JP2001131135A - アクリロニトリルの製造方法 - Google Patents

アクリロニトリルの製造方法

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JP2001131135A
JP2001131135A JP31786499A JP31786499A JP2001131135A JP 2001131135 A JP2001131135 A JP 2001131135A JP 31786499 A JP31786499 A JP 31786499A JP 31786499 A JP31786499 A JP 31786499A JP 2001131135 A JP2001131135 A JP 2001131135A
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acrolein
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Osamu Hotta
修 堀田
Takashi Ushikubo
孝 牛窪
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Abstract

(57)【要約】 【課題】炭化水素とアンモニアの気相接触酸化反応によ
るアクリロニトリルの製造方法において、工業的実施の
際に設備的或いは変動費的に有利なアクリロニトリルの
製造方法を提供する。 【解決手段】反応器出口ガス中のアクリロニトリルに対
するアクロレインの副生率が500wtppm以下のアクリ
ロニトリルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はプロパンとアンモニアの
気相接触酸化反応(以下気相アンモ酸化反応)によるア
クリロニトリルの製造方法に関する。詳しくは気相アン
モ酸化反応により合成され、標準的な条件のもとで精製
され、アクリロニトリル製品中に含まれるアクロレイン
に関しては特に何の前処理も必要としない、例えばアク
リルアミド等の原料としてそのまま使うことができるア
クリロニトリルの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来アクリロニトリルは、プロピレンの
気相アンモ酸化反応により大規模に生産されている。従
来の代表的な方法では、流動床反応器にプロピレン、ア
ンモニア、及び酸素含有ガスを供給して高温で反応さ
せ、アクリロニトリルを生成させる。この方法によると
反応器出口におけるアクリロニトリル中のアクロレイン
の量は通常3000wtppm以上である。この反応器から
留出するアクリロニトリルを含む生成ガスはまず硫酸水
溶液で洗浄され、冷却されると同時に未反応のアンモニ
アが中和されて硫酸アンモニウム水溶液として吸収除去
される。続いて、未反応のアンモニアを除去した気相ア
ンモ酸化反応ガスを更に冷却した後、アクリロニトリル
吸収塔においてアクリロニトリル、青酸、アセトニトリ
ル、アクロレイン等の生成物を水に吸収又は溶解させて
気相アンモ酸化反応ガスから分離する。アクリロニトリ
ル等が溶解した水溶液からは、アクリロニトリル回収塔
においてストリッピングや蒸留などの手段を適宜組み合
わせて、生成されたアクリロニトリルが回収される。回
収された粗アクリロニトリルは精製系へ送られ、青酸を
含む軽沸分の分離、脱水、高沸分の分離を行って最終的
に製品のアクリロニトリルとなる。
【0003】しかし、反応器で副生されるアクリロニト
リル不純物のうち沸点がアクリロニトリルよりも低いか
ほぼ等しい成分は、一旦精製系へ持ち込まれるとアクリ
ロニトリルと分離することが非常に困難で、その大部分
が青酸やアクリロニトリル製品へ混入する結果となる。
【0004】例えば特公昭57−26586号において
は、一般に採用し得る市販のアクリロニトリルはアクロ
レインをアクリロニトリルに対して2〜8wtppm程度含
有しているとし、これに対し水不溶解分を全く乃至はほ
とんど含有しない水溶性アクリルアミド系ポリマーを得
るためには、アクロレインをアクリロニトリルに対し重
量基準で1.5wtppm以下好ましくは0.8wtppm以下に
調整したアクリロニトリルから銅触媒法によって生成し
たアクリルアミドを原料とする必要がある事が記載され
ている。この市販アクリロニトリルからアクロレインを
除去する方法として、アクロレインと反応して揮発性の
少ない成分を形成する物質、例えばアセチルアセトンを
アクリロニトリルと反応せしめた後、アクリロニトリル
を蒸留などの方法によって分離する方法が示されてい
る。また特公昭44−24583号においては、アルカ
リ性物質を加えることによりpHを7.5〜11にした
未反応のアンモニアを除去したアクリロニトリルを、ア
クリロニトリル吸収塔へ供給して向流接触による吸収操
