JP2012111751A - Method for producing conjugated diene - Google Patents

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賢 宇都宮
Hiroyuki Yagi
宏幸 八木
Hiroshi Kameo
広志 亀尾
Kazuyuki Iwagai
和幸 岩貝
Fumio Morita
文夫 森田
Manabu Nakahara
学 中原
Hiroki Ito
弘樹 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a conjugated diene such as butadiene by a catalytic oxidative dehydrogenation reaction of a monoolefin such as n-butene, by which the generation and accumulation of high boiling point by-products can be prevented, and a stable operation can be continued to industrially advantageously produce the conjugated diene.SOLUTION: The method for producing the conjugated diene, comprising supplying a raw material gas containing a ≥4C monoolefin and a molecular oxygen-containing gas into a reactor, performing an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst to obtain a corresponding conjugated diene-containing produced gas, and then bringing the produced gas into contact with an organic solvent to obtain a solution containing the conjugated diene, is characterized in that the concentration of a 1 to 4C organic carboxylic acid in the solution is ≤0.45 wt.%.

Description

本発明は共役ジエンの製造方法に係り、特にn−ブテン等の炭素原子数4以上のモノオレフィンの接触酸化脱水素反応でブタジエン等の共役ジエンを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a conjugated diene, and more particularly to a method for producing a conjugated diene such as butadiene by a catalytic oxidative dehydrogenation reaction of a monoolefin having 4 or more carbon atoms such as n-butene.

n−ブテン等のモノオレフィンを触媒の存在下に酸化脱水素反応させてブタジエン等の共役ジエンを製造する方法は、従来公知である。
この反応は例えば以下の反応式に従って進行し、水が副生する。
+1/2O→C+H
n−ブテンの接触酸化脱水素反応によるブタジエンの製造は、工業的にはナフサ分解で副生するC留分(C炭化水素混合物。以下、「BB」と称す場合がある。)からのブタジエンの抽出分離プロセスにおいて、抽出蒸留塔でブタジエンを分離して得られた、1−ブテンの他、2−ブテン、ブタン等を含む混合物(以下、この混合物を「BBSS]と称す場合がある。)中に含まれるブテンからブタジエンを製造する方法が提案されている。通常、生成されるブタジエンは、ブタジエンを含む反応生成ガスを有機溶媒と接触させ、有機溶媒中にブタジエンを吸収し、蒸留などによりブタジエンを分離して回収される。
A method for producing a conjugated diene such as butadiene by subjecting a monoolefin such as n-butene to an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst is conventionally known.
This reaction proceeds, for example, according to the following reaction formula, and water is by-produced.
C 4 H 8 + 1 / 2O 2 → C 4 H 6 + H 2 O
The production of butadiene by the catalytic oxidative dehydrogenation reaction of n-butene is industrially made from a C 4 fraction (C 4 hydrocarbon mixture, hereinafter sometimes referred to as “BB”) by-produced by naphtha cracking. In the butadiene extraction and separation process, a mixture containing 1-butene, 2-butene, butane and the like obtained by separating butadiene in an extractive distillation column (hereinafter, this mixture may be referred to as “BBSS”). In general, the butadiene produced is brought into contact with an organic solvent by reacting a reaction product gas containing butadiene with the organic solvent, and the butadiene is absorbed in the organic solvent. To separate and recover butadiene.

具体的な方法として、例えば、n−ブテンなどのモノオレフィンの酸化脱水素反応により生成される1,3−ブタジエンを含む反応混合ガスから副生物のカルボニル化合物を除去するために、反応混合ガスと有機酸水溶液からなる吸収溶剤とを接触させて吸収溶剤中にカルボニル化合物を吸収させる方法(特開昭60−184029号公報)や、非凝縮性ガスが高濃度で存在する生成ガスから非凝縮性ガス及び水分を実質的に含まないブタジエンを回収するため、沸点範囲110〜180℃の炭化水素吸収溶剤と接触させる方法(特開昭60−193931号公報)などがある。   As a specific method, for example, in order to remove a by-product carbonyl compound from a reaction mixture gas containing 1,3-butadiene produced by an oxidative dehydrogenation reaction of a monoolefin such as n-butene, A method in which a carbonyl compound is absorbed in an absorbing solvent by bringing it into contact with an absorbing solvent comprising an organic acid aqueous solution (Japanese Patent Laid-Open No. 60-184029), or a non-condensable gas from a product gas having a high concentration of non-condensable gas. In order to recover butadiene substantially free of gas and moisture, there is a method of contacting with a hydrocarbon absorbing solvent having a boiling range of 110 to 180 ° C. (Japanese Patent Laid-Open No. 60-193931).

特開昭60−184029号公報JP 60-184029 A 特開昭60−193931号公報JP-A-60-193931

上記特許文献1〜2には、有機溶媒に共役ジエンを吸収させて、共役ジエンを含む溶液を得た後、その溶液を蒸留して溶媒を分離して精製された共役ジエンを回収するにあたり、蒸留する溶液中にポリマーが発生することは記載されていないが、本発明者らの検討によれば、有機溶媒と反応生成ガスと接触させ共役ジエンを吸収し、共役ジエンが吸収された有機溶媒を連続的に蒸留するプロセスでは、蒸留塔内に高沸点化合物が蓄積される、という問題が判明した。   In Patent Documents 1 and 2, the conjugated diene is absorbed in an organic solvent to obtain a solution containing the conjugated diene, and then the solution is distilled to separate the solvent and recover the purified conjugated diene. Although it is not described that a polymer is generated in a solution to be distilled, according to the study by the present inventors, an organic solvent in which a conjugated diene is absorbed by contact with an organic solvent and a reaction product gas is absorbed. In the process of continuously distilling water, a problem has been found that high-boiling compounds accumulate in the distillation column.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、n−ブテン等のモノオレフィンの接触酸化脱水素反応によりブタジエン等の共役ジエンを製造する方法において、反応後に得られる生成ガスを冷却し、冷却ガスに含まれる共役ジエンを有機溶媒にて捕集し、精製するプロセスにおいて、共役ジエンの消失量を低減し、安定的に運転が継続できる工業的に有利な共役ジエンの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in a method for producing a conjugated diene such as butadiene by a catalytic oxidative dehydrogenation reaction of a monoolefin such as n-butene, the product gas obtained after the reaction is cooled, Provided is an industrially advantageous method for producing a conjugated diene capable of reducing the disappearance of the conjugated diene in a process of collecting and purifying the conjugated diene contained in the cooling gas with an organic solvent and continuing stable operation. For the purpose.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、共役ジエン同士が重合して生
成されるポリマーの成分と高沸点化合物の成分から、これまでの共役ジエン同士の重合により生成されるポリマーの生成経路とは異なる反応経路で高沸点化合物が発生している、という考えのもと、生成ガスと有機溶媒を接触させた後の溶液中に含まれる共役ジエン以外の成分を分析したところ、該溶液中に不飽和アルデヒド類やシクロヘキセニル類が存在しており、不飽和アルデヒド類が共役ジエンと反応を起こし、シクロヘキセニル類などの高沸点化合物を形成することを見出した。そして、この溶液中に不飽和アルデヒド類やシクロヘキセニル類は、炭素原子数1〜4の有機カルボン酸が原因で発生するため、この濃度をある特定の濃度とすることで、共役ジエンと不飽和アルデヒド類やシクロヘキセニル類との反応を抑制し、高沸点化合物を低減できることを見出した。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention are produced by polymerization of conventional conjugated dienes from a component of a polymer produced by polymerizing conjugated dienes and a component of a high boiling point compound. Based on the idea that high-boiling compounds are generated in a reaction route different from the polymer formation route, components other than the conjugated diene contained in the solution after contacting the product gas with an organic solvent were analyzed. It was found that unsaturated aldehydes and cyclohexenyls exist in the solution, and the unsaturated aldehydes react with conjugated dienes to form high-boiling compounds such as cyclohexenyls. And in this solution, unsaturated aldehydes and cyclohexenyls are generated due to organic carboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms, so by setting this concentration to a specific concentration, conjugated dienes and unsaturated The present inventors have found that the reaction with aldehydes and cyclohexenyls can be suppressed and high boiling point compounds can be reduced.

本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下[1]〜[8]を要旨とする。
[1] 炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスを反応器に供給し、触媒の存在下、酸化脱水素反応を行うことにより生成される対応する共役ジエンを含む生成ガスを得た後、該生成ガスを有機溶媒と接触させ、該共役ジエンを含む溶液を得るにあたり、該溶液中の炭素原子数1〜4の有機カルボン酸の濃度が0.45wt%以下であることを特徴とする共役ジエンの製造方法。
[2] 前記有機溶媒が炭化水素溶媒であることを特徴とする[1]に記載の共役ジエンの製造方法。
[3] 前記有機溶媒中の水分量が0.01〜10wt%であることを特徴とする[1]又は[2]に記載の共役ジエンの製造方法。
[4] 前記原料ガス中の炭素原子数4以上の直鎖型モノオレフィンの濃度が50.00〜99.99mol%であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。
[5] 前記生成ガスを冷却する工程を更に有することを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。
[6] 前記生成ガスを冷却溶媒と接触させて冷却することを特徴とする[5]に記載の共役ジエンの製造方法。
[7] 前記冷却溶媒が水又はアルカリ水溶液であることを特徴とする[6]に記載の共役ジエンの製造方法。
[8] 前記触媒が、下記一般式(1)で表される複合酸化物触媒であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。
The present invention has been achieved on the basis of such findings, and the gist thereof is as follows [1] to [8].
[1] A raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas are supplied to a reactor, and a corresponding conjugated diene produced by performing an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst is included. After obtaining the product gas, the product gas is brought into contact with an organic solvent to obtain a solution containing the conjugated diene. The concentration of the organic carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms in the solution is 0.45 wt% or less. A method for producing a conjugated diene.
[2] The method for producing a conjugated diene according to [1], wherein the organic solvent is a hydrocarbon solvent.
[3] The method for producing a conjugated diene according to [1] or [2], wherein the amount of water in the organic solvent is 0.01 to 10 wt%.
[4] In any one of [1] to [3], the concentration of the linear monoolefin having 4 or more carbon atoms in the raw material gas is 50.00 to 99.99 mol%. The manufacturing method of conjugated diene of description.
[5] The method for producing a conjugated diene according to any one of [1] to [4], further comprising a step of cooling the product gas.
[6] The method for producing a conjugated diene according to [5], wherein the product gas is cooled by contacting with a cooling solvent.
[7] The method for producing a conjugated diene according to [6], wherein the cooling solvent is water or an aqueous alkali solution.
[8] The method for producing a conjugated diene according to any one of [1] to [7], wherein the catalyst is a composite oxide catalyst represented by the following general formula (1).

MoaBibCocNidFeefghSiij (1)
(式中、Xはマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、亜鉛(Zn)、セリウム(Ce)及びサマリウム(Sm)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、Yはナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)及びタリウム(Tl)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、Zはホウ素(B)、リン(P)、砒素(As)及びタングステン(W)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。また、a〜jはそれぞれの元素の原子比を表し、a=12のとき、b=0.1〜7、c=0〜10、d=0〜10(但しc+d=1〜10)、e=0.05〜3、f=0〜2、g=0.04〜2、h=0〜3、i=0〜48の範囲にあり、またjは他の元素の酸化状態を満足させる数値である。)
Mo a Bi b Co c Ni d F e X f Y g Z h Si i O j (1)
Wherein X is at least one element selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), zinc (Zn), cerium (Ce) and samarium (Sm), and Y is sodium (Na) , Potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) and at least one element selected from the group consisting of thallium (Tl), Z is boron (B), phosphorus (P), arsenic (As) And at least one element selected from the group consisting of tungsten (W), and a to j represent atomic ratios of the respective elements, and when a = 12, b = 0.1 to 7, c = 0 to 10, d = 0 to 10 (provided c + d = 1 to 10), e = 0.05 to 3, f = 0 to 2, g = 0.04 to 2, h = 0 to 3, i = 0 to 0 48, and j satisfies the oxidation state of other elements Numerical value is.)

本発明によれば、得られた共役ジエンを蒸留分離する工程において、高沸点副生物の生成を抑制し閉塞を防止でき、且つ、ブタジエンの消失量を低減することができる。   According to the present invention, in the step of distilling and separating the obtained conjugated diene, the production of high-boiling by-products can be suppressed and clogging can be prevented, and the disappearance of butadiene can be reduced.

本発明の共役ジエンの製造方法の実施の形態を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows embodiment of the manufacturing method of the conjugated diene of this invention.

以下に本発明の共役ジエンの製造方法の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はこれらの内容に限定されない。
本発明では、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスを反応器に供給し、触媒の存在下、酸化脱水素反応により対応する共役ジエンを製造する。
Hereinafter, embodiments of the method for producing a conjugated diene of the present invention will be described in detail. However, the description described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is limited to these contents. Not.
In the present invention, a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas are supplied to a reactor, and a corresponding conjugated diene is produced by an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst.

本発明の原料ガスは炭素原子数4以上のモノオレフィンを含むが、炭素原子数4以上のモノオレフィンとしては、ブテン(1−ブテン及び/又は2−ブテン等のn−ブテン、イソブテン)、ペンテン、メチルブテン、ジメチルブテン等の炭素原子数4以上、好ましくは炭素原子数4〜6のモノオレフィンが挙げられ、接触酸化脱水素反応による対応する共役ジエンの製造に有効に適用することができる。この中でも、n−ブテン(1−ブテン及び/又は2−ブテン等のn−ブテン)からのブタジエンの製造に最も好適に用いられる。   The raw material gas of the present invention contains a monoolefin having 4 or more carbon atoms. Examples of the monoolefin having 4 or more carbon atoms include butene (n-butene such as 1-butene and / or 2-butene, isobutene), and pentene. And monoolefins having 4 or more carbon atoms, preferably 4 to 6 carbon atoms, such as methylbutene and dimethylbutene, which can be effectively applied to the production of the corresponding conjugated dienes by catalytic oxidative dehydrogenation. Among these, it is most suitably used for the production of butadiene from n-butene (n-butene such as 1-butene and / or 2-butene).

