JP2010222309A - Method for purifying acrylonitrile - Google Patents

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和彦 佐野
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和史 金子
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for purifying acrylonitrile, by which the acrylonitrile having low impurity concentration can be obtained in a high yield from a production gas obtained by the ammoxidation reaction of propane. <P>SOLUTION: This method for producing the acrylonitrile, comprising subjecting propane, ammonia and oxygen to an ammoxidation reaction in the presence of a catalyst and then purifying the produced acrylonitrile, is characterized by comprising (a) a process for introducing a gas containing the acrylonitrile into a quenching tower 1 to cool the gas, (b) a process for introducing the cooled gas into an absorbing tower 3 to make the gas into countercurrent-contact with absorbing water, (c) a process for introducing the bottom liquid obtained by countercurrent-contact with the absorbing water into a recovery tower 4 and adding extraction water, (d) a process for condensing and cooling distilled vapor, receiving the distilled and cooled product in a recovery tower decanter 6 to form an organic layer and a water layer, introducing the organic layer into a cyanic acid-removing and water-removing tower decanter 5, and distilling the organic layer, and (e) a process for extracting and cooling a side stream from the cyanic acid-removing and water-removing tower, receiving the cooled product in a cyanic acid-removing and water-removing tower decanter 7 to form an organic layer and a water layer, returning the organic layer to a position below the side stream-extracted position, and extracting the bottom liquid of the cyanic acid-removing and water-removing tower, wherein the temperature of the liquid in the cyanic acid-removing and water-removing tower decanter is controlled to 25 to 45°C. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、プロパンのアンモ酸化反応により得られる生成ガスからアクリロニトリルを精製する方法に関する。   The present invention relates to a method for purifying acrylonitrile from a product gas obtained by an ammoxidation reaction of propane.

アクリロニトリルは、ABS樹脂等の合成樹脂、アクリル繊維、合成ゴム、アクリルアミド等の中間原料等に用いられるモノマーである。アクリロニトリルは、1960年にプロピレンとアンモニアから流動層反応器を用いたアンモ酸化反応によって一挙に製造する方法が開発された。その後、流動層触媒やプロセスの改良が積み重ねられ、原料単位重量当たりのアクリロニトリル収量の増加や装置の小型化がなされてきた。現在、アクリロニトリルの商業的製造は、プロピレンのアンモ酸化反応工程と、当該反応で生成したガスからアクリロニトリルを回収及び精製する工程からなる方法が主流である。
プロピレンのアンモ酸化による反応生成物には、目的生成物であるアクリロニトリルだけでなく、副生物としてアセトニトリル、シアン化水素、アクリル酸、アクロレイン、酢酸、オキサゾール、メタクリロニトリル、プロピオニトリル等が生じ、これらを分離することにより、アクリロニトリルが精製される。
特許文献1には、プロピレン又はイソブチレンのアンモ酸化によりそれぞれ得られるアクリロニトリル又はメタクリロ二トリルの製造プロセスにおいて、反応器流出物を急冷後、吸収カラムで粗製のアクリロニトリル又はメタクリロ二トリルを水に吸収させ、該水溶液を蒸留した後、蒸留塔の留出物を第1デカンターに移して水層及び有機層を形成させる工程、及び前記有機層をさらに蒸留する際、蒸留塔の側流を第2デカンターに移して水層及び有機層を形成させ、有機層を蒸留することによりアクリロニトリルを精製する工程、を含む方法が記載されている。この方法においては、第1デカンター及び第2デカンターの内部温度は約32°F〜約75°F(約0℃〜約24℃)に維持されている。
一方、近年は、プロピレンより入手しやすく安価なプロパンを原料としてアクリロニトリルを製造する方法の研究が盛んになされ、プロパンアンモ酸化に用いるアンモ酸化触媒の開発が進んでいる。特許文献2には、プロパンアンモ酸化のプロセスの観点から、取得するアクリロニトリル中の不純物であるメタクリロニトリルの生成抑制方法に着目し、プロパン中のi−ブタン濃度が3mol%以下のプロパンをアンモ酸化反応に用いることが開示されている。
Acrylonitrile is a monomer used for intermediate materials such as synthetic resins such as ABS resin, acrylic fiber, synthetic rubber, acrylamide and the like. In 1960, a method for producing acrylonitrile all at once from propylene and ammonia by an ammoxidation reaction using a fluidized bed reactor was developed. Since then, fluidized bed catalysts and processes have been improved, and the yield of acrylonitrile per unit weight of raw material has been increased and the apparatus has been downsized. At present, the commercial production of acrylonitrile mainly consists of a process comprising a process for ammoxidation of propylene and a process for recovering and purifying acrylonitrile from the gas produced by the reaction.
Propylene ammoxidation reaction products include not only the target product acrylonitrile, but also by-products such as acetonitrile, hydrogen cyanide, acrylic acid, acrolein, acetic acid, oxazole, methacrylonitrile, propionitrile, etc. By separating, acrylonitrile is purified.
In Patent Document 1, in the process for producing acrylonitrile or methacrylonitrile, which is obtained by ammoxidation of propylene or isobutylene, respectively, after the reactor effluent is quenched, the crude acrylonitrile or methacrylonitrile is absorbed in water by an absorption column, After distilling the aqueous solution, the distillate from the distillation column is transferred to the first decanter to form an aqueous layer and an organic layer, and when the organic layer is further distilled, the side stream of the distillation column is changed to the second decanter. And a method comprising purifying acrylonitrile by distillation to form an aqueous layer and an organic layer, and distilling the organic layer. In this method, the internal temperature of the first decanter and the second decanter is maintained at about 32 ° F. to about 75 ° F. (about 0 ° C. to about 24 ° C.).
On the other hand, in recent years, research on methods for producing acrylonitrile using propane, which is easily available and cheaper than propylene, as a raw material has been actively conducted, and development of an ammoxidation catalyst for use in propane ammoxidation is progressing. Patent Document 2 focuses on a method for suppressing the formation of methacrylonitrile, an impurity in acrylonitrile, from the viewpoint of the propane ammoxidation process, and ammoxidizes propane having an i-butane concentration of 3 mol% or less in propane. It is disclosed for use in reactions.

特開平10−7639号公報JP-A-10-7639 特開2003−327571号公報JP 2003-327571 A

本発明者らは、公知のプロパンアンモ酸化用触媒及びプロセスによりプロパンをアンモ酸化させ、生成ガスからアクリロニトリルを回収し精製したが、この時、プロピレンアンモ酸化生成物の回収及び精製のために開示されてきた従来の方法を適用すると問題が生じた。すなわち、プロパンアンモ酸化用触媒を用いて、流動層反応器でプロパンのアンモ酸化反応を行って生成した反応ガスからアクリロニトリルを取得する際に、従来のプロピレンアンモ酸化用のアクリロニトリルの回収及び精製方法を単に適用しても、目的物の精度を十分に高められないことが分かった。プロパンを原料にする場合でも、製品のアクリロニトリルの品質としては、プロピレン由来の場合と同程度の高い品質が要求されるので、プロパンアンモ酸化を実用化するには、プロパンのアンモ酸化に適した精製方法により、製品の精度を格段に向上させることが急務である。   The present inventors ammoxidized propane by a known propane ammoxidation catalyst and process, and recovered and purified acrylonitrile from the product gas. At this time, the propane ammoxidation product was recovered and purified. Problems have arisen when applying conventional methods. That is, when acrylonitrile is obtained from a reaction gas generated by carrying out a propane ammoxidation reaction in a fluidized bed reactor using a propane ammoxidation catalyst, a conventional method for recovering and purifying acrylonitrile for propylene ammoxidation is used. It has been found that the accuracy of the object cannot be sufficiently increased even if it is simply applied. Even when propane is used as a raw material, the quality of the product acrylonitrile is required to be as high as that derived from propylene. Therefore, in order to put propane ammoxidation into practical use, purification suitable for propane ammoxidation is required. There is an urgent need to significantly improve the accuracy of products by methods.

上記事情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、プロパンのアンモ酸化反応により得られる生成ガスからアクリロニトリルを回収するに際し、不純物濃度の低いアクリロニトリルを、高い収量で得ることのできるアクリロニトリルの精製方法を提供することである。   In view of the above circumstances, the problem to be solved by the present invention is to purify acrylonitrile, which can obtain acrylonitrile with a low impurity concentration in a high yield when recovering acrylonitrile from a product gas obtained by ammoxidation of propane. Is to provide.

本発明者らは、プロパンのアンモ酸化により得られる生成ガスからアクリロニトリルを回収及び精製する方法を鋭意検討した結果、プロピレンのアンモ酸化の場合と、プロパンのアンモ酸化の場合とで微量な副生物に相違があり、これがアクリロニトリルの純度に影響を与えることを発見した。そして、アクリロニトリルを含むガスを急冷塔、吸収塔、回収塔及び脱青酸脱水塔を用いて精製を行う際に、脱青酸脱水塔の側流が導入される脱青酸脱水塔デカンター内の液温度を特定範囲に制御することにより、上記課題を解決できることを見出した。   As a result of intensive studies on a method for recovering and purifying acrylonitrile from a product gas obtained by ammoxidation of propane, the present inventors have found that a small amount of by-product is produced in the case of ammoxidation of propylene and the case of ammoxidation of propane. It has been found that there are differences and this affects the purity of acrylonitrile. Then, when purifying the gas containing acrylonitrile using a quenching tower, an absorption tower, a recovery tower, and a dehydrating acid dehydrating tower, the liquid temperature in the dehydrating acid dehydrating tower decanter into which the side flow of the dehydrating acid dehydrating tower is introduced is set. It has been found that the above problem can be solved by controlling the specific range.

即ち、本発明は以下のとおりである。
[1]
プロパン、アンモニア及び酸素を触媒の存在下にアンモ酸化反応させ、生成したアクリロニトリルを含むガスからアクリロニトリルを精製する方法であって、
(a)前記アクリロニトリルを含むガスを急冷塔に導入し冷却する工程、
(b)前記(a)工程において冷却したガスを吸収塔に導入し、吸収水と向流接触させる工程、
(c)前記(b)工程において前記吸収水と向流接触させて得られた塔底液を回収塔に導入し、抽出水を加えて蒸留する工程、
(d)前記(c)工程において得られた留出蒸気を凝縮及び冷却した後、回収塔デカンターに収容して有機層と水層を形成させ、前記有機層を脱青酸脱水塔に導入し、蒸留する工程、
(e)前記脱青酸脱水塔から側流を抜き出して冷却した後、脱青酸脱水塔デカンターに収容して有機層と水層を形成させ、前記有機層を前記側流の抜き出し位置より下部に戻すと共に、前記脱青酸脱水塔の塔底液を抜き出す工程、
を含み、
前記脱青酸脱水塔デカンター内の液温度を25〜45℃に調整する、アクリロニトリルの精製方法。
[2]
前記回収塔デカンター内の液温度を25〜45℃に調整する、上記[1]記載のアクリロニトリルの精製方法。
That is, the present invention is as follows.
[1]
A method in which propane, ammonia and oxygen are subjected to an ammoxidation reaction in the presence of a catalyst, and acrylonitrile is purified from the produced gas containing acrylonitrile,
(A) introducing the gas containing acrylonitrile into a quenching tower and cooling it,
(B) introducing the gas cooled in the step (a) into the absorption tower and bringing it into countercurrent contact with the absorption water;
(C) introducing the tower bottom liquid obtained by countercurrent contact with the absorbed water in the step (b) into the recovery tower, adding extracted water and distilling;
(D) After condensing and cooling the distillate vapor obtained in the step (c), it is accommodated in a recovery tower decanter to form an organic layer and an aqueous layer, and the organic layer is introduced into a dehydrating acid dehydration tower, A distillation step,
(E) After extracting and cooling a side stream from the dehydration acid dehydration tower, it is accommodated in a deblue acid dehydration tower decanter to form an organic layer and an aqueous layer, and the organic layer is returned to the lower part from the side stream extraction position. And a step of extracting the bottom liquid of the dehydrating acid dehydration tower,
Including
A method for purifying acrylonitrile, wherein the liquid temperature in the debranching acid dehydration tower decanter is adjusted to 25 to 45 ° C.
[2]
The method for purifying acrylonitrile according to the above [1], wherein the liquid temperature in the recovery tower decanter is adjusted to 25 to 45 ° C.