作を行い、得られたアクリロニトリル水溶液を一定時間
70〜150℃に熱処理したものを蒸留によって精製
し、アクロレインを殆ど含有しないないアクリロニトリ
ルを得る方法が記載されている。上記公報には、“繊維
グレード”として採用されている規格でのアクロレイン
の許容含有量は5ppmであるという知見も示されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来のプ
ロピレンを原料とした酸化反応により生成したアクリロ
ニトリル中のアクロレイン等の比較的低沸点の不純物を
除去するには、酸化反応系と精製系との間に特定のアク
ロレイン除去工程を設けて、一定の濃度以下まで分離除
去したり、別途他の方法による処理を行う、などの必要
がある。つまり、従来のプロピレン法によるアクリロニ
トリルの製造法では製造後のアクロレインの副生率が高
く、高品質のアクリロニトリルを製造するためには多大
なアクロレイン除去設備および煩雑な操作方法と条件が
必要となったり、更には通常の精製方法では充分にアク
ロレインが低減されないため製品となった後に別の処理
操作が必要となる場合がある。また、アクロレインはそ
れ自体が非常に反応性に富む物質であるため、プロセス
の運転上詰まりやスケール、排水中のCOD上昇の原因
となり得る。そこで、反応器におけるアクロレインの生
成量を減らすことで、工業的実施の際に設備的或いは変
動費的に有利なアクリロニトリルの製造方法を提供す
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、アクリル
アミド等を製造するための原料として使用される高品位
のアクリロニトリル組成物、詳しくは、酸化反応後、従
来の方法で精製され、煩雑なアクロレインの除去処理を
必要としないか大幅に軽減することができ、銅触媒の存
在下に水との接触水和によるアクリルアミドの製造原料
とするのに適した、不純物アクロレインの副生率の極め
て低い高品位アクリロニトリルを工業的に有利に製造で
きる方法を見い出し、本発明に至った。すなわち、本発
明の要旨は、プロパンとアンモニアの気相接触酸化反応
によるアクリロニトリルの製造方法において、反応器出
口ガス中のアクリロニトリルに対するアクロレインの副
生率が500wtppm以下であることを特徴とするアクリ
ロニトリルの製造方法に存する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】本発明において、プロパン、アンモニア及
び酸素含有ガスを気相接触酸化触媒の存在下に反応させ
てアクリロニトリルとする。
【0009】反応原料であるプロパンとしては全量がプ
ロパンであることが望ましいが、プロパンを主成分とし
て少量のプロピレンやその他の成分を含むものを用いる
こともできる。
【0010】反応器としては、流動床反応器又は固定床
反応器のどちらを用いてもよいが、反応熱の除去が容易
にできる等の理由から流動床反応器を用いることが好ま
しい。
【0011】気相接触酸化触媒としては、通常モリブデ
ン、バナジウム、およびテルル又はアンチモンのうち少
なくとも一方の元素を必須成分とする複合金属酸化物触
媒が使用される。さらに詳しくは、モリブデン、バナジ
ウム、X、Yおよび酸素(Xはテルルおよびアンチモン
のうちの少なくとも1種、Yはニオブ、タンタル、タン
グステン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、クロ
ム、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウム、
ニッケル、パラジウム、白金、ビスマス、ホウ素、イン
ジウム、リン、ゲルマニウム、希土類元素、アルカリ金
属、アルカリ土類金属からなる群から選ばれた1種以上
の元素を示す)を必須成分とする複合金属酸化物触媒が
好ましい。これら触媒構成元素の存在割合が、下記式 0.25<rMo<0.98 0.003<rV<0.5 0.003<rX<0.5 0≦rY<0.5 (ただし、rMo,rV,rX,rYは酸素を除く上記
必須成分の合計に対するMo,V,XおよびYのモル分
率を表わす)で表されると一層好ましい。
【0012】これらの触媒の製造方法は特に制限はな
く、構成元素を含む溶液、またはスラリーを乾燥させ、
乾燥物を加熱処理されて製造される。また、周知の担体
成分、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニ
ア、アルミノシリケート、珪藻土などを1〜90重量%
程度含んだ混合物として使用することもできる。
【0013】気相接触酸化反応の条件として、反応温度
300〜490℃、ガス空間速度100〜10000h
-1、圧力0.01〜1 MPa,、反応器に供給する酸素
の割合が炭化水素に対して、0.2〜4モル倍量、反応
