentration (volume%), C T is Ryoron combustible gas concentration oxygen containing gas supply amount so as to satisfy showing a (volume%), the hydrocarbon supply amount, reaction temperature, the temperature of the reaction product gas, A method for producing maleic anhydride is provided, wherein the reaction pressure or the amount of catalyst is adjusted.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の方法では、酸化触媒を収
容した反応器中で原料炭化水素と酸素含有ガスとを接触
させ、気相酸化反応により無水マレイン酸を製造する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the method of the present invention, a raw material hydrocarbon and an oxygen-containing gas are brought into contact in a reactor containing an oxidation catalyst, and maleic anhydride is produced by a gas phase oxidation reaction.

【0012】本発明において、酸化触媒としては無水マ
レイン酸の製造に有効な触媒であれば特に制限されるも
のではないが、バナジウム−リン系複合酸化物を主成分
とした触媒が特に好ましく使用できる。バナジウム−リ
ン系複合酸化物を主成分とした触媒としては、バナジウ
ムおよびリンを主要構成元素とする複合酸化物を活性成
分とする酸化触媒であって、例えば、米国特許第4,5
25,471号、同第4,317,778号、同第4,
511,670号、同第4,520,127号、同第
5,530,144号および同第5,498,731号
等の各明細書に記載されているような、従来公知の方法
により製造されるものを用いることができる。
In the present invention, the oxidation catalyst is not particularly limited as long as it is a catalyst effective for the production of maleic anhydride, but a catalyst containing a vanadium-phosphorus complex oxide as a main component can be particularly preferably used. . Examples of the catalyst containing a vanadium-phosphorus-based composite oxide as a main component include an oxidation catalyst containing a composite oxide containing vanadium and phosphorus as main components as active components. For example, US Pat.
No. 25,471, No. 4,317,778, No. 4,
No. 511,670, 4,520,127, 5,530,144, and 5,498,731, and the like. Can be used.

【0013】また、本発明において、流動床反応器で使
用する触媒の性状は、通常の流動床反応器で使用される
触媒性状であれば使用可能である。好ましくは、重量平
均粒子径が30〜100μm、好ましくは40〜80μ
mであって、粒子径が44μm以下の粒径の微粉を10
〜80重量%、好ましくは20〜70重量%含み、且つ
粒子密度が5000kg/m3以下、好ましくは400
0kg/m3以下のGeldertの粒子分類マップのA(Geld
ert D., Powder Technology, 7, 285 (1973)参照)に分
類されるものが好ましい。
In the present invention, the properties of the catalyst used in the fluidized-bed reactor can be used as long as it is the property of a catalyst used in an ordinary fluidized-bed reactor. Preferably, the weight average particle size is 30 to 100 μm, preferably 40 to 80 μm
m and a fine powder having a particle diameter of 44 μm or less
8080% by weight, preferably 20-70% by weight, and the particle density is 5,000 kg / m 3 or less, preferably 400 kg / m 3 or less.
A (Geld) of Geldert's particle classification map of 0 kg / m 3 or less
ert D., Powder Technology, 7, 285 (1973)).

【0014】重量平均粒子径が30μmより小さい場合
又は粒子径が44μm以下の粒径の微粉が80重量%よ
り多く存在する場合は、流動床反応器より飛散する触媒
量が多くなるため経済的ではない。また、重量平均粒子
径が100μmより大きい場合、粒子径が44μm以下
の粒径の微粉が10重量%より少なく存在する場合又は
粒子密度が5000kg/m3よりも高い場合は、粒子
が重すぎるため、粒子を流動させて気固接触を行う流動
床反応器で使用するには好ましくない。
When the weight average particle diameter is smaller than 30 μm or when fine particles having a particle diameter of 44 μm or less are present in an amount of more than 80% by weight, the amount of catalyst scattered from the fluidized bed reactor increases, so that it is not economical. Absent. When the weight average particle diameter is larger than 100 μm, when the fine powder having a particle diameter of 44 μm or less is less than 10% by weight, or when the particle density is higher than 5000 kg / m 3 , the particles are too heavy. However, it is not preferable for use in a fluidized bed reactor in which particles are fluidized to perform gas-solid contact.

【0015】原料炭化水素としては、炭素数4以上の脂
肪族炭化水素が使用され、中で、n−ブタン等のブタン
類、1−ブテン、2−ブテン等のブテン類、1,2−ブ
タジエン、1,3−ブタジエン等のブタジエン類等の炭
素数4の脂肪族炭化水素が好適であり、n−ブタンが特
に好適である。
As the raw material hydrocarbon, an aliphatic hydrocarbon having 4 or more carbon atoms is used. Among them, butanes such as n-butane, butenes such as 1-butene and 2-butene, and 1,2-butadiene are used. C4 aliphatic hydrocarbons such as butadiene such as 1,3-butadiene and the like are preferable, and n-butane is particularly preferable.

【0016】酸素含有ガスとしては、通常、空気が使用
されるが、不活性ガスで希釈された空気や酸素を加えて
富化された空気等を使用することもできる。
Air is usually used as the oxygen-containing gas, but air diluted with an inert gas or air enriched with oxygen can also be used.

