JP2001192377A - Method for producing maleic anhydride - Google Patents

Method for producing maleic anhydride

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JP2001192377A
JP2001192377A JP35408799A JP35408799A JP2001192377A JP 2001192377 A JP2001192377 A JP 2001192377A JP 35408799 A JP35408799 A JP 35408799A JP 35408799 A JP35408799 A JP 35408799A JP 2001192377 A JP2001192377 A JP 2001192377A
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Japan
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gas
hydrocarbon
maleic anhydride
concentration
hydrocarbons
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JP35408799A
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Japanese (ja)
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Itaru Sawaki
至 沢木
Yoshiaki Iizuka
義明 飯塚
Mineo Izumi
峰雄 泉
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for safely and efficiently producing maleic anhydride in the method for producing the maleic anhydride comprising a reaction step for reacting a hydrocarbon with an oxygen-containing gas in the presence of a catalyst, a maleic anhydride-collecting step for collecting the maleic anhydride from the reacted gas, a hydrocarbon-recovering step for recovering the unreacted hydrocarbon from the remaining gas, and a recycling step for reusing the recovered hydrocarbon by returning the hydrocarbon to the reactor, while regulating the concentration of the maleic anhydride in the reaction gas so as to be >=2 vol.%. SOLUTION: This method for producing the maleic anhydride satisfies the conditions of D=C/(B+C), E=100A/(100-B-C), wherein, A (vol.%) is the oxygen concentration in the remaining gas after recovering the unreacted hydrocarbon in the hydrocarbon-recovering step; B (vol.%) is the concentration of the hydrocarbon; and C (vol.%) is the concentration of carbon monoxide, and 0<α<10 wherein, α=-10.51+51.22D-35.35D2-E.

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、気相で炭化水素を
接触酸化して無水マレイン酸を製造する方法に関し、更
に詳しくは、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を反応器に戻して再使用する
ことを特徴とするリサイクルプロセスによって無水マレ
イン酸を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing maleic anhydride by catalytically oxidizing hydrocarbons in the gas phase, and more particularly, to recovering unreacted raw material hydrocarbons in a reactor and recovering the recovered hydrocarbons. The present invention relates to a method for producing maleic anhydride by a recycling process, characterized in that recycled hydrocarbons are returned to a reactor and reused.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化水素を気相で接触酸化して無水マレ
イン酸を製造することは周知である。従来はベンゼンと
空気を原料として五酸化バナジウム系触媒の存在下に反
応が行われていたが、最近ではブタン、ブテン、ブタジ
エンなど炭素数4の直鎖状炭化水素を用いる方法が開発
されており、その中でも飽和炭化水素であるn−ブタン
を原料としてバナジウム−リン系複合酸化物を活性成分
とする触媒の存在下に反応を行わせる方法が主流をなし
ている。この触媒の活性成分としては、ピロリン酸ジバ
ナジル((VO)227 )が優れた性能を発揮する
ことが知られており、この化合物に関わる文献も数多く
発表されている(例えば、Chem.Rev.88,
p.55〜80(1988)等)。
BACKGROUND OF THE INVENTION It is well known to produce maleic anhydride by catalytic oxidation of hydrocarbons in the gas phase. Conventionally, the reaction was carried out using benzene and air as raw materials in the presence of a vanadium pentoxide-based catalyst. Recently, a method using a linear hydrocarbon having 4 carbon atoms, such as butane, butene, and butadiene, has been developed. Among them, a method in which a reaction is carried out using n-butane which is a saturated hydrocarbon as a raw material in the presence of a catalyst containing a vanadium-phosphorus-based composite oxide as an active component has become mainstream. As an active component of this catalyst, divanadyl pyrophosphate ((VO) 2 P 2 O 7 ) is known to exhibit excellent performance, and many documents relating to this compound have been published (for example, Chem). Rev. 88,
p. 55-80 (1988)).

【0003】反応は流動床方式または固定床方式で行わ
れ、原料の炭化水素と酸素含有ガス、通常は空気、とを
原料の炭化水素濃度が1.5〜10%程度となるように
反応器に供給し、300〜600℃で反応させる。反応
器から流出する反応ガス中には無水マレイン酸の他に、
一酸化炭素、二酸化炭素、水、その他の反応生成物が含
まれている。反応ガスからの無水マレイン酸の分離・回
収は、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イ
レン酸として水中に捕集する方法、反応ガスをフタル酸
アルキルエステルや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等
により行われる。
[0003] The reaction is carried out in a fluidized bed system or a fixed bed system, and a reactor is mixed with a raw material hydrocarbon and an oxygen-containing gas, usually air, so that the hydrocarbon concentration of the raw material is about 1.5 to 10%. And react at 300-600 ° C. In the reaction gas flowing out of the reactor, in addition to maleic anhydride,
Contains carbon monoxide, carbon dioxide, water, and other reaction products. Separation and recovery of maleic anhydride from the reaction gas can be performed by cooling the reaction gas to condense maleic anhydride, contacting the reaction gas with water, and collecting maleic anhydride as maleic acid in water. The method is carried out by, for example, a method in which a gas is brought into contact with an organic solvent such as an alkyl ester of phthalic acid or an alkyl ester of hydrogenated phthalic acid and collected in the organic solvent.

【0004】現在商業的に行われている無水マレイン酸
の製造では、反応器での原料炭化水素の転化率[反応で
消費した炭化水素のモル数/反応器に供給した炭化水素
のモル数×100(mol%)]は可能な限り高く保た
れている。これは、無水マレイン酸を製造するのに必要
な原料炭化水素の量を少しでも少なくするための要求で
ある。通常は反応器で反応しなかった炭化水素は廃ガス
燃焼装置で焼却処理されている。
[0004] In the production of maleic anhydride, which is currently carried out commercially, the conversion rate of the starting hydrocarbons in the reactor [moles of hydrocarbons consumed in the reaction / moles of hydrocarbons supplied to the reactor × 100 (mol%)] is kept as high as possible. This is a requirement to minimize the amount of raw hydrocarbons required to produce maleic anhydride. Normally, hydrocarbons not reacted in the reactor are incinerated in a waste gas combustion unit.

【0005】一方、炭化水素の転化率を低めにすること
により、副生する一酸化炭素や二酸化炭素の生成割合が
低下し、無水マレイン酸の選択率[反応で生成した無水
マレイン酸のモル数/反応で消費した炭化水素のモル数
×100(mol%)]が向上することが知られてい
る。この特性を利用し、炭化水素の転化率を低く保ち、
かつ未反応の原料炭化水素を回収して反応器で再使用す
る、リサイクルプロセスの提案がなされている。
On the other hand, by lowering the conversion of hydrocarbons, the rate of formation of by-produced carbon monoxide and carbon dioxide is reduced, and the selectivity of maleic anhydride [the number of moles of maleic anhydride formed in the reaction is reduced. / Mol number of hydrocarbons consumed in the reaction × 100 (mol%)] is known to be improved. Utilizing this property, the conversion of hydrocarbons is kept low,
In addition, a recycling process has been proposed in which unreacted raw material hydrocarbons are collected and reused in a reactor.

