JP2003261492A - (メタ)アクリル酸類の製造方法 - Google Patents
(メタ)アクリル酸類の製造方法Info
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Abstract
製造において、原料混合ガス組成の変動、酸化反応器に
おける異常な温度上昇、触媒活性や触媒寿命の低下を防
止して、(メタ)アクリル酸類を安定かつ効率的に製造
する。 【解決手段】 プロピレン、プロパン又はイソブチレン
を酸化反応器内において接触気相酸化反応させて(メ
タ)アクロレイン又は(メタ)アクリル酸を製造する方
法において、酸化反応器に導入される原料混合ガスの温
度を、該原料混合ガスの露点温度以上に維持する。
Description
酸類の製造方法に係り、特に、プロピレン、プロパン又
はイソブチレンを酸化反応器内において接触気相酸化反
応させて(メタ)アクロレイン又は(メタ)アクリル酸
を製造する方法において、触媒活性や触媒寿命の低下を
防止して(メタ)アクリル酸類を安定かつ効率的に製造
する方法に関する。
酸類とは(メタ)アクロレイン又は(メタ)アクリル酸
であり、(メタ)アクロレインとはアクロレイン又はメ
タアクロレインであり、(メタ)アクリル酸とはアクリ
ル酸又はメタクリル酸である。
して、プロピレン、プロパン又はイソブチレンの接触気
相酸化法がある。プロピレン、プロパン又はイソブチレ
ンを接触気相酸化して(メタ)アクリル酸を得る方法に
は、(メタ)アクロレインまでの酸化と次の段階の(メ
タ)アクリル酸までの酸化の条件が異なるため、それぞ
れを別の触媒又は別の反応器で行う二段酸化プロセス
と、一つの反応器に複数種類の触媒を充填して単一の反
応器で酸化反応を行うプロセスとがある。このプロピレ
ン、プロパン又はイソブチレンを分子状酸素を用いて接
触気相酸化し(メタ)アクロレインを製造する工程、及
び/又は(メタ)アクロレインを分子状酸素を用いて接
触気相酸化し(メタ)アクリル酸を得る製造する工程
(以下、「(メタ)アクリル酸類製造プロセス」と称す
場合がある。)では、触媒活性の調節、爆鳴気の形成防
止のために、プロピレン等の可燃性ガスと分子状酸素を
含むガスに、ガス状の水(水蒸気)を混合して原料混合
ガスとしている。
せる工程図の一例であり、プロピレン、水蒸気及び空気
がモリブデン系触媒等が充填された第一反応器及び第二
反応器を経て二段酸化されてアクリル酸含有ガスとな
る。このアクリル酸含有ガスを凝縮塔(クエンチ塔)に
て水と接触させてアクリル酸水溶液とし、これに適当な
抽出溶剤を加えて抽出塔にて抽出し、溶剤分離塔にて該
抽出溶剤を分離する。次いで、酢酸分離塔にて酢酸を分
離して粗アクリル酸とし、この粗アクリル酸から精留塔
にて副生物を分離することによりアクリル酸精製物が得
られる。
からのアクリル酸の回収を、抽出溶剤を用いて行う溶剤
抽出法の代りに、水と共沸溶剤を用いて蒸留し、共沸分
離塔の塔頂からは水と共沸溶剤との共沸混合物を留出さ
せ、塔底からアクリル酸を回収する共沸分離法も行われ
ている。
する場合には、イソブチレンを気相酸化させる。二段酸
化法の場合であれば、イソブチレンはメタアクロレイン
を経由してメタクリル酸まで酸化される。
プロピレン等の可燃性ガスと分子状酸素とガス状の水を
含む原料混合ガスの組成が変動して目的物の収率が低下
したり、触媒層温度が急激に上昇してホットスポットが
生成することにより触媒の性能の低下や、製造装置の損
傷を引き起こす。特開平5−229984号公報には、
アクロレインを酸化してアクリル酸を製造する方法にお
いて、アクリル酸の選択率を高めるために、原料アクロ
レインを予熱することが記述され、特開2000−53
610号公報には、アクリル酸収率を向上させる原料混
合ガスの比率と反応器入口の原料混合ガス温度が記述さ
れているが、なお、触媒活性や触媒寿命の低下の問題が
あった。
ン、プロパン又はイソブチレンを酸化反応器内において
接触気相酸化反応させて(メタ)アクロレイン又は(メ
タ)アクリル酸を製造する方法において、原料混合ガス
組成の変動、酸化反応器における異常な温度上昇、触媒
活性や触媒寿命の低下を防止して、(メタ)アクリル酸
類を安定かつ効率的に製造する方法を提供することを目
的とする。
ル酸類の製造方法は、酸化反応器内において原料混合ガ
スを接触気相酸化反応させて(メタ)アクロレイン又は
(メタ)アクリル酸を製造する(メタ)アクリル酸類の
製造方法において、該酸化反応器に導入される原料混合
