JP2009263352A - Method for producing at least one of reaction product selected from group consisting of unsaturated aliphatic aldehyde, unsaturated hydrocarbon, and unsaturated fatty acid using fixed bed type reactor having catalyst comprising molybdenum - Google Patents

Method for producing at least one of reaction product selected from group consisting of unsaturated aliphatic aldehyde, unsaturated hydrocarbon, and unsaturated fatty acid using fixed bed type reactor having catalyst comprising molybdenum Download PDF

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公克 神野
Shinji Isotani
真治 磯谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new method for production by which deterioration of a catalyst caused by an excessive reaction of reaction raw materials, and sublimation of a molybdenum component composing the catalyst in the presence of steam are suppressed without lowering the yield and selectivity etc., for the objective reaction product in the method for production comprising subjecting a reaction raw material gas to a catalytic vapor-phase oxidation with an oxygen-containing gas, and producing the reaction product by using a fixed bed type reactor having the catalyst comprising molybdenum. <P>SOLUTION: The method for production comprises subjecting the reaction raw material gas to the catalytic vapor-phase oxidation reaction with the oxygen-containing gas in the presence of the steam, and producing the reaction product by using the fixed bed type reactor having the catalyst comprising the molybdenum. The method for production is characterized by starting the feed of the steam so as to provide ≥2.0 kPa steam partial pressure in the whole gas fed to the reactor, and subsequently starting the feed of the reaction raw material gas when starting up the reactor. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、モリブデンを含有する触媒を備えた固定床式反応器を使用して、反応原料ガスを、水蒸気の存在下で、酸素含有ガスと接触気相酸化させて、反応物を製造する製造方法に関する。   The present invention is a process for producing a reactant by using a fixed bed reactor equipped with a catalyst containing molybdenum and subjecting a reaction raw material gas to gas-phase oxidation with an oxygen-containing gas in the presence of water vapor. Regarding the method.

メタクリル酸及びアクリル酸、並びにメタクロレイン及びアクロレインは、触媒の存在下でプロピレン、プロパン、イソブチレン、またはメタクロレイン若しくはアクロレインと分子状酸素とを接触させる接触気相酸化反応を用いた方法により製造される。ブタジエンは触媒の存在下でブテンと分子状酸素とを接触させる酸化脱水素反応を用いた方法により製造される。そして、これらの接触気相酸化反応を用いた方法には、多管式反応器、又はプレート式触媒層反応器(例えば、特許文献1及び特許文献2)等の触媒を備えた固定床式反応器が用いられる。   Methacrylic acid and acrylic acid, as well as methacrolein and acrolein are produced by a process using a catalytic gas phase oxidation reaction in which propylene, propane, isobutylene, or methacrolein or acrolein is contacted with molecular oxygen in the presence of a catalyst. . Butadiene is produced by a method using an oxidative dehydrogenation reaction in which butene and molecular oxygen are contacted in the presence of a catalyst. And in the method using these catalytic gas phase oxidation reactions, a fixed bed type reaction provided with a catalyst such as a multi-tubular reactor or a plate type catalyst layer reactor (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). A vessel is used.

プロピレン、プロパン、イソブチレン、メタクロレイン、アクロレイン、又はブテン等の可燃性の反応原料ガスを酸素存在下で安全に接触気相酸化させる為には、反応原料ガスの爆発範囲を回避する必要がある。当該爆発範囲を回避する為に用いられる希釈剤として、窒素、二酸化炭素、及びアルゴン等と同様に水蒸気が使用される。
一方、上記プロピレン等を接触気相酸化してアクロレインおよびアクリル酸等を製造する方法およびブテンを酸化脱水素にてブタジエンを製造する方法においては、通常、モリブデンを含有する複合酸化物触媒が用いられている。
当該複合酸化物触媒を用いた接触気相酸化反応においては、触媒の酸化状態に影響を与える気相中の酸素量が重要であり、通常反応の化学量論量より過剰の酸素を存在させる。しかしながら、過剰の酸素は副反応を促進し、副生成物やさらに重質の炭素含有割合の高いカーボンの生成を引き起こし、最終的には触媒層のコーキングを引き起こす。一方、水蒸気に含まれる水分子は酸素、反応原料の濃度を下げ、触媒上の吸着物の脱着も促進するので、副反応を抑制し、副生成物やカーボンの生成を抑制する事が出来る。例えば、特許文献3では、モリブデンを含有する触媒において、反応転化率と選択率の面から水蒸気がもっとも望ましい希釈剤であるとされている。
しかしながら、モリブデンを含有する複合酸化物触媒は、反応系に水蒸気が存在する場合、触媒を構成するモリブデン成分が昇華しやすい。複合酸化物触媒において、触媒を構成するモリブデン成分が昇華した場合、触媒が劣化し反応物の収率等の低下を生じる。この問題に対し、特許文献4では、Fe/(Co+Ni)比を一定にして、CoとNiの量を変化させた複数種類のモリブデン−ビスマス−鉄系複合酸化物触媒を使用し、固定床式反応器の原料ガス入口側から出口側に向かって、複数種類の複合酸化物触媒のCo/(Co+Ni)の量比が小さくなるように充填することにより、反応器内を2層以上の反応帯域に分割して、プロピレンの酸化反応を行う方法が提案されている。
In order to safely perform catalytic gas phase oxidation of a combustible reaction source gas such as propylene, propane, isobutylene, methacrolein, acrolein, or butene in the presence of oxygen, it is necessary to avoid the explosion range of the reaction source gas. As a diluent used to avoid the explosion range, water vapor is used in the same manner as nitrogen, carbon dioxide, and argon.
On the other hand, in the method for producing acrolein and acrylic acid by catalytic vapor phase oxidation of propylene and the like and the method for producing butadiene by oxidative dehydrogenation of butene, a composite oxide catalyst containing molybdenum is usually used. ing.
In the catalytic gas phase oxidation reaction using the composite oxide catalyst, the amount of oxygen in the gas phase that affects the oxidation state of the catalyst is important, and an excess of oxygen is present in comparison with the stoichiometric amount of the normal reaction. However, excess oxygen promotes side reactions and causes the formation of by-products and even heavier carbons with a high carbon content, and ultimately causes coking of the catalyst layer. On the other hand, the water molecules contained in the water vapor reduce the concentration of oxygen and reaction raw materials and promote the desorption of the adsorbate on the catalyst, thereby suppressing side reactions and suppressing the generation of by-products and carbon. For example, Patent Document 3 states that in a catalyst containing molybdenum, water vapor is the most desirable diluent in terms of reaction conversion and selectivity.
However, in the composite oxide catalyst containing molybdenum, when water vapor is present in the reaction system, the molybdenum component constituting the catalyst is easily sublimated. In the composite oxide catalyst, when the molybdenum component constituting the catalyst is sublimated, the catalyst is deteriorated and the yield of the reaction product is reduced. In order to solve this problem, Patent Document 4 uses a plurality of types of molybdenum-bismuth-iron composite oxide catalysts in which the Fe / (Co + Ni) ratio is constant and the amounts of Co and Ni are changed. By filling the reactor so that the amount ratio of Co / (Co + Ni) of multiple types of complex oxide catalysts decreases from the source gas inlet side to the outlet side of the reactor, the reactor has two or more reaction zones. A method for carrying out an oxidation reaction of propylene is proposed.

特開2004−167448号公報JP 2004-167448 A 特開2004−202430号公報JP 2004-202430 A 米国特許第3475488号明細書US Pat. No. 3,475,488 特開2003−146920号公報JP 2003-146920 A

本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その課題は、モリブデンを含有する触媒を備えた固定床式反応器を使用して、反応原料ガスを、酸素含有ガスを用いて接触気相酸化させて、反応物を製造する製造方法において、反応原料の過剰反応に起因する触媒劣化と、水蒸気の存在下での触媒を構成するモリブデン成分の昇華とを抑制し、目的反応物の収率及び選択率等を低下させない新規な製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to use a fixed bed reactor equipped with a catalyst containing molybdenum, and to react a reaction raw material gas with an oxygen-containing gas. In the production method of producing a reactant by phase oxidation, the degradation of the catalyst due to the excessive reaction of the reaction raw materials and the sublimation of the molybdenum component constituting the catalyst in the presence of water vapor are suppressed, and the target reactant is collected. It is an object of the present invention to provide a novel production method that does not reduce the rate and selectivity.

[1] モリブデンを含有する触媒を備えた固定床式反応器を使用して、炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種、または、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を、水蒸気の存在下で、酸素含有ガスを用いて接触気相酸化させて、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド、不飽和炭化水素並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の反応物を製造する製造方法において、前記反応器をスタートアップするときに、前記反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後に、前記反応原料ガスの供給を開始することを特徴とする、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド、不飽和炭化水素並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の反応物を製造する製造方法。
[2] 前記反応器をスタートアップするときに、前記反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後、5時間未満に前記反応原料ガスの供給を開始することを特徴とする、[1]に記載の製造方法。
[3] 前記スタートアップをするときが、前記反応器をスタートアップして前記反応物を一定期間製造して、前記反応器をシャットダウンした後に、前記反応器を再スタートアップするときであることを特徴とする、[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4] 前記炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を、水蒸気の存在下で、酸素含有ガスを用いて接触気相酸化させるときの触媒が、下記一般式(1)で表される金属酸化物からなることを特徴とする、[1]から[3]のいずれか一に記載の製造方法。
Mo(a)Bi(b)Co(c)Ni(d)Fe(e)X(f)Y(g)Z(h)Q(i)Si(j)O(k)・・・式(1)
(上記式(1)中、Moはモリブデン、Biはビスマス、Coはコバルト、Niはニッケル、Feは鉄、Xはナトリウム、カリウム、ルビジュウム、セシウム及びタリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Yはほう素、りん、砒素及びタングステンからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Zはマグネシウム、カルシウム、亜鉛、セリウム及びサマリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Qはハロゲン元素、Siはシリカ、Oは酸素を表す。また、a、b、c、d、e、f、g、h、i、j及びkは、それぞれMo、Bi、Co、Ni、Fe、X、Y、Z、Q、Si及びOの原子比を表し、モリブデン原子(Mo)が12のとき、0.5≦b≦7、0≦c≦10、0≦d≦10、1≦c+d≦10、0.05≦e≦3、0.0005≦f≦3、0≦g≦3、0≦h≦1、0≦i≦0.5、0≦j≦40であり、kは各元素の酸化状態によって決まる値である。)
[5] 前記炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を、水蒸気の存在下で、酸素含有ガスを用いて接触気相酸化させるときの触媒が、下記一般式(2)で表される金属酸化物からなることを特徴とする、[1]から[3]のいずれか一に記載の製造方法。
Mo(12)V(a)X(b)Cu(c)Y(d)Sb(e)Z(f)Si(g)C(h)O(i)・・・式(2)
(上記式(2)中、XはNb及びWからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す
。YはMg、Ca、Sr、BaおよびZnからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。ZはFe、Co、Ni、Bi、Alからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。但し、Mo、V、Nb、Cu、W、Sb、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Fe、Co、Ni、Bi、Al、Si、CおよびOは元素記号である。
また、a、b、c、d、e、f、g、hおよびiは各元素の原子比を表し、モリブデン原子(Mo)12に対して、0<a≦12、0≦b≦12、0≦c≦12、0≦d≦8、0≦e≦500、0≦f≦500、0≦g≦500、0≦h≦500であり、iは前記各成分のうちCを除いた各成分の酸化度によって決まる値である。)
[6] 前記炭素数3の炭化水素が、プロピレン、又はプロパンであり、前記炭素数4の炭化水素が、イソブチレン、1−ブテン、イソブタン、又はブタンであり、前記炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドが、アクロレイン、又はメタクロレインであり、前記不飽和炭化水素がブタジエンであり、前記炭素数3及び4の不飽和脂肪酸が、アクリル酸、又はメタクリル酸である、[1]から[5]のいずれか一に記載の製造方法。
[7] 前記固定床式反応器が、反応管を備えた多管式反応器であって、前記反応管の内径は10〜50mmである、[1]から[6]のいずれか一に記載の製造方法。
[8] 前記固定床式反応器が、伝熱プレートの間に形成された触媒層を備えたプレート式反応器であって、前記プレート式反応器は、触媒層の厚さが異なる複数の反応帯域に分割されており、前記複数の反応帯域には、独立して温度調整された熱媒体が供給されるプレート式反応器である、[1]から[6]のいずれか一に記載の製造方法。
[1] Using a fixed bed reactor equipped with a catalyst containing molybdenum, at least one kind of a reaction raw material gas selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol, or At least one reaction raw material gas selected from the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms is subjected to catalytic gas phase oxidation using an oxygen-containing gas in the presence of water vapor to obtain 3 and 4 carbon atoms. In the production method for producing at least one reactant selected from the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes, unsaturated hydrocarbons and unsaturated fatty acids having 3 and 4 carbon atoms, when the reactor is started up, the reaction The supply of the reaction raw material gas is started after the supply of water vapor is started so that the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor is 2.0 kPa or more. A production method for producing at least one reactant selected from the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms, unsaturated hydrocarbons and unsaturated fatty acids having 3 and 4 carbon atoms.
[2] When starting up the reactor, after starting the supply of water vapor so that the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor is 2.0 kPa or more, the reaction raw material is received in less than 5 hours Gas supply is started, The manufacturing method as described in [1] characterized by the above-mentioned.
[3] The start-up is a time when the reactor is started up, the reactant is manufactured for a certain period, the reactor is shut down, and then the reactor is restarted. [1] or [2].
[4] When at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of the hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol is subjected to catalytic gas phase oxidation using an oxygen-containing gas in the presence of water vapor. The production method according to any one of [1] to [3], wherein the catalyst is composed of a metal oxide represented by the following general formula (1).
Mo (a) Bi (b) Co (c) Ni (d) Fe (e) X (f) Y (g) Z (h) Q (i) Si (j) O (k) (1) )
(In the above formula (1), Mo is molybdenum, Bi is bismuth, Co is cobalt, Ni is nickel, Fe is iron, X is at least one element selected from the group consisting of sodium, potassium, rubidium, cesium and thallium, Y is at least one element selected from the group consisting of boron, phosphorus, arsenic and tungsten, Z is at least one element selected from the group consisting of magnesium, calcium, zinc, cerium and samarium, Q is a halogen element, and Si is Silica, O represents oxygen, and a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, and k are Mo, Bi, Co, Ni, Fe, X, Y, Z, Q represents the atomic ratio of Si and O, and when the molybdenum atom (Mo) is 12, 0.5 ≦ b ≦ 7, 0 ≦ c ≦ 10, 0 ≦ d ≦ 10, 1 ≦ c + d ≦ 10, 0. 5 ≦ e ≦ 3, 0.0005 ≦ f ≦ 3, 0 ≦ g ≦ 3, 0 ≦ h ≦ 1, 0 ≦ i ≦ 0.5, 0 ≦ j ≦ 40, and k depends on the oxidation state of each element. (The value is determined.)
[5] Catalyst for catalytic gas phase oxidation of at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of the unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms using an oxygen-containing gas in the presence of water vapor Is made of a metal oxide represented by the following general formula (2), The production method according to any one of [1] to [3].
Mo (12) V (a) X (b) Cu (c) Y (d) Sb (e) Z (f) Si (g) C (h) O (i) (2)
(In the above formula (2), X represents at least one element selected from the group consisting of Nb and W. Y represents at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn. Z represents at least one element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Bi, and Al, provided that Mo, V, Nb, Cu, W, Sb, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Fe, Co, Ni, Bi, Al, Si, C and O are element symbols.
Further, a, b, c, d, e, f, g, h and i represent atomic ratios of the respective elements, and 0 <a ≦ 12, 0 ≦ b ≦ 12 with respect to the molybdenum atom (Mo) 12, 0 ≦ c ≦ 12, 0 ≦ d ≦ 8, 0 ≦ e ≦ 500, 0 ≦ f ≦ 500, 0 ≦ g ≦ 500, 0 ≦ h ≦ 500, and i is each of the above components except C The value is determined by the degree of oxidation of the component. )
[6] The hydrocarbon having 3 carbon atoms is propylene or propane, the hydrocarbon having 4 carbon atoms is isobutylene, 1-butene, isobutane, or butane, and the unsaturated hydrocarbon having 3 or 4 carbon atoms. [1] to [5], wherein the aliphatic aldehyde is acrolein or methacrolein, the unsaturated hydrocarbon is butadiene, and the unsaturated fatty acid having 3 and 4 carbon atoms is acrylic acid or methacrylic acid. ] The manufacturing method as described in any one of.
[7] The fixed bed reactor according to any one of [1] to [6], wherein the fixed-bed reactor is a multitubular reactor including a reaction tube, and the inner diameter of the reaction tube is 10 to 50 mm. Manufacturing method.
[8] The fixed bed reactor is a plate reactor including a catalyst layer formed between heat transfer plates, and the plate reactor includes a plurality of reactions having different catalyst layer thicknesses. The production according to any one of [1] to [6], wherein the production is a plate reactor that is divided into zones, and is supplied with a heat medium whose temperature is independently adjusted to the plurality of reaction zones. Method.