本発明の精製方法により、プロパンのアンモ酸化反応により得られる生成ガスからアクリロニトリルを精製するに際し、不純物濃度の低いアクリロニトリルを、高い収量で得ることができる。   According to the purification method of the present invention, acrylonitrile having a low impurity concentration can be obtained in a high yield when purifying acrylonitrile from a product gas obtained by an ammoxidation reaction of propane.

本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法に用いる精製装置の一例を概略的に示した図である。It is the figure which showed roughly an example of the refiner | purifier used for the purification method of the acrylonitrile of this Embodiment.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施の形態」という。)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist.

本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法は、
プロパン、アンモニア及び酸素を触媒の存在下にアンモ酸化反応させ、生成したアクリロニトリルを含むガスからアクリロニトリルを精製する方法であって、
(a)前記アクリロニトリルを含むガスを急冷塔に導入し冷却する工程、
(b)前記(a)工程において冷却したガスを吸収塔に導入し、吸収水と向流接触させる工程、
(c)前記(b)工程において前記吸収水と向流接触させて得られた塔底液を回収塔に導入し、抽出水を加えて蒸留する工程、
(d)前記(c)工程において得られた留出蒸気を凝縮及び冷却した後、回収塔デカンターに収容して有機層と水層を形成させ、前記有機層を脱青酸脱水塔に導入し、蒸留する工程、
(e)前記脱青酸脱水塔から側流を抜き出して冷却した後、脱青酸脱水塔デカンターに収容して有機層と水層を形成させ、前記有機層を前記側流の抜き出し位置より下部に戻すと共に、前記脱青酸脱水塔の塔底液を抜き出す工程、
を含み、
前記脱青酸脱水塔デカンター内の液温度を25〜45℃に調整する、アクリロニトリルの精製方法である。
The purification method of acrylonitrile of the present embodiment is:
A method in which propane, ammonia and oxygen are subjected to an ammoxidation reaction in the presence of a catalyst, and acrylonitrile is purified from the produced gas containing acrylonitrile,
(A) introducing the gas containing acrylonitrile into a quenching tower and cooling it,
(B) introducing the gas cooled in the step (a) into the absorption tower and bringing it into countercurrent contact with the absorption water;
(C) introducing the tower bottom liquid obtained by countercurrent contact with the absorbed water in the step (b) into the recovery tower, adding extracted water and distilling;
(D) After condensing and cooling the distillate vapor obtained in the step (c), it is accommodated in a recovery tower decanter to form an organic layer and an aqueous layer, and the organic layer is introduced into a dehydrating acid dehydration tower, A distillation step,
(E) After extracting and cooling a side stream from the dehydration acid dehydration tower, it is accommodated in a deblue acid dehydration tower decanter to form an organic layer and an aqueous layer, and the organic layer is returned to the lower part from the side stream extraction position. And a step of extracting the bottom liquid of the dehydrating acid dehydration tower,
Including
It is the purification method of acrylonitrile which adjusts the liquid temperature in the said debrocyaning acid dehydration tower decanter to 25-45 degreeC.

図1は、本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法に用いる精製装置の一例を概略的に示す。プロパン、アンモニア及び酸素(空気)は、図示していない流動層反応器に供給される。流動層反応器は、下部に原料ガス分散管及び/又は分散板を有し、反応熱の除去のための除熱管が内装され、上部に反応器から流出する反応ガス中の触媒を捕集するサイクロンを有する。   FIG. 1 schematically shows an example of a purification apparatus used in the acrylonitrile purification method of the present embodiment. Propane, ammonia and oxygen (air) are supplied to a fluidized bed reactor (not shown). The fluidized bed reactor has a raw material gas dispersion pipe and / or a dispersion plate in the lower part, is equipped with a heat removal pipe for removing reaction heat, and collects the catalyst in the reaction gas flowing out from the reactor in the upper part. Have a cyclone.

流動層反応器に充填される触媒は、プロパンをアンモ酸化させるにあたり、有効な触媒であれば特に限定されない。プロパンからアクリロニトリルを製造する際に用いられる触媒としては、例えば、Sb−V系触媒(GB1,366,135)、Sb−U−W系触媒(USP3,670,006)、Fe−U−Sb系触媒(USP3,686,295)、V−P系触媒(特公昭58−5188号)、Bi−V系触媒(特開昭63−295545号)、V−Sb系触媒とFe−Sb系触媒の混合物(特開昭63−295546号)、V−Sb系触媒とBi−Mo系触媒の混合物(特開昭64−38051号)、Mo−V−Te−Nb系触媒(特開平2−257号)、Ag−Bi−V−Mo系触媒(特開平3−58961号)、Mo−V−Sb系触媒(特開平9−157241号)、V−Sb−Sn系触媒(特開平8−996号)、V−Sb−Ti系触媒(特開平8−238428号)、V−Sb−Li系触媒(特開平8−290058号)、Nb−Sb−Cr(特開平10−1465号)が挙げられる。   The catalyst charged in the fluidized bed reactor is not particularly limited as long as it is an effective catalyst for ammoxidizing propane. Examples of the catalyst used when producing acrylonitrile from propane include, for example, Sb-V catalyst (GB1,366,135), Sb-UW catalyst (USP 3,670,006), Fe-U-Sb catalyst. Catalyst (USP 3,686,295), VP catalyst (Japanese Patent Publication No. 58-5188), Bi-V catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 63-295545), V-Sb catalyst and Fe-Sb catalyst Mixture (Japanese Patent Laid-Open No. 63-295546), a mixture of V-Sb catalyst and Bi-Mo catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 64-38051), Mo-V-Te-Nb catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 2-257) ), Ag-Bi-V-Mo catalyst (JP-A-3-58961), Mo-V-Sb catalyst (JP-A-9-157241), V-Sb-Sn catalyst (JP-A-8-996). ), V-Sb-Ti catalyst (JP No. 8-238428), V-Sb-Li based catalyst (JP-A-8-290058), Nb-Sb-Cr (Japanese Patent Laid-Open No. 10-1465) and the like.

アクリロニトリル収率の観点からは、少なくともモリブデン、バナジウム、ニオブ、テルル又はアンチモンを必須金属として含む金属酸化物触媒が好ましい。触媒の耐久性等の観点からは、金属酸化物触媒は、上記必須金属に加えてタングステン、チタン、クロム、マンガン、鉄、スズ、希土類からなる群から選ばれる1種類以上の元素を含むのが好ましい。流動層反応で使用するために必要とされる流動性及び強度の観点からは、シリカ担持触媒であるのが好ましく、90質量%以上の触媒粒子の粒子径が10〜197μm、圧壊強度が10MPa以上であるものが好ましい。   From the viewpoint of acrylonitrile yield, a metal oxide catalyst containing at least molybdenum, vanadium, niobium, tellurium or antimony as an essential metal is preferable. From the viewpoint of the durability of the catalyst, the metal oxide catalyst contains one or more elements selected from the group consisting of tungsten, titanium, chromium, manganese, iron, tin, and rare earths in addition to the above essential metals. preferable. From the viewpoint of fluidity and strength required for use in a fluidized bed reaction, a silica-supported catalyst is preferable. The particle size of 90% by mass or more of the catalyst particles is 10 to 197 μm, and the crushing strength is 10 MPa or more. Are preferred.

流動層反応器に供給されるプロパン:アンモニア:空気のモル比は、1:0.6〜1.4:12〜18が好ましい。反応温度は、300〜500℃が好ましく、380〜480℃がより好ましい。反応圧力は、0.1〜2.0kg/cm2Gが好ましく、0.3〜1.5kg/cm2Gがより好ましい。下記式(1)で計算される接触時間は0.5〜10(sec・kg/L)が好ましく、1〜6(sec・kg/L)がより好ましい。
接触時間(sec・kg/L)=(W/F)×273/(273+T)・・・(1)
(式(1)中、W=充填触媒量(kg)、F=標準状態(0℃、1atm)での原料混合ガス流量(NL/sec)、T=反応温度(℃)である。)
The molar ratio of propane: ammonia: air fed to the fluidized bed reactor is preferably 1: 0.6 to 1.4: 12-18. The reaction temperature is preferably 300 to 500 ° C, more preferably 380 to 480 ° C. The reaction pressure is preferably from 0.1~2.0kg / cm 2 G, 0.3~1.5kg / cm 2 G are preferred. The contact time calculated by the following formula (1) is preferably 0.5 to 10 (sec · kg / L), and more preferably 1 to 6 (sec · kg / L).
Contact time (sec · kg / L) = (W / F) × 273 / (273 + T) (1)
(In formula (1), W = filled catalyst amount (kg), F = raw material mixed gas flow rate (NL / sec) under standard conditions (0 ° C., 1 atm), T = reaction temperature (° C.).)

[工程(a)]
本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法における工程(a)は、アクリロニトリルを含むガスを急冷塔に導入し冷却する工程である。
流動層反応器から流出する反応生成ガスはアクリロニトリルを含むガスであり、ライン8から急冷塔1に導入される。急冷塔1はスプレー塔であり、塔内に設けられたスプレーにライン9より硫酸水溶液が供給される。ライン9の途中に、硫酸を添加するライン(図示していない)が設けられているのが好ましい。急冷塔1内部にトレイ及び/又は充填物が内装されていると気液の接触効率が向上するため好ましい。ここで、充填物としては、後述する充填塔に用いられる充填物と同様のものを用いることができる。急冷塔1に導入された反応生成ガスは水冷却され、反応生成ガスに含まれる未反応のアンモニアが硫酸によって中和され、硫安として分離される。未反応アンモニア等が分離されたガスが塔頂のライン11から流出する一方、分離された硫安、高沸点有機物及び水はライン10より工程外に抜き出され、図示していない硫安回収工程に送られるか焼却処理される。
[Step (a)]
Step (a) in the method for purifying acrylonitrile of the present embodiment is a step of introducing a gas containing acrylonitrile into a quenching tower and cooling it.
The reaction product gas flowing out from the fluidized bed reactor is a gas containing acrylonitrile, and is introduced into the quenching tower 1 from the line 8. The quenching tower 1 is a spray tower, and a sulfuric acid aqueous solution is supplied from a line 9 to a spray provided in the tower. It is preferable that a line (not shown) for adding sulfuric acid is provided in the middle of the line 9. It is preferable that a tray and / or a packing is provided inside the quenching tower 1 because the gas-liquid contact efficiency is improved. Here, as a packing, the thing similar to the packing used for the packed tower mentioned later can be used. The reaction product gas introduced into the quenching tower 1 is cooled with water, and unreacted ammonia contained in the reaction product gas is neutralized with sulfuric acid and separated as ammonium sulfate. The gas from which unreacted ammonia and the like have been separated flows out from the line 11 at the top of the tower, while the separated ammonium sulfate, high-boiling organic substances and water are extracted out of the process from the line 10 and sent to an ammonium sulfate recovery process (not shown). Or incinerated.

急冷塔1塔頂のライン11から流出するガスの温度は、通常、70〜95℃であり、急冷塔1出口の熱交換器2で冷媒である水又は冷凍水により20〜45℃に冷却され、ライン15から吸収塔3に供給される。熱交換器2に通じる冷媒は、ライン12から供給され、ライン13から抜き出される。熱交換器2において、ガス中の一部の有機物や水が凝縮し、その凝縮液はライン14により抜き出され、回収塔4に送られる。急冷塔は一段のスプレー塔のほか、多段のスプレー塔であってもよい。   The temperature of the gas flowing out from the line 11 at the top of the quenching tower 1 is usually 70 to 95 ° C., and is cooled to 20 to 45 ° C. by water or frozen water as a refrigerant in the heat exchanger 2 at the exit of the quenching tower 1. , Supplied to the absorption tower 3 from the line 15. The refrigerant leading to the heat exchanger 2 is supplied from the line 12 and extracted from the line 13. In the heat exchanger 2, some organic substances and water in the gas are condensed, and the condensate is extracted through the line 14 and sent to the recovery tower 4. The quenching tower may be a single-stage spray tower or a multi-stage spray tower.