【0006】すなわち、特開昭49−81314号、特
開昭54−151910号、或いは特開昭59−296
79号等では、反応器での炭化水素の転化率を低くする
ことで無水マレイン酸の選択率を高く保ち、更に未反応
の炭化水素の少なくとも一部を回収して反応器に戻すプ
ロセスを提案している。しかし経済的に有利となる反応
条件は、従来のワンパス反応での運転条件と大きく異な
るため、反応器、製品回収装置、或いは炭化水素回収装
置への供給ガスや、それらからの排出ガスの爆発安全性
の基準も大きく異なる。しかし、これらの特許には、反
応器への供給ガスの安全性についての記述は見られるも
のの、リサイクルプロセス全体の安全性についての記載
は全くされていない。
That is, JP-A-49-81314, JP-A-54-151910, or JP-A-59-296.
In No. 79 etc., a process is proposed in which the selectivity of maleic anhydride is kept high by lowering the conversion of hydrocarbons in the reactor, and at least a part of unreacted hydrocarbons is recovered and returned to the reactor. are doing. However, the reaction conditions that are economically advantageous are significantly different from the operating conditions in the conventional one-pass reaction, so that the explosion safety of the supply gas to the reactor, the product recovery device or the hydrocarbon recovery device, and the exhaust gas from them Gender criteria are also very different. However, although these patents mention the safety of gas supplied to the reactor, they do not mention the safety of the entire recycling process.

【0007】また、特開平1−165564号公報では
炭化水素を選択的に分離する装置で回収した未反応炭化
水素を反応器に戻すプロセスにおいて、炭化水素と酸素
含有ガスの混合物が爆発混合気を生成しないように、燃
焼抑制剤の含有量を規定した提案がなされている。しか
しながら、これは反応装置から炭化水素回収装置を経て
再度反応装置に戻る流れの安全性についての規定であ
り、無水マレイン酸製造工程全体の安全性を考慮する場
合には十分とは言えない。すなわち、炭化水素回収装置
によって炭化水素を完全に回収することは実質的には困
難であり、炭化水素を回収した残りガスもまた、炭化水
素や一酸化炭素等の可燃ガスと酸素を含有した混合ガス
となるため、その混合ガスの爆発安全性が考慮されなく
てはならない。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-165564, in a process of returning unreacted hydrocarbons recovered by a device for selectively separating hydrocarbons to a reactor, a mixture of hydrocarbons and an oxygen-containing gas forms an explosive mixture. Proposals have been made in which the content of the combustion suppressant is regulated so as not to generate it. However, this stipulates the safety of the flow from the reactor through the hydrocarbon recovery unit to the reactor again, and is not sufficient when considering the safety of the entire maleic anhydride production process. That is, it is practically difficult to completely recover hydrocarbons using a hydrocarbon recovery device, and the remaining gas from which hydrocarbons have been recovered is also mixed with a combustible gas such as hydrocarbons or carbon monoxide and oxygen. Since it becomes a gas, the explosion safety of the mixed gas must be considered.

【0008】特に経済的に有利となる、生産性の高い、
具体的には反応ガス中の無水マレイン酸濃度が2vol
%以上の条件では、反応ガス中の一酸化炭素の濃度も従
来の条件以上に高くなり、従って炭化水素回収後の残り
ガスの組成も、従来安全性が知られている組成と比べて
一酸化炭素濃度が高くなり、爆発範囲が従来以上に広く
なることが想定されるにも関わらず、爆発安全を管理す
るための具体的な方法が全く知られていなかったのであ
る。
[0008] Particularly high economical, high productivity,
Specifically, the concentration of maleic anhydride in the reaction gas is 2 vol.
%, The concentration of carbon monoxide in the reaction gas also becomes higher than the conventional condition, and therefore, the composition of the remaining gas after the recovery of hydrocarbons is also lower than that of the conventionally known safety. Although it was assumed that the carbon concentration would increase and the explosion range would be wider than before, no specific method for managing explosion safety was known at all.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、炭化水素と
酸素含有ガスを触媒の存在下に反応させて無水マレイン
酸を生成させ、生成した無水マレイン酸を分離・回収し
た後のガスから反応器で反応しなかった原料炭化水素を
分離・回収し、回収された炭化水素を反応器に戻して再
使用するリサイクルプロセスによって無水マレイン酸を
製造する方法において、炭化水素回収工程で炭化水素を
回収した残りガスの安全を確保するために必要な条件の
提供を目的としてなされたものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing maleic anhydride by reacting a hydrocarbon and an oxygen-containing gas in the presence of a catalyst, and reacting the produced maleic anhydride from the gas after separation and recovery. Separates and recovers raw hydrocarbons that did not react in the reactor, and recovers hydrocarbons in the hydrocarbon recovery step in a method for producing maleic anhydride by a recycling process in which recovered hydrocarbons are returned to the reactor and reused The purpose is to provide the necessary conditions to ensure the safety of the remaining gas.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
達成すべく、炭化水素回収工程で炭化水素を回収した残
りガス中の酸素濃度、炭化水素濃度及び一酸化炭素濃度
に着目して、ガス爆発実験を繰り返すことにより、本発
明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have focused on the oxygen concentration, hydrocarbon concentration and carbon monoxide concentration in the remaining gas obtained by recovering hydrocarbons in the hydrocarbon recovery step. The present invention was completed by repeating gas explosion experiments.

【0011】即ち本発明によれば、炭化水素と酸素含有
ガスとを触媒の存在下に反応させる反応工程、反応ガス
から無水マレイン酸を回収する無水マレイン酸回収工
程、残りガスから未反応炭化水素を回収する炭化水素回
収工程、回収した炭化水素を反応器に戻し再使用するリ
サイクル工程を含む無水マレイン酸の製造方法におい
て、反応ガス中の無水マレイン酸濃度が2vol%以上
であり、且つ炭化水素回収工程で未反応炭化水素を回収
した残りガス中の酸素濃度をA(vol%)、炭化水素
濃度をB(vol%)、一酸化炭素濃度をC(vol
%)とした時、以下の条件 D=C/(B+C)、E=
100A/(100−B−C)、 α=−10.51+51.22D−35.35D2 −E
とした時、 0<α<10 を満たす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。
That is, according to the present invention, a reaction step of reacting a hydrocarbon with an oxygen-containing gas in the presence of a catalyst, a maleic anhydride recovery step of recovering maleic anhydride from a reaction gas, and an unreacted hydrocarbon from the remaining gas Wherein the maleic anhydride concentration in the reaction gas is 2 vol% or more, and the hydrocarbon recovery step includes a step of recovering the hydrocarbons, and a recycling step of returning the recovered hydrocarbons to the reactor for reuse. The oxygen concentration in the remaining gas from which the unreacted hydrocarbon was recovered in the recovery step was A (vol%), the hydrocarbon concentration was B (vol%), and the carbon monoxide concentration was C (vol%).
%), The following conditions D = C / (B + C), E =
100A / (100-B-C ), α = -10.51 + 51.22D-35.35D 2 -E
Where 0 <α <10, a method for producing maleic anhydride is provided.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下本発明を更に詳細に説明す
る。本発明は、上記のとおり、炭化水素と酸素含有ガス
とを触媒の存在下に反応させる反応工程、反応ガスから
無水マレイン酸を分離・回収する無水マレイン酸回収工
程、残りガスから未反応炭化水素の少なくとも一部を回
収する炭化水素回収工程、回収された炭化水素を反応器
に戻し再使用するリサイクル工程を含む無水マレイン酸
の製造方法において、炭化水素回収工程で未反応炭化水
素を回収した残りガス中の酸素濃度、炭化水素濃度及び
一酸化炭素濃度が特定の条件を満たす、無水マレイン酸
の製造方法である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The present invention provides, as described above, a reaction step of reacting a hydrocarbon and an oxygen-containing gas in the presence of a catalyst, a maleic anhydride recovery step of separating and recovering maleic anhydride from a reaction gas, and an unreacted hydrocarbon from the remaining gas. A method for producing maleic anhydride, comprising: a hydrocarbon recovery step of recovering at least a portion of the maleic anhydride including a recycling step of returning the recovered hydrocarbons to the reactor and reusing the remaining hydrocarbons. This is a method for producing maleic anhydride, wherein the oxygen concentration, hydrocarbon concentration and carbon monoxide concentration in the gas satisfy specific conditions.