本発明によれば、モリブデンを含有する触媒を備えた固定床式反応器を使用して、反応原料ガスを、酸素含有ガスを用いて接触気相酸化させて、反応物を製造する製造方法において、反応原料の過剰反応に起因する触媒劣化と、水蒸気の存在下での触媒を構成するモリブデン成分の昇華とを抑制し、目的反応物の選択率を低下させない新規な製造方法を提供することが可能である。   According to the present invention, in a production method for producing a reaction product by using a fixed bed reactor equipped with a catalyst containing molybdenum and subjecting a reaction raw material gas to catalytic gas phase oxidation using an oxygen-containing gas. It is possible to provide a novel production method that suppresses catalyst deterioration due to excessive reaction of reaction raw materials and sublimation of a molybdenum component constituting the catalyst in the presence of water vapor and does not reduce the selectivity of a target reactant. Is possible.

多管式反応器の概略断面図を示す。The schematic sectional drawing of a multitubular reactor is shown. シェルを中間管板で分割した多管式反応器の概略断面図を示す。The schematic sectional drawing of the multitubular reactor which divided | segmented the shell with the intermediate tube sheet is shown. プレート式反応器の縦断面図を示す。The longitudinal cross-sectional view of a plate type reactor is shown. プレート式反応器の縦断面図を示す。The longitudinal cross-sectional view of a plate type reactor is shown. 伝熱プレートの拡大図を示す。The enlarged view of a heat-transfer plate is shown.

モリブデンを含有する触媒を備えた固定床式反応器を使用して、プロピレン等の反応原料ガスを接触気相酸化させる工程のスタートアップでは、一般に、反応原料の爆発範囲を避けるように、酸素含有ガス(例えば、空気)及び窒素などの不活性ガス(希釈剤)の供給量を調整した上で、反応原料のプロピレン等の供給を開始する。ここで、当該工程のスタートアップ時は、酸素濃度のプロピレン濃度に対する比が設定より大きくなり、過剰反応を引き起こしやすくなる。
本願発明者らは、この過剰反応の抑制には、窒素、又は二酸化炭素等のような不活性ガスの使用では不十分であり、反応原料ガスの供給を開始する前に触媒の吸着物の脱着促進効果も有する特定条件の水蒸気を予め触媒に供給しておくことが重要であることを見出した。
In the start-up of the process of catalytic gas phase oxidation of a reaction raw material gas such as propylene using a fixed bed reactor equipped with a catalyst containing molybdenum, an oxygen-containing gas is generally used to avoid the explosion range of the reaction raw material. After the supply amount of inert gas (diluent) such as nitrogen (for example, air) and nitrogen is adjusted, supply of propylene as a reaction raw material is started. Here, at the time of start-up of the process, the ratio of the oxygen concentration to the propylene concentration becomes larger than the setting, and an excessive reaction is likely to occur.
The inventors of the present application are inadequate to use an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide for the suppression of this excessive reaction, and desorb the adsorbent of the catalyst before starting the supply of the reaction raw material gas. It has been found that it is important to supply water vapor in a specific condition that also has a promoting effect to the catalyst in advance.

一方、上述の如くモリブデンを含有する触媒は、反応系に水蒸気が存在する場合、触媒を構成するモリブデン成分が昇華しやすく、触媒を構成するモリブデン成分が昇華した場合、触媒が劣化し反応物の収率及び選択率等の低下を生じる。
この問題の解決策として、上記特開2003−146920号公報のように、複数種類
のモリブデン−ビスマス−鉄系複合酸化物触媒を使用し、反応器内を2層以上の反応帯域に分割する方法もある。しかしながら、当該方法は、複数種類の触媒を使用し、反応器内を2層以上の反応帯域に分割する方法であることから、触媒コストの上昇及び触媒の充填における手間等が存在する。したがって、より低コストで簡便な方法の開発が望まれていた。
On the other hand, in the case of a catalyst containing molybdenum as described above, when water vapor is present in the reaction system, the molybdenum component constituting the catalyst is likely to sublime, and when the molybdenum component constituting the catalyst is sublimated, the catalyst deteriorates and the reactant Decreases in yield and selectivity.
As a solution to this problem, a method of using a plurality of types of molybdenum-bismuth-iron-based composite oxide catalysts and dividing the reactor into two or more reaction zones as disclosed in JP-A-2003-146920 There is also. However, since this method uses a plurality of types of catalysts and divides the inside of the reactor into two or more reaction zones, there is an increase in catalyst cost and time and effort in filling the catalyst. Therefore, development of a simpler method at lower cost has been desired.

これらに対して、本発明の製造方法は、モリブデンを含有する触媒を備えた固定床式反応器を使用して、炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種、または、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を、水蒸気の存在下で、酸素含有ガスを用いて接触気相酸化させて、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド、不飽和炭化水素並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の反応物を製造する製造方法において、前記反応器をスタートアップするときに、前記反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後に、前記反応原料ガスの供給を開始することを特徴とする。
本願発明者らは、モリブデンの昇華速度は、供給ガス中の水蒸気濃度、水蒸気供給量だけでなく、水蒸気の分圧に大きく依存しているために、触媒を構成するモリブデン成分の昇華抑制には、反応器の運転圧力から決まる供給ガスにおける水蒸気の分圧が重要である事を見出した。
上記水蒸気分圧は、3.0kPa以上であることが好ましく、5.0kPa以上であることがより好ましい。一方、モリブデン昇華防止の観点より、上記水蒸気分圧は、50.0kPa以下であることが好ましい。
On the other hand, the production method of the present invention uses a fixed bed reactor equipped with a catalyst containing molybdenum, and a reaction selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol. Contact gas phase using at least one kind of source gas or at least one kind of reaction source gas selected from the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms using oxygen-containing gas in the presence of water vapor In the production method for producing at least one reactant selected from the group consisting of an unsaturated aliphatic aldehyde having 3 and 4 carbon atoms, an unsaturated hydrocarbon, and an unsaturated fatty acid having 3 and 4 carbon atoms by oxidation, the reaction When starting up the reactor, after starting the supply of water vapor so that the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor is 2.0 kPa or more, Characterized by starting the supply of gas.
The present inventors have determined that the sublimation rate of molybdenum greatly depends not only on the water vapor concentration and water vapor supply amount in the supply gas but also on the partial pressure of water vapor. It was found that the partial pressure of water vapor in the feed gas determined from the operating pressure of the reactor was important.
The water vapor partial pressure is preferably 3.0 kPa or more, and more preferably 5.0 kPa or more. On the other hand, from the viewpoint of preventing molybdenum sublimation, the water vapor partial pressure is preferably 50.0 kPa or less.

また、モリブデンの昇華量は昇華速度と水蒸気との接触時間に影響されるので、供給ガスにおける水蒸気分圧と反応原料ガスを供給するまでの時間を調節する事が特に好ましい。従って、本発明の製造方法は、モリブデンを含有する触媒を備えた固定床式反応器をスタートアップするときに、反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後、5時間未満に反応原料ガスの供給を開始することが好適な態様である。
当該態様は、上記特開2003−146920号公報に記載の方法に比して、より低コストで簡便な方法であり、また、簡便に、触媒を構成するモリブデン成分の昇華を抑制する方法である。
Further, since the sublimation amount of molybdenum is affected by the sublimation speed and the contact time of water vapor, it is particularly preferable to adjust the water vapor partial pressure in the supply gas and the time until the reaction raw material gas is supplied. Therefore, in the production method of the present invention, when starting up a fixed bed reactor equipped with a catalyst containing molybdenum, the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor is 2.0 kPa or more. In a preferred embodiment, the supply of the reaction raw material gas is started in less than 5 hours after the supply of water vapor is started.
This aspect is a simpler method at a lower cost than the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-146920, and a method for simply suppressing sublimation of the molybdenum component constituting the catalyst. .

上記触媒に含有されるモリブデンは必須の成分であり、モリブデンの昇華による触媒表面からのモリブデンの減少は、特に触媒の反応活性や反応選択性に大きな影響を及ぼす。また、水蒸気はモリブデンの昇華を促進すると考えられる。この知見に反する、反応原料ガスの供給開始前の水蒸気の供給は、触媒が水蒸気に曝される雰囲気を作り出すことから、一般的には実施しにくい。ここで、供給される水蒸気の濃度は、反応原料ガスの爆発範囲の回避などの観点を鑑みると、水蒸気の濃度は自由に設定できない。そこで、反応器のスタートアップ操作で短縮が可能な、反応原料ガスの供給開始前の水蒸気の供給時間に着目した。   Molybdenum contained in the catalyst is an essential component, and the reduction of molybdenum from the catalyst surface due to sublimation of molybdenum has a great influence on the reaction activity and reaction selectivity of the catalyst. Also, water vapor is thought to promote the sublimation of molybdenum. Contrary to this finding, the supply of water vapor before starting the supply of the reaction raw material gas creates an atmosphere in which the catalyst is exposed to water vapor, and thus is generally difficult to implement. Here, the concentration of the supplied water vapor cannot be freely set in view of the viewpoint of avoiding the explosion range of the reaction raw material gas. Therefore, we focused on the steam supply time before the start of the reaction source gas supply, which can be shortened by the start-up operation of the reactor.

上記反応器に水蒸気の供給を開始した後、反応原料ガスの供給を開始するまでの時間(上限値)は出来るかぎり短いほうが好ましいが、発明者らの検討によると、反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気を供給開始した後、5時間未満(即ち4時間59分以内)が好ましく、4時間以内がより好ましく、2時間未満(即ち1時間59分以内)が特に好ましい。
一方、上記反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後、反応原料ガスの供給を開始するまでの時間(下限値)は、使用される反応器が工業用装置であり、満遍なく水蒸気がいきわたるためにある程度の時間
が必要であること、及び、過剰反応の防止のために触媒に水分子を吸着させて表面のコンディショニングを行うための時間が必要であることなどから、反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後、好ましくは5分以上、より好ましくは15分以上、更に好ましくは30分以上、最も好ましくは1時間以上である。
The time (upper limit value) from the start of the supply of water vapor to the reactor until the start of the supply of the reaction raw material gas is preferably as short as possible. After starting the supply of water vapor so that the water vapor partial pressure in the gas becomes 2.0 kPa or more, it is preferably less than 5 hours (ie, within 4 hours and 59 minutes), more preferably within 4 hours, and less than 2 hours (ie, 1 hour). Within 59 minutes) is particularly preferred.
On the other hand, after starting the supply of water vapor so that the water vapor partial pressure in all the gases supplied to the reactor is 2.0 kPa or more, the time (lower limit value) until the start of the supply of the reaction raw material gas is The reactor used is an industrial device, and it takes a certain amount of time for water vapor to spread evenly, and in order to condition the surface by adsorbing water molecules to the catalyst to prevent excessive reaction. After the start of the supply of water vapor such that the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor is 2.0 kPa or more, preferably 5 minutes or more, more preferably 15 Minutes or more, more preferably 30 minutes or more, and most preferably 1 hour or more.

また、本発明の製造方法は、モリブデンを含有する触媒を備えた固定床式反応器をスタートアップして反応物を一定期間製造して、反応器をシャットダウンした後に、反応器を再スタートアップするときに、反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後に、反応原料ガスの供給を開始する場合にも好適に適用できる。
なお、反応に使用した触媒は、触媒の表面の反応部位において、既にモリブデンが昇華によって失われていることが多く、再度使用時のスタートアップ操作は、特に重要であることが解った。
上記反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後、反応原料ガスの供給を開始するまでの時間(上限値)は出来るかぎり短いほうが好ましいが、発明者らの検討によると、反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気を供給開始した後、5時間未満(即ち4時間59分以内)が好ましく、4時間以内がより好ましく、2時間未満(即ち1時間59分以内)が特に好ましい。
一方、上記反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後、反応原料ガスの供給を開始するまでの時間(下限値)は、使用される反応器が工業用装置であり、満遍なく水蒸気がいきわたるためにある程度の時間が必要であること、及び、過剰反応の防止のために触媒に水分子を吸着させて表面のコンディショニングを行うための時間が必要であることなどから、反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後、好ましくは5分以上、より好ましくは15分以上、更に好ましくは30分以上、最も好ましくは1時間以上である。
また、上記一定期間とは、具体的には1日〜2年程度をいう。
Further, the production method of the present invention starts up a fixed bed reactor equipped with a catalyst containing molybdenum, produces a reactant for a certain period, shuts down the reactor, and then restarts the reactor. Also, the present invention can be suitably applied to the case where the supply of reaction raw material gas is started after the supply of water vapor is started so that the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor becomes 2.0 kPa or more.
In the catalyst used for the reaction, molybdenum was often lost by sublimation at the reaction site on the surface of the catalyst, and it was found that the start-up operation at the time of use is particularly important.
The time (upper limit value) until the start of the supply of the reaction raw material gas after the start of the supply of the steam so that the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor becomes 2.0 kPa or more is as short as possible. However, according to the study by the inventors, less than 5 hours (that is, 4 hours 59 minutes) after starting the supply of water vapor so that the water vapor partial pressure in the total gas supplied to the reactor is 2.0 kPa or more. Within 4 hours, more preferably within 4 hours, and particularly preferably within 2 hours (ie within 1 hour 59 minutes).
On the other hand, after starting the supply of water vapor so that the water vapor partial pressure in all the gases supplied to the reactor is 2.0 kPa or more, the time (lower limit value) until the start of the supply of the reaction raw material gas is The reactor used is an industrial device, and it takes a certain amount of time for water vapor to spread evenly, and in order to condition the surface by adsorbing water molecules to the catalyst to prevent excessive reaction. After the start of the supply of water vapor such that the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor is 2.0 kPa or more, preferably 5 minutes or more, more preferably 15 Minutes or more, more preferably 30 minutes or more, and most preferably 1 hour or more.
Moreover, the said fixed period specifically refers to about 1 day to 2 years.