[(b)工程]
本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法における(b)工程は、前記(a)工程において冷却したガスを吸収塔に導入し、吸収水と向流接触させる工程である。
ここで、吸収塔3は、棚段塔及び/又は充填塔である。棚段塔の場合、棚の種類としては特に限定されず、シーブトレイ、デュアルフロートレイ等を採用できる。充填塔の場合、充填物としては、不規則充填物及び/又は規則充填物を用いることできる。不規則充填物の種類としては特に限定されず、CMR、ポールリング、ラシヒリング等を用いることができる。規則充填物の種類としては特に限定されず、網目構造の充填物等を用いることができる。これらの不規則又は規則充填物の材質としては、磁製、金属製、プラスチック製又はカーボン製のもの等を使用することができる。また、充填塔の適当な高さの所に液再分布板を設けると、気液の接触効率を高めることができるため好ましい。
[Step (b)]
The step (b) in the acrylonitrile purification method of the present embodiment is a step of introducing the gas cooled in the step (a) into the absorption tower and bringing it into countercurrent contact with the absorption water.
Here, the absorption tower 3 is a plate tower and / or a packed tower. In the case of a shelf tower, the type of shelf is not particularly limited, and a sheave tray, a dual flow tray, or the like can be adopted. In the case of a packed tower, irregular packing and / or regular packing can be used as packing. The type of irregular packing is not particularly limited, and CMR, pole ring, Raschig ring and the like can be used. The type of the regular packing is not particularly limited, and a mesh-structured packing or the like can be used. As materials for these irregular or regular packing materials, those made of magnetic material, metal, plastic or carbon can be used. In addition, it is preferable to provide a liquid redistribution plate at an appropriate height in the packed tower because the gas-liquid contact efficiency can be increased.

本工程においては、反応生成ガスに含まれるアクリロニトリルを水中に回収するため、ライン15から吸収塔3に導入するガスを、ライン18から供給する質量比で1.80〜2.25倍の吸収水と向流接触させる。吸収水の水量(以下、「吸収水量」とも言う。)は、アクリロニトリルに対する質量比で23〜45倍、好ましくは25〜40倍、さらに好ましくは28〜35倍の範囲にある。ここでアクリロニトリルの質量は、反応器から流出する反応生成ガス中のアクリロニトリル質量をさす。吸収水量が上記範囲であると、アクリロニトリルの収量が増加すると共に、フラッディング現象が抑制される傾向にある。   In this step, in order to recover acrylonitrile contained in the reaction product gas in water, 1.80 to 2.25 times the absorbed water in the mass ratio of the gas introduced from the line 15 to the absorption tower 3 supplied from the line 18 is used. And countercurrent contact. The amount of absorbed water (hereinafter also referred to as “absorbed water amount”) is in the range of 23 to 45 times, preferably 25 to 40 times, more preferably 28 to 35 times in terms of mass ratio to acrylonitrile. Here, the mass of acrylonitrile refers to the mass of acrylonitrile in the reaction product gas flowing out from the reactor. When the amount of absorbed water is within the above range, the yield of acrylonitrile increases and the flooding phenomenon tends to be suppressed.

反応生成ガス中のアクリロニトリル質量は、反応器への原料ガスの供給流量及び反応ガスの成分分析から以下のように算出できる。
反応ガスを急冷塔1の入口ライン8でサンプリングし、反応ガスに含まれる成分をガスクロマトグラフィー等で分析する。分析成分項目としては、アクリロニトリル、アセトニトリル、シアン化水素、酢酸、アクリル酸、アクロレイン、CO、CO2、O2、プロピレン、プロパン等が挙げられる。こうして求めたガス組成及び原料ガス流量から、反応ガス流量を計算できる。
通常、反応ガス流量は流量計で測定しないので、原料ガス供給流量から反応ガス流量を推算できると便利である。本発明者らの経験によれば、アンモ酸化反応が通常通り行われていれば、下記式(2)の関係がほぼ成り立つことを見出した。
(反応ガス流量、Nm3/h)=(プロパン流量Nm3/h+アンモニア流量Nm3/h
+空気流量Nm3/h)×1.06 ・・・(2)
式(2)において「1.06」は、右辺の供給ガス流量の合計量から反応ガス流量を推算するための経験的に求めた定数である。こうして求めた反応ガス流量及び反応ガス中のアクリロニトリル濃度から、反応生成ガス中のアクリロニトリル質量を算出できる。
The mass of acrylonitrile in the reaction product gas can be calculated as follows from the supply flow rate of the raw material gas to the reactor and the component analysis of the reaction gas.
The reaction gas is sampled at the inlet line 8 of the quenching tower 1 and components contained in the reaction gas are analyzed by gas chromatography or the like. Analysis component items include acrylonitrile, acetonitrile, hydrogen cyanide, acetic acid, acrylic acid, acrolein, CO, CO 2 , O 2 , propylene, propane, and the like. From the gas composition thus obtained and the raw material gas flow rate, the reaction gas flow rate can be calculated.
Usually, since the reaction gas flow rate is not measured with a flow meter, it is convenient if the reaction gas flow rate can be estimated from the raw material gas supply flow rate. According to the experience of the present inventors, it has been found that if the ammoxidation reaction is carried out as usual, the relationship of the following formula (2) is substantially established.
(Reaction gas flow rate, Nm 3 / h) = (propane flow rate Nm 3 / h + ammonia flow rate Nm 3 / h)
+ Air flow rate Nm 3 /h)×1.06 (2)
In Expression (2), “1.06” is an empirically obtained constant for estimating the reaction gas flow rate from the total amount of the supply gas flow rate on the right side. From the reaction gas flow rate thus obtained and the acrylonitrile concentration in the reaction gas, the mass of acrylonitrile in the reaction product gas can be calculated.

吸収水は、ライン18から供給され、反応生成ガスと向流接触しながら吸収塔3内を降下して、塔下部から取り出される。吸収水が降下している間に吸収水の温度は上昇し、ガスの吸収効率が低下するので、降下の途中で抜き出して、冷却後、吸収塔3に戻すのが好ましい。吸収水の温度は、1〜50℃が好ましく、4〜40℃がより好ましい。温度の下限は、凍結が生じない観点から設定しており、上限は吸収効率を良好に保つ観点から設定している。   Absorbed water is supplied from the line 18, descends in the absorption tower 3 while coming into countercurrent contact with the reaction product gas, and is taken out from the bottom of the tower. Since the absorption water temperature rises while the absorption water is falling and the gas absorption efficiency is lowered, it is preferable that the absorption water is withdrawn in the middle of the decrease and returned to the absorption tower 3 after cooling. 1-50 degreeC is preferable and the temperature of absorbed water has more preferable 4-40 degreeC. The lower limit of the temperature is set from the viewpoint that freezing does not occur, and the upper limit is set from the viewpoint of maintaining good absorption efficiency.

吸収塔3塔頂のライン17からは、窒素、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、未反応のプロパン、炭化水素類等の非凝縮性ガス、未回収の微量のアクリロニトリル、アセトニトリル、青酸等の有機物及び水が抜き出され、図示していない廃ガス焼却炉に送られ、焼却処理される。吸収塔3の塔底からは、塔底液としてアクリロニトリル水溶液が抜き出される。当該水溶液には、青酸、アセトニトリル等も溶解している。   From the line 17 at the top of the absorption tower 3, non-condensable gases such as nitrogen, oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, unreacted propane and hydrocarbons, unrecovered trace amounts of acrylonitrile, organic substances such as acetonitrile and hydrocyanic acid And water is extracted, sent to a waste gas incinerator (not shown), and incinerated. From the bottom of the absorption tower 3, an aqueous acrylonitrile solution is withdrawn as a bottom liquid. In the aqueous solution, hydrocyanic acid, acetonitrile and the like are also dissolved.

[(c)工程]
本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法における(c)工程は、前記(b)工程において吸収水と向流接触させて得られた塔底液を回収塔に導入し、抽出水を加えて蒸留する工程である。
[(C) Step]
In step (c) in the acrylonitrile purification method of the present embodiment, the column bottom liquid obtained by countercurrent contact with the absorption water in step (b) is introduced into a recovery column, and extracted water is added and distilled. It is a process.

吸収塔3の塔底液は、ライン14の凝縮液と合流し、途中、自身より高温の流体と熱交換をして予熱した後、ライン16より回収塔4に供給するのが好ましい。自身より高温の流体としては、ライン18及び/又はライン19を流れる流体や別途調達の蒸気等を用い、熱交換器で間接的に加熱することができる。予熱後のライン16の温度、即ち回収塔4へのフィード温度は、60〜90℃が好ましく、70〜88℃がより好ましい。   It is preferable that the bottom liquid of the absorption tower 3 joins with the condensate in the line 14, and is preheated by exchanging heat with a fluid having a temperature higher than itself before being supplied to the recovery tower 4 through the line 16. As a fluid having a higher temperature than itself, a fluid flowing through the line 18 and / or the line 19, separately procured steam, or the like can be used and heated indirectly by a heat exchanger. 60-90 degreeC is preferable and, as for the temperature of the line 16 after a preheating, ie, the feed temperature to the collection tower 4, 70-88 degreeC is more preferable.

回収塔4は、棚段式蒸留塔であり、段数は80〜140段であるのが好ましい。棚の種類としては、特に限定されず、シーブトレイ、デュアルフロートレイ等が採用できる。また、回収塔4は2塔に分割されていてもよい。   The recovery tower 4 is a tray-type distillation tower, and the number of stages is preferably 80 to 140. The type of shelf is not particularly limited, and a sheave tray, a dual flow tray, or the like can be adopted. Further, the recovery tower 4 may be divided into two towers.

回収塔4の上部、好ましくは最上段に、ライン19から質量比でアクリロニトリルの8〜16倍、好ましくは9〜15倍、さらに好ましくは10〜13倍の抽出水を供給する。ここでアクリロニトリルの質量は、反応器から流出する反応生成ガス中のアクリロニトリル質量をさす。抽出水の回収塔フィード温度は、40〜50℃が好ましく、43〜48℃がより好ましい。   From the line 19, 8 to 16 times, preferably 9 to 15 times, more preferably 10 to 13 times as much acrylonitrile as the mass ratio is supplied from the line 19 to the upper part of the recovery tower 4, preferably the uppermost stage. Here, the mass of acrylonitrile refers to the mass of acrylonitrile in the reaction product gas flowing out from the reactor. 40-50 degreeC is preferable and, as for the recovery tower feed temperature of extraction water, 43-48 degreeC is more preferable.

実質的に大部分のアセトニトリル及びプロピオニトリルは、回収塔4のライン20から気体状態で抜き出される。ライン20の位置は、回収塔内蒸気のアセトニトリル濃度が最大となる位置に設定するのが効率的であり、回収塔の塔底から1/4〜2/5の位置に設定するのが好ましい。ライン20の抜き出し量は、抜き出し蒸気中のアクリロニトリルが、好ましくは300〜3000質量ppm、より好ましくは500〜2500質量ppmになるように調整する。また、質量比でライン16流量の、好ましくは0.50〜8.0%、より好ましくは1.0〜5.0%となるように調整する。ライン20の抜き出し量は、ライン20に取り付けられた流量計で測定される。   Substantially most of the acetonitrile and propionitrile are withdrawn in gaseous form from the line 20 of the recovery column 4. It is efficient to set the position of the line 20 at a position where the acetonitrile concentration of the steam in the recovery tower becomes maximum, and it is preferable to set it at a position of 1/4 to 2/5 from the bottom of the recovery tower. The extraction amount of the line 20 is adjusted so that the acrylonitrile in the extraction steam is preferably 300 to 3000 mass ppm, more preferably 500 to 2500 mass ppm. Moreover, it adjusts so that it may become 0.50-8.0% of the line 16 flow rate by mass ratio, More preferably, it is 1.0-5.0%. The extraction amount of the line 20 is measured by a flow meter attached to the line 20.