又、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスとしては、単離した炭素原子数4以上のモノオレフィンそのものを使用する必要はなく、必要に応じて任意の混合物の形で用いることができる。例えばブタジエンを得ようとする場合には高純度のn−ブテン(1−ブテン及び/又は2−ブテン)を原料ガスとすることもできるが、前述のナフサ分解で副生するC留分(BB)からブタジエン及びi−ブテン(イソブテン)を分離して得られるn−ブテン(1−ブテン及び/又は2−ブテン)を主成分とする留分(BBSS)やn−ブタンの脱水素又は酸化脱水素反応により生成するブテン留分を使用することもできる。また、エチレンの2量化により得られる高純度の1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン又はこれらの混合物を含有するガスを原料ガスとして使用しても差し支えない。尚、このエチレンはエタン脱水素、エタノール脱水、又はナフサ分解などの方法で得られるエチレンを使用することができる。更に、石油精製プラントなどで原油を蒸留した際に得られる重油留分を、流動層状態で粉末状の固体触媒を使って分解し、低沸点の炭化水素に変換する流動接触分解 (Fluid Catalytic Cracking)から得られる炭素原
子数4の炭化水素類を多く含むガス(以下、FCC−C4と略記することがある)をそのまま原料ガスとする、又は、FCC−C4からリンや砒素などの不純物を除去したものを原料ガスとして使用しても差し支えない。なお、ここでいう、主成分とは、原料ガスに対して、通常40体積%以上、好ましくは60体積%以上、より好ましくは75体積%以上、特に好ましくは99体積%以上を示す。
In addition, as the raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms, it is not necessary to use the isolated monoolefin having 4 or more carbon atoms, and it can be used in the form of any mixture as required. . For example, in order to obtain butadiene, high-purity n-butene (1-butene and / or 2-butene) can be used as a raw material gas, but the C 4 fraction by-produced by the above-described naphtha decomposition ( Dehydrogenation or oxidation of fractions (BBSS) and n-butane mainly composed of n-butene (1-butene and / or 2-butene) obtained by separating butadiene and i-butene (isobutene) from BB) A butene fraction produced by the dehydrogenation reaction can also be used. Further, a gas containing high-purity 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene or a mixture thereof obtained by dimerization of ethylene may be used as a raw material gas. As the ethylene, ethylene obtained by a method such as ethane dehydrogenation, ethanol dehydration, or naphtha decomposition can be used. Furthermore, fluid catalytic cracking (Fluid Catalytic Cracking) in which heavy oil fractions obtained by distilling crude oil at oil refineries and the like are decomposed in a fluidized bed using a powdered solid catalyst and converted to low boiling point hydrocarbons. ) Gas containing a large number of hydrocarbons having 4 carbon atoms obtained from (hereinafter sometimes abbreviated as FCC-C4) as raw material gas, or removing impurities such as phosphorus and arsenic from FCC-C4 It is possible to use the raw material as a raw material gas. Note that the main component referred to here is usually 40% by volume or more, preferably 60% by volume or more, more preferably 75% by volume or more, and particularly preferably 99% by volume or more with respect to the raw material gas.

また、本発明の原料ガス中には、本発明の効果を阻害しない範囲で、任意の不純物を含んでいても良い。n−ブテン(1−ブテン及び2−ブテン)からブタジエンを製造する場合、含んでいても良い不純物として、具体的には、イソブテンなどの分岐型モノオレフィン;プロパン、n−ブタン、i−ブタン、ペンタンなどの飽和炭化水素;プロピレン、ペンテンなどのオレフィン;1,2−ブタジエンなどのジエン;メチルアセチレン、ビニルアセチレン、エチルアセチレンなどのアセチレン類等が挙げられる。この不純物の量は、通常40体積%以下、好ましくは20体積%以下、より好ましくは10体積%以下、特に好ましくは1体積%以下である。この量が多すぎると、主原料である1−ブテンや2−ブテンの濃度が下がって反応が遅くなったり、目的生成物であるブタジエンの収率が低下する傾向にある。   In addition, the source gas of the present invention may contain an arbitrary impurity as long as the effects of the present invention are not impaired. When producing butadiene from n-butene (1-butene and 2-butene), as impurities that may be contained, specifically, branched monoolefins such as isobutene; propane, n-butane, i-butane, Saturated hydrocarbons such as pentane; olefins such as propylene and pentene; dienes such as 1,2-butadiene; acetylenes such as methyl acetylene, vinyl acetylene and ethyl acetylene. The amount of this impurity is usually 40% by volume or less, preferably 20% by volume or less, more preferably 10% by volume or less, and particularly preferably 1% by volume or less. When the amount is too large, the concentration of 1-butene or 2-butene as the main raw material is lowered to slow the reaction, or the yield of butadiene as the target product tends to decrease.

また、本発明では、原料ガス中の炭素原子数4以上の直鎖型モノオレフィンの濃度は、50.00〜99.99vol%が好ましく、またより好ましくは、70.00〜99.90vol%である。この量が少ないと、主原料である1−ブテンや2−ブテンの濃度が下がって反応が遅くなったり、目的生成物であるブタジエンの収率が低下する傾向にあり
、多すぎると原料ガス中の炭素原子数4以上のモノオレフィンから不純物を除去するエネルギーを要する。
In the present invention, the concentration of the linear monoolefin having 4 or more carbon atoms in the raw material gas is preferably 50.00 to 99.99 vol%, and more preferably 70.00 to 99.90 vol%. is there. If this amount is small, the concentration of 1-butene or 2-butene as the main raw material will decrease and the reaction will slow down, or the yield of butadiene as the target product will tend to decrease. Energy for removing impurities from monoolefins having 4 or more carbon atoms is required.

次に、本発明で好適に用いられる触媒について説明する。本発明で用いる触媒は酸化脱水素触媒であり、少なくともモリブデン、ビスマス及びコバルトを含有する複合酸化物触媒であることが好ましい。そして、この中でも、下記一般式(1)で表される複合酸化物触媒であることがより好ましい。   Next, the catalyst suitably used in the present invention will be described. The catalyst used in the present invention is an oxidative dehydrogenation catalyst, and is preferably a composite oxide catalyst containing at least molybdenum, bismuth and cobalt. Among these, a composite oxide catalyst represented by the following general formula (1) is more preferable.

MoBiCoNiFeSi (1)
なお、式中、Xはマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、亜鉛(Zn)、セリウム(Ce)及びサマリウム(Sm)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。Yはナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)及びタリウム(Tl)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。Zはホウ素(B)、リン(P)、砒素(As)及びタングステン(W)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。
Mo a Bi b Co c Ni d Fe e X f Y g Z h Si i O j (1)
In the formula, X is at least one element selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), zinc (Zn), cerium (Ce), and samarium (Sm). Y is at least one element selected from the group consisting of sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), and thallium (Tl). Z is at least one element selected from the group consisting of boron (B), phosphorus (P), arsenic (As), and tungsten (W).

さらに、a〜jはそれぞれの元素の原子比を表し、a=12のとき、b=0.1〜7、c=0〜10、d=0〜10(但しc+d=1〜10)、e=0.05〜3、f=0〜2、g=0.04〜2、h=0〜3、i=0〜48の範囲にあり、またjは他の元素の酸化状態を満足させる数値である。
また、この複合酸化物触媒は、この複合酸化物触媒を構成する各成分元素の供給源化合物を水系内で一体化して加熱する工程を経て製造する方法がよい。例えば、前記各成分元素の供給源化合物の全部を水系内で一体化して加熱してもよい。
Further, a to j represent atomic ratios of the respective elements. When a = 12, b = 0.1-1, c = 0-10, d = 0-10 (where c + d = 1-10), e = 0.05-3, f = 0-2, g = 0.04-2, h = 0-3, i = 0-48, and j is a numerical value that satisfies the oxidation state of other elements It is.
Further, this composite oxide catalyst is preferably manufactured through a process in which the source compounds of the component elements constituting the composite oxide catalyst are integrated and heated in an aqueous system. For example, all of the source compounds of the component elements may be integrated and heated in the aqueous system.

その中でも、モリブデン化合物、鉄化合物、ニッケル化合物及びコバルト化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種と必要に応じてシリカとを含む原料化合物の水溶液若しくは水分散液、又はこれを乾燥して得た乾燥物を加熱処理して触媒前駆体を製造する前工程と、この触媒前駆体、モリブデン化合物及びビスマス化合物を水性溶媒とともに一体化し、乾燥、焼成する後工程とを有する方法で製造するのが好ましい。この方法を用いると、得られた複合酸化物触媒は、高い触媒活性を発揮するので、高収率でブタジエン等の共役ジエンを製造することができ、アルデヒド類含有量の少ない反応生成ガスを得ることができる。なお、水性溶媒とは、水、又はメタノール、エタノール等の水と相溶性を有する有機溶媒、又はこれらの混合物をいう。   Among them, an aqueous solution or an aqueous dispersion of a raw material compound containing at least one selected from the group consisting of a molybdenum compound, an iron compound, a nickel compound, and a cobalt compound and, if necessary, silica, or a drying obtained by drying this It is preferable to produce the catalyst precursor by a heat treatment, and a method including a post-process comprising a catalyst precursor, a molybdenum compound and a bismuth compound integrated with an aqueous solvent, followed by drying and firing. When this method is used, the obtained composite oxide catalyst exhibits high catalytic activity, so that a conjugated diene such as butadiene can be produced in a high yield, and a reaction product gas having a low aldehyde content is obtained. be able to. The aqueous solvent refers to water, an organic solvent having compatibility with water such as methanol and ethanol, or a mixture thereof.

次に、本発明に好適な複合酸化物触媒の製造方法について説明する。
まず、この複合酸化物触媒の製造方法においては、前記前工程で用いられるモリブデンが、モリブデンの全原子比(a)の内の一部の原子比(a)相当のモリブデンであり、前記後工程で用いられるモリブデンが、モリブデンの全原子比(a)からaを差し引いた残りの原子比(a)相当のモリブデンであることが好ましい。そして、前記aが0.5<a1/(c+d+e)<3を満足する値であることが好ましく、さらに、前記aが0<a2/b<8を満足する値であることが好ましい。
Next, a method for producing a composite oxide catalyst suitable for the present invention will be described.
First, in this method for producing a composite oxide catalyst, the molybdenum used in the previous step is molybdenum corresponding to a partial atomic ratio (a 1 ) of the total atomic ratio (a) of molybdenum, The molybdenum used in the step is preferably molybdenum corresponding to the remaining atomic ratio (a 2 ) obtained by subtracting a 1 from the total atomic ratio (a) of molybdenum. The a 1 is preferably a value satisfying 0.5 <a1 / (c + d + e) <3, and the a 2 is preferably a value satisfying 0 <a2 / b <8.

前記成分元素の供給源化合物としては、成分元素の酸化物、硝酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩、水酸化物、カルボン酸塩、カルボン酸アンモニウム塩、ハロゲン化アンモニウム塩、水素酸、アセチルアセトナート、アルコキシド等が挙げられ、その具体例としては、下記のようなものが挙げられる。
Moの供給源化合物としては、パラモリブデン酸アンモニウム、三酸化モリブデン、モリブデン酸、リンモリブデン酸アンモニウム、リンモリブデン酸等が挙げられる。
Source compounds of the component elements include oxides, nitrates, carbonates, ammonium salts, hydroxides, carboxylates, ammonium carboxylates, ammonium halide salts, hydrogen acids, acetylacetonates, alkoxides of the component elements. The following are mentioned as the specific example.
Examples of Mo supply source compounds include ammonium paramolybdate, molybdenum trioxide, molybdic acid, ammonium phosphomolybdate, and phosphomolybdic acid.

Feの供給源化合物としては、硝酸第二鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、酢酸第二鉄等が
挙げられる。
Coの供給源化合物としては、硝酸コバルト、硫酸コバルト、塩化コバルト、炭酸コバルト、酢酸コバルト等が挙げられる。
Niの供給源化合物としては、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、炭酸ニッケル、酢酸ニッケル等が挙げられる。
Examples of Fe source compounds include ferric nitrate, ferric sulfate, ferric chloride, and ferric acetate.
Examples of the Co source compound include cobalt nitrate, cobalt sulfate, cobalt chloride, cobalt carbonate, and cobalt acetate.
Examples of the Ni source compound include nickel nitrate, nickel sulfate, nickel chloride, nickel carbonate, nickel acetate and the like.

Siの供給源化合物としては、シリカ、粒状シリカ、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ等が挙げられる。
Biの供給源化合物としては、塩化ビスマス、硝酸ビスマス、酸化ビスマス、次炭酸ビスマス等が挙げられる。また、X成分(Mg,Ca,Zn,Ce,Smの1種又は2種以上)やY成分(Na,K,Rb,Cs,Tlの1種又は2種以上)を固溶させた、BiとX成分やY成分との複合炭酸塩化合物として供給することもできる。
Examples of Si source compounds include silica, granular silica, colloidal silica, and fumed silica.
Examples of Bi source compounds include bismuth chloride, bismuth nitrate, bismuth oxide, and bismuth subcarbonate. In addition, Bi component in which X component (one or more of Mg, Ca, Zn, Ce, and Sm) and Y component (one or more of Na, K, Rb, Cs, and Tl) are dissolved. It can also be supplied as a complex carbonate compound of the X component and the Y component.

例えば、Y成分としてNaを用いた場合、BiとNaとの複合炭酸塩化合物は、炭酸ナトリウム又は重炭酸ナトリウムの水溶液等に、硝酸ビスマス等の水溶性ビスマス化合物の水溶液を滴下混合し、得られた沈殿を水洗、乾燥することによって製造することができる。
また、BiとX成分との複合炭酸塩化合物は、炭酸アンモニウム又は重炭酸アンモニウムの水溶液等に、硝酸ビスマス及びX成分の硝酸塩等の水溶性化合物からなる水溶液を滴下混合し、得られた沈殿を水洗、乾燥することによって製造することができる。
For example, when Na is used as the Y component, a complex carbonate compound of Bi and Na can be obtained by dropping an aqueous solution of a water-soluble bismuth compound such as bismuth nitrate into an aqueous solution of sodium carbonate or sodium bicarbonate. The precipitate can be produced by washing with water and drying.
In addition, the complex carbonate compound of Bi and the X component is prepared by mixing an aqueous solution of a water-soluble compound such as bismuth nitrate and nitrate of the X component with an aqueous solution of ammonium carbonate or ammonium bicarbonate, etc. It can be produced by washing with water and drying.