本発明の製造方法に用いられる反応原料ガスは、炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種、または、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種である。
上記炭素数3の炭化水素としては、プロピレン、プロパンが挙げられる。
上記炭素数4の炭化水素としては、イソブチレン及び1−ブテンなどのブテン類、ブタン及びイソブタンなどのブタン類が挙げられる。
上記炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドとしては、アクロレイン、メタクロレインが挙げられる。
また、上記反応物である炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド、不飽和炭化水素、並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸における、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドとしては、アクロレイン、メタクロレインが挙げられ、不飽和炭化水素としては、炭素数4の不飽和炭化水素、特にブタジエンが挙げられ、炭素数3及び4の不飽和脂肪酸としては、アクリル酸、メタクリル酸が挙げられる。
The reaction source gas used in the production method of the present invention is at least one reaction source gas selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol, or unsaturated compounds having 3 and 4 carbon atoms. It is at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of aliphatic aldehydes.
Examples of the hydrocarbon having 3 carbon atoms include propylene and propane.
Examples of the hydrocarbon having 4 carbon atoms include butenes such as isobutylene and 1-butene, and butanes such as butane and isobutane.
Examples of the unsaturated aliphatic aldehyde having 3 and 4 carbon atoms include acrolein and methacrolein.
In addition, as the unsaturated aliphatic aldehyde having 3 and 4 carbon atoms in the unsaturated aliphatic aldehyde having 3 and 4 carbon atoms, the unsaturated hydrocarbon, and the unsaturated fatty acid having 3 and 4 carbon atoms as the reactant, Acrolein and methacrolein are mentioned. Unsaturated hydrocarbons include unsaturated hydrocarbons having 4 carbon atoms, especially butadiene. Unsaturated fatty acids having 3 and 4 carbon atoms include acrylic acid and methacrylic acid. .

上記反応原料ガスは、1種のみの構成としてもよく、また2種以上を混合した混合物としてもよい。上記反応原料ガスの組成は、目的に応じて適宜選択される。   The reaction raw material gas may have only one type, or a mixture of two or more types. The composition of the reaction source gas is appropriately selected according to the purpose.

本発明において、モリブデンを含有する触媒を備えた固定床式反応器をスタートアップするときには、空気などの酸素含有ガス、及び水蒸気、並びに必要に応じて窒素などの反
応に不活性なガス等を反応器に供給する。ここで、水蒸気、及び窒素などの反応に不活性なガス等の供給タイミングは、任意であり、空気などの酸素含有ガスと同時であってもよく、空気などの酸素含有ガスの供給開始後であっても構わない。また、これらの供給量及び組成は反応原料ガスの爆発範囲を避ける観点から選ばれる。ここで、水蒸気の供給とは、通常空気中に含まれる水蒸気より高い濃度の水蒸気を含む状態のガス(以下、水蒸気含有ガスともいい、水蒸気と酸素含有ガス及び不活性なガスの少なくとも一方とを含むガスを包含する概念である。)の供給を意味する。
そして、水蒸気或いは水蒸気含有ガスの供給を開始した後に、反応原料ガスの供給を開始する。好ましくは、水蒸気或いは水蒸気含有ガスの供給を開始した後、5時間未満に反応原料ガスの供給を開始する。
反応原料ガスの供給が開始された後、反応器には、これら反応原料ガス、酸素含有ガス、水蒸気及び必要に応じて窒素などの反応に不活性なガスを含む反応ガス混合物(以下、単に反応ガスともいう)が供給されることになるが、反応ガス混合物における各ガスの濃度は調整されることもある。ここで、上記反応原料ガスの、上記反応ガス混合物に対する含有量は、特に限定されないが、反応原料ガスの総量として、5〜13モル%であることが好ましい。また、上記酸素含有ガスに含まれる分子状酸素及び水蒸気の、上記反応ガス混合物に対する含有量は、それぞれ、反応原料ガスの総量の1〜3倍量及び0.1〜5倍量であることが好ましい。
上記不活性なガスの、上記反応ガス混合物に対する含有量は、上記反応ガス混合物全量から反応原料ガスの総量、分子状酸素の量及び水蒸気の量を除いた値となる。
なお、上記不活性なガスは、反応系から排出される排気ガスを再循環した不活性ガスを用いることが多い。また、スタートアップ過程において、反応に必要な水蒸気量を超える量の水蒸気は排気ガスで徐々に代替され、水蒸気濃度を下げる操作が行われることが多い。従って、反応原料ガスの供給開始前は、水蒸気濃度が最も高く、触媒に与える影響も大きいといえる。
In the present invention, when starting up a fixed-bed reactor equipped with a catalyst containing molybdenum, the reactor contains oxygen-containing gas such as air, water vapor, and optionally inert gas such as nitrogen. To supply. Here, the supply timing of the gas inert to the reaction such as water vapor and nitrogen is arbitrary and may be the same as the oxygen-containing gas such as air, or after the start of the supply of the oxygen-containing gas such as air. It does not matter. These supply amounts and compositions are selected from the viewpoint of avoiding the explosion range of the reaction raw material gas. Here, the supply of water vapor means a gas in a state containing water vapor having a concentration higher than that of water vapor usually contained in the air (hereinafter also referred to as water vapor-containing gas, and includes at least one of water vapor, oxygen-containing gas and inert gas). It is a concept including a gas containing.
Then, after the supply of water vapor or water vapor-containing gas is started, the supply of the reaction raw material gas is started. Preferably, the supply of the reaction raw material gas is started in less than 5 hours after the supply of water vapor or water vapor-containing gas is started.
After the supply of the reaction raw material gas is started, the reactor contains a reaction gas mixture containing these reaction raw material gas, oxygen-containing gas, water vapor and, if necessary, a gas inert to the reaction such as nitrogen (hereinafter simply referred to as reaction). The concentration of each gas in the reaction gas mixture may be adjusted. Here, although content with respect to the said reaction gas mixture of the said reaction raw material gas is not specifically limited, It is preferable that it is 5-13 mol% as a total amount of reaction raw material gas. Moreover, the content of molecular oxygen and water vapor contained in the oxygen-containing gas with respect to the reaction gas mixture is 1 to 3 times and 0.1 to 5 times the total amount of the reaction raw material gas, respectively. preferable.
The content of the inert gas with respect to the reaction gas mixture is a value obtained by removing the total amount of reaction raw material gas, the amount of molecular oxygen, and the amount of water vapor from the total amount of the reaction gas mixture.
In many cases, the inert gas is an inert gas obtained by recirculating exhaust gas discharged from the reaction system. Further, in the start-up process, an amount of water vapor that exceeds the amount of water vapor necessary for the reaction is gradually replaced with exhaust gas, and an operation for lowering the water vapor concentration is often performed. Therefore, it can be said that the water vapor concentration is the highest and the influence on the catalyst is large before the supply of the reaction raw material gas is started.

本発明の製造方法では、モリブデンを含有する触媒を用いる。
本発明において、上記触媒の組成としては、モリブデンと、タングステン、ビスマスなどとを含む金属酸化物、または、モリブデンと、バナジウムなどとを含む金属酸化物が挙げられる。該組成の金属酸化物粉末を、球状、ペレット状、サドル状、またはリング状に成型し、高温で焼成して触媒として用いる。
また、触媒の形状は、公知の形状が採用でき、直径が1〜15mm(ミリメートル)の球状、または楕円形以外の形状で1〜15mmの相当直径を有するペレット状、あるいは円柱の円柱中心に穴の開いたリング状の形状のもので、円外径が3〜10mm、円内径が1〜3mm、高さが2〜10mmの形状が好適に用いられる。これら触媒の製造方法は公知の方法を用いることができる。
In the production method of the present invention, a catalyst containing molybdenum is used.
In the present invention, examples of the composition of the catalyst include a metal oxide containing molybdenum, tungsten, bismuth, and the like, or a metal oxide containing molybdenum, vanadium, and the like. The metal oxide powder having this composition is formed into a spherical shape, a pellet shape, a saddle shape, or a ring shape, and calcined at a high temperature to be used as a catalyst.
The catalyst may be formed in a known shape, such as a spherical shape having a diameter of 1 to 15 mm (millimeters), or a pellet shape having an equivalent diameter of 1 to 15 mm in a shape other than an ellipse, or a hole in the center of a cylindrical column. A ring-shaped shape having an open outer diameter of 3 to 10 mm, a circular inner diameter of 1 to 3 mm, and a height of 2 to 10 mm is preferably used. A known method can be used for producing these catalysts.

具体的には、上記炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を酸化するときの触媒は、下記一般式(1)で表される金属酸化物からなる触媒が好適に例示される。
Mo(a)Bi(b)Co(c)Ni(d)Fe(e)X(f)Y(g)Z(h)Q(i)Si(j)O(k)・・・式(1)
上記式(1)中、Moはモリブデン、Biはビスマス、Coはコバルト、Niはニッケル、Feは鉄、Xはナトリウム、カリウム、ルビジュウム、セシウム及びタリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Yはほう素、りん、砒素及びタングステンからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Zはマグネシウム、カルシウム、亜鉛、セリウム及びサマリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Qはハロゲン元素、Siはシリカ、Oは酸素を表す。また、a、b、c、d、e、f、g、h、i、j及びkは、それぞれMo、Bi、Co、Ni、Fe、X、Y、Z、Q、Si及びOの原子比を表し、モリブデン原子(Mo)が12のとき、0.5≦b≦7、0≦c≦10、0≦d≦1
0、1≦c+d≦10、0.05≦e≦3、0.0005≦f≦3、0≦g≦3、0≦h≦1、0≦i≦0.5、0≦j≦40であり、kは各元素の酸化状態によって決まる値である。
Specifically, the catalyst for oxidizing at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of the hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol is represented by the following general formula (1). A catalyst comprising a metal oxide is preferably exemplified.
Mo (a) Bi (b) Co (c) Ni (d) Fe (e) X (f) Y (g) Z (h) Q (i) Si (j) O (k) (1) )
In the above formula (1), Mo is molybdenum, Bi is bismuth, Co is cobalt, Ni is nickel, Fe is iron, X is at least one element selected from the group consisting of sodium, potassium, rubidium, cesium and thallium, Y Is at least one element selected from the group consisting of boron, phosphorus, arsenic and tungsten, Z is at least one element selected from the group consisting of magnesium, calcium, zinc, cerium and samarium, Q is a halogen element, and Si is silica , O represents oxygen. A, b, c, d, e, f, g, h, i, j and k are the atomic ratios of Mo, Bi, Co, Ni, Fe, X, Y, Z, Q, Si and O, respectively. When the molybdenum atom (Mo) is 12, 0.5 ≦ b ≦ 7, 0 ≦ c ≦ 10, 0 ≦ d ≦ 1
0, 1 ≦ c + d ≦ 10, 0.05 ≦ e ≦ 3, 0.0005 ≦ f ≦ 3, 0 ≦ g ≦ 3, 0 ≦ h ≦ 1, 0 ≦ i ≦ 0.5, 0 ≦ j ≦ 40 Yes, k is a value determined by the oxidation state of each element.

一方、上記炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を酸化するときの触媒は、下記一般式(2)で表される金属酸化物からなる触媒が好適に例示される。
Mo(12)V(a)X(b)Cu(c)Y(d)Sb(e)Z(f)Si(g)C(h)O(i)・・・式(2)
上記式(2)中、XはNb及びWからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。YはMg、Ca、Sr、BaおよびZnからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。ZはFe、Co、Ni、Bi、Alからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。但し、Mo、V、Nb、Cu、W、Sb、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Fe、Co、Ni、Bi、Al、Si、CおよびOは元素記号である。
a、b、c、d、e、f、g、hおよびiは各元素の原子比を表し、モリブデン原子(Mo)12に対して、0<a≦12、0≦b≦12、0≦c≦12、0≦d≦8、0≦e≦500、0≦f≦500、0≦g≦500、0≦h≦500であり、iは前記各成分のうちCを除いた各成分の酸化度によって決まる値である。
On the other hand, the catalyst for oxidizing at least one kind of the reaction raw material gas selected from the group consisting of the above-mentioned unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms comprises a metal oxide represented by the following general formula (2). A catalyst is preferably exemplified.
Mo (12) V (a) X (b) Cu (c) Y (d) Sb (e) Z (f) Si (g) C (h) O (i) (2)
In the above formula (2), X represents at least one element selected from the group consisting of Nb and W. Y represents at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn. Z represents at least one element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Bi, and Al. However, Mo, V, Nb, Cu, W, Sb, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Fe, Co, Ni, Bi, Al, Si, C, and O are element symbols.
a, b, c, d, e, f, g, h, and i represent the atomic ratio of each element, and 0 <a ≦ 12, 0 ≦ b ≦ 12, 0 ≦ with respect to the molybdenum atom (Mo) 12. c ≦ 12, 0 ≦ d ≦ 8, 0 ≦ e ≦ 500, 0 ≦ f ≦ 500, 0 ≦ g ≦ 500, 0 ≦ h ≦ 500, and i is a value of each component except C among the above components. The value is determined by the degree of oxidation.

本発明の製造方法に用いられる固定床式反応器について説明する。
本発明の製造方法に用いられる固定床式反応器としては、特に限定されず、公知の多管式反応器、及びプレート式反応器が挙げられる。
The fixed bed reactor used in the production method of the present invention will be described.
It does not specifically limit as a fixed bed type reactor used for the manufacturing method of this invention, A well-known multitubular reactor and a plate type reactor are mentioned.