吸収水(ライン18)及び抽出水(ライン19)は、回収塔内液のアクリロニトリル濃度及びアセトニトリル濃度が実質的に0又は低い位置から抜き出すのが好ましく、回収塔の塔底〜回収塔の下部より1/10の範囲から抜き出すのがよい。   The absorption water (line 18) and the extraction water (line 19) are preferably drawn from a position where the acrylonitrile concentration and acetonitrile concentration of the liquid in the recovery tower are substantially 0 or low, from the bottom of the recovery tower to the bottom of the recovery tower. It is good to extract from the range of 1/10.

吸収水や抽出水は、回収塔4の別の位置からそれぞれ抜き出してもよい。この場合は、吸収水(ライン18)は、回収塔内液のアクリロニトリル濃度が実質的に0又は低い位置から抜き出すのが好ましく、回収塔の塔底〜回収塔の下部より1/5の範囲から抜き出すのがよい。抽出水(ライン19)は、回収塔内液のアセトニトリル濃度が低い位置から抜き出すのが好ましく、回収塔の塔底〜回収塔の下部より1/10の範囲から抜き出すのがよい。また、ライン19の取り出し位置は、ライン18より下部であるのが好ましい。   Absorbed water and extracted water may be extracted from different positions of the recovery tower 4. In this case, the absorption water (line 18) is preferably extracted from a position where the concentration of acrylonitrile in the liquid in the recovery tower is substantially 0 or low, and from a range of 1/5 from the bottom of the recovery tower to the bottom of the recovery tower. It is good to extract. The extracted water (line 19) is preferably extracted from a position where the acetonitrile concentration of the liquid in the recovery tower is low, and is preferably extracted from a range of 1/10 from the bottom of the recovery tower to the bottom of the recovery tower. Further, the take-out position of the line 19 is preferably below the line 18.

ライン21からは、高沸点物質や水等が系外に抜き出され、図示していない廃水処理設備に供給される。   From the line 21, high-boiling substances, water, and the like are extracted out of the system and supplied to a wastewater treatment facility (not shown).

回収塔4に与える熱量は、塔底液を、図示していないリボイラーで間接的に加熱することでまかなわれる。   The amount of heat applied to the recovery tower 4 is provided by indirectly heating the tower bottom liquid with a reboiler (not shown).

[(d)工程及び(e)工程]
本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法における(d)工程は、前記(c)工程において得られた留出蒸気を凝縮及び冷却した後、回収塔デカンターに収容して有機層と水層を形成させ、前記有機層を脱青酸脱水塔に導入し、蒸留する工程である。
本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法における(e)工程は、前記脱青酸脱水塔から側流を抜き出して冷却した後、脱青酸脱水塔デカンターに収容して有機層と水層を形成させ、前記有機層を前記側流の抜き出し位置より下部に戻すと共に、前記脱青酸脱水塔の塔底液を抜き出す工程である。
[Step (d) and Step (e)]
In step (d) in the acrylonitrile purification method of the present embodiment, the distillate vapor obtained in step (c) is condensed and cooled, and then accommodated in a recovery tower decanter to form an organic layer and an aqueous layer. In this step, the organic layer is introduced into a dehydrating acid dehydration tower and distilled.
The step (e) in the acrylonitrile purification method of the present embodiment, after extracting and cooling a side stream from the dehydrating acid dehydration tower, accommodated in a dehydrating acid dehydration tower decanter to form an organic layer and an aqueous layer, In this step, the organic layer is returned to the lower part from the side stream extraction position, and the bottom liquid of the dehydrating acid dehydration tower is extracted.

本発明者らは、(d)及び(e)工程における回収塔デカンター及び脱青酸脱水塔デカンター内の液温度について鋭意検討した結果、以下のことを見出した。
従来の、プロピレンのアンモ酸化によるアクリロニトリル製造プロセスにおいては、最終生成物であるアクリロニトリルの重合を抑制する原因物質となるパーオキサイド(過酸化物)が生成物中に含まれる量を最少にする目的で、デカンター内の液温度は0℃〜24℃に維持されている。これに対し、プロパンのアンモ酸化によるアクリロニトリル生成反応においては、パーオキサイドの生成がない又は問題にならないほど少ないことを新たに見出した。そのため、デカンターの温度制御によって、パーオキサイドを最少にする必要はないことに着目した。さらに、プロパンのアンモ酸化プロセスにおいては、上述のようにパーオキサイドの生成が少ない一方で、アセトニトリル及びプロピオニトリルの副生率が高く、これらの分離が高品質のアクリロニトリルを得るための障害となる可能性がある。これらの発明者の検討から、デカンター内の液温度を従来の温度よりも高い温度(25℃以上)に設定すると、有機層中のアセトニトリル及びプロピオニトリルの濃度を低減することができ、最終的に得られるアクリロニトリルの純度を向上できることを見出した。
As a result of intensive studies on the liquid temperatures in the recovery tower decanter and the deblue acid dehydration tower decanter in the steps (d) and (e), the present inventors have found the following.
In the conventional acrylonitrile production process by ammoxidation of propylene, in order to minimize the amount of peroxide (peroxide) that is a causative substance that suppresses polymerization of acrylonitrile, which is the final product, in the product. The liquid temperature in the decanter is maintained at 0 ° C to 24 ° C. On the other hand, in the acrylonitrile production | generation reaction by the ammoxidation of propane, it discovered newly that there was little generation | occurrence | production of a peroxide and it did not become a problem. Therefore, it was noted that it is not necessary to minimize the peroxide by controlling the temperature of the decanter. Furthermore, in the propane ammoxidation process, while the generation of peroxide is small as described above, the byproduct rate of acetonitrile and propionitrile is high, and their separation becomes an obstacle to obtaining high-quality acrylonitrile. there is a possibility. From the study of these inventors, if the liquid temperature in the decanter is set to a temperature higher than the conventional temperature (25 ° C. or higher), the concentrations of acetonitrile and propionitrile in the organic layer can be reduced, and finally It was found that the purity of acrylonitrile obtained can be improved.

さらに、従来、プロピレンのアンモ酸化プロセスで採用されてきたように、デカンター内の液温度を0℃〜24℃に冷却するには、冷却装置に供する冷媒に冷凍水の使用がほぼ必須であるため、冷凍機の動力としてのエネルギー消費が大きい。また、脱青酸脱水塔に低温の液体をフィードすることになるため、脱青酸脱水塔が要する熱量が大きく、それに伴い大型のリボイラーが必要となる。一方、液温度が45℃よりも高い場合は、アクリロニトリル中に溶解する水分量が指数関数的に増加してしまうことから、脱青酸脱水塔にフィードする液量が増加してしまい、装置の大型化を余儀なくされる。デカンターの温度を25℃〜45℃に維持する場合には、冷凍機は不要であるし、各装置の大型化を要しないというメリットがある。   Further, as conventionally used in the ammoxidation process of propylene, in order to cool the liquid temperature in the decanter to 0 ° C. to 24 ° C., it is almost essential to use frozen water as a refrigerant to be supplied to the cooling device. The energy consumption as power of the refrigerator is large. Further, since a low-temperature liquid is fed to the dehydrating acid dehydration tower, the amount of heat required for the dehydrating acid dehydration tower is large, and accordingly, a large reboiler is required. On the other hand, when the liquid temperature is higher than 45 ° C., the amount of water dissolved in acrylonitrile increases exponentially, so that the amount of liquid fed to the dehydrating acid dehydration tower increases, resulting in the large size of the apparatus. It is forced to become. In the case where the decanter temperature is maintained at 25 ° C. to 45 ° C., there is an advantage that a refrigerator is not necessary and the size of each device is not required to be increased.

回収塔デカンター及び脱青酸脱水塔デカンターは、いずれもアクリロニトリル製品中の副生物量を低減する機能を有するが、最終製品に近く、また通常、デカンターに入出する流体の量が多い点から、脱青酸脱水塔デカンターの温度制御がより重要であり、該デカンター内の液温度を25〜45℃に制御することよって目的生成物の純度向上の効果が顕著となる。もちろん、目的生成物の純度を一層高く維持するためには、両方のデカンター内の液温度を25℃〜45℃に維持するのが好ましい。   The recovery tower decanter and the dehydration acid dehydration tower decanter both have the function of reducing the amount of by-products in the acrylonitrile product, but are close to the final product and usually have a large amount of fluid entering and leaving the decanter. The temperature control of the dehydrator decanter is more important. By controlling the liquid temperature in the decanter to 25 to 45 ° C., the effect of improving the purity of the target product becomes remarkable. Of course, in order to maintain the purity of the target product higher, it is preferable to maintain the liquid temperature in both decanters at 25 ° C to 45 ° C.

以下(d)工程について説明する。
(d)工程は、前記(c)工程において得られた留出蒸気を凝縮及び冷却した後、回収塔デカンターに収容して有機層と水層を形成させ、前記有機層を脱青酸脱水塔に導入し、蒸留する工程である。
(c)工程において得られた回収塔4の留出蒸気は、ライン22より抜き出され、アクリロニトリルが青酸及び水とともに回収される。留出蒸気は冷却装置A30で凝縮後、回収塔デカンター6に送られ、有機層と水層を形成させる。有機層は水層より比重が小さく、回収塔デカンター6内部の堰をオーバーフローする。有機層はライン24により、脱青酸脱水塔5に導入される。一方、水層はライン23から抜き出され、ライン16又はライン19に合流させてリサイクルされる。
Hereinafter, the step (d) will be described.
In step (d), the distillate vapor obtained in step (c) is condensed and cooled, and then accommodated in a recovery tower decanter to form an organic layer and an aqueous layer. Introducing and distilling.
The distillate vapor of the recovery tower 4 obtained in the step (c) is withdrawn from the line 22 and acrylonitrile is recovered together with hydrocyanic acid and water. The distillate vapor is condensed by the cooling device A30 and then sent to the recovery tower decanter 6 to form an organic layer and an aqueous layer. The organic layer has a specific gravity smaller than that of the aqueous layer, and overflows the weir in the recovery tower decanter 6. The organic layer is introduced into the dehydrating acid dehydration tower 5 through a line 24. On the other hand, the water layer is extracted from the line 23, joined to the line 16 or 19, and recycled.

冷却装置A30は、熱交換器システムであり、凝縮器と、必要に応じて冷却器とから構成される。熱交換器システムの冷媒としては、温度が通常20℃〜45℃の冷却水及び/又は温度が通常0℃〜15℃の冷凍水を用いる。これらを併用する場合は、まず冷却水で冷却後、冷凍水でさらに冷却して温度を下げる。回収塔デカンター6の液温度が、所定の温度になるよう熱交換器システムに通じる冷媒量を調整する。回収塔デカンター6の液温度を測定する温度計は、熱伝対や側温抵抗体等通常の化学プラントで用いられる形式のものでよく、水層及び/又は有機層の液温度を測定できる位置に設置される。本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法においては、回収塔デカンター6の液温度を、25℃〜45℃に調整するのが好ましく、より好ましくは26℃〜40℃に調整する。回収塔デカンター6内で形成される有機層と水層のそれぞれの温度は基本的に同一温度になるが、温度差がある場合、各層の温度をそれぞれ25℃〜45℃に調整するのが好ましい。   The cooling device A30 is a heat exchanger system, and includes a condenser and, if necessary, a cooler. As the refrigerant of the heat exchanger system, cooling water having a temperature of usually 20 ° C. to 45 ° C. and / or frozen water having a temperature of usually 0 ° C. to 15 ° C. are used. When these are used in combination, the temperature is first lowered with cooling water and then further cooled with frozen water to lower the temperature. The amount of refrigerant communicated with the heat exchanger system is adjusted so that the liquid temperature of the recovery tower decanter 6 becomes a predetermined temperature. The thermometer for measuring the liquid temperature of the recovery tower decanter 6 may be of a type used in a normal chemical plant such as a thermocouple or a side temperature resistor, and can be used to measure the liquid temperature of the aqueous layer and / or the organic layer. Installed. In the acrylonitrile purification method of the present embodiment, the liquid temperature of the recovery tower decanter 6 is preferably adjusted to 25 ° C to 45 ° C, more preferably 26 ° C to 40 ° C. The temperatures of the organic layer and the aqueous layer formed in the recovery tower decanter 6 are basically the same temperature, but when there is a temperature difference, it is preferable to adjust the temperature of each layer to 25 ° C. to 45 ° C., respectively. .