前記炭酸アンモニウム又は重炭酸アンモニウムの代わりに、炭酸ナトリウム又は重炭酸ナトリウムを用いると、Bi、Na及びX成分との複合炭酸塩化合物を製造することができる。
その他の成分元素の供給源化合物としては、下記のものが挙げられる。
Kの供給源化合物としては、硝酸カリウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、炭酸カリウム、酢酸カリウム等を挙げることができる。
When sodium carbonate or sodium bicarbonate is used instead of the ammonium carbonate or ammonium bicarbonate, a complex carbonate compound with Bi, Na and X components can be produced.
Examples of source compounds of other component elements include the following.
Examples of the source compound for K include potassium nitrate, potassium sulfate, potassium chloride, potassium carbonate, and potassium acetate.

Rbの供給源化合物としては、硝酸ルビジウム、硫酸ルビジウム、塩化ルビジウム、炭酸ルビジウム、酢酸ルビジウム等を挙げることができる。
Csの供給源化合物としては、硝酸セシウム、硫酸セシウム、塩化セシウム、炭酸セシウム、酢酸セシウム等を挙げることができる。
Tlの供給源化合物としては、硝酸第一タリウム、塩化第一タリウム、炭酸タリウム、酢酸第一タリウム等を挙げることができる。
Examples of Rb source compounds include rubidium nitrate, rubidium sulfate, rubidium chloride, rubidium carbonate, and rubidium acetate.
Examples of the Cs supply source compound include cesium nitrate, cesium sulfate, cesium chloride, cesium carbonate, and cesium acetate.
Examples of Tl source compounds include thallium nitrate, thallium chloride, thallium carbonate, and thallium acetate.

Bの供給源化合物としては、ホウ砂、ホウ酸アンモニウム、ホウ酸等を挙げることができる。
Pの供給源化合物としては、リンモリブデン酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、リン酸、五酸化リン等を挙げることができる。
Asの供給源化合物としては、ジアルセノ十八モリブデン酸アンモニウム、ジアルセノ十八タングステン酸アンモニウム等を挙げることができる。
Examples of the source compound for B include borax, ammonium borate, and boric acid.
Examples of P source compounds include ammonium phosphomolybdate, ammonium phosphate, phosphoric acid, phosphorus pentoxide, and the like.
Examples of the source compound for As include dialsenooctammonium molybdate, ammonium dialseno18 tungstate, and the like.

Wの供給源化合物としては、パラタングステン酸アンモニウム、三酸化タングステン、タングステン酸、リンタングステン酸等を挙げることができる。
Mgの供給源化合物としては、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酢酸マグネシウム等が挙げられる。
Caの供給源化合物としては、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、酢酸カルシウム等が挙げられる。
Examples of W source compounds include ammonium paratungstate, tungsten trioxide, tungstic acid, and phosphotungstic acid.
Examples of the Mg source compound include magnesium nitrate, magnesium sulfate, magnesium chloride, magnesium carbonate, and magnesium acetate.
Examples of the source compound for Ca include calcium nitrate, calcium sulfate, calcium chloride, calcium carbonate, and calcium acetate.

Znの供給源化合物としては、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、炭酸亜鉛、酢酸亜鉛等
が挙げられる。
Ceの供給源化合物としては、硝酸セリウム、硫酸セリウム、塩化セリウム、炭酸セリウム、酢酸セリウム等が挙げられる。
Smの供給源化合物としては、硝酸サマリウム、硫酸サマリウム、塩化サマリウム、炭酸サマリウム、酢酸サマリウム等が挙げられる。
Examples of the Zn source compound include zinc nitrate, zinc sulfate, zinc chloride, zinc carbonate, and zinc acetate.
Examples of the Ce source compound include cerium nitrate, cerium sulfate, cerium chloride, cerium carbonate, and cerium acetate.
Examples of Sm source compounds include samarium nitrate, samarium sulfate, samarium chloride, samarium carbonate, and samarium acetate.

前工程において用いる原料化合物の水溶液又は水分散液は、触媒成分として少なくともモリブデン(全原子比aの内のa相当)、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくとも一方を含む水溶液、水スラリー又はケーキである。なお、この水溶液、水スラリー又はケーキは必要に応じてシリカを含んでいてもよい。
この原料化合物の水溶液又は水分散液の調製は、供給源化合物の水性系での一体化により行われる。ここで各成分元素の供給源化合物の水性系での一体化とは、各成分元素の供給源化合物の水溶液あるいは水分散液を一括に、あるいは段階的に混合及び/又は熟成処理を行うことをいう。即ち、(イ)前記の各供給源化合物を一括して混合する方法、(ロ)前記の各供給源化合物を一括して混合し、そして熟成処理する方法、(ハ)前記の各供給源化合物を段階的に混合する方法、(ニ)前記の各供給源化合物を段階的に混合・熟成処理を繰り返す方法、及び(イ)〜(ニ)を組み合わせる方法のいずれもが、各成分元素の供給源化合物の水性系での一体化という概念に含まれる。ここで、熟成とは、工業原料もしくは半製品を、一定時間、一定温度等の特定条件のもとに処理して、必要とする物理性、化学性の取得、上昇あるいは所定反応の進行等を図る操作をいい、一定時間とは、通常10分〜24時間の範囲であり、一定温度とは通常室温〜水溶液又は水分散液の沸点範囲をいう。
The aqueous solution or aqueous dispersion of the raw material compound used in the previous step is an aqueous solution, water slurry or cake containing at least one of molybdenum (corresponding to a 1 in the total atomic ratio a), iron, nickel or cobalt as a catalyst component. . In addition, this aqueous solution, water slurry, or cake may contain the silica as needed.
The aqueous solution or dispersion of the raw material compound is prepared by integrating the source compound in an aqueous system. Here, the integration of each component element source compound in an aqueous system means that the aqueous solution or aqueous dispersion of each component element source compound is mixed or / and aged in stages. Say. (B) a method in which the source compounds are mixed together, (b) a method in which the source compounds are mixed together and aged, and (c) each of the source compounds. (D) supplying each component element in any one of the following methods: (d) stepwise mixing and maturation of each of the above source compounds, and (b) to (d) are combined. It is included in the concept of integration of the source compound in an aqueous system. Here, aging refers to the processing of industrial raw materials or semi-finished products under specific conditions such as constant temperature for a certain period of time to obtain the required physical and chemical properties, increase or advance the prescribed reaction, etc. The fixed time is usually in the range of 10 minutes to 24 hours, and the fixed temperature is usually in the range of room temperature to the boiling point of the aqueous solution or aqueous dispersion.

前記の一体化の具体的な方法としては、例えば、触媒成分から選ばれた酸性塩を混合して得られた溶液と、触媒成分から選ばれた塩基性塩を混合して得られた溶液とを混合する方法等が挙げられ、具体例としてモリブデン化合物の水溶液に、鉄化合物とニッケル化合物及び/又はコバルト化合物との混合物を加温下添加し混合する方法等が挙げられる。なお、必要に応じてシリカの添加、混合もこの前工程で行いのが好ましい。   As a specific method of the integration, for example, a solution obtained by mixing an acidic salt selected from catalyst components, and a solution obtained by mixing a basic salt selected from catalyst components, Specific examples include a method in which a mixture of an iron compound and a nickel compound and / or a cobalt compound is added to an aqueous solution of a molybdenum compound while heating. If necessary, addition and mixing of silica are preferably performed in this previous step.

このようにして得られた原料化合物の水溶液又は水分散液を60〜90℃に加温し、熟成する。
この熟成とは、前記触媒前駆体用スラリーを所定温度で所定時間、撹拌することをいう。この熟成により、スラリーの粘度が上昇し、スラリー中の固体成分の沈降を緩和し、とりわけ次の乾燥工程での成分の不均一化を抑制するのに有効となり、得られる最終製品である複合酸化物触媒の原料転化率や選択率等の触媒活性がより良好となる。
The aqueous solution or aqueous dispersion of the raw material compound thus obtained is heated to 60 to 90 ° C. and aged.
The aging means that the catalyst precursor slurry is stirred at a predetermined temperature for a predetermined time. This aging increases the viscosity of the slurry, reduces the sedimentation of the solid components in the slurry, and is particularly effective in suppressing the heterogeneity of components in the subsequent drying process. The catalytic activity such as the raw material conversion rate and selectivity of the product catalyst becomes better.

前記熟成における温度は、60〜90℃が好ましく、70〜85℃がより好ましい。熟成温度が60℃未満では、熟成の効果が十分ではなく、良好な活性を得られない場合がある。一方、90℃を超えると、熟成時間中の水の蒸発が多く、工業的な実施には不利である。更に100℃を超えると、溶解槽に耐圧容器が必要となり、また、ハンドリングも複雑になり、経済性及び操作性の面で著しく不利となる。   60-90 degreeC is preferable and the temperature in the said ripening has more preferable 70-85 degreeC. When the aging temperature is less than 60 ° C., the aging effect is not sufficient, and good activity may not be obtained. On the other hand, when it exceeds 90 ° C., the water is often evaporated during the aging time, which is disadvantageous for industrial implementation. Further, if the temperature exceeds 100 ° C., a pressure vessel is required for the dissolution tank, and handling becomes complicated, which is extremely disadvantageous in terms of economy and operability.

前記熟成にかける時間は、2〜12時間がよく、3〜8時間が好ましい。熟成時間が2時間未満では、触媒の活性及び選択性が十分に発現しない場合がある。一方、12時間を超えても熟成効果が増大することはなく、工業的な実施には不利である。
前記撹拌方法としては、任意の方法を採用することができ、例えば、撹拌翼を有する撹拌機による方法や、ポンプによる外部循環による方法等が挙げられる。
The aging time is preferably 2 to 12 hours, and preferably 3 to 8 hours. If the aging time is less than 2 hours, the activity and selectivity of the catalyst may not be sufficiently developed. On the other hand, the aging effect does not increase even if it exceeds 12 hours, which is disadvantageous for industrial implementation.
Any method can be adopted as the stirring method, and examples thereof include a method using a stirrer having a stirring blade and a method using external circulation using a pump.

熟成されたスラリーは、そのままで、又は乾燥した後、加熱処理を行う。乾燥する場合の乾燥方法及び得られる乾燥物の状態については特に限定はなく、例えば、通常のスプレ
ードライヤー、スラリードライヤー、ドラムドライヤー等を用いて粉体状の乾燥物を得てもよいし、また、通常の箱型乾燥器、トンネル型焼成炉を用いてブロック状又はフレーク状の乾燥物を得てもよい。
The aged slurry is subjected to heat treatment as it is or after drying. There is no particular limitation on the drying method in the case of drying and the state of the dried product to be obtained. For example, a powdery dried product may be obtained using a normal spray dryer, slurry dryer, drum dryer, etc. Alternatively, a block-like or flake-like dried product may be obtained using a normal box-type dryer or a tunnel-type firing furnace.

前記の原料塩水溶液又はこれを乾燥して得た顆粒あるいはケーキ状のものは、空気中で200〜400℃、好ましくは250〜350℃の温度域で短時間の熱処理を行う。その際の炉の形式及びその方法については特に限定はなく、例えば、通常の箱型加熱炉、トンネル型加熱炉等を用いて乾燥物を固定した状態で加熱してもよいし、また、ロータリーキルン等を用いて乾燥物を流動させながら加熱してもよい。   The raw salt water solution or granules or cakes obtained by drying the raw salt solution are heat-treated in air at a temperature of 200 to 400 ° C., preferably 250 to 350 ° C. for a short time. There are no particular limitations on the type and method of the furnace at that time, and for example, it may be heated with a dry matter fixed using a normal box-type furnace, tunnel-type furnace, etc., or a rotary kiln. It is possible to heat the dried product while flowing it.

加熱処理後に得られた触媒前駆体の灼熱減量は、0.5〜5重量%であることが好ましく、1〜3重量%であるのがより好ましい。灼熱減量をこの範囲とすることで、原料転化率や選択率が高い触媒を得ることができる。なお、灼熱減量は、次式により与えられる値である。   The ignition loss of the catalyst precursor obtained after the heat treatment is preferably 0.5 to 5% by weight, more preferably 1 to 3% by weight. By setting the ignition loss within this range, a catalyst having a high raw material conversion rate and high selectivity can be obtained. The loss on ignition is a value given by the following equation.

灼熱減量(%)=[(W−W)/W]×100
・W:触媒前駆体を150℃で3時間乾燥して付着水分を除いたものの重量(g)
・W:付着水分を除いた前記触媒前駆体を更に500℃で2時間熱処理した後の重量(g)
Burning loss (%) = [(W 0 −W 1 ) / W 0 ] × 100
W 0 : Weight (g) of the catalyst precursor after drying at 150 ° C. for 3 hours to remove adhering moisture
W 1 : Weight (g) after further heat-treating the catalyst precursor excluding adhering moisture at 500 ° C. for 2 hours

前記の後工程では、前記の前工程において得られる触媒前駆体とモリブデン化合物(全原子比aからa相当を差し引いた残りのa相当)とビスマス化合物の一体化を、水性溶媒下で行う。この際、アンモニア水を添加するのが好ましい。X、Y、Z成分の添加もこの後工程で行うのが好ましい。また、この発明のビスマス供給源化合物は、水に難溶性ないし不溶性のビスマスである。この化合物は、粉末の形態で使用することが好ましい。触媒製造原料としてのこれら化合物は粉末より大きな粒子のものであってもよいが、その熱拡散を行わせるべき加熱工程を考えれば小さい粒子である方が好ましい。従って、原料としてのこれらの化合物がこのように粒子の小さいものでなかった場合は、加熱工程前に粉砕を行うべきである。 In the step after the, the integration of the pre-catalyst precursor and the molybdenum compound obtained in step (remaining a 2 corresponds to minus a 1 equivalent of the total atomic ratio a) and bismuth compounds, carried out in an aqueous solvent . At this time, it is preferable to add ammonia water. The addition of the X, Y, and Z components is also preferably performed in the subsequent step. Further, the bismuth source compound of the present invention is bismuth which is hardly soluble or insoluble in water. This compound is preferably used in the form of a powder. These compounds as the catalyst production raw material may be particles larger than the powder, but are preferably smaller particles in view of the heating step in which thermal diffusion should be performed. Therefore, if these compounds as raw materials are not such particles, they should be pulverized before the heating step.