ガスの温度を、該原料混合ガスの露点温度以上に維持す
ることを特徴とする。
ガス状の水が凝縮することにより液状となった水が触媒
と接触することにより、触媒の活性や寿命が低下する。
また、この液状の水の生成で、供給される原料混合ガス
組成の変動によるホットスポットが生成し、異常な温度
上昇で目的物の収率の低下、触媒性能の低下、製造装置
の損傷の問題があった。
混合ガスの温度を、該原料混合ガスの露点温度以上に維
持することにより、液状の水を含まない原料混合ガスを
酸化反応器に導入し、原料混合ガス中の液状の水に起因
する上記問題を解決する。
合器から酸化反応器に送給する系路を加温及び/又は保
温することにより、原料混合ガスの温度を制御すること
が好ましく、酸化反応器に導入される原料混合ガスの温
度は260℃以下であることが好ましい。
酸類の製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
いてプロピレン、プロパン或いはイソブチレンを分子状
酸素含有ガスで酸化して(メタ)アクロレイン又は(メ
タ)アクリル酸類を製造する方法や、多管式反応器を用
いて(メタ)アクロレインを分子状酸素含有ガスで酸化
して(メタ)アクリル酸を製造する方法に好適に適用さ
れる。
イソブチレンは二段で酸化され、(メタ)アクロレイン
を経て(メタ)アクリル酸が製造されるため、プロピレ
ン、プロパン或いはイソブチレンからの(メタ)アクリ
ル酸の製造は、図1に示す如く、2基の多管式反応器を
用い、それぞれに別の触媒を充填して反応させることに
よって行っても良く、また、1基の反応器のシェル側を
中間管板で2以上の反応室に分割し、それぞれ別の触媒
を充填して(メタ)アクリル酸を製造する方法であって
も良く、本発明は、これらのいずれにも適用することが
できる。
は、特に限定はしないが、一般的に用いられるモリブデ
ン系多成分複合金属酸化物が好適である。
レン、プロパン或いはイソブチレンと水蒸気及び分子状
酸素を含有し、窒素や二酸化炭素などの反応に不活性な
成分で調整された原料混合ガスが導入されるが、このよ
うな原料混合ガスは酸化反応器の前段に設けられた原料
混合器にて、プロピレン等の原料と水及び空気等が混合
されることにより調製される。
器から酸化反応器に原料混合ガスを送給する系路を断熱
材で覆う、或いはスチーム、温水等の高温流体を用いた
トレースにより保温する、或いは、更に原料混合器と酸
化反応器との間に加熱器を設け酸化反応器に送給される
原料混合ガスを加熱することにより、酸化反応器に導入
される原料混合ガスの温度を、該原料混合ガスの露点温
度以上に維持する。
により、酸化反応器に導入される原料混合ガスの温度を
露点温度以上に維持するためには、例えば、酸化反応器
の入口上流側に温度計と圧力計を設置し、原料混合ガス
組成とその圧力から原料混合ガスの露点を計算により求
め、酸化反応器の入口上流側に設置した温度計の計測値
が、算出された露点温度以上となるように、原料混合ガ
スに供給する各原料成分温度及び/又は加熱器による加
熱温度(加熱器の出口温度)を制御すれば良い。
合ガスの温度をその露点温度以上とすることにより、原
料混合ガス組成が設定値からずれることがなく、所定の
組成の原料混合ガスが酸化反応器の触媒層に導入される
ようになり、また、触媒層のホットスポットの温度上昇
も防止され、目的生成物を高収率で得ることが可能とな
る。
例を示すと、例えば、45℃のプロピレン:10容量
%、100℃の空気:75容量%、132℃の加熱水蒸
気(スチーム):10容量%、及び20℃の窒素:5容
量%を混合した圧力P=170kPaの原料混合ガスで
あれば、アントワン式log10P[kPa]=7.0
74−1657/(227.0+t(℃))より、露点
tは56.6℃となる。
器に送給される原料混合ガスを保温及び/又は加熱する
ことにより維持される、酸化反応器に導入される原料混
合ガスの温度は、当該原料混合ガスの露点、即ち、その
組成、圧力によっても異なるが、通常の場合、この温度
の下限は好ましくは60℃、より好ましくは80℃であ
り、また、この温度の上限は好ましくは260℃、より
好ましくは240℃、更に好ましくは220℃である。
特に、酸化反応器に導入される原料混合ガスの温度は、
当該原料混合ガスの露点温度よりも5〜25℃程度高い
温度であることが好ましい。
り、酸化反応器内の触媒の触媒活性の異常な低下を防止
すると共に、異常な温度上昇を防止することができ、安
定かつ効率的に(メタ)アクリル酸類を製造することが
できる。