以下(e)工程について説明する。
(e)工程は、前記脱青酸脱水塔から側流を抜き出して冷却した後、脱青酸脱水塔デカンターに収容して有機層と水層を形成させ、前記有機層を前記側流の抜き出し位置より下部に戻すと共に、前記脱青酸脱水塔の塔底液を抜き出す工程である。
前記(d)工程において脱青酸脱水塔5に導入された有機層を蒸留し、脱水塔5塔頂のライン25から青酸を分離し、脱水塔5塔中部のライン26から抜き出した側流を冷却装置B31で冷却後、脱青酸脱水塔デカンター7に送り、有機層と水層を形成させる。有機層は水層より比重が小さく、脱青酸脱水塔デカンター7内部の堰をオーバーフローする。有機層はライン28により、ライン26より下部の位置に戻される。ライン28には加熱用の熱交換器を設け、液を加熱してから脱青酸脱水塔5に戻してもよい。一方、水層はライン27から抜き出し、ライン23等に合流させる。
Hereinafter, the step (e) will be described.
In step (e), after the side stream is extracted from the dehydration acid dehydration tower and cooled, the organic layer and the aqueous layer are formed by being accommodated in a deblue acid dehydration tower decanter, and the organic layer is removed from the side stream extraction position. This is a step of returning to the lower part and extracting the bottom liquid of the dehydrating acid dehydration tower.
In the step (d), the organic layer introduced into the dehydrating acid dehydration tower 5 is distilled, hydrocyanic acid is separated from the line 25 at the top of the dehydrating tower 5, and the side stream extracted from the line 26 in the middle of the dehydrating tower 5 is cooled. After cooling with the apparatus B31, it is sent to a dehydration acid dehydration tower decanter 7 to form an organic layer and an aqueous layer. The organic layer has a specific gravity smaller than that of the aqueous layer, and overflows the weir inside the dehydrating acid dehydration tower decanter 7. The organic layer is returned to a position below line 26 by line 28. The line 28 may be provided with a heat exchanger for heating, and the liquid may be heated and then returned to the dehydride dehydration tower 5. On the other hand, the water layer is extracted from the line 27 and joined to the line 23 or the like.

冷却装置B31は、熱交換器システムであり、1つ以上の冷却器から構成される。熱交換器システムの冷媒には、温度が通常20℃〜45℃の冷却水及び/又は温度が通常0℃〜15℃の冷凍水を用いる。脱青酸脱水塔デカンター7の液温度が、所定の温度になるよう熱交換器システムに通じる冷媒量を調整する。脱青酸脱水塔デカンター7の液温度を測定する温度計は、通常の化学プラントで用いられる形式のものでよく、水層及び/又は有機層の温度を測定できる位置に設置される。本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法においては、脱青酸脱水塔デカンター7内の液温度を25℃〜45℃に調整し、好ましくは26℃〜40℃に調整する。脱青酸脱水塔デカンター7内で形成される有機層と水層は基本的に同一温度であるが、温度差がある場合でも、それぞれの温度を25℃〜45℃に維持する限り、本発明の範疇である。   The cooling device B31 is a heat exchanger system and includes one or more coolers. As the refrigerant of the heat exchanger system, cooling water having a temperature of usually 20 ° C. to 45 ° C. and / or frozen water having a temperature of usually 0 ° C. to 15 ° C. is used. The amount of refrigerant communicated with the heat exchanger system is adjusted so that the liquid temperature of the dehydration acid dehydration tower decanter 7 becomes a predetermined temperature. The thermometer for measuring the liquid temperature of the dehydrating acid dehydration tower decanter 7 may be of the type used in ordinary chemical plants, and is installed at a position where the temperature of the aqueous layer and / or the organic layer can be measured. In the purification method of acrylonitrile of the present embodiment, the liquid temperature in the deblue acid dehydration tower decanter 7 is adjusted to 25 ° C. to 45 ° C., preferably 26 ° C. to 40 ° C. The organic layer and the aqueous layer formed in the dehydrating acid dehydration tower decanter 7 are basically at the same temperature, but even if there is a temperature difference, as long as the respective temperatures are maintained at 25 ° C. to 45 ° C., Category.

回収塔デカンター6及び脱青酸脱水塔デカンター7内液のアセトニトリル及びプロピオニトリルの分析は、内液をサンプリングし、ガスクロマトグラフィーで行う。
ガスクロマトグラフィーの装置及び条件としては、以下の通りとすることができる。
ガスクロマトグラフィーの装置としては島津GC−17Aを用い、カラムはTC−FFAP 60m×0.32膜厚0.25μmを用い、検出器はFID、キャリヤーガスにはヘリウムを用いることができる。
The analysis of acetonitrile and propionitrile in the internal liquids of the recovery tower decanter 6 and the dehydration acid dehydration tower decanter 7 is performed by sampling the internal liquid and performing gas chromatography.
The apparatus and conditions for gas chromatography can be as follows.
Shimadzu GC-17A is used as the gas chromatography apparatus, TC-FFAP 60 m × 0.32 film thickness 0.25 μm is used as the column, FID is used as the detector, and helium is used as the carrier gas.

ライン29から抜き出した塔底液を図示していない蒸留塔で蒸留し、アクリロニトリル製品を得る。製品アクリロニトリル中の不純物濃度は、ガスクロマトグラフィーで測定される。ガスクロマトグラフィーの装置及び条件としては上記と同様である。シアン化水素は、ASTM E1178記載の硝酸銀による滴定法、過酸化物は、ASTM E1784記載の分光光度計によりH22として測定される。 The bottom liquid extracted from the line 29 is distilled in a distillation tower (not shown) to obtain an acrylonitrile product. The impurity concentration in the product acrylonitrile is measured by gas chromatography. The apparatus and conditions for gas chromatography are the same as described above. Hydrogen cyanide is measured as H 2 O 2 by a silver nitrate titration method described in ASTM E1178, and peroxide is measured by a spectrophotometer described in ASTM E1784.

本実施の形態を実施例及び比較例によりさらに説明する。ただし、本実施の形態は下記の実施例に限定されない。計器、付属設備は通常使用されるものであり、通常の誤差範囲内のものである。また、精製装置としては、図1に示したものと同様の装置を用いた。   This embodiment will be further described with reference to examples and comparative examples. However, this embodiment is not limited to the following examples. Meters and attached equipment are normally used and are within the normal error range. Further, as the purification apparatus, the same apparatus as that shown in FIG. 1 was used.

反応生成物収率及びプロパン転化率は、反応ガスをサンプリングし、ガスクロマトグラフィーで測定した分析データから下式により算出した。
プロパン転化率(%)=(反応したプロパンのモル数)/(供給したプロパンのモル数)×100
アクリロニトリル収率(%)=(生成したアクリロニトリルのモル数) /(供給したプロパンのモル数)×100
アセトニトリル収率(%)=(生成したアセトニトリルのモル数)×2/3/(供給したプロパンのモル数)×100
The reaction product yield and the propane conversion were calculated from the analytical data obtained by sampling the reaction gas and measuring by gas chromatography.
Propane conversion (%) = (moles of propane reacted) / (moles of propane fed) × 100
Acrylonitrile yield (%) = (Mole number of acrylonitrile produced) / (Mole number of supplied propane) × 100
Acetonitrile yield (%) = (number of moles of acetonitrile produced) × 2/3 / (number of moles of propane fed) × 100

流体中の各濃度分析は、サンプリングした流体を以下のように分析した。
アセトニトリル:ガスクロマトグラフィー:島津GC−17A、カラム:TC−FFAP 60m×0.32膜厚0.25μm、検出器:FID、キャリヤーガス:ヘリウム
プロピオニトリル:アセトニトリルと同様
オキサゾール:アセトニトリルと同様
過酸化物:ASTM E1784に準じた方法
For each concentration analysis in the fluid, the sampled fluid was analyzed as follows.
Acetonitrile: Gas Chromatography: Shimadzu GC-17A, Column: TC-FFAP 60 m × 0.32, Film thickness 0.25 μm, Detector: FID, Carrier gas: Helium Propionitrile: Similar to acetonitrile Oxazole: Similar to acetonitrile Peroxidation Material: Method according to ASTM E1784

[実施例1]
(1) 触媒の調製
(1−i) ニオブ混合液の調製
以下の方法でニオブ混合液を調製した。
水2552gにNb25として80質量%を含有するニオブ酸352gとシュウ酸二水和物〔H224・2H2O〕1344gを混合した。仕込みのシュウ酸/ニオブのモル比は5.03、仕込みのニオブ濃度は0.50(mol−Nb/kg−液)であった。
この液を95℃で1時間加熱撹拌することによって、ニオブが溶解した混合液を得、混合液を静置、氷冷後、固体を吸引濾過によって濾別し、均一なニオブ混合液を得た。この操作を数回繰り返し、液を集めて混合した。得られたニオブ混合液のシュウ酸/ニオブのモル比は下記の分析により2.52であった。
[Example 1]
(1) Preparation of catalyst (1-i) Preparation of niobium mixed solution A niobium mixed solution was prepared by the following method.
To 552 g of water, 352 g of niobic acid containing 80% by mass as Nb 2 O 5 and 1344 g of oxalic acid dihydrate [H 2 C 2 O 4 .2H 2 O] were mixed. The molar ratio of the charged oxalic acid / niobium was 5.03, and the charged niobium concentration was 0.50 (mol-Nb / kg-solution).
This solution was heated and stirred at 95 ° C. for 1 hour to obtain a mixed solution in which niobium was dissolved. The mixed solution was allowed to stand, ice-cooled, and then the solid was separated by suction filtration to obtain a uniform niobium mixed solution. . This operation was repeated several times, and the liquid was collected and mixed. The molar ratio of oxalic acid / niobium in the obtained niobium mixed solution was 2.52 according to the following analysis.

るつぼにこのニオブ混合液10gを精秤し、95℃で一夜乾燥後、600℃で1時間熱処理し、Nb250.8228gを得た。この結果から、ニオブ濃度は0.618(mol−Nb/kg−液)であった。
300mLのガラスビーカーにこのニオブ混合液3gを精秤し、約80℃の熱水200mLを加え、続いて1:1硫酸10mLを加えた。得られた混合液をホットスターラー上で液温70℃に保ちながら、攪拌下、1/4規定KMnO4を用いて滴定した。KMnO4によるかすかな淡桃色が約30秒以上続く点を終点とした。シュウ酸の濃度は、滴定量から次式に従って計算した結果、1.558(mol−シュウ酸/kg)であった。
2KMnO4+3H2SO4+5H224→K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2
得られたニオブ混合液は、下記の触媒調製のニオブ混合液(B0)として用いた。
10 g of this niobium mixed solution was precisely weighed in a crucible, dried overnight at 95 ° C., and then heat-treated at 600 ° C. for 1 hour to obtain 0.8228 g of Nb 2 O 5 . From this result, the niobium concentration was 0.618 (mol-Nb / kg-solution).
3 g of this niobium mixture was precisely weighed into a 300 mL glass beaker, 200 mL of hot water at about 80 ° C. was added, and then 10 mL of 1: 1 sulfuric acid was added. The obtained mixed liquid was titrated with 1 / 4N KMnO 4 under stirring while maintaining the liquid temperature at 70 ° C. on a hot stirrer. The end point was a point where a faint pale pink color by KMnO 4 lasted for about 30 seconds or more. The concentration of oxalic acid was 1.558 (mol-oxalic acid / kg) as a result of calculation according to the following formula from titration.
2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 + 5H 2 C 2 O 4 → K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 10CO 2 + 8H 2 O
The obtained niobium mixed solution was used as the following niobium mixed solution (B0) for catalyst preparation.