次に、得られたスラリーを充分に撹拌した後、乾燥する。このようにして得られた乾燥品を、押出し成型、打錠成型、あるいは担持成型等の方法により任意の形状に賦形する。
次に、このものを、好ましくは450〜650℃の温度条件にて1〜16時間程度の最終熱処理に付す。以上のようにして、高活性で、かつ目的とする酸化生成物を高い収率で与える複合酸化物触媒が得られる。
Next, the obtained slurry is sufficiently stirred and then dried. The dried product thus obtained is shaped into an arbitrary shape by a method such as extrusion molding, tableting molding or support molding.
Next, this is preferably subjected to a final heat treatment for about 1 to 16 hours under a temperature condition of 450 to 650 ° C. As described above, a composite oxide catalyst having a high activity and a desired oxidation product in a high yield can be obtained.

本発明の分子状酸素含有ガスとは、通常、分子状酸素が10体積%以上、好ましくは、15体積%以上、更に好ましくは20体積%以上含まれるガスのことであり、具体的に好ましくは空気である。なお、分子状酸素含有ガスを工業的に用意するのに必要なコストが増加するという観点から、分子状酸素の含有量の上限としては、通常50体積%以下であり、好ましくは、30体積%以下、更に好ましくは25体積%以下である。また、本発明の効果を阻害しない範囲で、分子状酸素含有ガスには、任意の不純物を含んでいても良い。含んでいても良い不純物として、具体的には、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、CO、CO、水等が挙げられる。この不純物の量は、窒素の場合、通常90体積%以下、好ましくは85体積%以下、より好ましくは80体積%以下である。窒素以外の成分の場合、通常10体積%以下、好ましくは1体積%以下である。この量が多すぎると、反応に必要な酸素を供給するのが難しくなる傾向にある。 The molecular oxygen-containing gas of the present invention is usually a gas containing 10% by volume or more of molecular oxygen, preferably 15% by volume or more, more preferably 20% by volume or more. Air. From the viewpoint of increasing the cost necessary for industrially preparing the molecular oxygen-containing gas, the upper limit of the molecular oxygen content is usually 50% by volume or less, preferably 30% by volume. Hereinafter, it is more preferably 25% by volume or less. Moreover, the molecular oxygen-containing gas may contain an arbitrary impurity as long as the effects of the present invention are not impaired. Specific examples of impurities that may be included include nitrogen, argon, neon, helium, CO, CO 2 , and water. In the case of nitrogen, the amount of this impurity is usually 90% by volume or less, preferably 85% by volume or less, more preferably 80% by volume or less. In the case of components other than nitrogen, it is usually 10% by volume or less, preferably 1% by volume or less. When this amount is too large, it tends to be difficult to supply oxygen necessary for the reaction.

本発明では、反応器に原料ガスを供給するにあたり、原料ガスと分子状酸素含有ガスとを混合し、その混合されたガス(以下、「混合ガス」呼ぶことがある)を反応器に供給し
てもよい。なお、本発明の混合ガス中の、原料ガスの割合としては、通常、4.2vol%以上であり、好ましくは7.6vol%以上、更に好ましくは8.0vol%以上である。この下限値が大きくなるほど、反応器のサイズを小さくでき、建設費および運転に要するコストが低減する傾向にある。また、一方、上限は、20.0vol%以下であり、好ましくは、17.0vol%以下、更に好ましくは、15.0vol%以下である。この上限値が小さくなるほど、原料ガス中の触媒上へのコーキングの起因物質も低減するため、触媒のコーキングが発生しにくく好ましい。
In the present invention, when supplying the raw material gas to the reactor, the raw material gas and the molecular oxygen-containing gas are mixed, and the mixed gas (hereinafter sometimes referred to as “mixed gas”) is supplied to the reactor. May be. In addition, as a ratio of the raw material gas in the mixed gas of this invention, it is 4.2 vol% or more normally, Preferably it is 7.6 vol% or more, More preferably, it is 8.0 vol% or more. As this lower limit value increases, the size of the reactor can be reduced, and the cost for construction and operation tends to decrease. On the other hand, the upper limit is 20.0 vol% or less, preferably 17.0 vol% or less, and more preferably 15.0 vol% or less. The smaller the upper limit value is, the less the causative substance of coking on the catalyst in the raw material gas is reduced.

また、混合ガスと共に、窒素ガス、及び水(水蒸気)を反応器に供給してもよい。窒素ガスは、混合ガスが爆鳴気を形成しないように可燃性ガスと酸素の濃度を調整するという理由から、水(水蒸気)は窒素ガスと同様に可燃性ガスと酸素の濃度を調整するという理由と触媒のコーキングを抑制するという理由から、混合ガスに、水(水蒸気)と窒素ガスとを更に混合し反応器に供給するのが好ましい。   In addition to the mixed gas, nitrogen gas and water (water vapor) may be supplied to the reactor. Nitrogen gas adjusts the concentration of combustible gas and oxygen in the same way as nitrogen gas, because the concentration of combustible gas and oxygen is adjusted so that the mixed gas does not form squeal. For reasons and to suppress coking of the catalyst, it is preferable that water (water vapor) and nitrogen gas are further mixed with the mixed gas and supplied to the reactor.

反応器に水蒸気を供給する場合、前記原料ガスの供給量に対して0.5〜5.0の比率で導入することが好ましい。この比率が大きくなるほど、廃水量が増加する傾向にあり、小さくなるほど、目的生成物であるブタジエンの収率が低下する傾向にある。そのため、水蒸気を前記原料ガスの供給量に対して、好ましくは、0.8〜4.5であり、更に好ましくは、1.0〜4.0である。   When water vapor is supplied to the reactor, it is preferably introduced at a ratio of 0.5 to 5.0 with respect to the supply amount of the raw material gas. As this ratio increases, the amount of wastewater tends to increase, and as the ratio decreases, the yield of the target product butadiene tends to decrease. Therefore, the water vapor is preferably 0.8 to 4.5, more preferably 1.0 to 4.0 with respect to the supply amount of the raw material gas.

反応器に窒素ガスを供給する場合、前記原料ガスの供給量に対して0.5〜8.0の比率(体積比)で導入することが好ましい。この比率が大きくなるほど、後工程の生成ガスを圧縮する工程の負荷が上がる傾向にあり、小さくなるほど、反応器に供給する水蒸気の使用量が増加する傾向にある。そのため、窒素ガスを前記原料ガスの供給量に対して、好ましくは、1.0〜6.0、更に好ましくは、2.0〜5.0の比率(体積比)で供給する。   When nitrogen gas is supplied to the reactor, it is preferably introduced at a ratio (volume ratio) of 0.5 to 8.0 with respect to the supply amount of the raw material gas. As this ratio increases, the load of the process of compressing the product gas in the subsequent process tends to increase, and as the ratio decreases, the amount of steam used to supply the reactor tends to increase. Therefore, the nitrogen gas is preferably supplied at a ratio (volume ratio) of 1.0 to 6.0, more preferably 2.0 to 5.0 with respect to the supply amount of the raw material gas.

原料ガスと分子状酸素含有ガスの混合ガス、及び必要により供給される窒素ガス、及び水(水蒸気)を供給する方法は特に限定されず、別々の配管で供給してもよいが、爆鳴気の形成を確実に回避するために、混合ガスを得る前に、予め窒素ガスを原料ガス、もしくは分子状酸素含有ガスに供給しておき、その状態で、原料ガスと分子状酸素含有ガスとを混合して混合ガスを得、該混合ガスを供給することが好ましい。以下に、混合ガスの代表的な組成を示す。   The method of supplying the mixed gas of the source gas and the molecular oxygen-containing gas, the nitrogen gas supplied as necessary, and water (water vapor) is not particularly limited, and may be supplied through separate pipes. In order to avoid the formation of the gas reliably, before obtaining the mixed gas, nitrogen gas is supplied to the source gas or the molecular oxygen-containing gas in advance, and in this state, the source gas and the molecular oxygen-containing gas are mixed. It is preferable to mix to obtain a mixed gas and supply the mixed gas. The typical composition of the mixed gas is shown below.

[混合ガス組成]
・n−ブテン:C留分合計に対して50〜100vol%
・C留分合計:5〜15vol%
・O:C留分合計に対して40〜120vol/vol%
・N:C留分合計に対して500〜1000vol/vol%
・HO:C留分合計に対して90〜900vol/vol%
本発明の酸化脱水素反応に用いられる反応器は特に限定されないが、具体的には、管型反応器、槽型反応器、又は流動床反応器が挙げられ、好ましくは、固定床反応器、より好ましくは固定床の多管式反応器やプレート式反応器であり、最も好ましくは固定床の多管式反応器である。
[Mixed gas composition]
-N-butene: 50 to 100 vol% with respect to the total of C 4 fractions
-C 4 fraction total: 5-15 vol%
・ O 2 : 40 to 120 vol / vol% with respect to the total of C 4 fractions
· N 2: C 4 fraction summed for 500~1000vol / vol%
・ 90 to 900 vol / vol% with respect to the total of H 2 O: C 4 fractions
The reactor used for the oxidative dehydrogenation reaction of the present invention is not particularly limited, and specific examples include a tubular reactor, a tank reactor, or a fluidized bed reactor, preferably a fixed bed reactor, More preferred are fixed bed multitubular reactors and plate reactors, and most preferred is a fixed bed multitubular reactor.

また、反応器が固定床反応器の場合、反応器には、上述の酸化脱水素反応触媒を有する触媒層が存在する。その触媒層は、触媒のみからなる層から構成されていても、触媒と該触媒と反応性の無い固形物とを含む層のみから構成されていても、触媒と該触媒と反応性の無い固形物とを含む層と触媒のみからなる層の複数の層から構成されていてもよいが、触媒層が、触媒と該触媒と反応性の無い固形物とを含む層を含むことで、反応時の発熱に
よる触媒層の急激な温度上昇を抑制できるので、触媒層に反応性の無い固形物を有することが好ましい。
When the reactor is a fixed bed reactor, the reactor has a catalyst layer having the above-described oxidative dehydrogenation reaction catalyst. The catalyst layer may be composed of a layer composed only of the catalyst, or may be composed only of a layer containing a catalyst and a solid that is not reactive with the catalyst, or a solid that is not reactive with the catalyst and the catalyst. The catalyst layer may include a layer containing a catalyst and a layer containing only a catalyst, but the catalyst layer includes a layer containing a catalyst and a solid that is not reactive with the catalyst. Therefore, it is preferable to have a solid material having no reactivity in the catalyst layer.

本発明に用いられる反応性の無い固形物は、共役ジエン生成反応条件下で安定であり、炭素原子数4以上のモノオレフィン等の原料物質、及び共役ジエン等の生成物と反応性がない材質のものであれば特に限定されず、一般的に、イナートボールとも呼ばれることがある。具体的には、アルミナ、ジルコニア等のセラミック材等が挙げられる。また、その形状は、特に限定されず、球状、円柱状、リング状、不定形のいずれでもよい。また、その大きさは、本発明で使用する触媒と同等の大きさであればよい。その粒径は、通常、2〜10mm程度である。   The non-reactive solid used in the present invention is stable under conjugated diene formation reaction conditions, and is a material that is not reactive with raw materials such as monoolefins having 4 or more carbon atoms, and products such as conjugated diene. If it is a thing, it will not specifically limit, Generally, it may also be called an inert ball | bowl. Specific examples include ceramic materials such as alumina and zirconia. Moreover, the shape is not specifically limited, Any of spherical shape, a column shape, a ring shape, and an indefinite shape may be sufficient. Moreover, the magnitude | size should just be a magnitude | size equivalent to the catalyst used by this invention. The particle size is usually about 2 to 10 mm.

また、本発明における反応器内温度は、特に限定されないが、通常、250〜450℃、好ましくは、280〜400℃、更に好ましくは、320〜395℃である。触媒層の温度が450℃を超えると、反応を継続するに従って、急激に触媒活性が低下する恐れがある傾向にあり、一方、触媒層の温度が250℃を下回ると、目的生成物である共役ジエンの収率が低下する傾向にある。反応器内温度は、反応条件によって決定されるが、触媒層の希釈率や混合ガスの流量等で制御することができる。反応器内温度を高くするほど、原料ガス中の炭素原子数4以上の直鎖型モノオレフィンからの逐次酸化反応が進行するため、後述する共役ジエンを含む溶液中の炭素原子数1〜4の有機カルボン酸の濃度が高くなる傾向にあり、一方で反応器内温度を低くするほど、この濃度は低くなる傾向にある。なお、ここでいう反応器内温度とは、反応器出口での生成ガスの温度、又は触媒層を有する反応器の場合は、その触媒層の温度のことである。   Moreover, the reactor internal temperature in this invention is although it does not specifically limit, Usually, 250-450 degreeC, Preferably, it is 280-400 degreeC, More preferably, it is 320-395 degreeC. When the temperature of the catalyst layer exceeds 450 ° C., the catalytic activity tends to decrease rapidly as the reaction is continued. On the other hand, when the temperature of the catalyst layer is lower than 250 ° C., the conjugate which is the target product. The yield of diene tends to decrease. The temperature in the reactor is determined by the reaction conditions, but can be controlled by the dilution rate of the catalyst layer, the flow rate of the mixed gas, and the like. Since the sequential oxidation reaction from linear monoolefins having 4 or more carbon atoms in the raw material gas progresses as the temperature in the reactor is increased, the number of carbon atoms in the solution containing conjugated dienes described later is 1 to 4 The concentration of the organic carboxylic acid tends to increase, while the concentration tends to decrease as the reactor temperature decreases. In addition, the temperature in a reactor here is the temperature of the product gas in the exit of a reactor, or the temperature of the catalyst layer in the case of the reactor which has a catalyst layer.