上記多管式反応器の好適な例として、特開2005−336085号公報に記載された反応器を挙げることができる。
当該多管式反応器は、反応ガス供給口と反応物排出口とを有する円筒状反応器シェルと、該円筒状反応器シェルに熱媒体を導入または導出するための、円筒状反応器シェルの外周に配置される複数の環状導管と、該複数の環状導管を互いに接続する循環装置と、該反応器の複数の管板によって拘束され、かつ触媒を含有する複数の反応管と、該反応器シェルに導入された熱媒体の方向を変更するための複数の邪魔板とを該反応管の長手方向に有する多管式反応器である。上記反応管には、モリブデンを含有する触媒が充填されている。
Preferable examples of the multi-tubular reactor include a reactor described in JP-A-2005-336085.
The multi-tubular reactor includes a cylindrical reactor shell having a reaction gas supply port and a reactant discharge port, and a cylindrical reactor shell for introducing or deriving a heat medium into the cylindrical reactor shell. A plurality of annular conduits arranged on the outer periphery, a circulation device for connecting the plurality of annular conduits to each other, a plurality of reaction tubes constrained by a plurality of tube plates of the reactor and containing a catalyst, and the reactor It is a multi-tube reactor having a plurality of baffle plates for changing the direction of the heat medium introduced into the shell in the longitudinal direction of the reaction tube. The reaction tube is filled with a catalyst containing molybdenum.

上記多管式反応器の一つの実施態様を図1及び図2に従って説明する。
図1は、多管式反応器の一つの実施の形態を示すための概略断面図である。
多管式反応器のシェル(2)に、反応管(1b)、(1c)が管板(5a)、(5b)に固定され配置されている。反応ガスの入口である原料供給口、反応物の出口である反応物排出口は(4a)または(4b)である。反応ガスと熱媒体の流れは、向流でも並流でもよいが、向流が好ましい。また、反応ガスの流れ方向は、上昇流でも下降流でもかまわない。
図1においては、反応器シェル内の熱媒体の流れ方向が上昇流として矢印で記入されており、また、反応ガスと熱媒体の流れが向流となるように設計しているので、(4b)が原料供給口である。反応器シェルの外周には熱媒体を導入する環状導管(3a)が設置される。熱媒体の循環ポンプ(7)によって昇圧された熱媒体は、環状導管(3a)より反応器シェル内を上昇し、反応器シェルの中央部付近に開口部を有する穴あき邪魔板(6a)と、反応器シェルの外周部との間に開口部を有するように配置された穴あき邪魔板(6b)とを交互に複数配置することによって流れの方向が転換されて環状導管(3b)より循環ポンプに戻る。反応熱を吸収した熱媒体の一部は循環ポンプ7の上部に設けられた排出管より熱交換器(図には示されていない)によって冷却されて熱媒体供給ライン(8a)より、再度反応器へ導入される。熱媒体温度は、温度計(13)からフィードバックさ
れた信号を基に、熱媒体供給ライン(8a)から導入される還流熱媒体の温度または流量を制御することで調節される。
熱媒体の温度調節は、用いる触媒の性能にもよるが、熱媒体供給ライン(8a)と熱媒体抜き出しライン(8b)との熱媒体の温度差が1〜10℃、好ましくは2〜6℃となるように行われる。
また、反応器内に配置された反応管には温度計(11)が挿入され、反応器外まで信号が伝えられて、触媒層の反応器管軸方向の温度分布が記録される。反応管には複数本の温度計が挿入され、1本の温度計では管軸方向に5〜20点の温度が測定される。
One embodiment of the multi-tubular reactor will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for showing one embodiment of a multitubular reactor.
The reaction tubes (1b) and (1c) are fixed to the tube plates (5a) and (5b) in the shell (2) of the multitubular reactor. The raw material supply port that is the inlet of the reaction gas and the reactant discharge port that is the outlet of the reactant are (4a) or (4b). The flow of the reaction gas and the heat medium may be countercurrent or cocurrent, but countercurrent is preferred. Further, the flow direction of the reaction gas may be an upward flow or a downward flow.
In FIG. 1, the flow direction of the heat medium in the reactor shell is indicated by an arrow as an upward flow, and the flow of the reaction gas and the heat medium is designed to be a countercurrent, so (4b ) Is a raw material supply port. An annular conduit (3a) for introducing a heat medium is installed on the outer periphery of the reactor shell. The heating medium pressurized by the circulation pump (7) of the heating medium rises in the reactor shell from the annular conduit (3a), and has a perforated baffle plate (6a) having an opening near the center of the reactor shell. By alternately arranging a plurality of perforated baffle plates (6b) arranged so as to have openings between the outer periphery of the reactor shell, the direction of flow is changed and circulated from the annular conduit (3b). Return to pump. A part of the heat medium that has absorbed the reaction heat is cooled by a heat exchanger (not shown in the figure) from a discharge pipe provided at the top of the circulation pump 7 and reacted again from the heat medium supply line (8a). It is introduced into the vessel. The heat medium temperature is adjusted by controlling the temperature or flow rate of the reflux heat medium introduced from the heat medium supply line (8a) based on the signal fed back from the thermometer (13).
Although the temperature control of the heat medium depends on the performance of the catalyst used, the temperature difference of the heat medium between the heat medium supply line (8a) and the heat medium extraction line (8b) is 1 to 10 ° C, preferably 2 to 6 ° C. It is done to become.
Further, a thermometer (11) is inserted into the reaction tube arranged in the reactor, a signal is transmitted to the outside of the reactor, and the temperature distribution of the catalyst layer in the reactor tube axial direction is recorded. A plurality of thermometers are inserted in the reaction tube, and one thermometer measures temperatures of 5 to 20 points in the tube axis direction.

図2は反応器のシェルを中間管板(9)で分割した場合の多管式反応器の概略断面図を示す。分割されたそれぞれの空間は別々の熱媒体が循環され、別々の温度に制御される。反応原料ガスは(4a)または(4b)のどちらから導入されても良いが、図2では、反応器シェル内の熱媒体の流れ方向が上昇流として矢印で記入されているので、反応ガスの流れが熱媒体の流れと向流となる(4b)が原料供給口である。原料供給口(4b)から導入された反応原料ガスが反応器の反応管内で逐次に反応する。   FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a multi-tubular reactor when the reactor shell is divided by an intermediate tube plate (9). In each divided space, a separate heat medium is circulated and controlled at different temperatures. The reaction raw material gas may be introduced from either (4a) or (4b), but in FIG. 2, the flow direction of the heat medium in the reactor shell is indicated by an arrow as an upward flow. The raw material supply port is the flow (4b) in which the flow is opposite to the flow of the heat medium. The reaction raw material gas introduced from the raw material supply port (4b) sequentially reacts in the reaction tube of the reactor.

図2に示す多管式反応器は、中間管板(9)で区切られた反応器の上下のエリア(図2においてAエリア、Bエリア)で異なる温度の熱媒体が存在するため、反応管内は、1)同一触媒を全体に充填し、反応管の反応ガス入口と出口で温度を変えて反応させるケース、2)反応ガス入口部には触媒を充填し、反応生成物を急激に冷却するため出口部分には触媒を充填せず空筒あるいは反応活性の無い不活性物質を充填するケース、3)反応ガス入口部分と出口部分には異なる触媒が充填され、その間に反応生成物を急激に冷却するため触媒を充填せず空筒あるいは反応活性の無い不活性物質を充填するケースがある。   The multitubular reactor shown in FIG. 2 has a heat medium having different temperatures in the upper and lower areas (A area and B area in FIG. 2) of the reactor divided by the intermediate tube plate (9). 1) Cases in which the same catalyst is filled as a whole and the reaction is performed by changing the temperature at the reaction gas inlet and outlet of the reaction tube. 2) The catalyst is filled in the reaction gas inlet and the reaction product is rapidly cooled. Therefore, the case where the outlet part is not filled with a catalyst and is filled with an empty cylinder or an inert substance having no reaction activity, 3) The reaction gas inlet part and the outlet part are filled with different catalysts, and the reaction products are rapidly In some cases, the catalyst is not filled for cooling, but is filled with an empty cylinder or an inert substance having no reaction activity.

例えば、図2に示す多管式反応器に、炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を、原料供給口(4b)から導入し、まず前段反応用の1段目(反応管のAエリア)で炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種とし、さらに後段反応用の2段目(反応管のBエリア)で該炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を酸化し炭素数3及び4の不飽和脂肪酸からなる群から選ばれる少なくとも一種を製造する。反応管の1段部分(以下、「前段部分」ともいう。)と2段部分(以下、「後段部分」ともいう。)には別の触媒が充填され、それぞれ異なった温度に制御されて最適な条件で反応が行われる。反応管の前段部分と後段部分の間の中間管板が存在する部分には反応には関与しない不活性物質が充填されることが好ましい。ここでは、前段部分と後段部分を1つの反応器に組み込んでいるが、前段部分を上記図1に示す構造を有する第1の反応器に組み込み、後段部分を第1の反応器とは別の上記図1に示す構造を有する第2の反応器に組み込んで反応物の製造を行うことも可能である。   For example, at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol is introduced into the multitubular reactor shown in FIG. 2 from the raw material supply port (4b). First, at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms in the first stage for the first stage reaction (A area of the reaction tube), and further two stages for the second stage reaction From the group consisting of unsaturated fatty acids having 3 and 4 carbons by oxidizing at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of the unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms in the eyes (B area of the reaction tube) Produces at least one selected. The first stage part (hereinafter also referred to as “front part”) and the second stage part (hereinafter also referred to as “rear part”) of the reaction tube are filled with different catalysts, and are optimally controlled at different temperatures. The reaction takes place under various conditions. It is preferable that an inert substance not involved in the reaction is filled in a portion where the intermediate tube plate is present between the front stage portion and the rear stage portion of the reaction tube. Here, the front stage part and the rear stage part are incorporated in one reactor, but the front stage part is incorporated in the first reactor having the structure shown in FIG. 1 and the rear stage part is different from the first reactor. It is also possible to manufacture the reactant by incorporating it in the second reactor having the structure shown in FIG.

上記多管式反応器に備わる反応管の内径は、反応管内の反応熱量と触媒粒径に影響されるが、10〜50mmが好ましく用いられ、より好ましくは20〜30mmである。反応管の内径が小さすぎると充填される触媒の量が減少し、必要な触媒量に対して反応管本数が多くなり反応器製作時の労力が大きくなることで多大な製作費用が必要となり工業的経済性が悪くなる。一方、反応管の内径が大きすぎると必要な触媒量に対して反応管表面積が小さくなり、反応熱の除熱のための伝熱面積を小さくしてしまう。また、反応管の長さは特に限定されない。   The inner diameter of the reaction tube provided in the multi-tubular reactor is influenced by the amount of reaction heat and the catalyst particle size in the reaction tube, but is preferably 10 to 50 mm, and more preferably 20 to 30 mm. If the inner diameter of the reaction tube is too small, the amount of catalyst to be filled will decrease, the number of reaction tubes will increase with respect to the required amount of catalyst, and the labor for manufacturing the reactor will increase. Economic efficiency is worsened. On the other hand, if the inner diameter of the reaction tube is too large, the surface area of the reaction tube becomes small relative to the required amount of catalyst, and the heat transfer area for heat removal from the reaction heat is reduced. Further, the length of the reaction tube is not particularly limited.

一方、プレート式反応器の第1の好適な例として、特開2004−167448号公報に記載された反応器を挙げることができる。
すなわち、2枚の伝熱プレートに挟まれた空間内に触媒を充填して反応帯域が形成され
、伝熱プレートの外側に熱媒体が供給される熱媒体流路を有するプレート式反応器が挙げられる。
上記プレート式反応器の反応帯域は複数の領域に分割することが可能であり、2枚の伝熱プレートの間隔を調整することで各反応帯域に充填された触媒層厚さを変化させることが可能である。特に、供給される反応ガスの入口から出口に向かって、反応帯域の各領域の触媒層厚さが増大する構造であることが好ましい。また、2枚の伝熱プレートの外側が複数の熱媒体流路に分割され、各々異なった温度を有する熱媒体を該流路に供給することが可能である。
通常の反応に於ける反応量は、反応ガスの入口部分が最も大きく、反応に伴う反応熱の発生は最大で、反応原料ガスの出口方向に減少する。2枚の伝熱プレートの間隔を調整して触媒層の厚さを変えることによって反応及び反応によって生じる熱をより精密に制御でき、触媒層温度の上昇に伴う、ホットスポットを防ぎ、触媒の損傷を防止することができる。
上記プレート式反応器に供給される反応ガスの方向は伝熱プレートに沿って流れ、熱媒体は伝熱プレートの外側に供給される。当該熱媒体の流れ方向は、特に制限は無いが、工業的規模での反応装置には通常、多量の触媒を収容する必要があり、多数の伝熱プレート対が設置されるので、反応ガスの流れと直角方向が都合よい。
On the other hand, as a first preferred example of the plate reactor, a reactor described in JP-A No. 2004-167448 can be exemplified.
That is, a plate reactor having a heat medium flow path in which a reaction zone is formed by filling a catalyst in a space between two heat transfer plates, and a heat medium is supplied to the outside of the heat transfer plate. It is done.
The reaction zone of the plate reactor can be divided into a plurality of regions, and the thickness of the catalyst layer filled in each reaction zone can be changed by adjusting the interval between the two heat transfer plates. Is possible. In particular, a structure in which the catalyst layer thickness in each region of the reaction zone increases from the inlet to the outlet of the reaction gas to be supplied is preferable. In addition, the outside of the two heat transfer plates is divided into a plurality of heat medium flow paths, and it is possible to supply heat mediums having different temperatures to the flow paths.
The amount of reaction in a normal reaction is the largest at the inlet portion of the reaction gas, the generation of reaction heat accompanying the reaction is the largest, and decreases in the direction of the outlet of the reaction raw material gas. By adjusting the distance between the two heat transfer plates and changing the thickness of the catalyst layer, the reaction and the heat generated by the reaction can be controlled more precisely, preventing hot spots as the catalyst layer temperature rises and damaging the catalyst Can be prevented.
The direction of the reaction gas supplied to the plate reactor flows along the heat transfer plate, and the heat medium is supplied to the outside of the heat transfer plate. The flow direction of the heat medium is not particularly limited, but an industrial scale reaction apparatus usually needs to accommodate a large amount of catalyst, and a large number of heat transfer plate pairs are installed. A direction perpendicular to the flow is convenient.