(1−ii) 触媒の調製
仕込み組成式がMo10.21Nb0.09Sb0.25Ce0.005n/45.0wt%−SiO2で示される酸化物触媒を次のようにして製造した。
水3800gにヘプタモリブデン酸アンモニウム〔(NH4)6Mo724・4H2O〕を921.4g、メタバナジン酸アンモニウム〔NH4VO3〕を127.4g、三酸化二アンチモン〔Sb23〕を189.8g、及び硝酸セリウム6水和物[Ce(NO33・6H2O]を11.48g加え、攪拌しながら90℃で2時間30分に加熱して混合液Aを得た。
(1-ii) Preparation charged composition formula of the catalyst was prepared by an oxide catalyst represented by Mo 1 V 0.21 Nb 0.09 Sb 0.25 Ce 0.005 O n /45.0wt%-SiO 2 as follows.
921.4 g of ammonium heptamolybdate [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .4H 2 O], 127.4 g of ammonium metavanadate [NH 4 VO 3 ], and antimony trioxide [Sb 2 O 3 ] in 3800 g of water 189.8 g and cerium nitrate hexahydrate [Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O] were added, and the mixture was heated at 90 ° C. for 2 hours 30 minutes with stirring to obtain a mixed solution A. .

ニオブ混合液(B0)754.7gに、H22として30wt%を含有する過酸化水素水を105.8g添加し、室温で10分間攪拌混合して、混合液Bを調製した。得られた混合液Aを70℃に冷却した後にSiO2として29.3wt%を含有するシリカゾル1843gを添加し、更に、H22として30wt%含有する過酸化水素水220.4gを添加し、50℃で1時間撹拌を続けた。次に混合液Bを添加した。更に平均一次粒子径が12nmのフュームドシリカ360gを5040gの水に分散させた液を添加して、原料調合液を得た。得られた原料調合液を、遠心式噴霧乾燥器に供給して乾燥し、微小球状の乾燥粉体を得た。乾燥機の入口温度は210℃、出口温度は120℃であった。上記操作を繰り返して、乾燥粉体を集め、約20kg得た。次いで、直径127mm、長さ1150mmの連続式キルンを用い、焼成を行った。得られた乾燥粉体を220g/Hrで供給し、向流で3.6NL/minの窒素流通下、360℃で2時間、前段焼成し、前段焼成品を得た。次いで前段焼成品を130g/Hrで供給し、向流で2.3NL/minの窒素流通下、660℃で2時間焼成して触媒を得た。 105.8 g of hydrogen peroxide containing 30 wt% as H 2 O 2 was added to 754.7 g of the niobium mixed solution (B0), and the mixture was stirred and mixed at room temperature for 10 minutes to prepare a mixed solution B. After cooling the obtained mixed liquid A to 70 ° C., 1843 g of silica sol containing 29.3 wt% as SiO 2 was added, and further, 220.4 g of hydrogen peroxide containing 30 wt% as H 2 O 2 was added. And stirring was continued at 50 ° C. for 1 hour. Next, the mixed solution B was added. Furthermore, a liquid in which 360 g of fumed silica having an average primary particle size of 12 nm was dispersed in 5040 g of water was added to obtain a raw material preparation liquid. The obtained raw material mixture was supplied to a centrifugal spray dryer and dried to obtain a microspherical dry powder. The dryer inlet temperature was 210 ° C. and the outlet temperature was 120 ° C. The above operation was repeated to collect dry powder to obtain about 20 kg. Next, firing was performed using a continuous kiln having a diameter of 127 mm and a length of 1150 mm. The obtained dry powder was supplied at 220 g / Hr, and pre-baked at 360 ° C. for 2 hours under a nitrogen flow of 3.6 NL / min counter-current to obtain a pre-baked product. Next, the pre-stage calcined product was supplied at 130 g / Hr, and calcined at 660 ° C. for 2 hours under a nitrogen flow of 2.3 NL / min countercurrent to obtain a catalyst.

(2) アクリロニトリルの製造
内径8m、長さ20mの流動層反応器に、上述のようにして得られた粒径10〜100μm、平均粒径55μmのMo−V−Sb−Nb−Ce系担持触媒を静止層高2.2mとなるよう充填した。
プロパン4300Nm3/h、アンモニア4300Nm3/h及び空気64500Nm3/hを流動層反応器に供給し、プロパンのアンモ酸化反応を行った。反応温度は440℃、圧力は0.75kg/cm2Gであった。
生成ガスの分析から、アクリロニトリル収率は52.1%、アセトニトリル収率は3.4%、プロパン転化率は89.4%であった。これより、反応生成ガス中のアクリロニトリル質量は、5307kg/hであった。
反応器から流出する反応生成ガスを図1に示す急冷塔1に導入した。生成ガス中のアンモニアを硫酸で中和し、硫安として塔底から分離した。急冷塔1の塔頂から流出するガスの温度は、80℃であった。引き続いて急冷塔1出口の熱交換器2で、冷却水によりガスを冷却した。このときのガスの温度は、33℃であった。熱交換器2で生成した凝縮液は、ライン14より抜き出し、吸収塔3の塔底液ライン16に合流させた。
熱交換器2から流出したガス81.44t/hをライン15より吸収塔3に導入した。吸収塔3は、ステンレス製のCMRを充填した塔で、充填層の合計高さは25mであった。吸収塔3に導入したガスを、ライン18より供給した吸収水164.5t/hと向流接触させた。吸収水温度は、5.5℃であった。このとき、ライン18から供給される吸収水中のアクリロニトリル及びアセトニトリル濃度は、それぞれ1及び3質量ppmであった。
ライン16の液のアクリロニトリル濃度分析及び液の流量から計算したアクリロニトリル質量は、5270kg/hであった。
ライン16の液をライン18の液及びライン19の液と間接熱交換により75℃まで予熱し、95段のシーブトレイからなる回収塔4の塔底から数えて64段目に供給した。回収塔4の塔底液にリボイラーで熱を与え、蒸留を行った。リボイラーに使用した熱源は4kg/cm2Gの飽和水蒸気で、流量は30.3t/hであった。ライン19から抽出水63.7t/hを回収塔4の塔頂(95段目)に供給した。回収塔4の塔底から数えて35段目に設置されているライン20から、4.6t/hの蒸気流を抜き出した。回収塔4の塔底液レベルを保つようライン21から水を抜き出した。
吸収水及び抽出水は、回収塔4の塔底から数えて1段目から抜き出し、それぞれライン18、19により、送液した。
回収塔4の留出蒸気を、ライン22より抜き出し、冷却装置A30において、冷却水により凝縮及び冷却し、回収塔デカンター6に導入して有機層と水層を形成させた。回収塔デカンター6内の液温度は、35℃であった。
回収塔デカンター6の水層は、ライン23より1350kg/hで抜き出し、ライン16に合流させた。
回収塔デカンター6の有機層は、ライン24より6050kg/hで抜き出し、脱青酸脱水塔5に導入した。
脱青酸脱水塔5は、62段からなる棚段塔で、塔下部から数えて26段目がチムニートレイ、その他がシーブトレイであった。回収塔デカンター6から導入された有機層を蒸留することにより、塔頂のライン25から青酸を分離し、26段目に取り付けられたライン26から抜き出した側流を冷却装置B31で冷却水により冷却後、脱青酸脱水塔デカンター7において有機層と水層を形成させた。脱青酸脱水塔デカンター7内の液温度は、37℃であった。
脱青酸脱水塔デカンター7の水層は、ライン27より545kg/hで抜き出し、ライン23に合流させた。
脱青酸脱水塔デカンター7の有機層は、ライン28より15070kg/hで抜き出し、脱青酸脱水塔5の25段目に戻した。
脱青酸脱水塔5の塔底のライン29から抜き出した液を図示していない蒸留塔で蒸留し、該蒸留塔の塔底から高沸点物質を分離し、塔の上部からアクリロニトリル製品5200kg/h(8000時間の総生産量を総時間で除した値)を得た。
得られたアクリロニトリルは、ABS樹脂等の合成樹脂、アクリル繊維、合成ゴム、アクリルアミド等の中間原料等に用いることができた。アクリロニトリル製品に含まれている不純物例として、アセトニトリル、プロピオニトリル、オキサゾール及び過酸化物の濃度を表1に示す。
(2) Production of acrylonitrile Mo-V-Sb-Nb-Ce supported catalyst having a particle size of 10 to 100 µm and an average particle size of 55 µm obtained as described above in a fluidized bed reactor having an inner diameter of 8 m and a length of 20 m. Was packed so that the height of the stationary layer was 2.2 m.
Propane 4300 Nm 3 / h, ammonia 4300 Nm 3 / h and air 64500 Nm 3 / h were supplied to the fluidized bed reactor to carry out ammoxidation of propane. The reaction temperature was 440 ° C. and the pressure was 0.75 kg / cm 2 G.
From the analysis of the product gas, the acrylonitrile yield was 52.1%, the acetonitrile yield was 3.4%, and the propane conversion was 89.4%. Accordingly, the mass of acrylonitrile in the reaction product gas was 5307 kg / h.
The reaction product gas flowing out from the reactor was introduced into the quenching tower 1 shown in FIG. Ammonia in the product gas was neutralized with sulfuric acid and separated from the tower bottom as ammonium sulfate. The temperature of the gas flowing out from the top of the quenching tower 1 was 80 ° C. Subsequently, the gas was cooled with cooling water in the heat exchanger 2 at the exit of the quenching tower 1. The gas temperature at this time was 33 ° C. The condensate produced in the heat exchanger 2 was extracted from the line 14 and joined to the bottom liquid line 16 of the absorption tower 3.
The gas 81.44 t / h flowing out from the heat exchanger 2 was introduced into the absorption tower 3 through the line 15. The absorption tower 3 was a tower filled with stainless steel CMR, and the total height of the packed bed was 25 m. The gas introduced into the absorption tower 3 was brought into countercurrent contact with the absorption water 164.5 t / h supplied from the line 18. The absorbed water temperature was 5.5 ° C. At this time, the acrylonitrile and acetonitrile concentrations in the absorption water supplied from the line 18 were 1 and 3 mass ppm, respectively.
The acrylonitrile mass calculated from the acrylonitrile concentration analysis of the liquid of the line 16 and the liquid flow rate was 5270 kg / h.
The liquid in the line 16 was preheated to 75 ° C. by indirect heat exchange with the liquid in the line 18 and the liquid in the line 19, and supplied to the 64th stage from the bottom of the recovery tower 4 composed of a 95th sieve tray. Distillation was performed by applying heat to the bottom liquid of the recovery tower 4 with a reboiler. The heat source used for the reboiler was 4 kg / cm 2 G saturated steam, and the flow rate was 30.3 t / h. Extracted water 63.7 t / h was supplied from the line 19 to the top (95th stage) of the recovery tower 4. A steam flow of 4.6 t / h was extracted from the line 20 installed at the 35th stage counting from the bottom of the recovery tower 4. Water was extracted from the line 21 to maintain the bottom liquid level of the recovery tower 4.
Absorbed water and extracted water were extracted from the first stage counted from the bottom of the recovery tower 4 and fed through lines 18 and 19, respectively.
The distillate vapor of the recovery tower 4 was extracted from the line 22, condensed and cooled with cooling water in the cooling device A30, and introduced into the recovery tower decanter 6 to form an organic layer and an aqueous layer. The liquid temperature in the recovery tower decanter 6 was 35 ° C.
The aqueous layer of the recovery tower decanter 6 was extracted from the line 23 at 1350 kg / h and joined to the line 16.
The organic layer of the recovery tower decanter 6 was extracted from the line 24 at 6050 kg / h, and was introduced into the dehydration acid dehydration tower 5.
The dehydrating acid dehydration tower 5 was a 62-stage tray tower, the 26th stage counted from the bottom of the tower was a chimney tray, and the others were sieve trays. By distilling the organic layer introduced from the recovery tower decanter 6, the hydrocyanic acid is separated from the line 25 at the top of the tower, and the side stream extracted from the line 26 attached to the 26th stage is cooled with cooling water by the cooling device B31. Thereafter, an organic layer and an aqueous layer were formed in the decanter 7 for dehydrating acid dehydration tower. The liquid temperature in the dehydration acid dehydration tower decanter 7 was 37 ° C.
The water layer of the dehydration acid dehydration tower decanter 7 was extracted from the line 27 at 545 kg / h and joined to the line 23.
The organic layer of the dehydration acid dehydration tower decanter 7 was extracted from the line 28 at 15070 kg / h and returned to the 25th stage of the deblue acid dehydration tower 5.
The liquid extracted from the line 29 at the bottom of the dehydrating acid dehydration tower 5 is distilled in a distillation tower (not shown), high-boiling substances are separated from the bottom of the distillation tower, and acrylonitrile product 5200 kg / h ( A value obtained by dividing the total production amount of 8000 hours by the total time).
The obtained acrylonitrile could be used as a synthetic resin such as ABS resin, an intermediate raw material such as acrylic fiber, synthetic rubber and acrylamide. Table 1 shows the concentrations of acetonitrile, propionitrile, oxazole and peroxide as examples of impurities contained in the acrylonitrile product.