本発明の反応器内の圧力は、特に限定されないが、下限は、通常、0MPaG以上、好ましくは、0.001MPa以上、更に好ましくは、0.01MPaG以上である。この値が大きくなるほど、反応器に反応ガスを多量に供給できるというメリットがある。一方、上限は、0.5MPaG以下であり、好ましくは0.3MPaG以下、更に好ましくは、0.1MPaGである。この値が小さくなるほど、爆発範囲が狭くなる傾向にある。   The pressure in the reactor of the present invention is not particularly limited, but the lower limit is usually 0 MPaG or more, preferably 0.001 MPa or more, more preferably 0.01 MPaG or more. As this value increases, there is an advantage that a large amount of reaction gas can be supplied to the reactor. On the other hand, the upper limit is 0.5 MPaG or less, preferably 0.3 MPaG or less, and more preferably 0.1 MPaG. As this value decreases, the explosion range tends to narrow.

本発明における反応器の滞留時間は、特に限定されないが、下限は、好ましくは、0.72秒以上、更に好ましくは0.80秒以上である。この値が大きくなるほど、原料ガス中のモノオレフィンの転化率が高くなるというメリットがある。一方、上限は、好ましくは7.20秒以下、更に好ましくは、2.77秒以下である。この値が小さくなるほど、反応器が小さくなる傾向にある。   The residence time of the reactor in the present invention is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.72 seconds or more, more preferably 0.80 seconds or more. There is a merit that the higher the value, the higher the conversion rate of monoolefin in the raw material gas. On the other hand, the upper limit is preferably 7.20 seconds or less, and more preferably 2.77 seconds or less. The smaller this value, the smaller the reactor.

反応器の入口と出口との流量差としては、原料ガスの反応器入口での流量、及び生成ガスの反応器出口での流量に依存するが、通常、入口流量に対する出口の流量の比率が100〜110vol%、好ましくは、102〜107vol%、更に好ましくは103〜105vol%である。n−ブテン(1−ブテン及び2−ブテン)からブタジエンを製造する場合、出口流量が増えるのはブテンが酸化脱水素されてブタジエンと水が生成する反応や副反応でCOやCOが生成する反応において化学量論的に分子数が増えるためである。出口流量の増加が少ないと反応が進行していないので好ましくなく、出口流量が増えすぎると副反応でCOやCOが増加しているため好ましくない。 The flow rate difference between the inlet and outlet of the reactor depends on the flow rate of the raw material gas at the reactor inlet and the flow rate of the product gas at the reactor outlet, but the ratio of the outlet flow rate to the inlet flow rate is usually 100. It is -110 vol%, Preferably, it is 102-107 vol%, More preferably, it is 103-105 vol%. When butadiene is produced from n-butene (1-butene and 2-butene), the outlet flow rate increases because butene is oxidized and dehydrogenated to produce butadiene and water, and CO and CO 2 are produced. This is because the number of molecules increases stoichiometrically in the reaction. A small increase in the outlet flow rate is not preferable because the reaction does not proceed, and an excessive increase in the outlet flow rate is not preferable because CO and CO 2 increase due to side reactions.

かくして、原料ガス中のモノオレフィンの酸化脱水素反応により、該モノオレフィンに対応する共役ジエンが生成することとなり、該共役ジエンを含有する生成ガスを取得する。生成ガス中に含まれる原料ガス中のモノオレフィンに対応する共役ジエンの濃度は、原料ガス中に含まれるモノオレフィンの濃度に依存するが、通常1〜15vol%、好ましくは、5〜13vol%、更に好ましくは9〜11vol%である。共役ジエンの濃度が大きいほど、回収コストが低いというメリットがあり、小さいほど次工程で圧縮したとき
に重合などの副反応が起き難いというメリットがある。また、生成ガス中には未反応のモノオレフィンも含まれていてもよく、その濃度は、通常0〜7vol%、好ましくは0〜4vol%、更に好ましくは0〜2vol%である。なお、本発明では、生成ガス中に含まれる高沸点副生物は、使用する原料ガス中に含まれる不純物の種類によって異なるが、常圧下での沸点が200〜500℃のものを言う。n−ブテン(1−ブテン及び2−ブン)からブタジエンを製造する場合、具体的に、フタル酸、アントラキノン、フルオレノン等である。これらの量は、特に限定されないが、通常、反応ガス中に0.05〜0.10vol%である。
Thus, the conjugated diene corresponding to the monoolefin is produced by the oxidative dehydrogenation reaction of the monoolefin in the raw material gas, and the produced gas containing the conjugated diene is obtained. The concentration of the conjugated diene corresponding to the monoolefin in the raw material gas contained in the product gas depends on the concentration of the monoolefin contained in the raw material gas, but usually 1 to 15 vol%, preferably 5 to 13 vol%, More preferably, it is 9-11 vol%. The higher the conjugated diene concentration, the lower the recovery cost, and the lower the conjugated diene, the lower the advantage that side reactions such as polymerization hardly occur when compressed in the next step. In addition, unreacted monoolefin may also be contained in the product gas, and the concentration thereof is usually 0 to 7 vol%, preferably 0 to 4 vol%, more preferably 0 to 2 vol%. In the present invention, the high-boiling by-product contained in the product gas is one having a boiling point of 200 to 500 ° C. under normal pressure, although it varies depending on the type of impurities contained in the raw material gas used. When producing butadiene from n-butene (1-butene and 2-bun), specifically, phthalic acid, anthraquinone, fluorenone, and the like. These amounts are not particularly limited, but are usually 0.05 to 0.10 vol% in the reaction gas.

本発明では、反応器から得られる共役ジエンを含む生成ガスを冷却する工程(以下、冷却工程と略記することがある)を更に有することが好ましい。冷却工程については、反応器出口から得られる生成ガスを冷却できる工程であればよいが、好適には、冷却溶媒と生成ガスとを冷却塔の中で直接接触させて冷却させる方法が用いられる。冷却溶媒として、好ましくは、水やアルカリ水溶液である。これらの冷却溶媒を用いることで、冷却溶媒中へ炭素数1〜4の有機カルボン酸を抽出されることがあるため、後述する共役ジエンを含む溶液中の炭素原子数1〜4の有機カルボン酸の濃度を低くすることができる。また、冷却塔で冷却する前後に、熱交換器等の冷却器で冷却してもよい。   In this invention, it is preferable to further have the process (henceforth abbreviated as a cooling process) which cools the product gas containing the conjugated diene obtained from a reactor. Any cooling process may be used as long as the product gas obtained from the reactor outlet can be cooled. Preferably, a cooling solvent and a product gas are directly contacted in a cooling tower and cooled. The cooling solvent is preferably water or an alkaline aqueous solution. By using these cooling solvents, an organic carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms may be extracted into the cooling solvent, and thus an organic carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms in a solution containing a conjugated diene described later. The concentration of can be lowered. Moreover, you may cool with coolers, such as a heat exchanger, before and after cooling with a cooling tower.

また、生成ガスの冷却温度は、反応器出口から得られる生成ガス温度や冷却溶媒の種類などによって異なるが、通常、5〜100℃、好ましくは、10〜50℃、更に好ましくは、15〜40℃に冷却される。冷却される温度が高くなるほど、建設費と運転に要するコストを下げられる傾向にあり、低くなるほど、生成ガスを圧縮する工程の負荷を下げられる傾向にある。冷却塔を使って冷却する場合、冷却塔内の圧力は、特に限定されないが、通常は、0.03MPaGである。生成ガス中に高沸点副生物が多く含まれていると、高沸点副生物同士の重合や、工程内での高沸点副生物に起因する固形析出物の堆積が起きやすくなる。また、冷却塔で使用される冷却溶媒は、循環使用されることが多いため、共役ジエンの製造を連続的に継続すると、固形析出物での閉塞が起きることがある。そのため、可能な限り、生成ガス中の高沸点副生物を冷却工程に持ち込ませないようにすることが好ましい。   The cooling temperature of the product gas varies depending on the product gas temperature obtained from the reactor outlet, the kind of the cooling solvent, etc., but is usually 5 to 100 ° C., preferably 10 to 50 ° C., more preferably 15 to 40. Cool to ° C. The higher the temperature to be cooled, the lower the construction cost and the cost required for operation. The lower the temperature, the lower the load on the process of compressing the product gas. When cooling using a cooling tower, the pressure in the cooling tower is not particularly limited, but is usually 0.03 MPaG. If the product gas contains a large amount of high-boiling by-products, polymerization between the high-boiling by-products and deposition of solid precipitates due to the high-boiling by-products in the process are likely to occur. Moreover, since the cooling solvent used in the cooling tower is often circulated, clogging with solid precipitates may occur when the production of the conjugated diene is continued continuously. For this reason, it is preferable to avoid introducing high-boiling by-products in the product gas into the cooling process as much as possible.

また、本発明では、反応器から排出される生成ガスに含まれる水分を除去する工程(以下、脱水工程と略記することがある)を有していても良い。脱水工程を設けることにより、後段のプロセスにおける各工程における水分による機器腐食や、後段のプロセスで溶媒を使用する際に、溶媒への不純物の蓄積を防止することができるため、好ましい。
本発明の脱水工程については、生成ガスに含まれる水分を除去できる工程であれば、特に限定されない。脱水工程は反応器の後段の工程であれば、どこで行ってもよいが、上述の冷却工程の後に脱水工程を行うことが好ましい。反応器から排出される生成ガス中に含まれる水分量は、原料ガスの種類や分子状酸素含有ガスの量、更には、原料ガスと共に混合される水蒸気等により異なるが、通常は、4〜35vol%、好ましくは10〜30vol%の水分が含有されている。また、冷却工程を有するプロセスで、冷却溶媒として水を使用する冷却工程を経過した後の生成ガス中の水分濃度は、通常、100volppm〜2.0vol%である。また、露点として、0〜100℃、好ましくは、10〜80℃である。
Moreover, in this invention, you may have the process (henceforth abbreviated as a dehydration process) which removes the water | moisture content contained in the product gas discharged | emitted from a reactor. Providing a dehydration step is preferable because it can prevent equipment corrosion due to moisture in each step in the subsequent process and accumulation of impurities in the solvent when the solvent is used in the subsequent process.
The dehydration process of the present invention is not particularly limited as long as it is a process capable of removing moisture contained in the product gas. The dehydration step may be performed anywhere as long as it is a subsequent step of the reactor, but it is preferable to perform the dehydration step after the above-described cooling step. The amount of water contained in the product gas discharged from the reactor varies depending on the type of raw material gas, the amount of molecular oxygen-containing gas, and water vapor mixed with the raw material gas, but usually 4 to 35 vol. %, Preferably 10 to 30 vol% of water. Moreover, the water concentration in the product gas after passing the cooling process which uses water as a cooling solvent by the process which has a cooling process is 100 volppm-2.0 vol% normally. Moreover, as a dew point, it is 0-100 degreeC, Preferably, it is 10-80 degreeC.

生成ガスから水分を脱水する手段としては、特に限定されないが、酸化カルシウム、塩化カルシウム、モレキュラーシーブ等の乾燥剤(水分吸着剤)を利用することができる。この中でも、再生の容易さ、取り扱いの容易さという観点から、モレキュラーシーブ等の乾燥剤(水分吸着剤)が好ましく利用される。
脱水工程にモレキュラーシーブ等の乾燥剤を利用する場合は、水以外にも生成ガス中に含まれる高沸点副生物が吸着除去される。ここで除去される高沸点副生物は、アントラキ
ノン、フルオレノン、フタル酸などのことである。
A means for dehydrating water from the generated gas is not particularly limited, and a desiccant (moisture adsorbent) such as calcium oxide, calcium chloride, or molecular sieve can be used. Of these, desiccants (moisture adsorbents) such as molecular sieves are preferably used from the viewpoint of ease of regeneration and ease of handling.
When a desiccant such as molecular sieve is used in the dehydration step, high-boiling by-products contained in the product gas other than water are adsorbed and removed. The high-boiling by-products removed here are anthraquinone, fluorenone, phthalic acid, and the like.

脱水工程を経て得られる生成ガス中の水分含有量は、通常は10〜10000volppm、好ましくは、20〜1000volppmであり、露点としては、−60〜80℃、好ましくは、−50〜20℃である。この生成ガス中の水分含有量が多くなるほど、溶媒吸収塔や溶媒分離塔のリボイラーの汚れが増加する傾向にあり、一方で、少なくなると、脱水工程で使用する用役コストが増加する傾向にある。   The water content in the product gas obtained through the dehydration step is usually 10 to 10,000 volppm, preferably 20 to 1000 volppm, and the dew point is -60 to 80 ° C, preferably -50 to 20 ° C. . As the water content in the product gas increases, the contamination of the reboiler of the solvent absorption tower and the solvent separation tower tends to increase. On the other hand, when the content decreases, the utility cost used in the dehydration process tends to increase. .