【0013】本発明の方法において、炭化水素と酸素含
有ガスを触媒の存在下に反応させる反応工程で無水マレ
イン酸を含む反応ガスが生成する(反応工程)。この反
応工程において、原料として用いる炭化水素としては、
ブタン、ブテン、ブタジエンなどの炭素数4の炭化水素
が好ましく、この中でも特に炭素数4の飽和炭化水素で
あるn−ブタンが好ましい。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、
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。
In the method of the present invention, a reaction gas containing maleic anhydride is generated in a reaction step of reacting a hydrocarbon and an oxygen-containing gas in the presence of a catalyst (reaction step). In this reaction step, as the hydrocarbon used as a raw material,
Hydrocarbons having 4 carbon atoms such as butane, butene, and butadiene are preferred, and among them, n-butane which is a saturated hydrocarbon having 4 carbon atoms is particularly preferred. As the oxygen-containing gas, air is usually used, but air diluted with an inert gas,
Air or the like enriched with oxygen can also be used.

【0014】使用される触媒は、バナジウム及びリンを
主要構成元素とする複合酸化物を活性成分とするもの
(以下これを「バナジウム−リン系複合酸化物触媒」と
略称することがある)が好ましい。これらの触媒は、そ
れ自体既知の通常用いられるものであり、例えば、米国
特許第4,520,127号、同第4,472,527
号、特開平7−68179号等に記載された方法で製造
することができる。
The catalyst to be used is preferably a catalyst containing a composite oxide containing vanadium and phosphorus as main constituents (hereinafter sometimes abbreviated as "vanadium-phosphorus composite oxide catalyst"). . These catalysts are commonly used and known per se. For example, US Pat. Nos. 4,520,127 and 4,472,527
And JP-A-7-68179.

【0015】使用される反応器は、それ自体既知の通常
用いられる固定床反応器または流動床反応器が使用でき
る。しかし、高い生産性を達成するための反応条件で
は、反応器供給ガスの爆発安全性の問題や、反応熱によ
るホットスポットと呼ばれる高温部分の生成の恐れのな
い、流動床反応器の使用が好ましい。この場合に使用さ
れる流動床反応器は、底部に触媒流動層の下端を画する
ガス分散板を有し、触媒流動層の下部領域に原料ガスの
供給口を備え、サイクロンやフィルター等の微粒子回収
装置を反応器内頭頂部もしくは反応器出口に備えた通常
のものでよい。更に、触媒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
除熱コイルを備えているものが適当である。
The reactor used may be a commonly used fixed bed reactor or a fluidized bed reactor known per se. However, in the reaction conditions for achieving high productivity, it is preferable to use a fluidized-bed reactor that does not have a problem of explosion safety of a gas supplied to the reactor or a risk of generating a high-temperature portion called a hot spot due to reaction heat. . The fluidized bed reactor used in this case has a gas dispersion plate at the bottom part that defines the lower end of the catalyst fluidized bed, a raw material gas supply port in the lower region of the catalyst fluidized bed, and fine particles such as cyclones and filters. A conventional recovery device may be provided at the top of the reactor or at the outlet of the reactor. Further, an indirect heat exchange device for removing heat of the reaction product gas at a position where a catalyst fluidized bed is to be formed, for example, a device having a heat removal coil is suitable.

【0016】反応温度は、反応器供給ガス組成、供給ガ
ス流量、反応圧力、触媒量、或いは触媒の性能により最
適な条件が変わるが、通常330〜500℃、好ましく
は360〜460℃程度の温度範囲が適当である。反応
生成ガスには、目的物である無水マレイン酸の他に未反
応の酸素及び原料炭化水素、並びに副生する二酸化炭
素、水及び一酸化炭素等が様々な濃度で含有されてい
る。この反応生成ガスから無水マレイン酸が分離・回収
される(無水マレイン酸回収工程)。
The optimum reaction temperature varies depending on the composition of the gas supplied to the reactor, the flow rate of the supplied gas, the reaction pressure, the amount of the catalyst, or the performance of the catalyst, but is usually about 330 to 500 ° C., preferably about 360 to 460 ° C. The range is appropriate. The reaction product gas contains various concentrations of unreacted oxygen and raw material hydrocarbons, as well as by-produced carbon dioxide, water, carbon monoxide, and the like, in addition to maleic anhydride, which is a target substance. Maleic anhydride is separated and recovered from the reaction product gas (maleic anhydride recovery step).

【0017】無水マレイン酸の分離・回収は、それ自体
既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イレン酸として水中に捕集
する方法、反応ガスをフタル酸ジアルキルエステル或い
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 separation and recovery of maleic anhydride can be carried out 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 maleene anhydride. A method of trapping in water as an acid, the reaction gas is contacted with an organic solvent such as dialkyl phthalate or an alkyl ester of hydrogenated phthalic acid such as tetrahydrophthalic acid or hexahydrophthalic acid, and collected in an organic solvent. A method or the like can be used.

【0018】反応器から流出した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の少なくとも一部、好ましくは大
部分が回収され(炭化水素回収工程)、この炭化水素回
収工程で回収された炭化水素ガスは反応器に戻し再使用
される(リサイクル工程)。この際、反応器への全供給
ガス量及び、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、炭化水素及びそ
の他のガスのそれぞれが、反応器もしくはリサイクルプ
ロセス中の任意の場所に供給される。
[0018] At least part, preferably most, of the raw hydrocarbons not reacted in the reactor is recovered from the remaining gas after the maleic anhydride is separated and recovered from the gas flowing out of the reactor (hydrocarbon recovery). Step), the hydrocarbon gas recovered in this hydrocarbon recovery step is returned to the reactor and reused (recycle step). At this time, each of the oxygen-containing gas, the hydrocarbon and the other gas is supplied to the reactor or the reactor so that the total supply gas amount to the reactor and the oxygen concentration and the hydrocarbon concentration in the total supply gas are maintained at predetermined values. Supplied anywhere during the recycling process.