【0017】反応器供給ガス中の原料炭化水素濃度及び
酸素濃度は特に制限を受けないが、通常行われている高
転化率反応においては、炭化水素濃度は3.7容積%以
上7.0容積%以下、好ましくは4.0容積%以上6.
0容積%以下が望ましく、酸素濃度は18容積%以上3
5容積%以下、好ましくは19容積%以上30容積%以
下で反応させることが好ましい。また反応器で反応しな
かった炭化水素を回収して反応器に戻し再使用する場合
には、酸素濃度は20容積%以上50容積%以下、好ま
しくは25容積%以上40容積%以下、炭化水素濃度
(容積%)は酸素濃度(容積%)との比、酸素濃度/炭
化水素濃度が1以上5以下となるように調節されること
が好ましい。
The raw material hydrocarbon concentration and oxygen concentration in the feed gas of the reactor are not particularly limited, but in a usual high conversion reaction, the hydrocarbon concentration is not less than 3.7% by volume and not more than 7.0% by volume. % Or less, preferably 4.0% by volume or more.
0 volume% or less is desirable, and the oxygen concentration is 18 volume% or more and 3
The reaction is preferably performed at 5% by volume or less, preferably 19% by volume or more and 30% by volume or less. When the hydrocarbons not reacted in the reactor are recovered and returned to the reactor for reuse, the oxygen concentration should be 20% by volume or more and 50% by volume or less, preferably 25% by volume or more and 40% by volume or less. The concentration (% by volume) is preferably adjusted so that the ratio of the oxygen concentration (% by volume) to the oxygen concentration / hydrocarbon concentration is 1 or more and 5 or less.

【0018】本発明において、流動床反応器を使用する
場合は、反応器の底部に触媒流動層の下端を画するガス
分散板、酸素含有ガス供給管、原料炭化水素供給管等を
備え、反応器の頂部に反応ガス抜き出し管を備えたもの
が好ましい。更に炭化水素供給口は、ガス分散板から上
方に離れた位置に開口しているのが好ましく、また反応
生成ガスと反応ガスに随伴してくる触媒とを分離するた
めのサイクロンや触媒フィルター等の微粒子回収装置は
反応器内部又は外部のいずれに設置されていてもよい。
また、微粒子回収装置で回収された触媒は、濃厚流動層
の下部領域に戻されるのが好ましい。流動床反応器に設
置されるこれらの装置及びその位置等は、それ自体公知
の通常用いられるものでよい。また、濃厚流動層および
希薄流動層が形成されるべき位置に反応生成ガスの除熱
のための間接熱交換装置、例えば除熱コイル等を備えた
ものが好適である。
In the present invention, when a fluidized bed reactor is used, a gas dispersion plate defining the lower end of the catalyst fluidized bed, an oxygen-containing gas supply pipe, a raw hydrocarbon supply pipe, and the like are provided at the bottom of the reactor. It is preferable to provide a reaction gas extraction tube at the top of the vessel. Further, the hydrocarbon supply port is preferably opened at a position away from the gas dispersion plate, and a cyclone or a catalyst filter for separating a reaction product gas and a catalyst accompanying the reaction gas is preferably used. The particulate recovery device may be installed inside or outside the reactor.
Further, the catalyst recovered by the fine particle recovery device is preferably returned to the lower region of the dense fluidized bed. These devices installed in the fluidized bed reactor and their positions may be those known per se and commonly used. Further, it is preferable to provide an indirect heat exchange device for removing heat of the reaction product gas at a position where the rich fluidized bed and the lean fluidized bed are to be formed, for example, a device having a heat removal coil.

【0019】流動床反応器中のガス分散板上の酸化触媒
は、底部のガス分散板の下方の供給口から吹き込まれた
ガスによって流動化させられ、ガス分散板の上方に濃厚
流動層を形成する。そして、この濃厚流動層において原
料炭化水素の気相酸化反応により、無水マレイン酸が生
成する。その後、生成物の無水マレイン酸の他に未反応
の原料炭化水素および酸素、ならびに副生した二酸化炭
素、一酸化炭素および水等を様々な濃度で含有する反応
生成ガスは、触媒の少量を随伴しつつ濃厚流動層の上面
から流出して、その上方に、希薄流動層を形成する。反
応生成ガスは、次いで、反応器頂部(内部もしくは外
部)に設置されたサイクロン等の微粒子回収装置に導入
されて、随伴触媒と分離されて反応器から抜き出され、
抜き出された反応生成ガスから無水マレイン酸が回収さ
れる。
The oxidation catalyst on the gas distribution plate in the fluidized bed reactor is fluidized by the gas blown from the supply port below the bottom gas distribution plate to form a dense fluidized bed above the gas distribution plate. I do. Then, in the dense fluidized bed, maleic anhydride is generated by a gas phase oxidation reaction of the raw material hydrocarbon. After that, the reaction product gas containing various concentrations of unreacted raw material hydrocarbons and oxygen, as well as by-product carbon dioxide, carbon monoxide and water, in addition to the product maleic anhydride, accompanies a small amount of catalyst. While flowing out from the upper surface of the dense fluidized bed, and a thin fluidized bed is formed above the fluidized bed. The reaction product gas is then introduced into a particulate recovery device such as a cyclone installed at the top (inside or outside) of the reactor, separated from the associated catalyst, and extracted from the reactor,
Maleic anhydride is recovered from the extracted reaction product gas.