本発明では、生成ガスを有機溶媒と接触させ、オレフィンや共役ジエンなどの炭化水素を有機溶媒に吸収し、共役ジエンを含む溶液を得る工程(以下、溶媒吸収工程と略記することがある)を必要とする。溶媒吸収工程については、反応器の後段の工程であれば、どこに設けてもよいが、上述の冷却工程や脱水工程の後に設けることが好ましい。
溶媒吸収工程で生成ガスを有機溶媒に吸収させる具体的な方法としては、吸収塔を用いる方法がある。吸収塔の種類としては、充填塔、濡れ壁塔、噴霧塔、サイクロンスクラバー、気泡塔、気泡攪拌槽、段塔(泡鐘塔、多孔板塔)、泡沫分離塔などが使用可能である。これらの中で、好ましくは、噴霧塔、泡鐘塔、多孔板塔である。
In the present invention, the step of bringing the product gas into contact with an organic solvent, absorbing hydrocarbons such as olefin and conjugated diene in the organic solvent, and obtaining a solution containing the conjugated diene (hereinafter sometimes abbreviated as a solvent absorption step). I need. The solvent absorption step may be provided anywhere as long as it is a subsequent step of the reactor, but is preferably provided after the cooling step or the dehydration step described above.
As a specific method for absorbing the generated gas in the organic solvent in the solvent absorption step, there is a method using an absorption tower. As the type of the absorption tower, a packed tower, a wet wall tower, a spray tower, a cyclone scrubber, a bubble tower, a bubble stirring tank, a plate tower (bubble bell tower, perforated plate tower), a foam separation tower, and the like can be used. Among these, a spray tower, a bubble bell tower, and a perforated plate tower are preferable.

吸収塔を用いる場合、通常は、有機溶媒と生成ガスとを向流接触させることで、生成ガス中の共役ジエンと未反応の炭素原子数4以上のモノオレフィン並びに炭素原子数3以下の炭化水素化合物などが有機溶媒に吸収される。炭素原子数3以下の炭化水素化合物としては、例えば、メタン、アセチレン、エチレン、エタン、メチルアセチレン、プロピレン、プロパン、又はアレンなどが挙げられる。   When an absorption tower is used, the organic solvent and the product gas are usually brought into countercurrent contact so that the conjugated diene in the product gas and the unreacted monoolefin having 4 or more carbon atoms and the hydrocarbon having 3 or less carbon atoms are used. Compounds and the like are absorbed in organic solvents. Examples of the hydrocarbon compound having 3 or less carbon atoms include methane, acetylene, ethylene, ethane, methylacetylene, propylene, propane, and allene.

溶媒吸収工程において、吸収塔を用いる場合、吸収塔内の圧力は、特に限定されないが、通常、0.1〜2.0MPaG,好ましくは、0.2〜1.5MPaGである。この圧力が大きいほど、吸収効率が良くなるというメリットがあり、小さいほど吸収塔へのガス導入時の昇圧に要するエネルギーを削減でき、さらに液中の溶存酸素量を低減できるというメリットがある。   In the solvent absorption step, when an absorption tower is used, the pressure in the absorption tower is not particularly limited, but is usually 0.1 to 2.0 MPaG, preferably 0.2 to 1.5 MPaG. The larger the pressure, the better the absorption efficiency, and the smaller the pressure, the less energy required for boosting the gas when the gas is introduced into the absorption tower, and the further the reduced oxygen amount in the liquid.

また、吸収塔内の温度は、特に限定されないが、通常0〜50℃、好ましくは、10〜40℃である。この温度が大きいほど、酸素や窒素などが溶媒に吸収されにくいというメリットがあり、小さいほど共役ジエンなどの炭化水素の吸収効率が良くなるというメリットがある。   Moreover, the temperature in an absorption tower is although it does not specifically limit, Usually, 0-50 degreeC, Preferably, it is 10-40 degreeC. The higher this temperature is, the more advantageous is that oxygen, nitrogen, and the like are less likely to be absorbed by the solvent, and the smaller is the advantage that the absorption efficiency of hydrocarbons such as conjugated dienes is improved.

本発明の溶媒吸収工程で使用する有機溶媒としては、炭化水素溶媒が好ましく、より好ましくは、炭素原子数6以上の炭化水素溶媒であり、更に好ましくは、炭素原子数6〜10の脂肪族飽和炭化水素や炭素原子数6〜8の芳香族炭化水素からなる溶媒、又はアミド化合物からなる溶媒である。具体的には、例えばジメチルホルムアミド(DMF)、トルエン、キシレン、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等を用いることができる。これらの中でも、無機ガスを溶解しにくいという理由から、トルエンが特に好ましく使用される。   The organic solvent used in the solvent absorption step of the present invention is preferably a hydrocarbon solvent, more preferably a hydrocarbon solvent having 6 or more carbon atoms, and still more preferably aliphatic saturation having 6 to 10 carbon atoms. It is a solvent comprising a hydrocarbon or an aromatic hydrocarbon having 6 to 8 carbon atoms, or a solvent comprising an amide compound. Specifically, for example, dimethylformamide (DMF), toluene, xylene, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and the like can be used. Among these, toluene is particularly preferably used because it is difficult to dissolve the inorganic gas.

本発明において、共役ジエンを含む溶液中に炭素原子数1〜4の有機カルボン酸が存在するが、炭素原子数1〜4の有機カルボン酸は、主として炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスを酸化脱水素反応した際に生じるものであり、目的生成物である共役ジエンとともに生成ガス中に同伴され反応器から流出される。本発明の有機カルボン酸は、原料ガス中の分岐型モノオレフィンの逐次酸化反応によって生成するものと直鎖型モノオレフィンの逐次酸化反応により生成するものがあるが、例えば、原料ガス中の炭素原子数4以上のモノオレフィンがブテンの場合、イソブテンの逐次酸化反応により生成する有機カルボン酸として、具体的には、蟻酸、酢酸、アクリル酸、メタクリル酸などがあり、
n−ブテンの逐次酸化反応により生成する有機カルボン酸としては、マレイン酸、フタル酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、シュウ酸、クロトン酸などが挙げられる。この中でも、好ましくは、蟻酸、酢酸及びマレイン酸からなる群より選ばれる1種類以上のものである。
In the present invention, an organic carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms is present in a solution containing a conjugated diene, and the organic carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms is a raw material mainly containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms. It is generated when the gas undergoes an oxidative dehydrogenation reaction, and is entrained in the product gas together with the target product, conjugated diene, and flows out of the reactor. The organic carboxylic acid of the present invention includes those generated by the sequential oxidation reaction of branched monoolefins in the raw material gas and those generated by the sequential oxidation reaction of linear monoolefins. When the monoolefin of several 4 or more is butene, specific examples of the organic carboxylic acid generated by the sequential oxidation reaction of isobutene include formic acid, acetic acid, acrylic acid, methacrylic acid,
Examples of the organic carboxylic acid generated by the sequential oxidation reaction of n-butene include maleic acid, phthalic acid, propionic acid, butyric acid, isobutyric acid, oxalic acid, and crotonic acid. Among these, one or more selected from the group consisting of formic acid, acetic acid and maleic acid is preferable.

これらの炭素原子数1〜4の有機カルボン酸は、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスを反応器に供給し、触媒の存在下、酸化脱水素反応を行う際に生じる、原料ガス中の直鎖型モノオレフィン由来の副生成物が溶媒吸収工程に持ち込まれたり、溶媒吸収工程で使用する有機溶媒中に予め含まれたりすることで発生するが、その割合としては、原料ガス中の直鎖型モノオレフィン由来の副生成物に起因する炭素原子数1〜4の有機カルボン酸が多い。   These organic carboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms supply a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas to the reactor, and perform an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst. The by-product derived from the straight-chain monoolefin in the raw material gas is introduced into the solvent absorption process or is included in advance in the organic solvent used in the solvent absorption process. As, there are many organic carboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms resulting from by-products derived from linear monoolefins in the raw material gas.

本発明では、共役ジエンを含む溶液中の上記炭素原子数1〜4の有機カルボン酸の濃度が0.45wt%以下であるが、好ましくは1.0wtppm以上0.40wt%以下、より好ましくは1.2wtppm以上1000wtppm以下、更に好ましくは1.3wtppm以上100wtppm以下である。この濃度の値が大きくなるほど、共役ジエンが高沸点化合物になりやすくなり、小さくなるほど有機溶媒の使用量が増加する傾向になる。   In the present invention, the concentration of the organic carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms in the solution containing conjugated diene is 0.45 wt% or less, preferably 1.0 wt ppm or more and 0.40 wt% or less, more preferably 1 .2 wtppm or more and 1000 wtppm or less, more preferably 1.3 wtppm or more and 100 wtppm or less. As the concentration value increases, the conjugated diene tends to become a high-boiling compound, and as the concentration value decreases, the amount of the organic solvent used tends to increase.

また、本発明では、共役ジエン分離前の溶液中に不飽和アルデヒドが存在することがあり、共役ジエンと不飽和アルデヒド類がシクロヘキセニル骨格の高沸点成分を形成することで共役ジエンの収率が低下する傾向にある。不飽和アルデヒドとしては、アクロレイン、メタクロレイン、クロトンアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、2-ブテノン、メチルベンズアルデヒドが挙げられる。   In the present invention, an unsaturated aldehyde may be present in the solution before the separation of the conjugated diene, and the conjugated diene and the unsaturated aldehyde form a high-boiling component of the cyclohexenyl skeleton, resulting in a yield of the conjugated diene. It tends to decrease. Examples of the unsaturated aldehyde include acrolein, methacrolein, crotonaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, 2-butenone, and methylbenzaldehyde.

溶媒吸収工程での有機溶媒の使用量は、特に制限はないが、反応器から供給される生成ガス中の共役ジエンの流量に対して、通常、1〜100重量倍、好ましくは、2〜50重量倍である。有機溶媒の使用量が多くなるほど、不経済となる傾向にあり、少なくなるほど、共役ジエンの吸収効率が低下する傾向にある。また溶媒吸収工程での有機溶媒中の水分濃度は通常0.01〜10wt%、好ましくは、0.05〜5wt%である。水分濃度が高いと、機器の腐食を招く可能性があり、少なくなるほど有機溶媒の精製もしくは生成ガス中からの水分の除去にエネルギーを要する。   The amount of the organic solvent used in the solvent absorption step is not particularly limited, but is usually 1 to 100 times by weight, preferably 2 to 50 times the flow rate of the conjugated diene in the product gas supplied from the reactor. Weight times. As the amount of the organic solvent used increases, it tends to be uneconomical, and as the amount used decreases, the absorption efficiency of the conjugated diene tends to decrease. The water concentration in the organic solvent in the solvent absorption step is usually 0.01 to 10 wt%, preferably 0.05 to 5 wt%. When the moisture concentration is high, there is a possibility of causing corrosion of the device, and the smaller the moisture concentration, the more energy is required for purifying the organic solvent or removing moisture from the generated gas.

溶媒吸収工程で得られる共役ジエンを含む溶液中には、主として目的生成物である共役ジエンが含まれており、その溶液中の共役ジエンの濃度としては、通常は、1〜20重量%であり、好ましくは3〜10重量%である。この溶液中の共役ジエンの濃度が高いほど、共役ジエンの重合あるいは揮発による消失分が多くなる傾向にあり、低いほど、同じ生産量での有機溶媒の循環必要量が増加する為に、運転に要するエネルギーコストが大きくなる傾向にある。
また、得られる共役ジエンを含む溶液に、若干量の窒素や酸素も吸収されているため、溶液に溶存する窒素や酸素をガス化して除去する脱気する工程を有していても良い。
The solution containing the conjugated diene obtained in the solvent absorption step mainly contains the conjugated diene that is the target product. The concentration of the conjugated diene in the solution is usually 1 to 20% by weight. , Preferably 3 to 10% by weight. The higher the concentration of the conjugated diene in this solution, the more the amount of conjugated diene lost due to polymerization or volatilization tends to increase, and the lower the concentration, the greater the amount of organic solvent circulating in the same production volume. The energy cost required tends to increase.
Further, since a slight amount of nitrogen and oxygen is also absorbed in the resulting solution containing the conjugated diene, it may have a deaeration step of gasifying and removing nitrogen and oxygen dissolved in the solution.

得られた共役ジエンを含む溶液を分離器に供給し、蒸留により有機溶媒と共役ジエンに分離する工程(以下、分離工程と略記することがある)を有することが好ましい。この工程により比較的純度の高い共役ジエンを得ることができる。なお、分離工程の分離器内に溶液として存在し、共役ジエンを分離するための処理がなされた状態のものも、本発明での共役ジエンを含む溶液に含まれる。   It is preferable to include a step of supplying the obtained solution containing a conjugated diene to a separator and separating it into an organic solvent and a conjugated diene by distillation (hereinafter sometimes abbreviated as a separation step). By this step, a conjugated diene having a relatively high purity can be obtained. In addition, the thing which exists in the separator of a separation process as a solution, and the state in which the process for isolate | separating conjugated diene was made | formed is also contained in the solution containing the conjugated diene in this invention.

分離器としては、通常、塔底部にリボイラー、塔頂部にコンデンサーを有する蒸留塔を使用して蒸留分離が行われるが、塔頂付近より共役ジエン留分が抜き出され、塔底付近か
ら有機溶媒が抜き出される。分離された有機溶媒は回収されたのち、上述の溶媒吸収工程に循環し、生成ガスと接触させるための有機溶媒として再度使用することが好ましい。有機溶媒は循環して再使用するうちに、上記炭素原子数1〜4の有機カルボン酸以外にも、他の不純物が有機溶媒中に蓄積する場合があるため、一部の有機溶媒を抜き出して蒸留やデカンテーション、沈降、吸着剤やイオン交換樹脂などとの接触処理などの公知の精製方法により有機溶媒中から炭素原子数1〜4の有機カルボン酸と共にこれらの不純物を除去しながら循環することが望ましい。
As the separator, distillation separation is usually carried out using a distillation column having a reboiler at the bottom of the column and a condenser at the top of the column. Is extracted. After the separated organic solvent is recovered, it is preferably recycled to the above-described solvent absorption step and used again as an organic solvent for contacting with the product gas. As the organic solvent circulates and reuses, in addition to the organic carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms, other impurities may accumulate in the organic solvent. Circulating while removing these impurities together with organic carboxylic acids having 1 to 4 carbon atoms from organic solvents by known purification methods such as distillation, decantation, sedimentation, contact treatment with adsorbents, ion exchange resins, etc. Is desirable.