【0019】炭化水素回収工程では、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の一部を
排出流として抜き出して、残りを回収して反応器に戻し
て再使用する。この際に原料炭化水素以外のガスが回収
されると、リサイクルによってその成分の蓄積が起こる
ために、結果として反応器に供給する酸素源として使用
可能な空気の量が著しく制限され、高価な純酸素の使用
量が増大するという問題が起こる。
In the hydrocarbon recovery step, a part of the remaining gas after separating and recovering maleic anhydride from the reaction product gas is extracted as a discharge stream, and the remaining is recovered, returned to the reactor and reused. At this time, if gases other than the raw material hydrocarbons are recovered, their components are accumulated by recycling, and as a result, the amount of air that can be used as an oxygen source to be supplied to the reactor is significantly restricted, and expensive pure A problem arises in that the amount of oxygen used increases.

【0020】この問題は、原料炭化水素を回収する方法
として、炭化水素を選択的に分離・回収する方法を用い
ることで解決できる。ここでいう選択的とは、炭化水素
の大部分(約90%以上)を回収する一方、その他のガ
スの半分程度以上は回収しないことを意味する。このよ
うな選択的な炭化水素の分離・回収により、反応器へ供
給する酸素源として安価な空気を最大限に使用すること
が可能となる。
This problem can be solved by using a method for selectively separating and recovering hydrocarbons as a method for recovering raw hydrocarbons. The term selective here means that most of the hydrocarbons (about 90% or more) are recovered, but about half or more of the other gases are not recovered. Such selective separation and recovery of hydrocarbons makes it possible to maximize the use of inexpensive air as a source of oxygen to be supplied to the reactor.

【0021】炭化水素を選択的に分離・回収する装置と
しては、それ自体既知の通常用いられる、メンブラン分
離装置;PSA(圧力スウィング吸着装置)、VSA
(真空スウィング吸着装置)或いはTSA(温度スウィ
ング吸着装置)といった吸着分離型の装置を使用するこ
とができる。吸着分離型の装置を使用する場合、炭化水
素を選択的に分離・回収可能な吸着剤、例えば、特開平
8−325256号、米国特許第4,987,239号
等に記載されているゼオライト、シリカライト等の吸着
剤を用いる方法を採用することができる。
As a device for selectively separating and recovering hydrocarbons, there are generally used membrane separation devices known per se; PSA (pressure swing adsorption device), VSA
An adsorption-separation type device such as (vacuum swing adsorption device) or TSA (temperature swing adsorption device) can be used. When an adsorption-separation type apparatus is used, an adsorbent capable of selectively separating and recovering hydrocarbons, for example, zeolites described in JP-A-8-325256, U.S. Pat. No. 4,987,239, etc. A method using an adsorbent such as silicalite can be employed.

【0022】かかるリサイクルプロセスにおいては、炭
化水素の損失を最小にすることによって効率的な無水マ
レイン酸の製造を行うことが重要であり、炭化水素の回
収率[回収装置で回収した炭化水素モル数/回収装置へ
供給した炭化水素モル数×100(%)]は、90%以
上、好ましくは95%以上、更に好ましくは98%以上
であることが望ましい。
In such a recycling process, it is important to efficiently produce maleic anhydride by minimizing the loss of hydrocarbons, and the recovery rate of hydrocarbons [the number of moles of hydrocarbons recovered by the recovery apparatus] / The number of moles of hydrocarbon supplied to the recovery device × 100 (%)] is 90% or more, preferably 95% or more, and more preferably 98% or more.

【0023】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の一部を炭化水素を分離・回収す
る装置を経ずに直接反応器に戻すことも可能である。こ
の場合、炭化水素以外に共存する二酸化炭素、一酸化炭
素或いは窒素等のガスもまた反応器に循環してしまう代
わりに炭化水素の分離・回収装置を小型化することが可
能となる。
Separation of maleic anhydride from the reaction product gas
It is also possible to return a part of the remaining gas after recovery directly to the reactor without passing through a device for separating and recovering hydrocarbons. In this case, a gas such as carbon dioxide, carbon monoxide or nitrogen coexisting in addition to the hydrocarbon is also circulated to the reactor, and the hydrocarbon separation / recovery device can be downsized.

【0024】上記した未反応の炭化水素ガスを反応器に
戻して再使用する無水マレイン酸の製造方法において、
無水マレイン酸を従来以上に経済的に製造するために着
目すべき点は、原料炭化水素の消費量をいかに少なく抑
えるかということと、反応工程−無水マレイン酸回収工
程−炭化水素回収工程−リサイクル工程を循環するガス
量をいかに少なく抑えるかということである。
In the above method for producing maleic anhydride, the unreacted hydrocarbon gas is returned to the reactor and reused.
In order to produce maleic anhydride more economically than before, the points to focus on are how to minimize the consumption of raw material hydrocarbons, and the reaction process-maleic anhydride recovery process-hydrocarbon recovery process-recycling. It is how to keep the amount of gas circulating in the process small.

【0025】これを達成するための手段として、反応器
での転化率を80%以下、好ましくは60%以下、更に
好ましくは50%以下に抑え無水マレイン酸の選択率を
向上させることにより原料炭化水素の消費量を抑えると
同時に、反応に供する全ガス中の炭化水素濃度と酸素濃
度を従来以上に高くし、反応生成ガス中の無水マレイン
酸濃度を2.0vol%以上、好ましくは2.5vol
%以上、更に好ましくは3.0vol%以上に高く保持
することにより、リサイクルプロセスを循環するガス量
を低減させることが有効である。
As a means for achieving this, the conversion in the reactor is controlled to 80% or less, preferably 60% or less, more preferably 50% or less, and the selectivity of maleic anhydride is improved to improve the carbonization of the raw material. At the same time as suppressing the consumption of hydrogen, the concentration of hydrocarbons and oxygen in the whole gas to be subjected to the reaction is increased more than before, and the concentration of maleic anhydride in the reaction product gas is 2.0 vol% or more, preferably 2.5 vol.
%, More preferably at least 3.0 vol%, it is effective to reduce the amount of gas circulating in the recycling process.

【0026】このような条件を満たすリサイクルプロセ
スにおいて、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、炭化水素回収工程で未反応
炭化水素を回収した残りガスは、一酸化炭素、炭化水
素、酸素、二酸化炭素、及び窒素を含む混合ガスとな
る。好ましい条件で炭化水素を選択的に分離・回収した
場合、残りガス中の可燃ガスは、一酸化炭素が主成分で
あり、これに微量の炭化水素を含むものとなる。
In a recycling process satisfying such conditions, maleic anhydride is separated from the reaction product gas.
From the remaining gas after recovery, the remaining gas from which unreacted hydrocarbons have been recovered in the hydrocarbon recovery step is a mixed gas containing carbon monoxide, hydrocarbons, oxygen, carbon dioxide, and nitrogen. When hydrocarbons are selectively separated and recovered under preferable conditions, the combustible gas in the remaining gas contains carbon monoxide as a main component and a trace amount of hydrocarbons.