図3に上記第1のプレート式反応器の具体例を示す。
熱媒体流路(15−1、15−2、及び15−3)と触媒層(12)とを隔離する薄板の伝熱プレート(10)は反応ガス入口(4b)から反応ガス出口(4a)への反応ガス流れに沿って、触媒層(12)の厚さを変えるために変形している。ここで、触媒層の厚さは反応ガスの流れ方向と直角方向に測ったプレート間の距離のことである。
2枚の伝熱プレート(10)の間に形成された触媒層(12)の厚さは、各熱媒体流路(15−1、15−2、及び15−3)に対応し、其々反応帯域(S1、S2、及びS3)を形成する。(16)は熱媒体供給口である。なお、上記において、反応帯域を3つとしているが、これは例示であり、反応帯域の数は限定されない。
また、伝熱プレート(10)は平板、凹凸を有するようにエンボス加工されたもの、または反応ガスの流れと直角方向に成形された波板の使用が可能である。反応ガスと熱媒体との伝熱効率を考慮すれば、凹凸板または波板形状が好適に用いられる。ここで、伝熱プレート(10)にエンボス加工、または波板が使用された場合の触媒層の厚さは以下に示す式で規定した。
(式)[触媒層の厚さ]=[触媒層の体積]÷[伝熱プレートの長さ(幅)(図3における紙面に垂直方向の長さ)]÷[伝熱プレートの反応ガスの流れ方向の長さ]
(ここで、[触媒層の体積]は、触媒層が形成される2枚の伝熱プレートを地面に対し垂直に保ち、かつ底(各反応帯域の最も下面)に蓋を設置して、2枚の伝熱プレートに挟まれた空間内に水などの液体又は直径1mm以下のガラスビーズを注ぎ入れたときに、該空間を満たすのに必要な水などの液体又は直径1mm以下のガラスビーズの体積とする。)
FIG. 3 shows a specific example of the first plate reactor.
The thin heat transfer plate (10) that separates the heat medium flow path (15-1, 15-2, and 15-3) from the catalyst layer (12) is formed from the reaction gas inlet (4b) to the reaction gas outlet (4a). In order to change the thickness of the catalyst layer (12) along the flow of reaction gas to Here, the thickness of the catalyst layer is a distance between the plates measured in a direction perpendicular to the flow direction of the reaction gas.
The thickness of the catalyst layer (12) formed between the two heat transfer plates (10) corresponds to each heat medium flow path (15-1, 15-2 and 15-3), respectively. Reaction zones (S1, S2, and S3) are formed. (16) is a heat medium supply port. In the above, there are three reaction zones, but this is an example, and the number of reaction zones is not limited.
Further, the heat transfer plate (10) can be a flat plate, a plate embossed to have irregularities, or a corrugated plate formed in a direction perpendicular to the flow of the reaction gas. In consideration of the heat transfer efficiency between the reaction gas and the heat medium, an uneven plate or corrugated plate shape is preferably used. Here, the thickness of the catalyst layer when embossing or corrugated plate was used for the heat transfer plate (10) was defined by the following equation.
(Formula) [Catalyst layer thickness] = [Catalyst layer volume] / [Heat transfer plate length (width) (length in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 3)] / [Heat transfer plate reaction gas Length in the flow direction]
(Here, [volume of catalyst layer] is 2 by keeping the two heat transfer plates on which the catalyst layer is formed perpendicular to the ground and installing a lid on the bottom (the bottom surface of each reaction zone). When a liquid such as water or a glass bead having a diameter of 1 mm or less is poured into a space sandwiched between one heat transfer plate, the liquid such as water or a glass bead having a diameter of 1 mm or less necessary to fill the space (Volume)

プレート式反応器の第2の好適な例として、特開2004−202430号公報に記載された反応器を挙げることができる。
すなわち、円弧、楕円弧或いは矩形に賦形された波板の2枚を対面させ、当該両波板の凸面部を互いに接合して複数の熱媒体流路を形成した伝熱プレートを、複数配列してなりかつ隣り合った伝熱プレートの波板凸面部と凹面部とが対面して所定間隔の触媒層を形成したプレート式反応器が挙げられる。
上記プレート式反応器において、波板に賦形された円弧、楕円弧或いは矩形の形状を変えることにより、触媒層に供給される反応ガスの入口から出口に向かって触媒層の厚さを変化させることが可能である。また、上記プレート式反応器は、反応帯域を複数の領域に分割することが可能であり、複数の領域に分割された反応帯域を上記触媒層の厚さの変化に対応させることが可能である。さらに、分割された複数の反応帯域には、独立して温度
調整された熱媒体が供給され、接触気相酸化反応により生じる熱を、伝熱プレートを隔てて除熱し、触媒層内の温度を独立して制御することが可能である。
上記プレート式反応器に供給される反応ガスの方向は伝熱プレートの外側に沿って流れ、熱媒体は伝熱プレートの内側に供給される。当該熱媒体の流れ方向は、反応ガスの流れに対して直角方向、即ち十字流の方向に流れる。
通常の反応に於ける反応量は、反応ガスの入口部分が最も大きく、反応に伴う反応熱の発生は最大で、反応ガスの出口方向に減少する。この反応熱の除熱を効率よくするために、伝熱プレートに使用される波板の凹凸形状を変え、2枚の伝熱プレートの間隙を調整して触媒層の厚さを変化させることが好ましい。触媒層の厚さを変化させることにより、反応をより精密に制御することができ、触媒層温度の上昇に伴う、ホットスポットを防ぎ、触媒の損傷を防止することができる。
As a second preferred example of the plate reactor, there can be mentioned a reactor described in JP-A No. 2004-202430.
That is, a plurality of heat transfer plates in which a plurality of corrugated plates shaped into an arc, an elliptical arc, or a rectangle face each other and the convex portions of the corrugated plates are joined together to form a plurality of heat medium channels are arranged. And a plate reactor in which corrugated convex portions and concave portions of adjacent heat transfer plates face each other to form a catalyst layer at a predetermined interval.
In the above plate reactor, the thickness of the catalyst layer is changed from the inlet to the outlet of the reaction gas supplied to the catalyst layer by changing the shape of the arc, elliptical arc, or rectangle formed on the corrugated plate. Is possible. The plate reactor can divide the reaction zone into a plurality of regions, and the reaction zone divided into the plurality of regions can correspond to the change in the thickness of the catalyst layer. . Further, a plurality of the divided reaction zones are supplied with a heat medium whose temperature is independently adjusted, and the heat generated by the catalytic gas phase oxidation reaction is removed through the heat transfer plate, so that the temperature in the catalyst layer is reduced. It can be controlled independently.
The direction of the reaction gas supplied to the plate reactor flows along the outside of the heat transfer plate, and the heat medium is supplied to the inside of the heat transfer plate. The flow direction of the heat medium flows in a direction perpendicular to the flow of the reaction gas, that is, a cross flow direction.
In the normal reaction, the reaction amount is the largest at the inlet portion of the reaction gas, the generation of reaction heat accompanying the reaction is the largest, and decreases in the direction of the reaction gas outlet. In order to efficiently remove the reaction heat, the corrugated shape of the corrugated plate used for the heat transfer plate can be changed, and the gap between the two heat transfer plates can be adjusted to change the thickness of the catalyst layer. preferable. By changing the thickness of the catalyst layer, the reaction can be controlled more precisely, and hot spots accompanying the increase in the catalyst layer temperature can be prevented, and damage to the catalyst can be prevented.

図4に上記第2のプレート式反応器の具体例を示す。
図4に示されたように、伝熱プレート(10)は、円形、楕円形、矩形或いは多角形に賦形された波板の2枚を対面させ、当該両波板の凸面部を互いに接合して、複数の熱媒体流路(15−1、15−2、15−3)を形成する。また、隣り合った2枚の伝熱プレート(10)が互いに熱媒体流路の半分に相当する距離だけずれて向かい合い間隙を形成し、形成された間隙に触媒が充填され、触媒層(12)が形成される。さらに、隣り合った2枚の伝熱プレート(10)は、触媒層(12)へ反応ガスを導入する反応ガス入口(4b)と反応ガスを導出する反応ガス出口(4a)を具備する。
上記熱媒体流路は、図4のようにそれぞれ流路の断面形状(断面積)が異なっていてもよい。図4のように熱媒体流路(15−1)の幅がもっとも大きくなるように設計した場合、隣り合った上記伝熱プレート(10)の間隔は一定なので、隣り合った伝熱プレートの波板凸面部と凹面部とが対面して形成される間隔(A)(すなわち、触媒層(12)の層厚)はもっとも狭くなる。図4では、熱媒体流路(15−2)から(15−3)へと熱媒体流路の幅が、順次小さくなり、この熱媒体流路に対応する触媒層(12)の厚さは増大する。従って、熱媒体流路(15−1、15−2、及び15−3)に対応する触媒層(12)は、それぞれ触媒層の厚さが異なり、触媒層の厚さが異なる複数の反応帯域(S1、S2、及びS3)を形成することができる。ここで、触媒層の厚さとは、各反応帯域(S1、S2、及びS3)の各触媒層において、反応ガスの流れ方向と直角方向に測定された上記間隔(A)の平均値を意味する。本発明においては、以下に示す計算式を用いて規定した。
(式)[触媒層の厚さ]=[触媒層の体積]÷[伝熱プレートの長さ(幅)(図4における紙面に垂直方向の長さ)]÷[伝熱プレートの反応ガスの流れ方向の長さ]
(ここで、[触媒層の体積]は、触媒層が形成される2枚の伝熱プレートを地面に対し垂直に保ち、かつ底(各反応帯域の最も下面)に蓋を設置して、2枚の伝熱プレートに挟まれた空間内に水などの液体又は直径1mm以下のガラスビーズを注ぎ入れたときに、該空間を満たすのに必要な水などの液体又は直径1mm以下のガラスビーズの体積とする。)
なお、上記において、反応帯域を3つとしているが、これは例示であり、反応帯域の数は限定されない。
FIG. 4 shows a specific example of the second plate reactor.
As shown in FIG. 4, the heat transfer plate (10) has two corrugated plates shaped like a circle, an ellipse, a rectangle, or a polygon facing each other, and the convex portions of the corrugated plates are joined to each other. Thus, a plurality of heat medium flow paths (15-1, 15-2, 15-3) are formed. Further, two adjacent heat transfer plates (10) are shifted from each other by a distance corresponding to half of the heat medium flow path to form a facing gap, and the formed gap is filled with a catalyst, and the catalyst layer (12). Is formed. Further, the two adjacent heat transfer plates (10) include a reaction gas inlet (4b) for introducing the reaction gas into the catalyst layer (12) and a reaction gas outlet (4a) for deriving the reaction gas.
The heat medium flow paths may have different cross-sectional shapes (cross-sectional areas) as shown in FIG. In the case where the width of the heat medium flow path (15-1) is designed to be the largest as shown in FIG. 4, since the interval between the adjacent heat transfer plates (10) is constant, the waves of the adjacent heat transfer plates are The distance (A) (that is, the layer thickness of the catalyst layer (12)) formed so that the plate convex surface portion and the concave surface portion face each other is the narrowest. In FIG. 4, the width of the heat medium flow path gradually decreases from the heat medium flow path (15-2) to (15-3), and the thickness of the catalyst layer (12) corresponding to the heat medium flow path is Increase. Therefore, the catalyst layers (12) corresponding to the heat medium flow paths (15-1, 15-2, and 15-3) have a plurality of reaction zones having different catalyst layer thicknesses and different catalyst layer thicknesses. (S1, S2, and S3) can be formed. Here, the thickness of the catalyst layer means an average value of the interval (A) measured in the direction perpendicular to the flow direction of the reaction gas in each catalyst layer of each reaction zone (S1, S2, and S3). . In this invention, it prescribed | regulated using the calculation formula shown below.
(Formula) [Catalyst layer thickness] = [Catalyst layer volume] ÷ [Heat transfer plate length (width) (length in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 4)] ÷ [Heat transfer plate reaction gas Length in the flow direction]
(Here, [volume of catalyst layer] is 2 by keeping the two heat transfer plates on which the catalyst layer is formed perpendicular to the ground and installing a lid on the bottom (the bottom surface of each reaction zone). When a liquid such as water or a glass bead having a diameter of 1 mm or less is poured into a space sandwiched between one heat transfer plate, the liquid such as water or a glass bead having a diameter of 1 mm or less necessary to fill the space (Volume)
In the above, there are three reaction zones, but this is an example, and the number of reaction zones is not limited.

図5によって上記第2のプレート式反応器の具体例で用いられる伝熱プレート(10)の構成を更に詳しく説明する。図5は、円弧、楕円弧、矩形或いは多角形に変形された波板の2枚を対面させ、該両波板の凸部を互いに接合して、複数の熱媒体流路が形成された伝熱プレートを示す。
熱媒体流路の大きさ、及び触媒層の厚さは、波板の波の周期にあたる(L)と、波の高さ(H)で規定される。このとき、波の周期(L)は10〜100mmであることが好ましく、20〜50mmであることがより好ましい。一方、高さ(H)は、5〜50mmであることが好ましく、10〜30mmであることがより好ましい。
該伝熱プレートが2枚で平行、かつ互いに熱媒体流路の半分に相当する距離(L/2)だけずれて向かい合い間隙を形成し、その間隙に触媒が充填され、触媒層が形成される。
この平行な2枚の伝熱プレートの間隔(P)と熱媒体流路の周期(L)及び高さ(H)を変えることにより、触媒層の厚さが調節される。2枚の伝熱プレートの間隔Pは通常、10〜50mmである。
図5では、伝熱プレートの形状が円弧の一部で描かれているが、形状は楕円弧、矩形、三角形または多角形であってもよい。上記周期(L)と高さ(H)を変えることで触媒層厚さを精度良く制御できる。なお、触媒層厚さは、伝熱プレートの長さ(幅)方向(紙面に垂直な方向)において均一であることが好ましい。
また、上記触媒層の厚さは、図5に示す間隔(x)と相関し、当該間隔(x)は上記式で規定した触媒層の厚さの通常0.7〜0.9倍である。
The structure of the heat transfer plate (10) used in the specific example of the second plate reactor will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 5 shows heat transfer in which a plurality of corrugated plates deformed into an arc, an elliptical arc, a rectangle or a polygon are faced to each other, and the convex portions of the corrugated plates are joined together to form a plurality of heat medium flow paths. The plate is shown.
The size of the heat medium flow path and the thickness of the catalyst layer are defined by the wave period (L) and the wave height (H). At this time, the wave period (L) is preferably 10 to 100 mm, and more preferably 20 to 50 mm. On the other hand, the height (H) is preferably 5 to 50 mm, and more preferably 10 to 30 mm.
The two heat transfer plates are parallel to each other and are shifted from each other by a distance (L / 2) corresponding to half of the heat medium flow path to form a facing gap. The gap is filled with a catalyst to form a catalyst layer. .
The thickness of the catalyst layer is adjusted by changing the interval (P) between the two parallel heat transfer plates and the period (L) and height (H) of the heat medium flow path. The interval P between the two heat transfer plates is usually 10 to 50 mm.
In FIG. 5, the shape of the heat transfer plate is drawn as a part of an arc, but the shape may be an elliptical arc, a rectangle, a triangle, or a polygon. The catalyst layer thickness can be accurately controlled by changing the period (L) and the height (H). The catalyst layer thickness is preferably uniform in the length (width) direction (direction perpendicular to the paper surface) of the heat transfer plate.
Further, the thickness of the catalyst layer correlates with the interval (x) shown in FIG. 5, and the interval (x) is usually 0.7 to 0.9 times the thickness of the catalyst layer defined by the above formula. .