分離工程で使用する蒸留塔の蒸留時の圧力は任意に設定することができるが、通常は、塔頂圧力を0.05〜2.0MPaGとすることが好ましい。より好ましくは塔頂圧力が0.1〜1.0MPaGであり、特に好ましくは0.15〜0.8MPaGの範囲である。この塔頂圧力が低すぎると、留出した共役ジエンを低温で凝縮するために多大なコストが必要となり、また高すぎると蒸留塔の塔底部の温度が高くなり、蒸気コストの増大となってしまう。   Although the pressure at the time of distillation of the distillation column used at a separation process can be set arbitrarily, it is usually preferred that the column top pressure is 0.05-2.0 MPaG. More preferably, the tower top pressure is 0.1 to 1.0 MPaG, and particularly preferably 0.15 to 0.8 MPaG. If the pressure at the top of the column is too low, a large amount of cost is required to condense the conjugated diene distilled off at a low temperature, and if it is too high, the temperature at the bottom of the distillation column increases, resulting in an increase in steam costs. End up.

塔底温度は通常50〜200℃であり、好ましくは80〜180℃、より好ましくは100〜160℃である。塔底温度が低すぎると共役ジエンを塔頂から留出させるのが困難となる。また温度が高すぎると、溶媒も塔頂から留出してしまう。還流比は1〜10で差し支えなく、好ましくは2〜4である。
蒸留塔としては充填塔、棚段塔のいずれもが使用できるが、多段蒸留が好ましい。共役ジエンと溶媒を分離するには、蒸留塔理論段を5段以上、特に10段〜20段とするのが好ましい。50段を越える蒸留塔は、蒸留塔建設の経済性、運転難易度、及び安全管理のためには好ましくない。また段数が小さすぎると分離が困難となる。
The tower bottom temperature is usually 50 to 200 ° C, preferably 80 to 180 ° C, more preferably 100 to 160 ° C. If the column bottom temperature is too low, it will be difficult to distill the conjugated diene from the column top. If the temperature is too high, the solvent will be distilled off from the top of the column. The reflux ratio may be 1 to 10, and preferably 2 to 4.
As the distillation column, either a packed column or a plate column can be used, but multistage distillation is preferred. In order to separate the conjugated diene and the solvent, it is preferable that the theoretical column of the distillation column is 5 or more, particularly 10 to 20 plates. A distillation column having more than 50 stages is not preferable for economics of construction of the distillation column, operational difficulty, and safety management. If the number of stages is too small, separation becomes difficult.

前記共役ジエンの分離工程で比較的純度が高い共役ジエンが得られるが、これを蒸留精製等により、更に精製された高純度の共役ジエンとする精製工程を有していてもよい。ここで使用する蒸留塔の蒸留時の圧力は任意に設定することができるが、通常は、塔頂圧力を0.05〜0.4MPaGとすることが好ましい。より好ましくは塔頂圧力が0.1〜0.3MPaGであり、特に好ましくは0.15〜0.2MPaGの範囲である。この塔頂圧力が低すぎると、留出した共役ジエンを低温で凝縮するために多大なコストが必要となり、また高すぎると蒸留塔の塔底部の温度が高くなり、蒸気コストの増大となってしまう。 塔底温度は通常30℃〜100℃であり、好ましくは40℃〜80℃、より好ましくは50℃〜60℃である。塔底温度が低すぎると共役ジエンを塔頂から留出させるのが困難となる。また温度が高すぎると、塔頂で凝縮させる量が増えてコストが増大してしまう。また、還流比は1〜10で差し支えなく、好ましくは2〜4である。   A conjugated diene having a relatively high purity can be obtained in the separation step of the conjugated diene, and this may have a purification step in which the conjugated diene is further purified by distillation purification or the like. Although the pressure at the time of distillation of the distillation column used here can be set arbitrarily, it is usually preferred that the column top pressure is 0.05 to 0.4 MPaG. More preferably, the tower top pressure is 0.1 to 0.3 MPaG, and particularly preferably in the range of 0.15 to 0.2 MPaG. If the pressure at the top of the column is too low, a large amount of cost is required to condense the conjugated diene distilled off at a low temperature, and if it is too high, the temperature at the bottom of the distillation column increases, resulting in an increase in steam costs. End up. The tower bottom temperature is usually 30 ° C to 100 ° C, preferably 40 ° C to 80 ° C, more preferably 50 ° C to 60 ° C. If the column bottom temperature is too low, it will be difficult to distill the conjugated diene from the column top. If the temperature is too high, the amount of condensation at the top of the tower increases and costs increase. The reflux ratio may be 1 to 10, and preferably 2 to 4.

蒸留塔としては充填塔、棚段塔のいずれもが使用できるが、多段蒸留が好ましい。共役ジエンとフランなどの不純物を分離するには、蒸留塔理論段を5段以上、特に10段〜20段とするのが好ましい。50段を越える蒸留塔は、蒸留塔建設の経済性、運転難易度、及び安全管理のためには好ましくない。また段数が小さすぎると分離が困難となる。このようにして得られる精製された共役ジエンは、純度が99.0〜99.9%の共役ジエンである。   As the distillation column, either a packed column or a plate column can be used, but multistage distillation is preferred. In order to separate impurities such as conjugated diene and furan, it is preferable that the number of theoretical stages of the distillation column is 5 or more, particularly 10 to 20 stages. A distillation column having more than 50 stages is not preferable for economics of construction of the distillation column, operational difficulty, and safety management. If the number of stages is too small, separation becomes difficult. The purified conjugated diene thus obtained is a conjugated diene having a purity of 99.0 to 99.9%.

[プロセスの実施形態]
以下に、図面を参照して、本発明の共役ジエンの製造方法に関するプロセスの実施形態について、ブタジエンを製造する例を挙げて説明する。
図1は本発明プロセスの実施の態様の一つである。
図1において、1は反応器、2はクエンチ塔、3,6,13は冷却器(熱交換器)、4,7,14はドレンポット、8A,8Bは脱水塔、9は加熱器(熱交換器)、10は溶媒吸収塔、11は脱気塔、12は溶媒分離塔を示し、符号100〜126は配管を示す。な
お、反応器1から得られる生成ガスは、脱水工程で、圧縮ガス、脱水ガスとなる。しかし、これらのガスは、水以外の含有割合は同一であり、また、含まれる水のほとんどは液状なので、各ガスの気体部分の成分割合は、同一と考えてよい。このため、以下において、生成ガス、圧縮ガス、及び脱水ガスについて、単に「生成ガス」と称する場合がある。
[Process embodiment]
Below, with reference to drawings, embodiment of the process regarding the manufacturing method of the conjugated diene of this invention is described, giving the example which manufactures butadiene.
FIG. 1 shows one embodiment of the process of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a reactor, 2 is a quench tower, 3, 6 and 13 are coolers (heat exchangers), 4, 7 and 14 are drain pots, 8A and 8B are dehydration towers, and 9 is a heater (heat (Exchanger), 10 is a solvent absorption tower, 11 is a degassing tower, 12 is a solvent separation tower, and 100 to 126 are pipes. Note that the product gas obtained from the reactor 1 becomes compressed gas and dehydrated gas in the dehydration step. However, these gases have the same content ratio other than water, and since most of the contained water is liquid, the component ratio of the gas portion of each gas may be considered to be the same. For this reason, hereinafter, the generated gas, the compressed gas, and the dehydrated gas may be simply referred to as “generated gas”.

原料となるn−ブテン或いは前述のBBSS等のn−ブテンを含む混合物を、気化器(図示せず)でガス化して、配管101より導入すると共に、配管102、103、104より、窒素ガス、空気(分子状酸素含有ガス)、及び水(水蒸気)をそれぞれ導入し、これらの混合ガスを予熱器(図示せず)で150〜400℃程度に加熱した後、配管100よ
り触媒が充填された多管式の反応器1(酸化脱水素反応器)に供給する。反応器1からの
反応生成ガスは、配管105よりクエンチ塔2に送給され、20〜99℃程度に冷却される。クエンチ塔2には、配管106より冷却水が導入され、生成ガスと向流接触する。そして、この向流接触で生成ガスを冷却した水は、配管107より排出される。なお、この冷却排水は、熱交換器(図示せず)で冷却されて再度クエンチ塔2において循環使用される。クエンチ塔2で冷却された生成ガスは、塔頂から留出され、次いで配管108より冷却器3を経て室温に冷却される。冷却により発生した凝縮水は配管109よりドレンポット4に分離される。水分離後のガスは更に配管110を経て圧縮機5で0.1〜0.5MPa程度に昇圧され、昇圧ガスは配管111を経て冷却器6で再度10〜30℃程度に冷却される。冷却により発生した凝縮水は配管112よりドレンポット7に分離される。水分離後の圧縮ガスは、モレキュラーシーブ等の乾燥剤が充填された脱水塔8A,8Bに導入され脱水処理される。脱水塔8A,8Bは圧縮ガスの脱水と乾燥剤の加熱乾燥による再生とが交互に行われる。即ち、圧縮ガスは、まず、配管113,113aを経て脱水塔8Aに導入されて脱水処理され、配管114a,114を経て溶媒吸収塔10に送給される。この間に、脱水塔8Bには、配管122、加熱器9、配管123,123a,123bを経て150〜250℃程度に加熱された窒素ガスが導入され、乾燥剤の加熱による水分の脱着が行われる。脱着した水分を含む窒素ガスは、配管124a,124b、124を経て冷却器13で室温まで冷却され、凝縮水が配管125よりドレンポット14に分離された後、配管126より排出される。
The raw material n-butene or a mixture containing n-butene such as BBSS is gasified by a vaporizer (not shown) and introduced from the pipe 101, and from the pipes 102, 103, and 104, nitrogen gas, Air (molecular oxygen-containing gas) and water (steam) were introduced, and the mixed gas was heated to about 150 to 400 ° C. with a preheater (not shown), and then the catalyst was filled from the pipe 100. Feed to multi-tube reactor 1 (oxidation dehydrogenation reactor). The reaction product gas from the reactor 1 is supplied to the quench tower 2 through the pipe 105 and cooled to about 20 to 99 ° C. Cooling water is introduced into the quench tower 2 through the pipe 106 and is in countercurrent contact with the product gas. And the water which cooled the product gas by this countercurrent contact is discharged | emitted from the piping 107. FIG. The cooling waste water is cooled by a heat exchanger (not shown) and is circulated again in the quench tower 2. The product gas cooled in the quench tower 2 is distilled from the top of the tower, and then cooled to room temperature via the cooler 3 from the pipe 108. The condensed water generated by cooling is separated into the drain pot 4 through the pipe 109. The gas after water separation is further pressurized to about 0.1 to 0.5 MPa by the compressor 5 through the pipe 110, and the pressurized gas is cooled again to about 10 to 30 ° C. by the cooler 6 through the pipe 111. Condensed water generated by cooling is separated from the pipe 112 into the drain pot 7. The compressed gas after the water separation is introduced into the dehydration towers 8A and 8B filled with a desiccant such as molecular sieve and dehydrated. In the dehydration towers 8A and 8B, dehydration of the compressed gas and regeneration by heating and drying of the desiccant are performed alternately. That is, the compressed gas is first introduced into the dehydration tower 8A through the pipes 113 and 113a, dehydrated, and supplied to the solvent absorption tower 10 through the pipes 114a and 114. During this time, nitrogen gas heated to about 150 to 250 ° C. is introduced into the dehydration tower 8B through the pipe 122, the heater 9, and the pipes 123, 123a, and 123b, and moisture is desorbed by heating the desiccant. . The nitrogen gas containing the desorbed water is cooled to room temperature by the cooler 13 through the pipes 124 a, 124 b, and 124, and the condensed water is separated from the pipe 125 into the drain pot 14 and then discharged from the pipe 126.

脱水塔8Aの乾燥剤が飽和に達したら、ガス流路を切り換え、脱水塔8Bで圧縮ガスの脱水処理を行い、脱水塔8A内の乾燥剤の再生を行う。
脱水工程における脱水塔内の乾燥剤の再生時間は、特に限定されないが、通常6〜48時間、好ましくは、12〜36時間、更に好ましくは18〜30時間である。
When the desiccant in the dehydration tower 8A reaches saturation, the gas flow path is switched, the compressed gas is dehydrated in the dehydration tower 8B, and the desiccant in the dehydration tower 8A is regenerated.
The regeneration time of the desiccant in the dehydration tower in the dehydration step is not particularly limited, but is usually 6 to 48 hours, preferably 12 to 36 hours, and more preferably 18 to 30 hours.