【0027】一般に酸素と複数の可燃ガス成分を含む混
合ガスの爆発安全性は、その酸素濃度と各可燃ガス成分
濃度、及び温度と圧力によって決まる。しかし、例えば
ブタンと一酸化炭素の混合ガスの爆発安全性を正確に予
測する方法は従来知られていないのが実状である。一
方、反応条件或いは反応成績の変化に応じて炭化水素回
収工程への供給ガス組成が変動し、更には炭化水素回収
条件或いは回収成績の変化により、炭化水素回収工程で
炭化水素を回収した残りガスの組成は変動することがあ
る。特に吸着分離型の炭化水素回収装置を用いた場合に
は、そこからの排出ガス組成は周期的に変動することに
なり、その爆発安全性を常に確保するためには、常時、
ガス組成が安全な組成範囲内であることを何らかの方法
で確認することが必須となる。
In general, the explosion safety of a mixed gas containing oxygen and a plurality of combustible gas components is determined by the oxygen concentration, the concentration of each combustible gas component, and the temperature and pressure. However, a method of accurately predicting, for example, the explosion safety of a mixed gas of butane and carbon monoxide has not been known so far. On the other hand, the composition of the supply gas to the hydrocarbon recovery process fluctuates according to the change in the reaction conditions or the reaction results, and further, the remaining gas obtained by recovering the hydrocarbons in the hydrocarbon recovery process due to the change in the hydrocarbon recovery conditions or the recovery results. May vary. In particular, when an adsorption-separation-type hydrocarbon recovery device is used, the composition of the exhaust gas from the device will periodically fluctuate.
It is essential to confirm by some means that the gas composition is within a safe composition range.

【0028】一般に酸素含有ガスと可燃ガスの混合ガス
の爆発安全性を確保する方法として、可燃ガス成分濃度
を爆発下限界濃度以下に保つ方法、可燃ガス成分濃度を
爆発上限界濃度以上に保つ方法、及び酸素濃度を限界酸
素濃度以下に保つ方法、の3通りが知られている。
Generally, as a method for ensuring the explosion safety of a mixed gas of an oxygen-containing gas and a combustible gas, a method of keeping the concentration of a combustible gas component below the lower explosive limit concentration, a method of keeping the concentration of a combustible gas component above the upper explosion limit concentration. And a method of keeping the oxygen concentration below the limit oxygen concentration.

【0029】可燃ガス成分濃度を爆発下限界濃度以下に
保つ方法は、従来から無水マレイン酸製造プロセスにお
いて実際に使用されている。すなわち、混合ガスの爆発
下限界濃度は従来から当業者らに広く知られている、L
e Chatelierの式等を用いることで予測可能
(例えば、「改訂安全工学便覧」安全工学協会編、コロ
ナ社、P439(1980)参照)であるので、炭化水
素と一酸化炭素の濃度を監視し、かつLe Chate
lierの式等を用いて、その組成での爆発下限界濃度
を計算し、この両者を比較することにより常に一定の安
全マージンを確保することができる。この方法は、反応
ガスから無水マレイン酸を回収した残りガスの安全確保
に現在まで使用されてきているばかりではなく、リサイ
クルプロセスにおいて炭化水素回収工程から炭化水素を
回収した残りガスの安全確保に適用することも条件によ
っては可能である。
The method of keeping the concentration of the combustible gas component below the lower explosive limit concentration has been conventionally used in the maleic anhydride production process. That is, the lower explosive limit concentration of the mixed gas is L which is widely known to those skilled in the art.
e Since it can be predicted by using the Chateller equation or the like (for example, see “Revised Safety Engineering Handbook” edited by the Safety Engineering Association, Corona, P439 (1980)), the concentrations of hydrocarbons and carbon monoxide are monitored. And Le Chate
The lower explosive limit concentration of the composition is calculated using the Lier equation or the like, and by comparing the two, a constant safety margin can always be secured. This method has not only been used to ensure the safety of residual gas obtained by recovering maleic anhydride from the reaction gas, but has also been applied to the safety of the remaining gas obtained by recovering hydrocarbons from the hydrocarbon recovery process in the recycling process. Can be performed depending on the conditions.

【0030】しかしながら本発明者等の検討の結果、炭
化水素回収工程で炭化水素を回収した残りガス中の可燃
ガス濃度(炭化水素濃度と一酸化炭素濃度の合計)が爆
発下限界濃度よりもしばしば高くなりうることが判明し
た。特に反応ガス中の無水マレイン酸濃度が高くなる条
件で顕著であり、無水マレイン酸濃度が2vol%以上
の生産性の高い条件では、可燃ガス濃度を爆発下限界濃
度以下に保持する方法は、実質的に困難となる。これ
は、反応工程で副生する一酸化炭素濃度も高くなり、更
にこれに少量の未回収炭化水素が混入することで、可燃
ガス濃度が爆発下限界濃度と同等の値となるためであ
る。これに加えて組成の時間変化、特に吸着分離型の回
収装置における周期的な、或いは予期せぬ炭化水素濃度
の変化があると、安全マージンを常時充分に確保するた
めには、反応工程での無水マレイン酸の濃度を低く抑え
ることで、副生する一酸化炭素濃度を低下させるか、ま
たは炭化水素回収工程で炭化水素を極めて高い回収率で
回収することが必要となる。同時に、常時、ガス組成を
精度良く、また測定時間遅れなく監視する必要もある。
However, as a result of the study by the present inventors, the concentration of combustible gas (the sum of the concentration of hydrocarbons and the concentration of carbon monoxide) in the remaining gas from which hydrocarbons have been recovered in the hydrocarbon recovery process is often lower than the lower explosive limit concentration. It has been found that it can be high. In particular, under the condition where the concentration of maleic anhydride in the reaction gas is high, under the condition of high productivity where the concentration of maleic anhydride is 2 vol% or more, the method of keeping the concentration of flammable gas below the lower explosive limit concentration is practically It becomes difficult. This is because the concentration of carbon monoxide by-produced in the reaction step also increases, and a small amount of unrecovered hydrocarbons is mixed into the mixture, so that the flammable gas concentration becomes equal to the lower explosive limit concentration. In addition to this, if there is a change in the composition over time, especially a periodic or unexpected change in the hydrocarbon concentration in the adsorption separation type recovery apparatus, in order to ensure a sufficient safety margin at all times, the reaction process must be performed. By keeping the concentration of maleic anhydride low, it is necessary to reduce the concentration of by-produced carbon monoxide, or to recover hydrocarbons at an extremely high recovery rate in the hydrocarbon recovery step. At the same time, it is necessary to constantly monitor the gas composition accurately and without delay in the measurement time.