【0020】無水マレイン酸の分離・回収は、それ自体
公知の通常用いられる方法、例えば、反応ガスを冷却し
て無水マレイン酸を凝縮させる方法、反応ガスを水と接
触させて無水マレイン酸をマレイン酸として水中に捕集
する方法、反応ガスをジアルキルフタル酸エステル或い
はテトラヒドロフタル酸やヘキサヒドロフタル酸等のフ
タル酸水添物のアルキルエステル等の有機溶媒と接触さ
せて有機溶媒中に捕集する方法などを用いることができ
る。
The maleic anhydride can be separated and recovered by a commonly used method known per se, for example, a method of condensing maleic anhydride by cooling the reaction gas, or a method of contacting the reaction gas with water to convert maleic anhydride to maleic anhydride. A method of trapping in water as an acid, the reaction gas is contacted with an organic solvent such as a dialkyl phthalate ester or an alkyl ester of a hydrogenated phthalic acid such as tetrahydrophthalic acid or hexahydrophthalic acid to be trapped in the organic solvent. A method or the like can be used.

【0021】また、例えば特開平8−325256号公
報に記載されている通り、反応器から流出した反応生成
ガスから無水マレイン酸を分離・回収した後の残りガス
から、反応器で反応しなかった原料炭化水素を回収し、
回収された炭化水素ガスを反応器に戻し再使用してもよ
い。この場合、反応器には反応器への全供給ガス中の酸
素濃度と炭化水素濃度を所定の値に保つように、酸素含
有ガスと炭化水素が供給される。
Further, as described in JP-A-8-325256, for example, maleic anhydride was not separated from the reaction product gas flowing out of the reactor and recovered from the remaining gas, and no reaction was caused in the reactor. Recover raw hydrocarbons,
The recovered hydrocarbon gas may be returned to the reactor and reused. In this case, the reactor is supplied with an oxygen-containing gas and a hydrocarbon so as to maintain the oxygen concentration and the hydrocarbon concentration in the entire supply gas to the reactor at predetermined values.

【0022】ここで、濃厚流動層における気相酸化反応
の温度は、通常330〜500℃、好ましく380〜5
00℃、より好ましくは400〜460℃の範囲内であ
る。また、圧力Pは、通常、常圧から0.5MPaG、
好ましくは0.05〜0.3MPaGの範囲内である。
Here, the temperature of the gas phase oxidation reaction in the dense fluidized bed is usually 330 to 500 ° C., preferably 380 to 5 ° C.
The temperature is in the range of 00 ° C, more preferably 400 to 460 ° C. Further, the pressure P is usually 0.5 MPaG from normal pressure,
Preferably it is in the range of 0.05 to 0.3 MPaG.

【0023】本発明の方法においては、反応生成ガス組
成の関数をFLとし、温度と圧力の関数をFRとしたとき
に、安全係数Fが、下記式(1): F=FL−FR>0 (1) [式(1)中、FLは下記式(2): FL=C/CT/CO (2) で算出される数値を示し、FRは下記式(3): FR=2.319×10-5×T2−1.688×10-2×T+3.288+(P− 0.15)×0.3 (3) で算出される数値を示し、ここで、式(2)及び(3)
中、Tは反応生成ガスの温度(℃)を示し、Pは反応圧
力(MPaG)を示し、Cは該反応生成ガス中の可燃ガ
ス濃度(容積%)を示し、COは残余ガス中の酸素ガス
濃度(容積%)を示し、CTは量論可燃ガス濃度(容積
%)を示す]を満足していることを必須の要件とする。
In the process of the present invention, the function of reaction product gas composition and F L, when the function of temperature and pressure was F R, the safety factor F is a compound represented by the following formula (1): F = F L - F R> 0 (1) [in the formula (1), F L is represented by the following formula (2): F L = C / C T / C O indicates value calculated by (2), F R is the following formula ( 3): F R = 2.319 × 10 −5 × T 2 −1.688 × 10 −2 × T + 3.288 + (P−0.15) × 0.3 (3) Here, equations (2) and (3)
In the equation, T indicates the temperature (° C.) of the reaction product gas, P indicates the reaction pressure (MPaG), C indicates the concentration (% by volume) of the combustible gas in the reaction product gas, and C O indicates the concentration in the residual gas. an oxygen gas concentration (volume%), C T is an essential requirement that they are satisfied indicating the Ryoron combustible gas concentration (volume%).

【0024】これらの式の意味するところは、反応生成
ガス中の可燃物濃度が爆発上限界濃度よりも高い条件を
満足させるということである。上記式(1)の左辺F
は、反応生成ガス中の可燃物濃度が爆発上限界濃度に対
してどれだけの余裕をもっているかを表す概念というこ
とができる。上記式(1)〜(3)は本発明者等が諸種
の爆発実験によって得た経験式であり、理論的な関係を
示したものではない。しかし、本発明において重要なこ
とは、反応生成ガスの組成、温度と圧力が、上記式
(1)〜(3)を満たしていれば、反応生成ガスの可燃
物濃度が爆発上限界濃度以上に保たれており、従って無
触媒反応は起こらず、安全が確保されることを見い出し
た、という点にある。
The meaning of these equations means that the condition that the concentration of combustibles in the reaction product gas is higher than the upper explosive limit concentration is satisfied. Left side F of the above equation (1)
Can be said to be a concept representing how much the combustible substance concentration in the reaction product gas has a margin with respect to the explosive limit concentration. The above equations (1) to (3) are empirical equations obtained by the present inventors through various explosion experiments, and do not show a theoretical relationship. However, what is important in the present invention is that if the composition, temperature and pressure of the reaction product gas satisfy the above formulas (1) to (3), the combustible substance concentration of the reaction product gas becomes higher than the explosive upper limit concentration. It has been found that the reaction is maintained, and therefore no non-catalytic reaction occurs and safety is ensured.