[実施例2〜6]
回収塔デカンター6及び脱青酸脱水塔デカンター7内の液温度を変えたこと以外は、実施例1と同一の反応条件でプロパンのアンモ酸化反応を行い、同一の設備でアクリロニトリルの回収及び精製を行った。
実施例2〜6のいずれの条件においても設備上の不具合は発生せず、生産計画値5200kg/hを達成した。また、得られたアクリロニトリルは、ABS樹脂等の合成樹脂、アクリル繊維、合成ゴム、アクリルアミド等の中間原料等に用いることができた。アクリロニトリル製品に含まれている不純物例として、アセトニトリル、プロピオニトリル、オキサゾール及び過酸化物の濃度を表1に示す。
[Examples 2 to 6]
The propane ammoxidation reaction was carried out under the same reaction conditions as in Example 1 except that the liquid temperatures in the recovery tower decanter 6 and the dehydration acid dehydration tower decanter 7 were changed, and acrylonitrile was recovered and purified in the same equipment. It was.
Under any of the conditions of Examples 2 to 6, no trouble on the equipment occurred, and the production planned value of 5200 kg / h was achieved. The obtained acrylonitrile could be used as a synthetic resin such as ABS resin, an intermediate raw material such as acrylic fiber, synthetic rubber and acrylamide. Table 1 shows the concentrations of acetonitrile, propionitrile, oxazole and peroxide as examples of impurities contained in the acrylonitrile product.

[実施例7]
(1) 触媒の調製
組成式がMo10.33Te0.22Nb0.12n/30.0wt%−SiO2で示される酸化物触媒を次のようにして調製した。
水720gに、ヘプタモリブデン酸アンモニウム〔(NH46Mo724・4H2O〕164.31g、メタバナジン酸アンモニウム〔NH4VO3〕36.05g及びテルル酸〔H6TeO6〕47.01gを加え、攪拌下、60℃に加熱して溶解させて水性混合物を得た。
一方、水170gに、Nb25含量が76.6質量%のニオブ酸19.53g、シュウ酸二水和物〔H224・2H2O〕38.0gを加え、攪拌下、60℃に加熱して溶解させた後、30℃まで冷却してニオブ−シュウ酸水溶液を得た。ニオブ−シュウ酸水溶液に5質量%過酸化水素水167.2gを添加して、ニオブ−過酸化水素水溶液を得た。
水性混合物を攪拌しながら、シリカ含有量30質量%のシリカゾルを286g添加し、30℃まで冷却した後、ニオブ−過酸化水素水溶液を添加して水性原料混合物を得た。水性原料混合物を、遠心式噴霧乾燥器を用い、入口温度240℃と出口温度145℃の条件で乾燥して微小球状の乾燥粉体を得た。乾燥粉体を大気雰囲気下240℃で2時間前焼成して触媒前駆体を得た。得られた触媒前駆体を石英容器に充填し、炉に入れ、容器を回転させながら600mL/minの窒素ガス流通下、600℃で2時間焼成して酸化物触媒を得た。用いた窒素ガスの酸素濃度は微量酸素分析計(306WA型、米国Teledyne Analytical Instruments社製)を用いて測定した結果、1ppmであった。
[Example 7]
(1) Preparation compositional formula of the catalyst was prepared by an oxide catalyst represented by Mo 1 V 0.33 Te 0.22 Nb 0.12 O n /30.0wt%-SiO 2 as follows.
To 720 g of water, 164.31 g of ammonium heptamolybdate [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O], 36.05 g of ammonium metavanadate [NH 4 VO 3 ] and telluric acid [H 6 TeO 6 ] 47. 01 g was added and dissolved by heating to 60 ° C. with stirring to obtain an aqueous mixture.
Meanwhile, to 170 g of water, 19.53 g of niobic acid having an Nb 2 O 5 content of 76.6% by mass and 38.0 g of oxalic acid dihydrate [H 2 C 2 O 4 .2H 2 O] were added and stirred. The solution was heated to 60 ° C. and dissolved, and then cooled to 30 ° C. to obtain a niobium-oxalic acid aqueous solution. 167.2 g of 5 mass% hydrogen peroxide solution was added to the niobium-oxalic acid aqueous solution to obtain a niobium-hydrogen peroxide aqueous solution.
While stirring the aqueous mixture, 286 g of silica sol having a silica content of 30% by mass was added and cooled to 30 ° C., and then an aqueous niobium-hydrogen peroxide solution was added to obtain an aqueous raw material mixture. The aqueous raw material mixture was dried under conditions of an inlet temperature of 240 ° C. and an outlet temperature of 145 ° C. using a centrifugal spray dryer to obtain a fine spherical dry powder. The dried powder was pre-calcined at 240 ° C. for 2 hours in an air atmosphere to obtain a catalyst precursor. The obtained catalyst precursor was filled into a quartz container, placed in a furnace, and calcined at 600 ° C. for 2 hours under a nitrogen gas flow of 600 mL / min while rotating the container to obtain an oxide catalyst. The oxygen concentration of the nitrogen gas used was 1 ppm as a result of measurement using a trace oxygen analyzer (306WA type, manufactured by Teledyne Analytical Instruments, USA).

(2) アクリロニトリルの製造
内径8m、長さ20mの流動層反応器に、上述のようにして得られた粒径10〜100μm、平均粒径55μmのMo−V−Te−Nb系担持触媒を静止層高2.3mとなるよう充填した。
プロパン4300Nm3/h、アンモニア4300Nm3/h及び空気64500Nm3/hを流動層反応器に供給し、プロパンのアンモ酸化反応を行った。反応温度は440℃、圧力は0.75kg/cm2Gであった。
生成ガスの分析から、アクリロニトリル収率は51.3%、アセトニトリル収率は3.8%、プロパン転化率は89.0%であった。これより、反応生成ガス中のアクリロニトリル質量は、5225kg/hであった。
反応器から流出する反応生成ガスを図1に示す急冷塔1に導入した。生成ガス中のアンモニアを硫酸で中和し、硫安として塔底から分離した。急冷塔1の塔頂から流出するガスの温度は、80℃であった。引き続いて急冷塔1出口の熱交換器2で、冷却水によりガスを冷却した。このときのガスの温度は、33℃であった。熱交換器2で生成した凝縮液は、ライン14より抜き出し、吸収塔3の塔底液のライン16に合流させた。
熱交換器2から流出したガス81.25t/hをライン15より吸収塔3に導入した。吸収塔3は、ステンレス製のCMRを充填した充填塔であり、充填層の合計高さは25mであった。吸収塔3に導入したガスを、ライン18より供給した吸収水164.1t/hと向流接触させた。吸収水の温度は、5.5℃であった。このとき、ライン18から供給される吸収水中のアクリロニトリル及びアセトニトリル濃度は、それぞれ1及び3質量ppmであった。
ライン16の液のアクリロニトリル濃度分析及び液の流量から計算したアクリロニトリル質量は、5185kg/hであった。
ライン16の液をライン18の液及びライン19の液と間接熱交換することにより75℃まで予熱し、95段のシーブトレイからなる回収塔4の塔底から数えて64段目に供給した。回収塔4の塔底液にリボイラーで熱を与え、蒸留を行った。リボイラーに使用した熱源は4kg/cm2Gの飽和水蒸気で、流量は30.2t/hであった。ライン19から抽出水62.1t/hを回収塔4の塔頂(95段目)に供給した。回収塔4の塔底から数えて35段目に設置されたライン20から、4.7t/hの蒸気流を抜き出した。回収塔4の塔底液レベルを保つようライン21から水を抜き出した。
吸収水及び抽出水は、回収塔4の塔底から数えて1段目から抜き出し、それぞれライン18及び19により、送液した。
回収塔4の留出蒸気を、ライン22より抜き出し、冷却装置A30において、冷却水により凝縮及び冷却し、回収塔デカンター6に導入して有機層と水層を形成させた。回収塔デカンター6内の液温度は、35℃であった。
回収塔デカンター6の水層は、ライン23より1380kg/hで抜き出し、ライン16に合流させた。
回収塔デカンター6の有機層は、ライン24より6025kg/hで抜き出し、脱青酸脱水塔5に導入した。
脱青酸脱水塔5は、62段からなる棚段塔で、塔下部から数えて26段目がチムニートレイ、その他がシーブトレイであった。回収塔デカンター6から導入された有機層を蒸留することにより、塔頂のライン25から青酸を分離し、26段目に取り付けられたライン26から抜き出した側流を冷却装置B31で冷却水により冷却後、脱青酸脱水塔デカンター7において有機層と水層を形成させた。脱青酸脱水塔デカンター7内の液温度は、37℃であった。
脱青酸脱水塔デカンター7の水層は、ライン27より557kg/hで抜き出し、ライン23に合流させた。
脱青酸脱水塔デカンター7の有機層は、ライン28より15045kg/hで抜き出し、脱青酸脱水塔5の25段目に戻した。
脱青酸脱水塔5の塔底のライン29から抜き出した液を図示していない蒸留塔で蒸留し、該蒸留塔の塔底から高沸点物質を分離し、塔の上部からアクリロニトリル製品5115kg/h(8000時間の総生産量を総時間で除した値)を得た。
得られたアクリロニトリルは、ABS樹脂等の合成樹脂、アクリル繊維、合成ゴム、アクリルアミド等の中間原料等に用いることができた。アクリロニトリル製品に含まれている不純物例として、アセトニトリル、プロピオニトリル、オキサゾール及び過酸化物の濃度を表1に示す。
(2) Production of acrylonitrile The Mo-V-Te-Nb supported catalyst having a particle size of 10 to 100 µm and an average particle size of 55 µm obtained as described above is stationary in a fluidized bed reactor having an inner diameter of 8 m and a length of 20 m. The layer height was 2.3 m.
Propane 4300 Nm 3 / h, ammonia 4300 Nm 3 / h and air 64500 Nm 3 / h were supplied to the fluidized bed reactor to carry out ammoxidation of propane. The reaction temperature was 440 ° C. and the pressure was 0.75 kg / cm 2 G.
Analysis of the product gas revealed that the acrylonitrile yield was 51.3%, the acetonitrile yield was 3.8%, and the propane conversion was 89.0%. From this, the mass of acrylonitrile in the reaction product gas was 5225 kg / h.
The reaction product gas flowing out from the reactor was introduced into the quenching tower 1 shown in FIG. Ammonia in the product gas was neutralized with sulfuric acid and separated from the tower bottom as ammonium sulfate. The temperature of the gas flowing out from the top of the quenching tower 1 was 80 ° C. Subsequently, the gas was cooled with cooling water in the heat exchanger 2 at the exit of the quenching tower 1. The gas temperature at this time was 33 ° C. The condensate produced in the heat exchanger 2 was extracted from the line 14 and joined to the line 16 of the bottom liquid of the absorption tower 3.
The gas 81.25 t / h flowing out from the heat exchanger 2 was introduced into the absorption tower 3 through the line 15. The absorption tower 3 was a packed tower filled with stainless steel CMR, and the total height of the packed bed was 25 m. The gas introduced into the absorption tower 3 was brought into countercurrent contact with the absorption water 164.1 t / h supplied from the line 18. The temperature of the absorption water was 5.5 ° C. At this time, the acrylonitrile and acetonitrile concentrations in the absorption water supplied from the line 18 were 1 and 3 mass ppm, respectively.
The acrylonitrile mass calculated from the acrylonitrile concentration analysis of the liquid of the line 16 and the flow volume of the liquid was 5185 kg / h.
The liquid in the line 16 was preheated to 75 ° C. by indirect heat exchange with the liquid in the line 18 and the liquid in the line 19, and supplied to the 64th stage from the bottom of the recovery tower 4 consisting of a 95th sieve tray. Distillation was performed by applying heat to the bottom liquid of the recovery tower 4 with a reboiler. The heat source used for the reboiler was 4 kg / cm 2 G saturated steam, and the flow rate was 30.2 t / h. Extracted water 62.1 t / h was supplied from line 19 to the top (95th stage) of recovery tower 4. A 4.7 t / h vapor stream was extracted from the line 20 installed at the 35th stage counting from the bottom of the recovery tower 4. Water was extracted from the line 21 to maintain the bottom liquid level of the recovery tower 4.
Absorbed water and extracted water were extracted from the first stage counted from the bottom of the recovery tower 4 and fed through lines 18 and 19, respectively.
The distillate vapor of the recovery tower 4 was extracted from the line 22, condensed and cooled with cooling water in the cooling device A30, and introduced into the recovery tower decanter 6 to form an organic layer and an aqueous layer. The liquid temperature in the recovery tower decanter 6 was 35 ° C.
The aqueous layer of the recovery tower decanter 6 was extracted from the line 23 at 1380 kg / h and joined to the line 16.
The organic layer of the recovery tower decanter 6 was extracted from the line 24 at 6025 kg / h and introduced into the dehydrating acid dehydration tower 5.
The dehydrating acid dehydration tower 5 was a 62-stage tray tower, the 26th stage counted from the bottom of the tower was a chimney tray, and the others were sieve trays. By distilling the organic layer introduced from the recovery tower decanter 6, the hydrocyanic acid is separated from the line 25 at the top of the tower, and the side stream extracted from the line 26 attached to the 26th stage is cooled with cooling water by the cooling device B31. Thereafter, an organic layer and an aqueous layer were formed in the decanter 7 for dehydrating acid dehydration tower. The liquid temperature in the dehydration acid dehydration tower decanter 7 was 37 ° C.
The aqueous layer of the dehydrating acid dehydration tower decanter 7 was extracted from the line 27 at 557 kg / h and joined to the line 23.
The organic layer of the dehydration acid dehydration tower decanter 7 was extracted from the line 28 at 15045 kg / h and returned to the 25th stage of the deblue acid dehydration tower 5.
The liquid extracted from the line 29 at the bottom of the dehydrating acid dehydration tower 5 is distilled in a distillation tower (not shown), high-boiling substances are separated from the bottom of the distillation tower, and acrylonitrile product 5115 kg / h (from the top of the tower) A value obtained by dividing the total production amount of 8000 hours by the total time).
The obtained acrylonitrile could be used as a synthetic resin such as ABS resin, an intermediate raw material such as acrylic fiber, synthetic rubber and acrylamide. Table 1 shows the concentrations of acetonitrile, propionitrile, oxazole and peroxide as examples of impurities contained in the acrylonitrile product.