【0031】また、炭化水素回収工程で炭化水素を回収
した残りガスは、可燃ガスとして一酸化炭素が主成分と
なるため爆発上限界濃度が極めて高く、可燃ガス濃度を
爆発上限界濃度以上に保つことは実質的に困難である。
The remaining gas obtained by recovering hydrocarbons in the hydrocarbon recovery step has a very high explosive limit concentration since carbon monoxide is a main component as a combustible gas, and keeps the combustible gas concentration at or above the explosive limit concentration. It is practically difficult.

【0032】一方、炭化水素回収工程で炭化水素を回収
した残りガス中の酸素濃度を限界酸素濃度以下に保つ方
法は、このような無水マレイン酸の生産性の高い条件で
も安全管理方法として充分に使用可能であることが明ら
かとなった。
On the other hand, the method of keeping the oxygen concentration in the residual gas from which the hydrocarbons are recovered in the hydrocarbon recovery step at or below the limit oxygen concentration is a sufficient safety management method even under such high conditions of maleic anhydride productivity. It turned out to be usable.

【0033】当該ガス中の酸素濃度は、かかる無水マレ
イン酸の生産性の高い反応条件でも、従来と同様に、反
応工程の条件を制御し、反応装置出口の酸素濃度を管理
することで、間接的に管理することが可能であり、限界
酸素濃度以下に常に保つことも容易である。
The oxygen concentration in the gas can be controlled by controlling the conditions of the reaction step and controlling the oxygen concentration at the outlet of the reactor in the same manner as in the prior art, even under the reaction conditions with high productivity of maleic anhydride. It is possible to maintain the oxygen concentration below the limit oxygen concentration easily.

【0034】限界酸素濃度もまた可燃性ガス組成の変化
の影響を多少とも受けるが、その影響は爆発下限界の変
化に比べれば小さく、また直接監視すべき対象が変動の
大きい可燃ガス濃度ではなく、吸着分離型の装置におい
ても組成変化の少ない、酸素濃度であるために管理が容
易である。
The limit oxygen concentration is also somewhat affected by changes in the flammable gas composition, but the effect is small compared to the change in the lower explosive limit, and the target to be directly monitored is not the flammable gas concentration with large fluctuations. Even in an adsorption-separation type apparatus, the composition is small, and the oxygen concentration is easy to control.

【0035】そこで本発明者等は、従来は知られていな
かった、一酸化炭素と炭化水素の混合ガスの限界酸素濃
度を実験により求め、これをもとに爆発安全管理を行
う、本発明に到達した。即ち本発明において、炭化水素
回収工程で未反応炭化水素を回収した残りガス中の酸素
濃度をA(vol%)、炭化水素濃度をB(vol
%)、一酸化炭素濃度をC(vol%)とした時に、当
該ガスの安全性を確保するためには、以下の条件を常に
満たすことが要求される。
Thus, the present inventors have determined by experiments the limit oxygen concentration of a mixed gas of carbon monoxide and hydrocarbon, which has not been known hitherto, and manages explosion safety based on this. Reached. That is, in the present invention, the oxygen concentration in the remaining gas from which unreacted hydrocarbons are recovered in the hydrocarbon recovery step is A (vol%),
%), And when the concentration of carbon monoxide is C (vol%), the following conditions must always be satisfied in order to ensure the safety of the gas.

【0036】安全係数αが、下記式(1) α=−10.51+51.22D−35.35D2 −E (1) で算出される数値を示し、Dは下記式(2) D=C/(B+C) (2) で算出される数値を示し、Eは下記式(3) E=100A/(100−B−C) (3) で算出される数値を示し、かつ0<α<10を満たすこ
と。
The safety coefficient α is a numerical value calculated by the following equation (1) α = −10.51 + 51.22D−35.35D 2 −E (1), where D is the following equation (2) D = C / (B + C) indicates a numerical value calculated by (2), E indicates a numerical value calculated by the following equation (3) E = 100A / (100−BC) (3), and 0 <α <10. To meet.

【0037】安全係数αは、酸素含有可燃ガス混合物の
限界酸素濃度に関わる係数であり、大きい数値を示すほ
ど、現在の組成が限界酸素濃度から遠く離れていて安全
性が高いことを表す。従って、安全係数αが正の値を示
せば安全であると言えるが、各成分の分析誤差や測定時
間遅れを考慮すると、ある程度の余裕を持つことが好ま
しい。一方では、安全係数αを大きくするためには、生
産性、触媒の寿命、或いは運転コストを犠牲にする必要
があるために過大な余裕を取ることも現実的ではない。
従って、好ましい範囲としては、0<α<10、より好
ましくは、1<α<5の範囲に保つことが望ましい。
The safety coefficient α is a coefficient relating to the limiting oxygen concentration of the oxygen-containing combustible gas mixture. A larger value indicates that the current composition is farther from the limiting oxygen concentration and the safety is higher. Therefore, it can be said that it is safe if the safety coefficient α shows a positive value, but it is preferable to have a certain margin in consideration of an analysis error of each component and a measurement time delay. On the other hand, in order to increase the safety coefficient α, it is not realistic to take an excessive margin because it is necessary to sacrifice productivity, the life of the catalyst, or the operating cost.
Therefore, it is desirable to maintain a preferable range of 0 <α <10, more preferably, a range of 1 <α <5.

【0038】上記式(1)は、諸種の条件の爆発実験か
ら得られた経験式であり、その前提となる温度及び圧力
としては、温度は常温から100℃、圧力は常圧から
0.1MPaゲージ、の範囲である。また、この式が実
質的に有効な上記式(2)のDの値は爆発実験を行った
範囲から、0.7≦D≦1.0である。
The above equation (1) is an empirical equation obtained from explosion experiments under various conditions. The prerequisite temperature and pressure are as follows: temperature is from normal temperature to 100 ° C., and pressure is from normal pressure to 0.1 MPa. Gauge, range. Further, the value of D in the above equation (2) in which this equation is substantially effective is 0.7 ≦ D ≦ 1.0 from the range in which the explosion experiment was performed.

【0039】炭化水素回収工程で、反応工程で反応しな
かった炭化水素を回収した残りガス中の酸素濃度は、オ
ンライン酸素計等の通常用いられるそれ自体既知の酸素
分析手段を用いて連続的に測定するのが好ましい。当該
ガス中の炭化水素濃度と一酸化炭素濃度は、赤外分析計
等の通常用いられるそれ自体既知のオンラインモニター
手段を用いて連続的に測定するのが好ましい。また、こ
れらのガス組成はガスクロマトグラフのような非連続的
な測定手段を用いて測定することも可能であるが、当該
ガスの組成が経時的に変動する場合には、安全管理上は
好ましい手段とは言えない。
In the hydrocarbon recovery step, the oxygen concentration in the remaining gas obtained by recovering the hydrocarbons not reacted in the reaction step is continuously measured using a commonly known oxygen analysis means such as an on-line oxygen meter. It is preferable to measure. It is preferable that the concentration of hydrocarbons and the concentration of carbon monoxide in the gas are continuously measured using a commonly used online monitoring means such as an infrared analyzer which is known per se. In addition, these gas compositions can be measured using a discontinuous measuring means such as a gas chromatograph. However, when the composition of the gas fluctuates over time, a preferable means for safety management is used. It can not be said.