混合器から酸化反応器に送給される原料混合ガスを保温
及び/又は加熱することにより酸化反応器に導入される
原料混合ガスの温度を、当該原料混合ガスの露点温度以
上に維持すること以外は、常法に従って(メタ)アクリ
ル酸類の製造を行うことができ、原料混合ガス組成や酸
化反応器における反応条件等は通常の条件を採用するこ
とができる。
ピレン、プロパン又はイソブチレン等の原料5〜13容
量%、空気37〜87容量%、スチーム3〜26容量
%、窒素0〜55容量%の範囲で適宜設定される。
り具体的に説明する。
して、Mo12Bi5Ni3Co2Fe0.4Na0.2B0.4K
0.1Si24Oxの組成(酸素の組成xは各金属の酸化状態
によって定まる値である)の触媒粉を製造した。この触
媒粉を成形して外径5mmφ、内径2mmφ、高さ4m
mのリング状触媒を製造した。反応器としては、長さ
3.5m、内径24mmφ、外径28mmφのステンレ
ス製反応管を有する、反応器シェル内径100mmφの
多管式反応器を用いた。熱媒体として硝酸塩類混合物溶
融塩ナイターを用い、反応器上部より供給した。反応温
度としては、反応器へ供給するこの熱媒体のナイターの
温度を採用することとする。
ットル充填し、反応器上部より170kPa(キロパス
カル)で原料混合ガスを供給した。
ム、窒素をそれぞれ10容量%、75容量%、10容量
%、5容量%となるよう混合したものを用いた。この原
料混合ガスの露点は56.6℃であった。
の配管は低圧スチームでトレースし、断熱材で覆って保
温した。また、反応器の入口部分に熱電対と圧力計を設
置し、コンピューターを使用して常に原料混合ガスの露
点を算出して監視しつつ、混合器と反応器の間に設置し
た加熱器により、反応器入口の原料混合ガスの温度がそ
の露点以上となるように温度調整器により設定し、反応
器の入口部分に設置した熱電対により測定される原料混
合ガスの温度80℃一定で運転した。
0点の測定点を有する温度計を挿入して温度分布を測定
した。
転したところ、プロピレン転化率は97%で、アクロレ
インの収率は92%、反応触媒層における最高温度は4
00℃であった。熱媒体温度を330℃に維持したまま
運転開始から1ヶ月間運転したところ、1ヶ月後のプロ
ピレン転化率は96.8%で、アクロレインの収率は9
1.9%、反応触媒層における最高温度は385℃であ
った。
の指示温度は80℃で一定であった。また、反応器入口
での原料混合ガス組成をガスクロマトグラフィーにより
分析したところ、設定値と同一の値であった。
共に断熱材を取り去り、加熱器の温度制御を取りやめた
こと以外は同様にして運転を行った。
転したところ、プロピレン転化率は97%で、アクロレ
インの収率は91%、反応触媒層のホットスポット温度
は410℃であった。熱媒体温度を330℃に維持した
まま運転開始から1ヶ月間運転したところ、プロピレン
転化率は95.8%で、アクロレインの収率は89.5
%、反応触媒層のホットスポット温度は400℃であっ
た。
の指示温度は40〜42℃であった。また、反応器入口
での原料混合ガス組成をガスクロマトグラフィーにより
分析したところ、プロピレン10.6容量%、空気7
4.4容量%、水4.4容量%、窒素10.6容量%で
あった。
ころ、配管内に水の残留が認められた。
ン、プロパン又はイソブチレンを酸化反応器内において
接触気相酸化反応させて(メタ)アクロレイン又は(メ
タ)アクリル酸を製造する方法において、原料混合ガス
組成の変動、酸化反応器における異常な温度上昇、触媒
活性や触媒寿命の低下を防止して、(メタ)アクリル酸
類を安定かつ効率的に製造することができる。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 酸化反応器内において原料混合ガスを接
触気相酸化反応させて(メタ)アクロレイン又は(メ
タ)アクリル酸を製造する(メタ)アクリル酸類の製造
方法において、 該酸化反応器に導入される原料混合ガスの温度を、該原
料混合ガスの露点温度以上に維持することを特徴とする
(メタ)アクリル酸類の製造方法。 - 【請求項2】請求項1において、原料混合ガスを原料混
合器から酸化反応器に送給する系路を加温及び/又は保
温することを特徴とする(メタ)アクリル酸類の製造方
法。 - 【請求項3】請求項1又は2において、酸化反応器に導
入される原料混合ガスの温度が260℃以下であること
を特徴とする(メタ)アクリル酸類の製造方法。
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