【0025】上記式(1)において、反応生成ガス組成
の関数FLは、下記式(2): FL=C/CT/CO (2) から算出される。
[0025] In the above formula (1), the function F L of the reaction product gas composition is the following formula (2): is calculated from F L = C / C T / C O (2).

【0026】ここで、式(2)中、Cは反応生成ガス中
の可燃ガス濃度(容積%)であり、反応生成ガス中の各
可燃ガスを1,2,3,・・・,i,・・・,nとし、
各可燃ガス濃度(容積%)をC1,C2,C3,・・・,
Ci,・・・,Cnとすると、下記式(4):
Here, in the equation (2), C is a combustible gas concentration (% by volume) in the reaction product gas, and each combustible gas in the reaction product gas is 1, 2, 3,. ..., n
Each combustible gas concentration (% by volume) is represented by C1, C2, C3,.
.., Cn, the following equation (4):

【0027】[0027]

【数1】 (Equation 1)

【0028】で算出できる。実質的には、反応生成ガス
中の可燃ガスは、無水マレイン酸、未反応炭化水素、お
よび一酸化炭素が大部分を占め、この3成分から反応生
成ガス中の可燃ガス濃度C(容積%)を求めればよく、
通常他の成分を考慮に入れる必要はない。
Can be calculated. Practically, most of the combustible gas in the reaction product gas is maleic anhydride, unreacted hydrocarbon, and carbon monoxide. From these three components, the concentration of combustible gas in the reaction product gas is C (% by volume). You can ask for
Usually, no other components need to be taken into account.

【0029】残余ガス中の酸素ガス濃度CO(容積%)
とは、全ガスから可燃ガスを除いたガス(残余ガス)中
の酸素ガス濃度、即ち、イナートガスと酸素中の酸素ガ
ス濃度を意味し、下記式(5): CO={反応生成ガス中の酸素濃度(容積%)/(100−C)}×100(5 ) で算出できる。この場合、イナートガスは、CO2、H2
O、Ar、N2等が該当する。この残余ガス中の酸素ガ
ス濃度COという考え方は、ガスの可燃範囲を考える際
には通常よく使用される概念である。
Oxygen gas concentration C O (volume%) in residual gas
The oxygen gas concentration in the gas, excluding the combustible gas from the total gas (residual gas), i.e., means an oxygen gas concentration of inert gas and oxygen, the following formula (5): C O = {reaction product gas The oxygen concentration (volume%) / (100−C)} × 100 (5) can be calculated. In this case, the inert gas is CO 2 , H 2
O, Ar, N 2 and the like correspond. The concept of the oxygen gas concentration C O in the residual gas is a concept that is often used when considering the flammable range of the gas.

【0030】量論可燃ガス濃度CT(容積%)とは、反
応生成ガス中に含まれる酸素で当該反応ガス中の組成の
可燃ガスを完全燃焼させることができる可燃物濃度を意
味し、各可燃ガスを完全燃焼させるのに必要な化学量論
酸素の可燃ガスに対する比率をR1,R2,R3,・・
・,Ri,・・・,Rnとすると、下記式(6):
The stoichiometric combustible gas concentration C T (% by volume) means a combustible substance concentration at which a combustible gas having a composition in the reaction gas can be completely burned by oxygen contained in the reaction product gas. The ratio of the stoichiometric oxygen to the combustible gas required to completely combust the combustible gas is represented by R1, R2, R3,.
, Ri, ..., Rn, the following equation (6):

【0031】[0031]

【数2】 (Equation 2)

【0032】で算出できる。Can be calculated.

【0033】しかし実質的には、量論可燃ガス濃度CT
も、可燃ガス濃度Cと同様に、反応生成ガス中の無水マ
レイン酸、未反応炭化水素および一酸化炭素の3成分を
考慮にいれて算出すればよい。例えば、当該反応生成物
中の全可燃ガスに占める無水マレイン酸、ブタン、一酸
化炭素の各モル分率をそれぞれ、a、b、cとしたと
き、それぞれの可燃ガス1モルの完全燃焼に必要な酸素
ガスのモル数は3モル、6.5モル、0.5モルである
から、以下の式(7): CT=100/[1+{(3a+6.5b+0.5c)/Co}×100](7 ) で算出できる。
However, substantially, the stoichiometric combustible gas concentration C T
Similar to the combustible gas concentration C, it may be calculated in consideration of the three components of maleic anhydride, unreacted hydrocarbon and carbon monoxide in the reaction product gas. For example, when the mole fractions of maleic anhydride, butane, and carbon monoxide in the total flammable gas in the reaction product are a, b, and c, respectively, it is necessary for complete combustion of 1 mole of each flammable gas. Since the number of moles of a suitable oxygen gas is 3 moles, 6.5 moles, and 0.5 moles, the following formula (7): C T = 100 / [1 + {(3a + 6.5b + 0.5c) / Co} × 100 ] (7).

【0034】式(2)から算出されるFLは、酸素濃度
が限りなく0に近づくと無限大となり、可燃物濃度が0
になれば0となり、数値範囲は特に限定されない。
[0034] F L calculated from equation (2) becomes the oxygen concentration approaches zero as possible infinite, combustibles concentration 0
, Becomes 0, and the numerical range is not particularly limited.