【0040】特に炭化水素回収装置として吸着分離装置
を用いる場合、炭化水素回収後の残りガスの組成が周期
的に変動するため、それぞれの濃度を連続的に測定可能
な分析計を使用し、常時、安全係数αをリアルタイムに
計算し、安全係数αが所定の範囲に収まっていることを
計算により確認することが望ましい。
In particular, when an adsorption / separation device is used as the hydrocarbon recovery device, the composition of the remaining gas after the recovery of the hydrocarbon fluctuates periodically. Therefore, an analyzer capable of continuously measuring each concentration is used. , The safety coefficient α is calculated in real time, and it is desirable to confirm by calculation that the safety coefficient α is within a predetermined range.

【0041】当該ガスの組成変化が大きくない場合に
は、例えば炭化水素濃度と一酸化炭素濃度はガスクロマ
トグラフ等の非連続的な測定手段によって得られた最新
の値を使用し、酸素濃度についてはオンライン酸素計か
ら得られる連続的な測定値を用いることで安全係数αを
算出することも可能であるが、この場合には組成変化に
伴う限界酸素濃度の変化を見込んで安全係数αとして大
きな値を確保することが望ましい。
When the composition change of the gas is not large, for example, the hydrocarbon concentration and the carbon monoxide concentration use the latest values obtained by a discontinuous measuring means such as a gas chromatograph, and the oxygen concentration is used for the oxygen concentration. It is also possible to calculate the safety coefficient α by using continuous measurement values obtained from an online oxygen meter, but in this case, a large value is used as the safety coefficient α in anticipation of a change in the limiting oxygen concentration due to a composition change. It is desirable to secure

【0042】この安全係数αを用いて爆発安全を管理す
る方法として、算出した安全係数αが所定の安全マージ
ンよりも下回りそうな時には、反応装置の運転条件を変
更して反応装置出口の酸素濃度を低下させる、炭化水素
分離装置の運転条件を変更して酸素濃度を減少させる、
或いは炭化水素分離装置供給流へ窒素等の不活性ガスを
添加することで酸素濃度を低下させる、等の方法をとる
ことにより安全係数αを増大させることができる。反応
装置出口の酸素濃度を低下させる方法としては、当業者
に良く知られているような、反応装置への酸素含有ガス
の供給量を減らす、反応装置への炭化水素供給量を増や
す、反応装置の反応温度を上げる、等の方法をとること
ができる。
As a method of managing explosion safety using this safety coefficient α, when the calculated safety coefficient α is likely to fall below a predetermined safety margin, the operating condition of the reactor is changed to change the oxygen concentration at the outlet of the reactor. Reduce the oxygen concentration by changing the operating conditions of the hydrocarbon separation device,
Alternatively, the safety coefficient α can be increased by taking a method such as lowering the oxygen concentration by adding an inert gas such as nitrogen to the hydrocarbon separator supply stream. Methods for reducing the oxygen concentration at the reactor outlet include reducing the supply of oxygen-containing gas to the reactor, increasing the supply of hydrocarbons to the reactor, and increasing the reactor volume, as is well known to those skilled in the art. The reaction temperature can be increased.

【0043】逆に安全係数αが所定のマージンよりも大
きくなりすぎている時には、プロセスの経済性を考慮し
て上記方法と全く逆の操作をすることで安全係数αを所
望の範囲に低下させることも可能である。また、上記安
全係数αは、炭化水素回収装置からの排出流だけでな
く、同様な組成の一酸化炭素と炭化水素の混合ガスの爆
発安全管理に使えることは言うまでもない。例えば、本
プロセスにおける無水マレイン酸回収工程からの排出ガ
スもまた一酸化炭素と炭化水素を主な可燃ガスとして含
む混合ガスであり、温度、圧力、組成が適用範囲内であ
れば、同様に安全係数αによって安全管理を行うことが
できる。
On the other hand, when the safety coefficient α is too large than the predetermined margin, the safety coefficient α is reduced to a desired range by performing the operation completely opposite to the above method in consideration of the economics of the process. It is also possible. Needless to say, the safety coefficient α can be used not only for the discharge stream from the hydrocarbon recovery device, but also for the explosion safety management of a mixed gas of carbon monoxide and hydrocarbon having the same composition. For example, the exhaust gas from the maleic anhydride recovery step in this process is also a mixed gas containing carbon monoxide and hydrocarbons as the main flammable gas, and is safe if the temperature, pressure, and composition are within the applicable range. Safety management can be performed by the coefficient α.

【0044】[0044]

【実施例】以下に実施例により本発明をさらに具体的に
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。実施例1 表1に示す組成のn−ブタン、一酸化炭素、酸素及び窒
素の混合ガスを調製し、これを容積1リットルの予熱し
た爆発容器に導入した。この爆発容器では15kV交流
スパーク(0.01秒、スパークギャップ3mm)で点
火し、容器内の圧力上昇により爆発の有無を判定した。
爆発容器の温度は80℃であった。結果を表1に示す。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples. Example 1 A mixed gas of n-butane, carbon monoxide, oxygen and nitrogen having the composition shown in Table 1 was prepared and introduced into a 1-liter preheated explosion vessel. The explosion container was ignited by a 15 kV alternating current spark (0.01 second, spark gap: 3 mm), and the presence or absence of an explosion was determined based on the pressure increase in the container.
The temperature of the explosion vessel was 80 ° C. Table 1 shows the results.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】合計可燃ガス濃度[n−ブタン濃度と一酸
化炭素濃度の合量(vol%)]を想定される爆発下限
界濃度以下から以上まで変化させた時に、全く爆発が観
測されなくなる雰囲気酸素濃度[酸素濃度÷(酸素濃度
+窒素濃度)×100(vol%)]の最大値が、この
一酸化炭素/ブタン比率の混合ガスの限界酸素濃度とな
る。従って、表1の結果から、それぞれの一酸化炭素/
ブタン比率の混合ガスの限界酸素濃度が表2のように求
まる。
Atmosphere oxygen at which no explosion is observed when the total combustible gas concentration [the total amount of the n-butane concentration and the carbon monoxide concentration (vol%)] is changed from below the assumed lower explosive lower limit concentration to above. The maximum value of the concentration [oxygen concentration ÷ (oxygen concentration + nitrogen concentration) × 100 (vol%)] is the limit oxygen concentration of the mixed gas having the carbon monoxide / butane ratio. Therefore, from the results in Table 1, each carbon monoxide /
The critical oxygen concentration of the mixed gas having the butane ratio is determined as shown in Table 2.