上記プレート式反応器の伝熱プレート(10)の薄板の板厚は2mm以下、好適には1mm以下の鋼板が用いられる。
伝熱プレート(10)の反応ガス流れ方向の長さは通常2m(メートル)以下で、2m以上の時は2枚のプレートを接合するか、組み合わせて用いることもできる。
反応ガスの流れ方向と直角の方向(図3および図4では紙面に直角方向の奥行き)の長さは特に制限はなく、通常3から15メートルが用いられる。好ましくは6から10メートルである。伝熱プレート(10)は図5に示した配置と同様に積層され、積層される枚数には制限は無い。実際的には、反応に必要な触媒量から決定されるが、数十枚から数百枚である。
The plate thickness of the thin plate of the heat transfer plate (10) of the plate reactor is 2 mm or less, preferably 1 mm or less.
The length of the heat transfer plate (10) in the reaction gas flow direction is usually 2 m (meters) or less, and when it is 2 m or more, the two plates can be joined or combined.
The length in the direction perpendicular to the flow direction of the reaction gas (the depth perpendicular to the paper surface in FIGS. 3 and 4) is not particularly limited, and usually 3 to 15 meters is used. Preferably it is 6 to 10 meters. The heat transfer plates (10) are stacked in the same manner as in the arrangement shown in FIG. 5, and the number of stacked plates is not limited. In practice, it is determined from the amount of catalyst required for the reaction, but it is from several tens to several hundreds.

上記各反応帯域の触媒層の厚さは、特に限定されないが、4〜50mmであることが好ましい。
また、上記各反応帯域の触媒層の厚さは、反応原料ガスの負荷量及び触媒の形状(粒径など)によっても異なるが、図3に示すプレート式反応器においては、反応帯域(S1)の触媒層の厚さは4〜18mm(より好ましくは5〜13mm)であり、該反応帯域(S1)に続く反応帯域(S2)の触媒層の厚さは5〜23mm(より好ましくは7〜17mm)であり、該反応帯域(S2)に続く反応帯域(S3)の触媒層の厚さは8〜27mm(より好ましくは10〜22mm)であることが好ましく例示できる。
一方、図4に示すプレート式反応器においては、反応帯域(S1)の触媒層の厚さは5〜20mm(より好ましくは7〜15mm)であり、該反応帯域(S1)に続く反応帯域(S2)の触媒層の厚さは7〜25mm(より好ましくは10〜20mm)であり、該反応帯域(S2)に続く反応帯域(S3)の触媒層の厚さは12〜30mm(より好ましくは15〜25mm)であることが好ましく例示できる。
なお、該複数の反応帯域の触媒層の厚さは、反応ガスの入口から出口の方向に位置するに従って、順次増加することが好ましい。
Although the thickness of the catalyst layer of each said reaction zone is not specifically limited, It is preferable that it is 4-50 mm.
In addition, although the thickness of the catalyst layer in each reaction zone differs depending on the reaction raw material gas load and the catalyst shape (particle size, etc.), in the plate reactor shown in FIG. 3, the reaction zone (S1) The thickness of the catalyst layer is 4-18 mm (more preferably 5-13 mm), and the thickness of the catalyst layer in the reaction zone (S2) following the reaction zone (S1) is 5-23 mm (more preferably 7- The thickness of the catalyst layer in the reaction zone (S3) following the reaction zone (S2) is preferably 8 to 27 mm (more preferably 10 to 22 mm).
On the other hand, in the plate reactor shown in FIG. 4, the thickness of the catalyst layer in the reaction zone (S1) is 5 to 20 mm (more preferably 7 to 15 mm), and the reaction zone (S1) following the reaction zone (S1) The thickness of the catalyst layer in S2) is 7 to 25 mm (more preferably 10 to 20 mm), and the thickness of the catalyst layer in the reaction zone (S3) following the reaction zone (S2) is 12 to 30 mm (more preferably). 15 to 25 mm) can be preferably exemplified.
In addition, it is preferable that the thickness of the catalyst layers of the plurality of reaction zones is sequentially increased as it is positioned in the direction from the inlet to the outlet of the reaction gas.

上記触媒層の厚さの詳細は、反応量の変化によって異なるが、触媒層(12)の入口から出口まで連続的に変化させても良いし、段階的に変化させても良い。寧ろ、触媒を製造する際の反応活性の不揃いを考慮すれば、段階的に上記触媒層の厚さを変化させた方が自由度を確保できて良い。
また、上記反応帯域の分割数は2〜5が好ましく、反応ガスの入口から出口に向かって、各反応帯域の触媒層の厚さが増大することが好ましい。
さらに、各反応帯域における触媒層の反応ガスの流れ方向の長さは、反応原料ガスの転化率等を考慮して決定されるが、例えば、上記反応帯域が3つに分割された場合では、全触媒層長さに対して、反応帯域(S1)部分が10%〜55%、反応帯域(S2)部分が20%〜65%、反応帯域(S3)部分が25%〜70%の触媒層長さを適用することが好ましい。また、反応帯域(S3)部分の触媒層長さは反応原料ガスの転化率の達成度によって変化させることが好ましい。
Although the details of the thickness of the catalyst layer vary depending on the amount of reaction, it may be changed continuously from the inlet to the outlet of the catalyst layer (12) or may be changed stepwise. Rather, considering the unevenness of the reaction activity when producing the catalyst, the degree of freedom may be secured by changing the thickness of the catalyst layer stepwise.
In addition, the number of divisions of the reaction zone is preferably 2 to 5, and the thickness of the catalyst layer in each reaction zone is preferably increased from the reaction gas inlet to the outlet.
Further, the length of the reaction direction of the reaction gas in the catalyst layer in each reaction zone is determined in consideration of the conversion rate of the reaction raw material gas and the like. For example, in the case where the reaction zone is divided into three, The catalyst layer having a reaction zone (S1) portion of 10% to 55%, a reaction zone (S2) portion of 20% to 65%, and a reaction zone (S3) portion of 25% to 70% of the total catalyst layer length. It is preferable to apply the length. Further, the catalyst layer length in the reaction zone (S3) is preferably changed depending on the achievement of the conversion rate of the reaction raw material gas.

上記反応において、反応原料ガスの転化率等を最適に保つためには、熱媒体の温度を調節することが挙げられる。熱媒体は、複数の反応帯域にそれぞれ最適な温度で供給されることが好ましい。このとき、熱媒体を流す方向は、反応ガスの流れ方向と直交させることが好ましい。
また、熱媒体の入口温度と出口温度の温度差は0.5〜10℃であることが好ましく、2〜5℃であることがより好ましい。
図4に示すプレート式反応器の場合は、熱媒体流路(15−1、15−2、15−3)のそれぞれにおいて、1〜複数の流路毎に、熱媒体の流量、温度、及び流す方向を変えることも可能である。また、一つの反応帯域においても、1〜複数の流路毎に、独立して同温の熱媒体を同じ方向に流す場合も、向流(カウンターフロー)方向に流す場合もある。また、ある反応帯域の熱媒体流路に供給され排出された熱媒体を同じあるいは別の反応帯域の熱媒体流路に供給することも可能である。
In the above reaction, in order to keep the conversion rate of the reaction raw material gas and the like optimally, the temperature of the heat medium can be adjusted. The heat medium is preferably supplied to each of the plurality of reaction zones at an optimum temperature. At this time, the direction in which the heat medium flows is preferably orthogonal to the flow direction of the reaction gas.
The temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature of the heat medium is preferably 0.5 to 10 ° C, more preferably 2 to 5 ° C.
In the case of the plate reactor shown in FIG. 4, in each of the heat medium flow paths (15-1, 15-2, 15-3), the flow rate of the heat medium, temperature, and It is also possible to change the flow direction. In one reaction zone, the heat medium having the same temperature may flow independently in the same direction or may flow in the counterflow direction for each of one to a plurality of flow paths. It is also possible to supply the heat medium supplied to and discharged from the heat medium flow path in a certain reaction zone to the heat medium flow path in the same or another reaction zone.

上記各反応器において、熱媒体流路に供給される熱媒体の温度は、反応原料ガスが、炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種のときは、250〜450℃であることが好ましい。該反応原料ガスが、プロピレンの場合は、複数の反応帯域に供給される熱媒体の温度が250〜400℃であることが好ましい。
一方、反応原料ガスが、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種のときは、200〜350℃であることが好ましい。該反応原料ガスがアクロレインの場合は、複数の反応帯域に供給される熱媒体の温度が200〜350℃であることが好ましい。
また、本発明の製造方法においては、当該熱媒体の温度を調節することで、反応原料ガスの転化率を最適に保つことが好ましい。各反応器の反応ガス出口での反応原料ガスの転化率は、90%以上であることが好ましく、より好ましくは95%以上であり、特に好ましくは97%以上である。
In each of the above reactors, the temperature of the heat medium supplied to the heat medium flow path is such that the reaction raw material gas is at least one of the reaction raw material gases selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol. When it is a seed, it is preferably 250 to 450 ° C. When the reaction raw material gas is propylene, the temperature of the heat medium supplied to the plurality of reaction zones is preferably 250 to 400 ° C.
On the other hand, when the reaction raw material gas is at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms, the temperature is preferably 200 to 350 ° C. When the reaction raw material gas is acrolein, the temperature of the heat medium supplied to the plurality of reaction zones is preferably 200 to 350 ° C.
Moreover, in the manufacturing method of this invention, it is preferable to keep the conversion rate of reaction raw material gas optimal by adjusting the temperature of the said heat medium. The conversion rate of the reaction raw material gas at the reaction gas outlet of each reactor is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and particularly preferably 97% or more.

上記熱媒体としては、溶融塩(ナイター)が好適に例示できる。ナイターは、化学反応の温度コントロールに使用される熱媒体のうちで特に熱安定性に優れる。特に温度350〜550℃の高温において、最も優れた熱安定性を有する。
当該ナイターに使用される化合物としては、硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸カリウムがあり、これらを単独で又は2種以上を混合して使用することが出来る。
A suitable example of the heat medium is a molten salt (nighter). Nighter is particularly excellent in thermal stability among heat media used for temperature control of chemical reaction. In particular, it has the best thermal stability at a high temperature of 350 to 550 ° C.
As a compound used for the nighter, there are sodium nitrate, sodium nitrite, and potassium nitrate, and these can be used alone or in admixture of two or more.

以下、実施例を用いて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は何らこれらに限定されるものではない。
本実施例において用いられる、反応原料ガス(プロピレン及びアクロレイン)の転化率、アクリル酸の選択率、及びアクリル酸の収率の計算方法を下記に記す。
<1>プロピレンの転化率[%] = 100−〔(反応器(B)出口のプロピレン体積流量)/(反応器(A)に供給されたプロピレン体積流量)×100
<2>アクロレインの転化率[%] = 100−〔(反応器(B)出口のアクロレイン体積流量)/(反応器(A)に供給されたプロピレン体積流量)×100
<3>アクリル酸の収率[%] = (反応器(B)出口のアクリル酸の体積流量)/(反応器(A)に供給されたプロピレン体積流量)×100
<4>アクリル酸の選択率[%] = (アクリル酸の収率)/(プロピレンの転化率)/(アクロレインの転化率)×100
また、本実施例で用いられる単位「NL」とは、標準状態(温度0℃、圧力101.325kPa)換算の体積(L)を意味する。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in more detail using an Example, this invention is not limited to these at all.
The calculation method of the conversion rate of reaction raw material gases (propylene and acrolein), the selectivity of acrylic acid, and the yield of acrylic acid used in this example is described below.
<1> Propylene Conversion [%] = 100 − [(Propylene Volume Flow at Reactor (B) Exit) / (Propylene Volume Flow Supplyed to Reactor (A)) × 100
<2> Conversion rate of acrolein [%] = 100 − [(volume flow rate of acrolein at the outlet of the reactor (B)) / (volume flow rate of propylene supplied to the reactor (A)) × 100
<3> Yield of acrylic acid [%] = (volume flow rate of acrylic acid at the outlet of the reactor (B)) / (volume flow rate of propylene supplied to the reactor (A)) × 100
<4> Acrylic acid selectivity [%] = (acrylic acid yield) / (propylene conversion) / (acrolein conversion) × 100
Further, the unit “NL” used in the present example means a volume (L) in terms of a standard state (temperature 0 ° C., pressure 101.325 kPa).

プロピレンを分子状酸素により接触気相酸化し、アクリル酸を製造するに当たり、プロピレンからアクロレインおよびアクリル酸に転換する前段用触媒としてMo(12)Bi(5)Co(3)Ni(2)Fe(0.4)Na(0.4)B(0.2)K(0.08)Si(24)O(x)の組成の金属酸化物粉末を調製し、これを成型して外径5mmφ、内径2mmφ、及び高さ3mmのリング形状の触媒(A)を得た。更にアクロレインをアクリル酸に転換する後段用触媒として、Mo(12)V(2.4)Ni(15)Nb(1)Cu(1)Sb(34)Si(7)O(x)の組成の金属酸化物粉末を調製し、この粉末を成型し、上記プロピレン酸化触媒と同じ形状の触媒(B)を得た。ここで、O(x)の(x)は各金属酸化物の酸化状態によって定まる値である。   In the production of acrylic acid by catalytic vapor phase oxidation of propylene with molecular oxygen, Mo (12) Bi (5) Co (3) Ni (2) Fe ( A metal oxide powder having a composition of 0.4) Na (0.4) B (0.2) K (0.08) Si (24) O (x) was prepared and molded to obtain an outer diameter of 5 mmφ, A ring-shaped catalyst (A) having an inner diameter of 2 mmφ and a height of 3 mm was obtained. Furthermore, as a catalyst for the subsequent stage for converting acrolein to acrylic acid, the composition of Mo (12) V (2.4) Ni (15) Nb (1) Cu (1) Sb (34) Si (7) O (x) A metal oxide powder was prepared, and this powder was molded to obtain a catalyst (B) having the same shape as the propylene oxidation catalyst. Here, (x) of O (x) is a value determined by the oxidation state of each metal oxide.