【0035】上記式(1)において、温度と圧力の関数
Rは、下記式(3): FR=2.319×10-5×T2−1.688×10-2×T+3.288+(P− 0.15)×0.3 (3) から算出される。
In the above equation (1), the function F R of temperature and pressure is given by the following equation (3): F R = 2.319 × 10 −5 × T 2 −1.688 × 10 −2 × T + 3.288 + (P−0.15) × 0.3 (3)

【0036】式(3)中、Tは反応生成ガスの温度
(℃)を示し、Pは反応圧力(MPaG)を示す。温度
T及び圧力Pは、上記製造工程において、監視が必要な
場所のそれぞれの値を採用すればよい。通常、流動床反
応器の希薄流動層の圧力は場所によらずほぼ同一である
ため、いずれの部分の圧力でも良い。温度については、
無水マレイン酸を製造する反応器の各場所によって異な
り、その各場所の安全性を上記式(1)〜(3)で示す
ことができる。前記した反応器において、温度の低いと
ころ程安全であり、また、触媒が十分に存在していると
ころであれば高温でも安全である。即ち、触媒がほとん
ど存在せず、かつ高温の場所が最も無触媒反応の危険性
が高いことになる。そこで、反応工程中で最も危険な場
所が、上記式(1)で安全であることを確認すれば、反
応工程全体の安全が保障される。
In the equation (3), T indicates the temperature (° C.) of the reaction product gas, and P indicates the reaction pressure (MPaG). As the temperature T and the pressure P, the respective values of the locations that need to be monitored in the above manufacturing process may be used. In general, the pressure of the dilute fluidized bed of the fluidized bed reactor is almost the same regardless of the location, and therefore, the pressure of any part may be used. For temperature,
It depends on each location of the reactor for producing maleic anhydride, and the safety of each location can be shown by the above formulas (1) to (3). In the above-mentioned reactor, the lower the temperature, the safer, and the higher the temperature, as long as the catalyst is sufficiently present, the higher the safety. That is, a place where there is almost no catalyst and where the temperature is high has the highest risk of a non-catalytic reaction. Therefore, if it is confirmed that the most dangerous place in the reaction process is safe by the above formula (1), the safety of the whole reaction process is guaranteed.

【0037】本発明の上記式の提供により、反応工程中
の最も危険な場所の温度と反応ガス組成をもとに簡便に
安全性を確認することができ、安全かつ効率的な無水マ
レイン酸の製造が可能となる。一般的には、サイクロン
等の微粒子回収装置において触媒とガスが分離されると
ころが最も危険な場所となるので、微粒子回収装置の入
口温度等を上記式の反応生成ガスの温度として採用すれ
ばよい。
By providing the above formula of the present invention, it is possible to easily confirm the safety based on the temperature and the composition of the reaction gas at the most dangerous place during the reaction step, and to obtain a safe and efficient maleic anhydride. Manufacturing becomes possible. In general, where the catalyst and the gas are separated in a particulate recovery device such as a cyclone is the most dangerous place, the inlet temperature or the like of the particulate recovery device may be adopted as the temperature of the reaction product gas of the above formula.

【0038】式(3)のFRは温度と圧力の関数であ
り、その数値範囲は上記した無水マレイン酸製造工程に
おける反応温度の範囲と圧力の範囲により決定される。
なお、式(3)を導出した実験範囲およびその式の性質
上、反応生成ガスの温度Tの数値範囲としては365℃
以上460℃以下であれば有効に使用できる。また圧力
の数値範囲は特に制限されない。
In the formula (3), F R is a function of temperature and pressure, and the numerical value range is determined by the reaction temperature range and the pressure range in the above-described maleic anhydride production process.
In addition, due to the experimental range from which the equation (3) is derived and the nature of the equation, the numerical range of the temperature T of the reaction product gas is 365 ° C.
If it is at least 460 ° C, it can be used effectively. The numerical range of the pressure is not particularly limited.

【0039】反応生成ガス組成は、反応器出口等の監視
すべき部位のガスをガスクロマトグラフィー等で直接分
析して求めることができる。また、無水マレイン酸を分
離した後のガス(吸収塔出口ガス等)を分析し、その結
果と反応器へのフィードガス組成から、反応器出口ガス
組成を算出することもできる。
The composition of the reaction product gas can be determined by directly analyzing the gas at the site to be monitored, such as the outlet of the reactor, by gas chromatography or the like. Further, the gas after separating the maleic anhydride (gas at the outlet of the absorption tower, etc.) is analyzed, and the gas composition at the outlet of the reactor can be calculated from the result and the composition of the feed gas to the reactor.

【0040】なお、前記式(1)において、反応生成ガ
ス組成の関数FLおよび温度と圧力の関数FRの各々につ
いて少数点以下4桁までを計算し、その4桁目を四捨五
入して少数点以下3桁までの数値を算出し、安全係数F
を求めるのが好ましい。
[0040] In the above formula (1), calculated up to 4 decimal places for each of the functions F R of the function F L and the temperature and pressure of reaction product gas composition, small and rounded to the fourth digit Calculate the numerical value up to three digits below the point and calculate the safety factor F
Is preferably obtained.