器に供給するアンモニアの割合が炭化水素に対して、
0.1〜3モル倍量であると、目的とするアクリロニト
リルの収率や選択率が良好となり好ましい。また、アク
リロニトリルの選択率を高めるために、炭化水素の転化
率を10〜70%程度に抑えて反応を行い、未反応の炭
化水素を反応生成物から分離、回収し再度気相接触酸化
反応器に供給することも可能である。
【0014】このような方法によって得られる反応ガス
中のアクロレインの量は、プロピレンを原料とした従来
の気相アンモ酸化反応によって得られるものと比べて著
しく少ないことがわかったが、特に反応器出口ガス中の
アクロレインの量がアクリロニトリルに対して500wt
ppm以下であるようにすることにより、その後のアクロ
レインの除去工程や方法が極めて容易かつ簡便で、負荷
を低減できるというメリットが大きいことを見い出し
た。
【0015】気相アンモ酸化反応によって反応器から留
出する反応ガスは、公知の方法により吸収やストリッピ
ング、蒸留などの単位操作の組み合わせにより生成した
アクリロニトリルは回収される。つまり、気相アンモ酸
化反応ガスは、反応器を出た後硫酸水溶液で洗浄、冷却
され、同時に未反応アンモニアが硫酸アンモニウム水溶
液として回収される。続いて冷却された反応ガスは吸収
塔において多量の水で凝縮成分を吸収分離し、得られた
アクリロニトリル水溶液を次の回収塔で水を抽剤とした
抽出蒸留によりアセトニトリル等の副生物を回収塔の中
段より、又反応によって生成した水は廃水として塔底よ
り抜き出される。
【0016】塔頂より抜き出される粗アクリロニトリル
は精製工程へ送られ、そこで青酸等の軽沸分離、脱水及
び高沸分離を経てこの塔頂より製品アクリロニトリルが
抜き出される。
【0017】反応器から留出する気相アンモ酸化ガス中
に含まれるアクロレインは極微量であり、更に例えば特
公昭44−24583号に示された方法により、アクリ
ロニトリル吸収塔に供給される吸収水にアルカリ物質を
加えてpHを少し高めに調整することにより、アクロレ
インが青酸と反応して揮発性の低いシアンヒドリン化合
物もしくは更に沸点の高い物質に変化し、アセトニトリ
ルと共にアクリロニトリル回収塔の中段より又は塔底よ
り廃水中に容易に抜き出される。その結果、回収塔塔頂
から留出する粗アクリロニトリル中への混入量はガスク
ロ分析で検出限界以下となり、これを精製系にて一般的
な条件下で脱青酸・脱水・高沸分離した結果、アクロレ
インをほとんど含まないアクロレインに関して著しく高
品位の製品アクリロニトリルが得られ、これを例えばア
クリルアミドの原料としてそのまま使用することができ
る。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例
により限定されるものではない。 参考例1 Mo-V-Te-Nb複合金属酸化物触媒の調製 実験式90wt%−Mo10.3 Te0.16 Nb0.12
n +10wt%−SiO2を有する複合金属酸化物触媒
を次のように調製した。温水5.68リットルに1.3
8kgのパラモリブデン酸アンモニウム塩、0.275
kgのメタバナジン酸アンモニウム塩、0.413kg
のテルル酸を溶解し、均一な水溶液を調製した。さらに
シリカ含量が20wt%のシリカゾル0.658kg、
およびニオブの濃度が0.4mol/kgのシュウ酸ニ
オブアンモニウム水溶液1.02kgを混合しスラリー
を調製した。このスラリーを乾燥させ水分を除去した。
次いでこの乾燥物をアンモニア臭がなくなるまで約30
0℃で加熱処理した後、窒素気流中600℃で2時間焼
成した。 実施例1 参考例1のようにして調製された複合金属酸化物触媒2
0kgと平均粒子径が約40μmの球状のシリカ粒子8
0kgを混合し、内径25cmのステンレス製流動床反
応器に装填し、反応出口での圧力183kPa、温度4
40℃を保持した。この反応器にプロパン/アンモニア
/酸素/窒素ガスのモル比が1/0.27/0.96/
1.16となるように供給した。反応が安定した時の反
応器出口でガス分析をした結果、アクロレインのアクリ
ロニトリルに対する副生率は190wtppmであった。
【0019】ここで、反応器出口に於けるアクロレイン
のアクリロニトリルに対する副生率は次の式で求められ
る。
【0020】アクロレインの副生率(wtppm)=(反応
ガス中のアクロレイン質量濃度/反応ガス中のアクリロ
ニトリル質量濃度)×106 比較例1 触媒に市販(日東化学社製)の鉄−アンチモン系のシリ
カ担持触媒を用い、供給ガス組成をプロピレン/アンモ
ニア/空気のモル比が1/1.05/11.5とした以
外は、実施例と同様な条件で反応を実施した。反応が安
定した時の反応器出口でガス分析をした結果、アクロレ
インのアクリロニトリルに対する副生率は3500wtpp