[比較例1]
回収塔デカンター6及び脱青酸脱水塔デカンター7内の液温度が20℃となるように冷却装置1及び2に冷凍水を供給して、それぞれのデカンター温度を制御したこと以外は実施例1と同様の装置及び方法で、プロパンのアンモ酸化を行い、アクリロニトリルの回収及び精製を行った。
回収塔デカンター6の水層抜き出し量は、1392kg/h、有機層抜き出し量は、6008kg/hであった。
脱青酸脱水塔デカンター7の水層抜き出し量は、576kg/h、有機層抜き出し量は、15037kg/hであった。
脱青酸脱水塔5に付属のリボイラーに蒸気換算で0.46T/h(年間約160T)の熱量を追加する必要が生じた。また、冷却装置A及びBの電力使用量は、約33%増加した。
また、脱青酸脱水塔5への熱負荷を上げたため、フラッディング兆候が出現した。脱水塔の運転状態が不安定と判断し、生産レートを減じ、安定化を図った。得られたアクリロニトリル収量及び不純物濃度を表1に示す。
得られたアクリロニトリルは、5035kg/h(8000時間の総生産量を総時間で除した値)であった。また、実施例の場合と比べて不純物濃度が増加していた。
[Comparative Example 1]
The same as in Example 1 except that refrigerated water was supplied to the cooling devices 1 and 2 so that the liquid temperature in the recovery tower decanter 6 and dehydration acid dehydration tower decanter 7 was 20 ° C., and the decanter temperatures were controlled. In this apparatus and method, propane ammoxidation was performed, and acrylonitrile was recovered and purified.
The amount of water layer extracted from the recovery tower decanter 6 was 1392 kg / h, and the amount of organic layer extracted was 6008 kg / h.
The amount of water layer extracted from the decanter 7 was 576 kg / h, and the amount of organic layer extracted was 15037 kg / h.
It was necessary to add a calorie of 0.46 T / h (about 160 T per year) in terms of steam to the reboiler attached to the de-blue acid dehydration tower 5. In addition, the power consumption of the cooling devices A and B increased by about 33%.
In addition, since the heat load on the dehydration acid dehydration tower 5 was increased, signs of flooding appeared. Judging that the operation state of the dehydration tower was unstable, the production rate was reduced and stabilized. The obtained acrylonitrile yield and impurity concentration are shown in Table 1.
The obtained acrylonitrile was 5035 kg / h (a value obtained by dividing the total production amount of 8000 hours by the total time). Further, the impurity concentration was increased as compared with the example.

[比較例2〜4]
回収塔デカンター6及び脱青酸脱水塔デカンター7内の液温度を変えたこと以外は、実施例1と同一の反応条件でプロパンのアンモ酸化反応を行い、同一の設備でアクリロニトリルの回収及び精製を行った。
低温の液を脱青酸脱水塔5に供給したため、いずれのケースにおいても、実施例1に比べて脱青酸脱水塔リボイラー熱負荷を増加させる必要が生じた。
また、脱青酸脱水塔5への熱負荷を上げたため、フラッディング兆候が出現した。脱水塔の運転状態が不安定と判断し、生産レートを減じ、安定化を図った。得られたアクリロニトリル収量及び不純物濃度を表1に示す。
[Comparative Examples 2 to 4]
The propane ammoxidation reaction was carried out under the same reaction conditions as in Example 1 except that the liquid temperatures in the recovery tower decanter 6 and the dehydration acid dehydration tower decanter 7 were changed, and acrylonitrile was recovered and purified in the same equipment. It was.
Since the low-temperature liquid was supplied to the dehydration acid dehydration tower 5, in any case, it was necessary to increase the heat load of the deblue acid dehydration tower reboiler as compared to Example 1.
In addition, since the heat load on the dehydration acid dehydration tower 5 was increased, signs of flooding appeared. Judging that the operation state of the dehydration tower was unstable, the production rate was reduced and stabilized. The obtained acrylonitrile yield and impurity concentration are shown in Table 1.

Figure 2010222309
Figure 2010222309

表1の結果から明らかなように、本実施の形態のアクリロニトリルの精製方法を用いた実施例1〜7においては、不純物濃度の低いアクリロニトリル製品を、高い収量で得ることが可能であった。   As is clear from the results in Table 1, in Examples 1 to 7 using the acrylonitrile purification method of the present embodiment, it was possible to obtain an acrylonitrile product with a low impurity concentration in a high yield.

本発明の精製方法は、プロパンのアンモ酸化反応により得られる生成ガスからアクリロニトリル精製する方法における産業上利用可能性を有する。   The purification method of the present invention has industrial applicability in a method for purifying acrylonitrile from a product gas obtained by an ammoxidation reaction of propane.

1 急冷塔
2 熱交換器
3 吸収塔
4 回収塔
5 脱青酸脱水塔
6 回収塔デカンター
7 脱青酸脱水塔デカンター
8〜29 ライン
30 冷却装置A
31 冷却装置B
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quenching tower 2 Heat exchanger 3 Absorption tower 4 Recovery tower 5 Dehydrating acid dehydration tower 6 Recovery tower decanter 7 Dehydrating acid dehydration tower decanter 8-29 Line 30 Cooling device A
31 Cooling device B

Claims (2)

プロパン、アンモニア及び酸素を触媒の存在下にアンモ酸化反応させ、生成したアクリロニトリルを含むガスからアクリロニトリルを精製する方法であって、
(a)前記アクリロニトリルを含むガスを急冷塔に導入し冷却する工程、
(b)前記(a)工程において冷却したガスを吸収塔に導入し、吸収水と向流接触させる工程、
(c)前記(b)工程において前記吸収水と向流接触させて得られた塔底液を回収塔に導入し、抽出水を加えて蒸留する工程、
(d)前記(c)工程において得られた留出蒸気を凝縮及び冷却した後、回収塔デカンターに収容して有機層と水層を形成させ、前記有機層を脱青酸脱水塔に導入し、蒸留する工程、
(e)前記脱青酸脱水塔から側流を抜き出して冷却した後、脱青酸脱水塔デカンターに収容して有機層と水層を形成させ、前記有機層を前記側流の抜き出し位置より下部に戻すと共に、前記脱青酸脱水塔の塔底液を抜き出す工程、
を含み、
前記脱青酸脱水塔デカンター内の液温度を25〜45℃に調整する、アクリロニトリルの精製方法。
A method in which propane, ammonia and oxygen are subjected to an ammoxidation reaction in the presence of a catalyst, and acrylonitrile is purified from the produced gas containing acrylonitrile,
(A) introducing the gas containing acrylonitrile into a quenching tower and cooling it,
(B) introducing the gas cooled in the step (a) into the absorption tower and bringing it into countercurrent contact with the absorption water;
(C) introducing the tower bottom liquid obtained by countercurrent contact with the absorbed water in the step (b) into the recovery tower, adding extracted water and distilling;
(D) After condensing and cooling the distillate vapor obtained in the step (c), it is accommodated in a recovery tower decanter to form an organic layer and an aqueous layer, and the organic layer is introduced into a dehydrating acid dehydration tower, A distillation step,
(E) After extracting and cooling a side stream from the dehydration acid dehydration tower, it is accommodated in a deblue acid dehydration tower decanter to form an organic layer and an aqueous layer, and the organic layer is returned to the lower part from the side stream extraction position. And a step of extracting the bottom liquid of the dehydrating acid dehydration tower,
Including
A method for purifying acrylonitrile, wherein the liquid temperature in the debranching acid dehydration tower decanter is adjusted to 25 to 45 ° C.
前記回収塔デカンター内の液温度を25〜45℃に調整する、請求項1記載のアクリロニトリルの精製方法。   The method for purifying acrylonitrile according to claim 1, wherein the liquid temperature in the recovery tower decanter is adjusted to 25 to 45 ° C.
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