【0041】FL−FR=0の場合は爆発・不爆発の境界
を示すものであり、FLがFRに等しいかそれよりも小さ
い条件下では、安全が確保された運転とはならない。通
常、FLがFRより大きい、即ち、安全係数Fが0より大
きい値であれば安全に無水マレイン酸の製造が可能であ
るが、安全係数Fの範囲は、0を越え15.0以下が好
ましく、0を越え2.0以下がより好ましい。特に原料
炭化水素転化率70%以上の場合、安全係数Fの範囲
は、0を越え2.0以下が好ましく、0.1〜1.0が
特に好ましい。安全係数が0以下では反応生成ガスの無
触媒酸化反応の危険性が高くなる恐れがあり、また反応
生成ガスの分析値や温度や圧力の測定値の誤差を考慮す
ると、安全係数を0.1以上確保することが望ましい。
一方、安全係数を過大に取りすぎると、無水マレイン酸
収率の低下や酸素濃度の低下による触媒の還元劣化等の
恐れがある。
[0041] In the case of F L -F R = 0 is indicative of the boundaries of the explosion and not explosive, the smaller conditions than or F L equals F R, not a safety is ensured operated . Usually, F L is larger than F R, that is, it is possible to safely manufacture of maleic anhydride as long as the safety factor F is greater than 0, the range of the safety factor F, 15.0 exceed 0 And more preferably more than 0 and 2.0 or less. Particularly when the raw material hydrocarbon conversion is 70% or more, the range of the safety factor F is preferably from more than 0 to 2.0 or less, particularly preferably from 0.1 to 1.0. If the safety coefficient is 0 or less, the risk of non-catalytic oxidation reaction of the reaction product gas may increase. In addition, considering the error of the analysis value of the reaction product gas and the measurement value of the temperature and the pressure, the safety factor is set to 0.1. It is desirable to secure the above.
On the other hand, if the safety coefficient is set too high, there is a possibility that the yield of maleic anhydride may be reduced, or the catalyst may be reduced and deteriorated due to a reduced oxygen concentration.

【0042】反応生成ガスから無水マレイン酸を分離・
回収した後の残りガスから、反応器で反応しなかった原
料炭化水素を回収し、回収された炭化水素ガスを反応器
に戻して再使用する場合、原料炭化水素転化率(Z%)
は、原料炭化水素濃度をX(容積%)、酸素濃度をY
(容積%)とした時、20(Y−10)/X≧Z≧25
Y/Xで示される範囲であることが好ましい。この製造
条件の場合、安全係数Fの範囲は、0を越え15.0以
下が好ましく、0.1〜10.0がより好ましい。
Separation of maleic anhydride from the reaction product gas
When the raw material hydrocarbons that have not reacted in the reactor are recovered from the remaining gas after recovery, and the recovered hydrocarbon gas is returned to the reactor and reused, the raw material hydrocarbon conversion rate (Z%)
Indicates that the raw material hydrocarbon concentration is X (volume%) and the oxygen concentration is Y
(Volume%), 20 (Y-10) / X ≧ Z ≧ 25
It is preferably within the range indicated by Y / X. Under these manufacturing conditions, the range of the safety factor F is preferably more than 0 and not more than 15.0, more preferably 0.1 to 10.0.

【0043】本発明に係わる反応器の運転においては、
監視すべき部位、例えば流動床反応器の場合は希薄流動
層内のサイクロン入口等、の温度及び圧力の測定値と反
応生成ガスの組成から上記式(2)〜(7)の各パラメ
ータを算出し、式(1)の安全係数Fが計算される。こ
の際、温度と圧力については常時測定が容易であり、常
に最新の値を用いることが望ましい。一方、反応器出口
ガス組成については、通常全ての成分の濃度を常時測定
することは難しいため、例えば反応生成ガス組成をガス
クロマトグラフィー等で直接分析する、或いは吸収塔出
口ガス組成をガスクロマトグラフィー等で分析した値と
反応器へフィードしている各流体の流量から反応生成ガ
ス組成を計算で求める、といった手法によって間欠的に
求められる。この際、分析値が更新されるまでの間につ
いては、安全係数Fは一定とみなすことも可能である
が、反応成績(炭化水素転化率及び無水マレイン酸収率
等)が一定であるという仮定、或いは反応ガス組成が一
定であるという仮定を行うことで、常時安全係数Fを計
算する方法がより好ましい。そして、安全係数Fが常時
本発明の上記範囲を満たすように酸素含有ガス供給量、
炭化水素供給量、反応温度、反応生成ガスの温度、反応
圧力又は触媒量を調節して反応器が運転される。
In the operation of the reactor according to the invention,
Calculate the parameters of the above formulas (2) to (7) from the measured values of the temperature and pressure at the site to be monitored, for example, the cyclone inlet in the diluted fluidized bed in the case of a fluidized bed reactor, and the composition of the reaction product gas. Then, the safety factor F of the equation (1) is calculated. At this time, it is easy to always measure the temperature and pressure, and it is desirable to always use the latest values. On the other hand, regarding the gas composition at the outlet of the reactor, it is usually difficult to always measure the concentrations of all the components. For example, the composition of the reaction product gas is directly analyzed by gas chromatography or the like, or the gas composition at the outlet of the absorption tower is analyzed by gas chromatography. And the like, and the composition of the reaction product gas is calculated from the flow rate of each fluid fed to the reactor. At this time, until the analytical values are updated, the safety factor F can be considered to be constant, but it is assumed that the reaction results (hydrocarbon conversion and maleic anhydride yield, etc.) are constant. Alternatively, a method of constantly calculating the safety coefficient F by making an assumption that the reaction gas composition is constant is more preferable. And the oxygen-containing gas supply amount such that the safety coefficient F always satisfies the above range of the present invention,
The reactor is operated by adjusting the amount of hydrocarbon supplied, the reaction temperature, the temperature of the reaction product gas, the reaction pressure or the amount of catalyst.