mであった。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、炭化水素の気相アンモ
酸化反応によりアクリルアミド等の原料として前処理を
必要としない、高品位のアクリロニトリルを高効率で製
造することができる。またアクリロニトリル製造プロセ
スにおいてアクロレインの副生率を低く押さえること
で、系内の詰まりや廃水中のCOD上昇を抑制すること
ができる。
フロントページの続き Fターム(参考) 4G069 AA02 AA03 BA03B BB06A BB06B BC01A BC08A BC16A BC18A BC23A BC25A BC26A BC38A BC50A BC51A BC54A BC54B BC55A BC55B BC56A BC58A BC59A BC59B BC60A BC62A BC66A BC67A BC68A BC70A BC71A BC72A BC75A BD03A BD07A BD10A BD10B CB54 DA08 EA02Y FC08 4H006 AA02 AC12 AC53 AC54 BA02 BA06 BA08 BA09 BA10 BA11 BA12 BA13 BA14 BA15 BA16 BA19 BA20 BA21 BA23 BA24 BA25 BA26 BA30 BA31 BA35 BC10 BC11 BC13 BC18 BC31 BC32 BC37 BE14 BE30 4H039 CA21 CA70 CL50

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロパンとアンモニアの気相接触酸化反
    応によるアクリロニトリルの製造方法において、該酸化
    反応器出口ガス中のアクリロニトリルに対するアクロレ
    インの含有量が500wtppm以下であることを特徴とす
    るアクリロニトリルの製造方法。
  2. 【請求項2】 気相接触酸化触媒が、モリブデン、バナ
    ジウム、X、Yおよび酸素(Xはテルルおよびアンチモ
    ンのうちの少なくとも1種、Yはニオブ、タンタル、タ
    ングステン、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、ク
    ロム、マンガン、鉄、ルテニウム、コバルト、ロジウ
    ム、ニッケル、パラジウム、白金、ビスマス、ホウ素、
    インジウム、リン、ゲルマニウム、希土類元素、アルカ
    リ金属、アルカリ土類金属からなる群から選ばれた1種
    以上の元素を示す)を必須成分とする複合金属酸化物触
    媒であることを特徴とする請求項1に記載のアクリロニ
    トリルの製造方法。
  3. 【請求項3】 複合金属酸化物触媒の必須成分の存在割
    合が、下記式 0.25<rMo<0.98 0.003<rV<0.5 0.003<rX<0.5 0≦rY<0.5 (ただし、rMo,rV,rX,rYは酸素を除く上記
    必須成分の合計に対するMo,V,XおよびYのモル分
    率を表わす)で表されることを特徴とする請求項2に記
    載のアクリロニトリルの製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれか1項に記載の
    アクリロニトリルの製造方法において、炭化水素とアン
    モニアの気相接触酸化反応が、反応温度 300〜49
    0℃、ガス空間速度(SV)100〜10000h
    -1、反応圧力 0.01〜1MPa、反応器へ供給す
    る酸素の割合が炭化水素に対して 0.2〜4モル倍
    量、反応器に供給するアンモニアの割合が炭化水素に対
    して 0.1〜3モル倍量であることを特徴とするアク
    リロニトリルの製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項に記載の
    製造方法によって得られたアクリロニトリルを原料とし
    て使用することを特徴とするアクリルアミドの製造方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008506397A (ja) * 2004-07-19 2008-03-06 チバ スペシャルティ ケミカルズ ウォーター トリートメント リミテッド モノマー及びそのポリマーを調製する方法
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KR20180027790A (ko) * 2016-09-07 2018-03-15 에쓰대시오일 주식회사 프로판 암모산화 반응용 촉매, 이의 제조방법 및 이를 이용한 아크릴로니트릴의 제조방법

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