【0047】[0047]

【表2】CO/BTA(vol/vol) 限界酸素濃度(vol%) 95/5 6.4 87/13 7.3 70/30 8.1Table 2 CO / BTA (vol / vol) limit oxygen concentration (vol%) 95/5 6.4 87/13 7.3 70/30 8.1

【0048】実施例2 本発明の実施形態の一例を計算し以下に示す。ここで
は、無水マレイン酸を時間当たり1000kg製造する
際の物質収支を求めた。本発明の実施形態の一例とし
て、反応器へ供給する全ガス中のブタン濃度を15vo
l%、酸素濃度を25vol%とし、ブタン転化率を3
5%、無水マレイン酸選択率を63mol%としてリサ
イクルプロセスの各所組成と流量を求めた。未反応ブタ
ンの回収は、米国特許第4,987,239号に記載さ
れているPSA(圧力スウィング吸着装置)の回収率
(ブタン95%、二酸化炭素84%、その他20%)を
採用した。この場合、各部位のガス組成またはガス生成
量は表3に示すとおりであった。
Example 2 An example of the embodiment of the present invention is calculated and shown below. Here, the material balance for producing 1,000 kg of maleic anhydride per hour was determined. As an example of the embodiment of the present invention, the concentration of butane in the total gas supplied to the reactor is set to 15 vol.
1%, oxygen concentration 25 vol%, butane conversion rate 3
The composition and flow rate of each part of the recycling process were determined by setting the selectivity of maleic anhydride to 63 mol% and 5%. For the recovery of unreacted butane, the recovery rate of PSA (pressure swing adsorption device) (butane 95%, carbon dioxide 84%, other 20%) described in US Pat. No. 4,987,239 was employed. In this case, the gas composition or the amount of gas generated at each part was as shown in Table 3.

【0049】[0049]

【表3】 [Table 3]

【0050】[0050]

【0051】表3の炭化水素回収工程で炭化水素を回収
した残りガスの組成から、安全係数αを計算すると0.
32となる。すなわち、この組成は雰囲気酸素濃度が限
界酸素濃度以下であり、爆発範囲外であることがわか
る。ちなみに、当該ガスの爆発下限界濃度をLe Ch
atelierの式で計算すると、約6.6vol%で
あり、合計可燃ガス濃度10.8vol%は、爆発下限
界濃度より高い。従って、この組成の爆発安全を管理す
るには、雰囲気酸素濃度を限界酸素濃度よりも小さく保
つ、本発明の方法を採らなくてはならないことが明らか
である。
From the composition of the remaining gas from which the hydrocarbon was recovered in the hydrocarbon recovery step shown in Table 3, the safety factor α was calculated to be 0.1.
It becomes 32. That is, it can be seen that this composition has an atmospheric oxygen concentration lower than the limit oxygen concentration and is outside the explosion range. By the way, the lower explosive limit concentration of the gas is LeCh
Calculated by the atelier equation, it is about 6.6 vol%, and the total combustible gas concentration of 10.8 vol% is higher than the lower explosive limit concentration. Therefore, it is clear that in order to manage the explosion safety of this composition, it is necessary to adopt the method of the present invention in which the atmospheric oxygen concentration is kept below the limiting oxygen concentration.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明の方法により、炭化水素を触媒の
存在下で気相酸化して無水マレイン酸を製造するプロセ
スであり、未反応炭化水素を回収、再使用するリサイク
ルプロセスに関わる無水マレイン酸の製造方法におい
て、炭化水素回収工程で未反応炭化水素を回収した残り
ガスの爆発の危険性を排除し、安全で効率の良い無水マ
レイン酸の製造方法を提供することができる。
According to the method of the present invention, maleic anhydride is produced by gas-phase oxidation of hydrocarbons in the presence of a catalyst, and maleic anhydride is involved in a recycling process for recovering and reusing unreacted hydrocarbons. In the method for producing an acid, it is possible to provide a safe and efficient method for producing maleic anhydride by eliminating the danger of explosion of residual gas from which unreacted hydrocarbons have been recovered in the hydrocarbon recovery step.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化水素と酸素含有ガスとを触媒の存在
下に反応させる反応工程、反応ガスから無水マレイン酸
を回収する無水マレイン酸回収工程、残りガスから未反
応炭化水素を回収する炭化水素回収工程、回収した炭化
水素を反応器に戻し再使用するリサイクル工程を含む無
水マレイン酸の製造方法において、反応ガス中の無水マ
レイン酸濃度が2vol%以上であり、且つ炭化水素回
収工程で未反応炭化水素を回収した残りガス中の酸素濃
度をA(vol%)、炭化水素濃度をB(vol%)、
一酸化炭素濃度をC(vol%)とした時、以下の条件 D=C/(B+C)、E=100A/(100−B−
C)、 α=−10.51+51.22D−35.35D2 −E
とした時、 0<α<10 を満たすことを特徴とする無水マレイン酸の製造方法。
1. A reaction step of reacting a hydrocarbon with an oxygen-containing gas in the presence of a catalyst, a maleic anhydride recovery step of recovering maleic anhydride from a reaction gas, and a hydrocarbon recovering unreacted hydrocarbon from the remaining gas In the method for producing maleic anhydride including a recovery step and a recycling step of returning and recovering the recovered hydrocarbons to the reactor, the concentration of maleic anhydride in the reaction gas is 2 vol% or more, and unreacted in the hydrocarbon recovery step. A (vol%) is the oxygen concentration in the remaining gas from which the hydrocarbons are recovered, B (vol%) is the hydrocarbon concentration,
Assuming that the concentration of carbon monoxide is C (vol%), the following conditions D = C / (B + C), E = 100 A / (100−B−)
C), α = -10.51 + 51.22D−35.35D 2 −E
A method for producing maleic anhydride, wherein 0 <α <10 is satisfied.
【請求項2】 炭化水素と酸素含有ガスとの反応を、流
動床反応器を用いて行うことを特徴とする請求項1に記
載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the reaction between the hydrocarbon and the oxygen-containing gas is carried out using a fluidized-bed reactor.
【請求項3】 炭化水素が、炭素数4の飽和炭化水素で
あることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the hydrocarbon is a saturated hydrocarbon having 4 carbon atoms.
【請求項4】 触媒が、リン−バナジウム系触媒である
ことを特徴とする請求項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 phosphorus-vanadium-based catalyst.
【請求項5】 残りガスから炭化水素回収装置で炭化水
素を分離・回収して反応器に戻すことを特徴とする請求
項1〜4のいずれかに記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein hydrocarbons are separated and recovered from the remaining gas by a hydrocarbon recovery device and returned to the reactor.
【請求項6】 炭化水素回収装置が、メンブラン分離装
置、圧力スウィング吸着装置、真空スウィング吸着装置
または温度スウィング吸着装置である請求項5に記載の
方法。
6. The method according to claim 5, wherein the hydrocarbon recovery device is a membrane separation device, a pressure swing adsorption device, a vacuum swing adsorption device or a temperature swing adsorption device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104356100A (en) * 2014-11-14 2015-02-18 常州新日催化剂有限公司 Method for preparing maleic anhydride by oxidation of n-butane

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