【0044】上記計算の結果求めた安全係数Fが小さす
ぎる場合に、式(1)を満足するように反応器を運転す
る具体的な方法としては、式(1)におけるFLを大き
くするように運転条件を変える、もしくは式(1)にお
けるFRを小さくするように運転条件を変える方法が有
効である。FLを大きくする方法としては、反応器に供
給する酸素含有ガス供給量を減少させる、炭化水素供給
量を増大させる、反応温度を上げる或いは触媒量を増や
すことにより原料炭化水素の転化率を上昇させる、とい
った方法が有効である。一方、FRを小さくする方法と
しては、希薄流動層領域の温度を除熱等の手段によって
低下させる、触媒量を増やすことにより反応温度を低下
させる等の手段によって反応生成ガスの温度を低下させ
る方法や、反応圧力を低下させる方法が有効である。こ
れらの運転条件は個別に調節しても複数の条件を同時に
調節してもよい。かくして、安全且つ効率的に無水マレ
イン酸が製造できる。
When the safety factor F obtained as a result of the above calculation is too small, a specific method of operating the reactor so as to satisfy the formula (1) is to increase FL in the formula (1). It is effective to change the operating conditions as follows, or to change the operating conditions so as to reduce F R in equation (1). As a method for increasing the F L, reduce the oxygen-containing gas supply amount supplied to the reactor, to increase the hydrocarbon feed rate increasing the conversion of hydrocarbon feedstock by increasing the increasing the reaction temperature or amount of catalyst Is effective. On the other hand, as a method of reducing F R , the temperature of the reaction product gas is lowered by means such as lowering the temperature of the lean fluidized bed region by means of heat removal, or by lowering the reaction temperature by increasing the amount of catalyst. A method and a method of reducing the reaction pressure are effective. These operating conditions may be adjusted individually or a plurality of conditions may be adjusted simultaneously. Thus, maleic anhydride can be produced safely and efficiently.

【0045】ここまでは流動床反応器を用いた場合を中
心に説明を行ってきたが、固定床反応器を用いた反応に
おいても、反応生成ガス中の可燃物濃度が爆発下限界以
上となるような反応条件の運転では、本発明方法を用い
て反応生成ガス中の可燃物濃度を爆発上限界よりも高く
保つことにより、安全に無水マレイン酸の製造を行うこ
とが可能となる。
The description so far has focused on the case where a fluidized-bed reactor is used. However, even in a reaction using a fixed-bed reactor, the concentration of combustibles in the reaction product gas exceeds the lower explosion limit. In the operation under such reaction conditions, it is possible to safely produce maleic anhydride by keeping the concentration of combustibles in the reaction product gas higher than the upper limit of explosion using the method of the present invention.

【0046】[0046]

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるもので
はない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0047】実施例1〜7、比較例1〜11 ブタン−空気系の混合ガスを原料に無水マレイン酸を製
造することを想定し、その時のフィード組成と反応成績
を種々変えたと想定して、反応器出口ガス組成を計算
し、その組成のメークアップガスを作り、そのメークア
ップガスの爆発・不爆を次の通り実験的に求めた。
Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 11 Assuming that maleic anhydride was produced using a butane-air system mixed gas as a raw material, and that the feed composition and reaction results at that time were variously changed, The gas composition at the outlet of the reactor was calculated, a make-up gas having the composition was prepared, and the explosion / non-explosion of the make-up gas was experimentally obtained as follows.

【0048】十分に排気した容積1リットルの加圧爆発
容器に、無水マレイン酸、n−ブタン、一酸化炭素、空
気、窒素、および水を表1および表2に示すガス組成お
よび圧力となるように導入した。該容器下部に取り付け
たニクロム線コイル(ニクロム線5巻、11V×12A
×1秒=130J)に通電して赤熱させ、混合ガスに点
火し、内圧の変化を計測して爆発の有無を判定した。
In a well-evacuated 1 liter pressurized explosion vessel, maleic anhydride, n-butane, carbon monoxide, air, nitrogen, and water were adjusted to the gas compositions and pressures shown in Tables 1 and 2. Was introduced. Nichrome wire coil (5 rolls of Nichrome wire, 11V × 12A)
(× 1 second = 130 J) to apply red heat, ignite the mixed gas, and measure the change in internal pressure to determine the presence or absence of an explosion.

【0049】その結果を表1および表2に示す。表中、
「反応成績」は想定値であり、「ガス組成」はその反応
成績から計算した反応器出口ガス組成のメークアップガ
ス組成である。
The results are shown in Tables 1 and 2. In the table,
The “reaction result” is an assumed value, and the “gas composition” is a makeup gas composition of the gas composition at the reactor outlet calculated from the reaction result.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明により、触媒の存在下、炭素数4
以上の脂肪族炭化水素の気相酸化反応により無水マレイ
ン酸を製造する方法において、反応を安定に実施しつ
つ、無触媒酸化反応による未反応炭化水素や生成物であ
る無水マレイン酸の損失を防止し、安全を確保した上
で、無水マレイン酸の収率を最大に保つことの可能な、
効率的な無水マレイン酸の製造方法を提供することがで
きる。
According to the present invention, the number of carbon atoms in the presence of a catalyst is 4
In the above-mentioned method for producing maleic anhydride by a gas phase oxidation reaction of an aliphatic hydrocarbon, while preventing the loss of unreacted hydrocarbons and the product maleic anhydride by a non-catalytic oxidation reaction, the reaction is carried out stably. It is possible to maintain the maximum yield of maleic anhydride while ensuring safety,
An efficient method for producing maleic anhydride can be provided.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 康之 神奈川県横浜市青葉区鴨志田1000番地 三 菱化学株式会社横浜総合研究所内 (72)発明者 澤野 守 岡山県倉敷市潮通三丁目10番地 三菱化学 株式会社水島事業所内 (72)発明者 沢木 至 岡山県倉敷市潮通三丁目10番地 三菱化学 株式会社水島事業所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasuyuki Yamauchi 1000 Kamoshita, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref. Chemical Mizushima Plant (72) Inventor Itaru Sawaki 3-10 Utsudori Kurashiki City, Okayama Prefecture Mitsubishi Chemical Mizushima Plant