<実施例1>
本実施例では、図1に示すものと同様の構造を有する多管式反応器を2器用いた。具体的には、反応管の長さが3,500mm、内径25mmのステンレス製反応管に反応管1本あたり上記触媒(A)を1リットル(L)充填したものを、反応器(A)とした。また、反応管の長さが3,500mm、内径25mmのステンレス製反応管に反応管1本あたり上記触媒(B)を1リットル(L)充填したものを、反応器(B)とした。また、触媒層の温度監視用の反応管には、外径4mmの多点式熱電対を設置した上で、他の反応管と同様に触媒を充填した。
先ず、反応器(A)の熱媒体温度を300℃、反応器(B)の熱媒温度を240℃に維持した。そして、反応器(A)の上部より、反応管1本あたり、露点がマイナス15℃より低い空気550NL/hr、露点がマイナス15℃より低い窒素310NL/hrを供給した後、水蒸気70NL/hrを供給し、ゲージ圧8kPaで運転した。このとき、反応器に供給される全ガス中の水蒸気濃度は7.5体積%、反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧は8.0kPaであった。次いで、水蒸気の供給開始から20分後にプロピレンの供給を開始して、1時間後にプロピレンの供給量を70NL/hrとし、ゲージ圧75kPaで運転を行った。また、得られた反応ガスと空気150NL/hr、窒素50NL/hrを混合し、反応器(B)上部より供給し、ゲージ圧45kPaで運転を行った。
なお、各反応器に供給される熱媒体は、プロピレンの転化率を98%、及びアクロレインの転化率を99%になるように、反応器(A)に供給される熱媒体の温度を315℃、反応器(B)に供給される熱媒体の温度を270℃に調整しながら運転を行った。
運転開始から1週間経過後に測定した、アクリル酸の選択率は88.1%であった。
運転開始から1週間経過後に、運転を一旦停止(シャットダウン)し、反応器を再スタートアップした。再スタートアップの手順は以下の通りである。
先ず、反応器(A)の上部より、露点がマイナス15℃より低い空気550NL/hr、露点がマイナス15℃より低い窒素310NL/hrを供給した後、水蒸気70NL/hrを供給し、ゲージ圧8kPaで運転した。このとき、反応器に供給される全ガス中の水蒸気濃度は7.5体積%、反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧は8.0kPaであった。水蒸気の供給開始から20分後にプロピレンの供給を開始して、1時間後にプロピレンの供給量を70NL/hrとし、ゲージ圧75kPaで運転を行った。また、得られた反応ガスと露点がマイナス15℃より低い空気150NL/hr、露点がマイナス15℃より低い窒素50NL/hrを混合し、反応器(B)上部より供給し、ゲージ圧45kPaで運転を行った。
なお、各反応器に供給される熱媒体は、プロピレンの転化率を98%、及びアクロレインの転化率を99%になるように、反応器(A)に供給される熱媒体の温度を317℃、反応器(B)に供給される熱媒体の温度を273℃に調整しながら運転を行った。結果、運転再開から1週間経過後に測定した、アクリル酸の選択率は88.9%であった。
<Example 1>
In this example, two multitubular reactors having the same structure as that shown in FIG. 1 were used. Specifically, a reaction tube made of stainless steel having a reaction tube length of 3,500 mm and an inner diameter of 25 mm filled with 1 liter (L) of the above catalyst (A) per reaction tube is referred to as reactor (A). did. A reactor (B) was prepared by filling a stainless steel reaction tube having a reaction tube length of 3,500 mm and an inner diameter of 25 mm with 1 liter (L) of the catalyst (B) per reaction tube. The reaction tube for monitoring the temperature of the catalyst layer was provided with a multi-point thermocouple having an outer diameter of 4 mm and filled with a catalyst in the same manner as the other reaction tubes.
First, the heat medium temperature of the reactor (A) was maintained at 300 ° C., and the heat medium temperature of the reactor (B) was maintained at 240 ° C. Then, from the top of the reactor (A), air 550 NL / hr having a dew point lower than −15 ° C. and nitrogen 310 NL / hr having a dew point lower than −15 ° C. are supplied per reaction tube, and then steam 70 NL / hr is supplied. Supplied and operated at a gauge pressure of 8 kPa. At this time, the water vapor concentration in the total gas supplied to the reactor was 7.5% by volume, and the water vapor partial pressure in the total gas supplied to the reactor was 8.0 kPa. Next, propylene supply was started 20 minutes after the start of supply of water vapor, and after 1 hour, the supply amount of propylene was set to 70 NL / hr, and the operation was performed at a gauge pressure of 75 kPa. Moreover, the obtained reaction gas, air 150NL / hr, nitrogen 50NL / hr were mixed, supplied from the upper part of the reactor (B), and operated at a gauge pressure of 45 kPa.
The temperature of the heat medium supplied to each reactor (315) was 315 ° C. so that the conversion rate of propylene was 98% and the conversion rate of acrolein was 99%. The operation was performed while adjusting the temperature of the heat medium supplied to the reactor (B) to 270 ° C.
The selectivity for acrylic acid, measured one week after the start of operation, was 88.1%.
One week after the start of operation, the operation was temporarily stopped (shut down), and the reactor was restarted. The re-startup procedure is as follows.
First, air 550 NL / hr having a dew point lower than −15 ° C. and nitrogen 310 NL / hr having a dew point lower than −15 ° C. are supplied from the upper part of the reactor (A), then steam 70 NL / hr is supplied, and the gauge pressure is 8 kPa. Drove in. At this time, the water vapor concentration in the total gas supplied to the reactor was 7.5% by volume, and the water vapor partial pressure in the total gas supplied to the reactor was 8.0 kPa. Propylene supply was started 20 minutes after the start of the supply of water vapor, and after 1 hour, the supply amount of propylene was 70 NL / hr, and the operation was performed at a gauge pressure of 75 kPa. In addition, the reaction gas obtained was mixed with 150 NL / hr of air having a dew point lower than minus 15 ° C. and 50 NL / hr of nitrogen having a dew point lower than minus 15 ° C., supplied from the upper part of the reactor (B), and operated at a gauge pressure of 45 kPa. Went.
The temperature of the heat medium supplied to the reactor (A) was 317 ° C. so that the conversion rate of propylene was 98% and the conversion rate of acrolein was 99%. The operation was performed while adjusting the temperature of the heat medium supplied to the reactor (B) to 273 ° C. As a result, the selectivity of acrylic acid, measured after 1 week from the restart of operation, was 88.9%.

<実施例2>
実施例1と同様の反応器を用い、同様の条件で運転した結果、運転開始から1週間経過後に測定した、アクリル酸の選択率は88.2%であった。次に、実施例1と同様、運転
開始から1週間経過後に、運転を一旦停止(シャットダウン)し、反応器を再スタートアップした。再スタートアップの手順及び運転条件は、水蒸気の供給開始から1時間50分後にプロピレンの供給を開始した以外、実施例1と同様の手順及び運転条件で運転を行った。結果、運転再開から1週間経過後に測定した、アクリル酸の選択率は88.9%であった。
<Example 2>
As a result of operating under the same conditions using the same reactor as in Example 1, the selectivity for acrylic acid, measured after 1 week from the start of the operation, was 88.2%. Next, as in Example 1, one week after the start of operation, the operation was temporarily stopped (shut down), and the reactor was restarted. The restarting procedure and operating conditions were the same as those in Example 1, except that the propylene supply was started 1 hour and 50 minutes after the start of the steam supply. As a result, the selectivity of acrylic acid, measured after 1 week from the restart of operation, was 88.9%.

<実施例3>
実施例1と同様の反応器を用い、同様の条件で運転した結果、運転開始から1週間経過後に測定した、アクリル酸の選択率は88.1%であった。次に、実施例1と同様、運転開始から1週間経過後に、運転を一旦停止(シャットダウン)し、反応器を再スタートアップした。再スタートアップの手順及び運転条件は、水蒸気の供給開始から4時間後にプロピレンの供給を開始した以外、実施例1と同様の手順及び運転条件で運転を行った。結果、運転再開から1週間経過後に測定した、アクリル酸の選択率は88.5%であった。
<Example 3>
As a result of operating under the same conditions using the same reactor as in Example 1, the selectivity for acrylic acid, measured after 1 week from the start of the operation, was 88.1%. Next, as in Example 1, one week after the start of operation, the operation was temporarily stopped (shut down), and the reactor was restarted. The restarting procedure and operating conditions were the same as those in Example 1 except that propylene supply was started 4 hours after the start of steam supply. As a result, the selectivity of acrylic acid measured after one week from the restart of operation was 88.5%.

<実施例4>
実施例1と同様の反応器を用い、同様の条件で運転した結果、運転開始から1週間経過後に測定した、アクリル酸の選択率は88.0%であった。
次に、実施例1と同様、運転開始から1週間経過後に、運転を一旦停止(シャットダウン)し、反応器を再スタートアップした。再スタートアップの手順及び運転条件は、水蒸気の供給開始から5時間後にプロピレンの供給を開始した以外、実施例1と同様の手順及び運転条件で運転を行った。結果、運転再開から1週間経過後に測定した、アクリル酸の選択率は87.0%であった。
<Example 4>
As a result of operating under the same conditions using the same reactor as in Example 1, the selectivity for acrylic acid, measured after 1 week from the start of the operation, was 88.0%.
Next, as in Example 1, one week after the start of operation, the operation was temporarily stopped (shut down), and the reactor was restarted. The restarting procedure and operating conditions were the same as those in Example 1, except that propylene supply was started 5 hours after the start of supplying steam. As a result, the selectivity of acrylic acid, measured after 1 week from restarting the operation, was 87.0%.

<比較例1>
実施例1と同様の反応器を用い、同様の条件で運転した結果、運転開始から1週間経過後に測定した、アクリル酸の選択率は88.1%であった。
次に、実施例1と同様、運転開始から1週間経過後に、運転を一旦停止(シャットダウン)し、反応器を再スタートアップした。再スタートアップの手順及び運転条件において、反応器(A)の上部より、大気中の空気をそのまま圧縮機で圧縮して得た空気550NL/hr、及び露点がマイナス15℃より低い窒素380NL/hrを供給した後、ゲージ圧8kPaで運転した。水蒸気は追加供給していないが、空気中に水蒸気が存在した為、反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧は1.7kPaであった。窒素の供給開始から20分後にプロピレンの供給を開始し、該プロピレンの供給に引き続きプロピレンと同量の水蒸気の供給を開始し、供給した水蒸気と窒素の合計の供給量が380NL/hrとなるように、窒素の量を低減した事以外は実施例1と同様の手順及び運転条件で再スタートアップを行った。結果、運転再開から1週間経過後に測定した、アクリル酸の選択率は86.9%であった。
<Comparative Example 1>
As a result of operating under the same conditions using the same reactor as in Example 1, the selectivity for acrylic acid, measured after 1 week from the start of the operation, was 88.1%.
Next, as in Example 1, one week after the start of operation, the operation was temporarily stopped (shut down), and the reactor was restarted. In the restart procedure and operating conditions, from the top of the reactor (A), air 550 NL / hr obtained by directly compressing air in the atmosphere with a compressor, and nitrogen 380 NL / hr with a dew point lower than minus 15 ° C. After the supply, it was operated at a gauge pressure of 8 kPa. Although no additional water vapor was supplied, since there was water vapor in the air, the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor was 1.7 kPa. Propylene supply is started 20 minutes after the start of nitrogen supply, and the supply of water vapor in the same amount as propylene is started following the supply of propylene, so that the total supply amount of the supplied water vapor and nitrogen becomes 380 NL / hr. In addition, restarting was performed in the same procedure and operating conditions as in Example 1 except that the amount of nitrogen was reduced. As a result, the selectivity of acrylic acid measured after one week from the restart of operation was 86.9%.

<実施例5>
実施例1と同様の触媒を用い、プレート式反応器は図4に示す構造のものを用いた。波形形状の薄いステンレスプレート(板厚1mm)を2枚接合して反応温度調節用の熱媒体流路を形成した。図5に示す波形形状の周期(L)、高さ(H)及び波数を表1に示す。
該接合された波形伝熱プレートの一対に、表1の前段反応器には前記触媒(A)を、後段反応器には前記触媒(B)を、それぞれ充填して触媒層を形成した。前段反応器および後段反応器とも触媒層は波形形状の仕様によって、表1に示すように、反応ガスの流れ方向の上流から反応帯域(S1)、反応帯域(S2)及び反応帯域(S3)に分割した。1対の波形伝熱プレートは図4に示すように平行に設置し、その間隔(図5に示すP)を26mmに調整した。伝熱プレートの幅は114mmであった。
<Example 5>
The same catalyst as in Example 1 was used, and a plate type reactor having the structure shown in FIG. 4 was used. Two thin corrugated stainless steel plates (thickness 1 mm) were joined to form a heat medium flow path for adjusting the reaction temperature. Table 1 shows the period (L), height (H), and wave number of the waveform shape shown in FIG.
A pair of the corrugated heat transfer plates was filled with the catalyst (A) in the former reactor in Table 1 and the catalyst (B) in the latter reactor to form a catalyst layer. As shown in Table 1, the catalyst layers of the upstream reactor and the downstream reactor are changed to the reaction zone (S1), reaction zone (S2), and reaction zone (S3) from the upstream in the flow direction of the reaction gas as shown in Table 1. Divided. A pair of corrugated heat transfer plates were installed in parallel as shown in FIG. 4, and the interval (P shown in FIG. 5) was adjusted to 26 mm. The width of the heat transfer plate was 114 mm.

Figure 2009263352
Figure 2009263352

表1に示す触媒量は各反応器を垂直にし、触媒層最下部に板を取り付けて上部より水を注いで測った体積測定の結果である。該触媒量を反応原料の負荷量の計算に用いた。
熱媒体には綜研テクニクス(株)社製のNeoSK−OIL(登録商標)1400を用いそれぞれ温度を調節した後、反応帯域(S1)〜反応帯域(S3)へ供給した。熱媒体の供給量は熱媒体の流速が毎秒0.7m以上となるようにした。
先ず、前段反応器の上部より、露点がマイナス15℃より低い空気3340NL/hr、露点がマイナス15℃より低い窒素970NL/hrを供給した後、水蒸気389NL/hrを供給し、ゲージ圧7kPaで運転した。このとき、反応器に供給される全ガス中の水蒸気濃度は8.3体積%、反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧は9.0kPaであった。空気、窒素、水蒸気の流量が安定している事を確認した上で、水蒸気の供給開始から1時間後にプロピレンの供給を開始して、徐々にプロピレンの供給量を増やし、水蒸気の供給開始から9時間後にプロピレンの供給量を433NL/hrとし、ゲージ圧69kPaで運転を行った。また、得られた反応ガスと露点がマイナス15℃より低い空気834NL/hr、露点がマイナス15℃より低い窒素357NL/hrを混合し、後段反応器上部より供給し、ゲージ圧43kPaで運転を行った。
各反応帯域(S1)、(S2)、及び(S3)へ供給された熱媒体の温度はそれぞれ339℃、332℃、及び332℃とした。
プロピレンの供給開始10時間後に前段反応器出口ガスをガスクロマトグラフィで分析したところ、プロピレンの転化率は97.0%、アクリル酸とアクロレインの合計選択率は92.4%であった。
プロピレン供給開始後12時間後に空気、窒素および水蒸気の供給は継続したまま、プロピレン原料の供給を一旦停止した。上記水蒸気供給開始から36時間後にプロピレンの供給を開始し、徐々に供給量を増やし、プロピレン供給再開後から8時間後にプロピレン流量を433NL/hrとした。
プロピレン供給再開後から10時間後に前段反応器出口ガスをガスクロマトグラフィで分析したところ、プロピレンの転化率は97.1%、アクリル酸とアクロレインの合計選択率は92.6%であった。
このとき各反応帯域(S1)、(S2)、及び(S3)へ供給された熱媒体の温度はそれぞれ344℃、332℃、及び332℃であった。
The amount of catalyst shown in Table 1 is a result of volume measurement measured by pouring water from the upper part with a plate attached to the lowermost part of the catalyst layer with each reactor vertical. The amount of the catalyst was used for calculating the amount of reaction raw material.
The temperature was adjusted using NeoSK-OIL (registered trademark) 1400 manufactured by Soken Technics Co., Ltd. as the heat medium, and then supplied to reaction zone (S1) to reaction zone (S3). The supply amount of the heat medium was such that the flow rate of the heat medium was 0.7 m or more per second.
First, air 3340 NL / hr with a dew point lower than minus 15 ° C. and nitrogen 970 NL / hr with a dew point lower than minus 15 ° C. are supplied from the upper part of the former reactor, and then steam 389 NL / hr is supplied and operated at a gauge pressure of 7 kPa. did. At this time, the water vapor concentration in the total gas supplied to the reactor was 8.3% by volume, and the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor was 9.0 kPa. After confirming that the flow rates of air, nitrogen, and water vapor are stable, the supply of propylene is started one hour after the start of the supply of water vapor, and the supply amount of propylene is gradually increased. After an hour, operation was performed at a gauge pressure of 69 kPa with a propylene supply amount of 433 NL / hr. The obtained reaction gas was mixed with air 834 NL / hr with a dew point lower than minus 15 ° C. and nitrogen 357 NL / hr with a dew point lower than minus 15 ° C., supplied from the upper part of the subsequent reactor, and operated at a gauge pressure of 43 kPa. It was.
The temperature of the heat medium supplied to each reaction zone (S1), (S2), and (S3) was 339 ° C., 332 ° C., and 332 ° C., respectively.
10 hours after starting the supply of propylene, the gas at the outlet of the previous reactor was analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of propylene was 97.0%, and the total selectivity of acrylic acid and acrolein was 92.4%.
Twelve hours after the start of propylene supply, the supply of propylene raw material was temporarily stopped while the supply of air, nitrogen and water vapor was continued. The supply of propylene was started 36 hours after the start of the supply of water vapor, the supply amount was gradually increased, and the propylene flow rate was set to 433 NL / hr 8 hours after the restart of the supply of propylene.
10 hours after the resumption of propylene supply, the pre-reactor outlet gas was analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of propylene was 97.1% and the total selectivity of acrylic acid and acrolein was 92.6%.
At this time, the temperature of the heat medium supplied to each reaction zone (S1), (S2), and (S3) was 344 ° C, 332 ° C, and 332 ° C, respectively.