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 触媒の存在下、炭素数4以上の脂肪族炭
化水素の気相酸化反応により無水マレイン酸を製造する
方法において、反応生成ガス組成の関数をFLとし、反
応生成ガスの温度と圧力の関数をFRとしたときに、安
全係数Fが、下記式(1): F=FL−FR>0 (1) [式中、FLは下記式(2): FL=C/CT/CO (2) で算出される数値を示し、FRは下記式(3): FR=2.319×10-5×T2−1.688×10-2×T+3.288+(P− 0.15)×0.3 (3) で算出される数値を示し、ここで、Tは反応生成ガスの
温度(℃)を示し、Pは反応圧力(MPaG)を示し、
Cは反応生成ガス中の可燃ガス濃度(容積%)を示し、
Oは残余ガス中の酸素ガス濃度(容積%)を示し、CT
は量論可燃ガス濃度(容積%)を示す]を満足している
ことを特徴とする無水マレイン酸の製造方法。
The presence of 1. A catalyst, a process for preparing maleic anhydride by gas phase oxidation of 4 or more aliphatic hydrocarbons carbon, the function of reaction product gas composition and F L, the temperature of the reaction product gas When the function of pressure and pressure is F R , the safety coefficient F is expressed by the following equation (1): F = F L −F R > 0 (1) [where F L is the following equation (2): F L = C / C T / C O (2) where F R is the following equation (3): F R = 2.319 × 10 −5 × T 2 −1.688 × 10 −2 × T + 3.288 + (P−0.15) × 0.3 (3) where T represents the temperature of the reaction product gas (° C.) and P represents the reaction pressure (MPaG). ,
C indicates the combustible gas concentration (% by volume) in the reaction product gas,
C O indicates the oxygen gas concentration (volume%) in the residual gas, and C T
Represents a stoichiometric combustible gas concentration (% by volume)].
【請求項2】 安全係数Fが0を越え15.0以下の範
囲内である請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the safety factor F is in the range of more than 0 and not more than 15.0.
【請求項3】 安全係数Fが0を越え2.0以下の範囲
内である請求項1記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the safety factor F is in the range of more than 0 and not more than 2.0.
【請求項4】 触媒がバナジウム−リン系複合酸化物触
媒である請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the catalyst is a vanadium-phosphorus composite oxide catalyst.
【請求項5】 気相酸化反応を流動床反応器を用いて行
う請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the gas phase oxidation reaction is performed using a fluidized bed reactor.
【請求項6】 脂肪族炭化水素がn−ブタンである請求
項1〜5のいずれかに記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein the aliphatic hydrocarbon is n-butane.
【請求項7】 流動床反応器を用い、触媒の存在下、炭
素数4以上の脂肪族炭化水素の気相酸化反応により無水
マレイン酸を製造する方法において、反応生成ガス組成
の関数をFLとし、反応生成ガスの温度と圧力の関数を
Rとしたときに、安全係数Fが、下記式(1): F=FL−FR>0 (1) [式中、FLは下記式(2): FL=C/CT/CO (2) で算出される数値を示し、FRは下記式(3): FR=2.319×10-5×T2−1.688×10-2×T+3.288+(P− 0.15)×0.3 (3) で算出される数値を示し、ここで、Tは反応生成ガスの
温度(℃)を示し、Pは反応圧力(MPaG)を示し、
Cは反応生成ガス中の可燃ガス濃度(容積%)を示し、
Oは残余ガス中の酸素ガス濃度(容積%)を示し、CT
は量論可燃ガス濃度(容積%)を示す]を満足するよう
に酸素含有ガス供給量、炭化水素供給量、反応温度、反
応生成ガスの温度、反応圧力又は触媒量を調節すること
を特徴とする無水マレイン酸の製造方法。
7. A method for producing maleic anhydride by a gas phase oxidation reaction of an aliphatic hydrocarbon having 4 or more carbon atoms in the presence of a catalyst using a fluidized bed reactor, wherein the function of the reaction product gas composition is FL and then, the function of the temperature and pressure of the reaction product gas is taken as F R, the safety factor F is a compound represented by the following formula (1): F = F L -F R> 0 (1) [ wherein, F L is represented by the following equation (2): F L = C / C T / C O indicates value calculated by (2), F R is the following formula (3): F R = 2.319 × 10 -5 × T 2 -1 .688 × 10 −2 × T + 3.288 + (P−0.15) × 0.3 (3) where T is the temperature (° C.) of the reaction product gas, and P is The reaction pressure (MPaG)
C indicates the combustible gas concentration (% by volume) in the reaction product gas,
C O indicates the oxygen gas concentration (volume%) in the residual gas, and C T
Indicates the stoichiometric combustible gas concentration (% by volume)] by adjusting the oxygen-containing gas supply amount, hydrocarbon supply amount, reaction temperature, reaction product gas temperature, reaction pressure or catalyst amount. For producing maleic anhydride.
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