<比較例2>
実施例5において、プロピレン供給前には水蒸気の供給を行わず、水蒸気とプロピレンを同時に供給開始した以外は同じ条件で運転を開始した。
各反応帯域(S1)、(S2)、及び(S3)へ供給された熱媒体の温度はそれぞれ339℃、332℃、及び332℃とした。
プロピレンの供給開始10時間後に前段反応器出口ガスをガスクロマトグラフィで分析したところ、プロピレンの転化率は97.5%、アクリル酸とアクロレインの合計選択率は91.9%であった。
プロピレン供給開始後12時間後に空気、窒素および水蒸気の供給は継続したまま、プロピレン原料の供給を一旦停止した。上記水蒸気供給開始から36時間後にプロピレンの供給を開始し、徐々に供給量を増やし、プロピレン供給再開後から8時間後にプロピレン流量を433NL/hrとした。
プロピレン供給再開後から10時間後に前段反応器出口ガスをガスクロマトグラフィで分析したところ、プロピレンの転化率は97.6%、アクリル酸とアクロレインの合計選択率は91.8%であった。
このとき各反応帯域(S1)、(S2)、及び(S3)へ供給された熱媒体の温度はそれぞれ344℃、332℃、及び332℃であった。
<Comparative example 2>
In Example 5, the operation was started under the same conditions except that the supply of water vapor was not performed before the supply of propylene, and the supply of water vapor and propylene was started simultaneously.
The temperature of the heat medium supplied to each reaction zone (S1), (S2), and (S3) was 339 ° C., 332 ° C., and 332 ° C., respectively.
10 hours after the start of the supply of propylene, the gas at the outlet of the previous reactor was analyzed by gas chromatography. The conversion of propylene was 97.5% and the total selectivity of acrylic acid and acrolein was 91.9%.
Twelve hours after the start of propylene supply, the supply of propylene raw material was temporarily stopped while the supply of air, nitrogen and water vapor was continued. The supply of propylene was started 36 hours after the start of the supply of water vapor, the supply amount was gradually increased, and the propylene flow rate was set to 433 NL / hr 8 hours after the restart of the supply of propylene.
10 hours after the resumption of propylene supply, the pre-reactor outlet gas was analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of propylene was 97.6% and the total selectivity of acrylic acid and acrolein was 91.8%.
At this time, the temperature of the heat medium supplied to each reaction zone (S1), (S2), and (S3) was 344 ° C, 332 ° C, and 332 ° C, respectively.

1b、1c 反応管
2 反応器(シェル)
3a、3b 環状導管
3a'、3b' 環状導管
4a 反応物排出口又は反応ガス出口
4b 原料供給口又は反応ガス入口
5a、5b 管板
6a、6b 穴あき邪魔板
6a'、6b' 穴あき邪魔板
7 循環ポンプ
8a、8a' 熱媒体供給ライン
8b、8b' 熱媒体抜き出しライン
9 中間管板
10 伝熱プレート
11、13 温度計
12 触媒層
15−1 熱媒体流路
15−2 熱媒体流路
15−3 熱媒体流路
16 熱媒体供給口
P 一対の伝熱プレートの間隔
L 波の周期
H 波の高さ
x 間隔
1b, 1c Reaction tube 2 Reactor (shell)
3a, 3b Annular conduit 3a ', 3b' Annular conduit 4a Reactant discharge port or reaction gas outlet 4b Raw material supply port or reaction gas inlet 5a, 5b Tube plate 6a, 6b Perforated baffle plate 6a ', 6b' Perforated baffle plate 7 Circulation pumps 8a and 8a 'Heat medium supply lines 8b and 8b' Heat medium extraction line 9 Intermediate tube plate 10 Heat transfer plates 11 and 13 Thermometer 12 Catalyst layer 15-1 Heat medium flow path 15-2 Heat medium flow path 15 -3 Heat medium flow path 16 Heat medium supply port P Interval between the pair of heat transfer plates L Wave period H Wave height x Interval

Claims (8)

モリブデンを含有する触媒を備えた固定床式反応器を使用して、炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種、または、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を、水蒸気の存在下で、酸素含有ガスを用いて接触気相酸化させて、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド、不飽和炭化水素並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の反応物を製造する製造方法において、
前記反応器をスタートアップするときに、前記反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後に、前記反応原料ガスの供給を開始することを特徴とする、炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒド、不飽和炭化水素並びに炭素数3及び4の不飽和脂肪酸からなる群から選ばれる少なくとも一種の反応物を製造する製造方法。
Using a fixed bed reactor equipped with a catalyst containing molybdenum, at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol, or 3 carbon atoms And at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes of 4 is subjected to catalytic gas phase oxidation using an oxygen-containing gas in the presence of water vapor, to produce unsaturated carbon atoms of 3 and 4 In a production method for producing at least one reactant selected from the group consisting of aliphatic aldehydes, unsaturated hydrocarbons, and unsaturated fatty acids having 3 and 4 carbon atoms,
When starting up the reactor, after starting the supply of water vapor so that the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor is 2.0 kPa or higher, the supply of the reaction raw material gas is started. A process for producing at least one reactant selected from the group consisting of unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms, unsaturated hydrocarbons, and unsaturated fatty acids having 3 and 4 carbon atoms.
前記反応器をスタートアップするときに、前記反応器に供給される全ガス中の水蒸気分圧が2.0kPa以上となるように水蒸気の供給を開始した後、5時間未満に前記反応原料ガスの供給を開始することを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。   When starting up the reactor, the supply of the reaction raw material gas is started in less than 5 hours after starting the supply of water vapor so that the partial pressure of water vapor in the total gas supplied to the reactor is 2.0 kPa or more. The manufacturing method according to claim 1, wherein: 前記スタートアップをするときが、前記反応器をスタートアップして前記反応物を一定期間製造して、前記反応器をシャットダウンした後に、前記反応器を再スタートアップするときであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の製造方法。   The startup is performed when the reactor is started up, the reactant is manufactured for a certain period, the reactor is shut down, and then the reactor is restarted. 3. The production method according to 1 or 2. 前記炭素数3及び4の炭化水素、並びにターシャリーブタノールからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を、水蒸気の存在下で、酸素含有ガスを用いて接触気相酸化させるときの触媒が、下記一般式(1)で表される金属酸化物からなることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の製造方法。
Mo(a)Bi(b)Co(c)Ni(d)Fe(e)X(f)Y(g)Z(h)Q(i)Si(j)O(k)・・・式(1)
(上記式(1)中、Moはモリブデン、Biはビスマス、Coはコバルト、Niはニッケル、Feは鉄、Xはナトリウム、カリウム、ルビジュウム、セシウム及びタリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Yはほう素、りん、砒素及びタングステンからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Zはマグネシウム、カルシウム、亜鉛、セリウム及びサマリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素、Qはハロゲン元素、Siはシリカ、Oは酸素を表す。また、a、b、c、d、e、f、g、h、i、j及びkは、それぞれMo、Bi、Co、Ni、Fe、X、Y、Z、Q、Si及びOの原子比を表し、モリブデン原子(Mo)が12のとき、0.5≦b≦7、0≦c≦10、0≦d≦10、1≦c+d≦10、0.05≦e≦3、0.0005≦f≦3、0≦g≦3、0≦h≦1、0≦i≦0.5、0≦j≦40であり、kは各元素の酸化状態によって決まる値である。)
A catalyst for catalytic gas phase oxidation of at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of the hydrocarbons having 3 and 4 carbon atoms and tertiary butanol using an oxygen-containing gas in the presence of water vapor. The manufacturing method according to claim 1, comprising a metal oxide represented by the following general formula (1).
Mo (a) Bi (b) Co (c) Ni (d) Fe (e) X (f) Y (g) Z (h) Q (i) Si (j) O (k) (1) )
(In the above formula (1), Mo is molybdenum, Bi is bismuth, Co is cobalt, Ni is nickel, Fe is iron, X is at least one element selected from the group consisting of sodium, potassium, rubidium, cesium and thallium, Y is at least one element selected from the group consisting of boron, phosphorus, arsenic and tungsten, Z is at least one element selected from the group consisting of magnesium, calcium, zinc, cerium and samarium, Q is a halogen element, and Si is Silica, O represents oxygen, and a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, and k are Mo, Bi, Co, Ni, Fe, X, Y, Z, Q represents the atomic ratio of Si and O, and when the molybdenum atom (Mo) is 12, 0.5 ≦ b ≦ 7, 0 ≦ c ≦ 10, 0 ≦ d ≦ 10, 1 ≦ c + d ≦ 10, 0. 5 ≦ e ≦ 3, 0.0005 ≦ f ≦ 3, 0 ≦ g ≦ 3, 0 ≦ h ≦ 1, 0 ≦ i ≦ 0.5, 0 ≦ j ≦ 40, and k depends on the oxidation state of each element. (The value is determined.)
前記炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドからなる群から選ばれる反応原料ガスの少なくとも1種を、水蒸気の存在下で、酸素含有ガスを用いて接触気相酸化させるときの触媒が、下記一般式(2)で表される金属酸化物からなることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の製造方法。
Mo(12)V(a)X(b)Cu(c)Y(d)Sb(e)Z(f)Si(g)C(h)O(i)・・・式(2)
(上記式(2)中、XはNb及びWからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。YはMg、Ca、Sr、BaおよびZnからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を示す。ZはFe、Co、Ni、Bi、Alからなる群から選ばれる少なくとも一種の元
素を示す。但し、Mo、V、Nb、Cu、W、Sb、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Fe、Co、Ni、Bi、Al、Si、CおよびOは元素記号である。
また、a、b、c、d、e、f、g、hおよびiは各元素の原子比を表し、モリブデン原子(Mo)12に対して、0<a≦12、0≦b≦12、0≦c≦12、0≦d≦8、0≦e≦500、0≦f≦500、0≦g≦500、0≦h≦500であり、iは前記各成分のうちCを除いた各成分の酸化度によって決まる値である。)
A catalyst for catalytic vapor phase oxidation of at least one reaction raw material gas selected from the group consisting of the unsaturated aliphatic aldehydes having 3 and 4 carbon atoms using an oxygen-containing gas in the presence of water vapor is: It consists of a metal oxide represented by General formula (2), The manufacturing method of any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned.
Mo (12) V (a) X (b) Cu (c) Y (d) Sb (e) Z (f) Si (g) C (h) O (i) (2)
(In the above formula (2), X represents at least one element selected from the group consisting of Nb and W. Y represents at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr, Ba and Zn. Z represents at least one element selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Bi, and Al, provided that Mo, V, Nb, Cu, W, Sb, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Fe, Co, Ni, Bi, Al, Si, C and O are element symbols.
Further, a, b, c, d, e, f, g, h and i represent atomic ratios of the respective elements, and 0 <a ≦ 12, 0 ≦ b ≦ 12 with respect to the molybdenum atom (Mo) 12, 0 ≦ c ≦ 12, 0 ≦ d ≦ 8, 0 ≦ e ≦ 500, 0 ≦ f ≦ 500, 0 ≦ g ≦ 500, 0 ≦ h ≦ 500, and i is each of the above components except C The value is determined by the degree of oxidation of the component. )
前記炭素数3の炭化水素が、プロピレン、又はプロパンであり、前記炭素数4の炭化水素が、イソブチレン、1−ブテン、イソブタン、又はブタンであり、前記炭素数3及び4の不飽和脂肪族アルデヒドが、アクロレイン、又はメタクロレインであり、前記不飽和炭化水素がブタジエンであり、前記炭素数3及び4の不飽和脂肪酸が、アクリル酸、又はメタクリル酸である、請求項1から5のいずれか1項に記載の製造方法。   The hydrocarbon having 3 carbon atoms is propylene or propane, the hydrocarbon having 4 carbon atoms is isobutylene, 1-butene, isobutane, or butane, and the unsaturated aliphatic aldehyde having 3 or 4 carbon atoms. Is acrolein or methacrolein, the unsaturated hydrocarbon is butadiene, and the unsaturated fatty acid having 3 and 4 carbon atoms is acrylic acid or methacrylic acid. The production method according to item. 前記固定床式反応器が、反応管を備えた多管式反応器であって、前記反応管の内径は10〜50mmである、請求項1から6のいずれか1項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, wherein the fixed bed reactor is a multi-tubular reactor including a reaction tube, and the inner diameter of the reaction tube is 10 to 50 mm. 前記固定床式反応器が、伝熱プレートの間に形成された触媒層を備えたプレート式反応器であって、前記プレート式反応器は、触媒層の厚さが異なる複数の反応帯域に分割されており、前記複数の反応帯域には、独立して温度調整された熱媒体が供給されるプレート式反応器である、請求項1から6のいずれか1項に記載の製造方法。   The fixed bed reactor is a plate reactor having a catalyst layer formed between heat transfer plates, and the plate reactor is divided into a plurality of reaction zones having different catalyst layer thicknesses. The production method according to claim 1, wherein the plurality of reaction zones are plate reactors in which a heat medium whose temperature is independently adjusted is supplied.
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