脱水塔8A,8Bからの脱水ガスは、必要に応じて冷却器(図示せず)で10〜30℃程度に冷却された後、溶媒吸収塔10に送給され、配管115からの溶媒(吸収溶媒)と向流接触される。これにより、脱水ガス中の共役ジエンや未反応の原料ガスが吸収溶媒に吸収される。吸収溶媒に吸収されなかった成分(offガス)は、溶媒吸収塔10の塔頂より配管117を経て排出され燃焼廃棄される。このとき、吸収溶媒として、トルエンのような比較的沸点の低い溶媒を用いると経済的に無視できない量の溶媒が配管117を経て揮散することがある。このような場合はより沸点の高い溶媒を用いて沸点の低い溶媒を回収する工程を配管117の先に設けてもよい。この溶媒吸収塔10で、ブタジエンや未反応の原料ガスを吸収溶媒に吸収した溶媒吸収液は、溶媒吸収塔10の塔底より抜き出され、配管116より脱気塔11に送給される。溶媒吸収塔10で得られるブタジエンの溶媒吸収液には、若干量の窒素、酸素も吸収されているため、次いでこの溶媒吸収液を脱気塔11に供給して加熱することにより、液中に溶存する窒素や酸素をガス化して除去する。この際、ブタジエンや原料ガス、溶媒の中には、その一部がガス化することがあるため、この脱気塔11の塔頂に設けたコンデンサ(図示せず)でこれを液化して溶媒吸収液中に回収する。凝縮しなかった原料ガス、ブタジエン等は窒素、酸素の混合ガスとして配管118より抜き出され、共役ジエンの回収率を高めるために圧縮機5の入口側へ循環され
再度処理が行われる。一方、溶媒吸収液を脱気した脱気処理液は配管119より溶媒分離塔12へ送給される。
The dehydrated gas from the dehydration towers 8A and 8B is cooled to about 10 to 30 ° C. by a cooler (not shown) as necessary, and then sent to the solvent absorption tower 10 to be sent from the pipe 115 to the solvent (absorption) Solvent). Thereby, the conjugated diene and the unreacted raw material gas in the dehydrated gas are absorbed by the absorption solvent. The component (off gas) that has not been absorbed by the absorption solvent is discharged from the top of the solvent absorption tower 10 via the pipe 117 and is combusted and discarded. At this time, if a solvent having a relatively low boiling point such as toluene is used as the absorbing solvent, an amount of the solvent that cannot be ignored economically may be volatilized through the pipe 117. In such a case, a step of recovering a solvent having a low boiling point using a solvent having a higher boiling point may be provided at the end of the pipe 117. In this solvent absorption tower 10, the solvent absorption liquid in which butadiene and unreacted source gas are absorbed by the absorption solvent is extracted from the bottom of the solvent absorption tower 10 and fed to the deaeration tower 11 through the pipe 116. Since a certain amount of nitrogen and oxygen are also absorbed in the solvent absorption liquid of butadiene obtained in the solvent absorption tower 10, the solvent absorption liquid is then supplied to the deaeration tower 11 and heated. Gasify and remove dissolved nitrogen and oxygen. At this time, some of the butadiene, the raw material gas, and the solvent may be gasified. Therefore, this is liquefied by a capacitor (not shown) provided at the top of the degassing tower 11 to be solvent. Collect in absorbent. Uncondensed raw material gas, butadiene, and the like are extracted from the pipe 118 as a mixed gas of nitrogen and oxygen, and are circulated to the inlet side of the compressor 5 and processed again in order to increase the recovery rate of the conjugated diene. On the other hand, the degassed treatment liquid from which the solvent absorption liquid has been degassed is sent to the solvent separation tower 12 through the pipe 119.

溶媒分離塔12では、リボイラーとコンデンサーにより共役ジエンの蒸留分離が行われ、塔頂より配管120を経て粗ブタジエン留分が抜き出される。分離された吸収溶媒は塔底より配管121を経て抜き出され、溶媒吸収塔10の吸収溶媒として循環使用される。   In the solvent separation column 12, the conjugated diene is distilled and separated by a reboiler and a condenser, and a crude butadiene fraction is extracted from the top of the column via a pipe 120. The separated absorption solvent is extracted from the bottom of the tower through a pipe 121 and is circulated and used as the absorption solvent of the solvent absorption tower 10.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
[製造例1:複合酸化物触媒の調製]
パラモリブデン酸アンモニウム54gを純水250mlに70℃に加温して溶解させた。次に、硝酸第二鉄7.18g、硝酸コバルト31.8g及び硝酸ニッケル31.8gを純水60mlに70℃に加温して溶解させた。これらの溶液を、充分に攪拌しながら徐々に混合した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[Production Example 1: Preparation of composite oxide catalyst]
54 g of ammonium paramolybdate was dissolved in 250 ml of pure water by heating to 70 ° C. Next, 7.18 g of ferric nitrate, 31.8 g of cobalt nitrate, and 31.8 g of nickel nitrate were dissolved in 60 ml of pure water by heating to 70 ° C. These solutions were gradually mixed with thorough stirring.

次に、シリカ64gを加えて、充分に攪拌した。このスラリーを75℃に加温し、5時間熟成した。その後、このスラリーを加熱乾燥した後、空気雰囲気で300℃、1時間の熱処理に付した。
得られた触媒前駆体の粒状固体(灼熱減量:1.4重量%)を粉砕し、パラモリブデンアンモニウム40.1gを純水150mlにアンモニア水10mlを加え溶解した溶液に分散した。次に、純水40mlにホウ砂0.85g及び硝酸カリウム0.36gを25℃の加温下に溶解させて、上記スラリーを加えた。
Next, 64 g of silica was added and stirred thoroughly. This slurry was heated to 75 ° C. and aged for 5 hours. Thereafter, the slurry was dried by heating and then subjected to heat treatment at 300 ° C. for 1 hour in an air atmosphere.
The resulting catalyst precursor particulate solid (ignition loss: 1.4 wt%) was ground and dispersed in a solution of ammonia water 10ml was added ammonium paramolybdate 40.1g of pure water 150 ml. Next, 0.85 g of borax and 0.36 g of potassium nitrate were dissolved in 40 ml of pure water under heating at 25 ° C., and the slurry was added.

次に、Naを0.45%固溶した次炭酸ビスマス58.1gを加えて、攪拌混合した。このスラリーを130℃、12時間加熱乾燥した後、得られた粒状固体を、小型成型機にて径5mm、高さ4mmの錠剤に打錠成型し、次に500℃、4時間の焼成を行って、触媒を得た。仕込み原料から計算される触媒は、次の原子比を有する複合酸化物であった。
Mo:Bi:Co:Ni:Fe:Na:B:K:Si=12:5:2.5:2.5:0.4:0.35:0.2:0.08:24
なお、触媒調製の際のモリブデンの原子比aとaは、それぞれ6.9と5.1であった。
Next, 58.1 g of bismuth carbonate in which 0.45% of Na was dissolved was added and mixed with stirring. After the slurry was heat-dried at 130 ° C. for 12 hours, the obtained granular solid was formed into tablets with a diameter of 5 mm and a height of 4 mm using a small molding machine, and then baked at 500 ° C. for 4 hours. The catalyst was obtained. The catalyst calculated from the charged raw materials was a complex oxide having the following atomic ratio.
Mo: Bi: Co: Ni: Fe: Na: B: K: Si = 12: 5: 2.5: 2.5: 0.4: 0.35: 0.2: 0.08: 24
The atomic ratio of a 1 and a 2 of molybdenum during catalyst preparation was 6.9 and 5.1 respectively.

<実施例1>
図1に示すプロセスフローに従って、連続的に1,3−ブタジエンの製造を行った。内
径27mm、長さ3500mmの反応管を113本備えた反応器1内の反応管に、反応管1本あたり、製造例1で製造された複合酸化物触媒367mlとイナートボール(Tip
ton Corp.製)367mlとを混合して充填した。
<Example 1>
According to the process flow shown in FIG. 1, 1,3-butadiene was continuously produced. The reaction tube in the reactor 1 provided with 113 reaction tubes having an inner diameter of 27 mm and a length of 3500 mm was combined with 367 ml of the composite oxide catalyst produced in Production Example 1 and an inert ball (Tip) per reaction tube.
ton Corp. 367 ml).

空気、窒素及び水蒸気をそれぞれ下記の流量で供給し、原料ガスとして表−1に示す組成のBBSSを下記の流量で供給し、空気、窒素及び水蒸気と配管中で混合した後、予熱器(図示せず)で214℃に加熱した後、反応器1に供給し、酸化脱水素反応を行った。なお、反応器1内の胴側に、331℃の熱媒を流して反応管内部の温度を332〜380℃に調整した。   Air, nitrogen and water vapor are respectively supplied at the following flow rates, and BBSS having the composition shown in Table 1 is supplied as the raw material gas at the following flow rates, mixed with air, nitrogen and water vapor in the pipe, and then a preheater (Fig. (Not shown) was heated to 214 ° C. and then supplied to the reactor 1 to carry out an oxidative dehydrogenation reaction. In addition, the temperature inside the reaction tube was adjusted to 332 to 380 ° C. by flowing a heat medium at 331 ° C. on the barrel side in the reactor 1.

・BBSS:13.2vol/hr
・空気 :62.4vol/hr
・窒素 :29.9vol/hr
・水蒸気 :35.3vol/hr
反応器1の出口から抜き出されたブタジエンを含有する生成ガスは、クエンチ塔2で水と接触させ20まで冷却された後、更に冷却器3で8℃まで冷却した。
・ BBSS: 13.2 vol / hr
・ Air: 62.4 vol / hr
・ Nitrogen: 29.9 vol / hr
Water vapor: 35.3 vol / hr
The product gas containing butadiene extracted from the outlet of the reactor 1 was brought into contact with water in the quench tower 2 and cooled to 20 and then further cooled to 8 ° C. in the cooler 3.

ここで生成ガス中の凝縮された水はドレンポット4で回収した。8℃まで冷却された生成ガスを圧縮機5で0.3MPaまで加圧し、更に冷却器6で17℃程度に冷却して水分を凝縮させてドレンポット7に回収した。
圧縮器5で圧縮された生成ガスは、モレキュラーシーブ3A(ユニオン昭和(株)製)を充填した脱水塔8A又は8Bに供給され脱水処理された。
Here, the condensed water in the product gas was recovered in the drain pot 4. The product gas cooled to 8 ° C. was pressurized to 0.3 MPa by the compressor 5 and further cooled to about 17 ° C. by the cooler 6 to condense the water and recovered in the drain pot 7.
The product gas compressed by the compressor 5 was supplied to a dehydration tower 8A or 8B packed with molecular sieve 3A (manufactured by Union Showa Co., Ltd.) and dehydrated.

脱水塔8A又は8Bで脱水処理された生成ガスは、溶媒吸収塔10に供給され吸収溶媒であるトルエンを溶媒吸収塔10の上部に600kg/hで供給し、圧力0.2MpaG、温度16℃の条件下で、向流接触させて生成ガス中のブタジエン等の炭化水素を吸収させ、溶媒吸収塔10の塔底からブタジエンを含む溶液を得た。なお、このブタジエンを含む溶液の水分濃度は 0.3wt%であった。そして、脱気塔11でこの溶液中の酸素や窒素を分離し、更に溶媒分離塔12で塔底温度120℃、圧力0.1MpaGで、溶液からトルエンを分離して1,3−ブタジエンを回収した。同時に脱気塔11の塔底から缶出液をサンプリングした。   The product gas dehydrated in the dehydration tower 8A or 8B is supplied to the solvent absorption tower 10 and toluene, which is the absorption solvent, is supplied to the upper part of the solvent absorption tower 10 at 600 kg / h, at a pressure of 0.2 MpaG and a temperature of 16 ° C. Under the conditions, a countercurrent contact was made to absorb hydrocarbons such as butadiene in the product gas, and a solution containing butadiene was obtained from the bottom of the solvent absorption tower 10. The water concentration of the solution containing butadiene was 0.3 wt%. Then, oxygen and nitrogen in the solution are separated by the deaeration tower 11, and further, toluene is separated from the solution at the tower bottom temperature of 120 ° C. and the pressure of 0.1 MpaG by the solvent separation tower 12 to recover 1,3-butadiene. did. At the same time, the bottoms were sampled from the bottom of the deaeration tower 11.

サンプリングした脱気塔11の缶出液を容量400mLのステンレス製オートクレーブ
に入れ、窒素ガスを導入して該容器の圧力を0.1MPaG、オートクレーブ内部の液温度を140℃まで昇温させて2時間加熱した。加熱前に予めサンプリングした溶液をガスクロマトグラフィー(島津製 型番GC−14B FID(カラム:BPX−5およびAL23/Na2SO4))で分析したところ、溶液中の蟻酸の濃度は1wtppm、マレイ
ン酸の濃度は0.4wtppmであった。また、同時にこの溶液をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(検出器 東ソRI−8020および島津 SPD−6A UV、カラム:TSK−GEL G−500HHRおよびG−1000HHR)で分析したところ、検出される分子量が約1000〜1500位(ポリプロピレングリコールジオール型での保持時間)のピーク成分をフタル酸ベンジルN−ブチル(分子量 312.36)を標品として定量した際の高沸点化合物の濃度(以下、「GPC−HB濃度」と略記する)は、0.0181wt%であった。
The sampled degassed liquid from the deaeration tower 11 is put into a stainless steel autoclave having a capacity of 400 mL, nitrogen gas is introduced, the pressure of the container is raised to 0.1 MPaG, and the liquid temperature inside the autoclave is raised to 140 ° C. for 2 hours. Heated. When the solution sampled in advance before heating was analyzed by gas chromatography (manufactured by Shimadzu, model number GC-14B FID (column: BPX-5 and AL 2 O 3 / Na 2 SO 4 )), the concentration of formic acid in the solution was 1 wtppm. The concentration of maleic acid was 0.4 wtppm. Simultaneously, this solution was analyzed by gel permeation chromatography (detector Toso RI-8020 and Shimadzu SPD-6A UV, column: TSK-GEL G-500HHR and G-1000HHR). The concentration of high boiling point compounds (hereinafter referred to as “GPC-HB”) when the peak component at 1000 to 1500 positions (retention time in polypropylene glycol diol type) was quantified using benzyl N-butyl phthalate (molecular weight 312.36) as a sample. (Abbreviated as “concentration”) was 0.0181 wt%.

2時間加熱した後にオートクレーブを室温まで冷却した後、加熱前と同じようにガスクロマトフラフィーとゲルパーミエーションクロマトグラフィーで分析したところ、溶液中の蟻酸の濃度は1wtppm、マレイン酸の濃度は0.4wtppm、GPC−HB濃度は、0.0215wt%であった。加熱前後でGPC−HB濃度が0.0034wt%増加
した。
After heating for 2 hours, the autoclave was cooled to room temperature and analyzed by gas chromatography and gel permeation chromatography as before heating. The concentration of formic acid in the solution was 1 wtppm and the concentration of maleic acid was 0.4 wtppm. The GPC-HB concentration was 0.0215 wt%. The GPC-HB concentration increased by 0.0034 wt% before and after heating.

[比較例1]
実施例1において、サンプリングした加熱前の溶液中のGPC−HB濃度が0.0158wt%の溶液に、蟻酸濃度が0.5wt%となるように蟻酸を添加した以外は実施例1
と同様に実施した。加熱後の溶液中の蟻酸の濃度は、0.5wt%、マレイン酸の濃度は0.4wtppm、GPC−HB濃度は、0.0212wt%であった。加熱前後でGPC−HB濃度が0.0054wt%増加した。
[Comparative Example 1]
Example 1 except that formic acid was added to a solution having a GPC-HB concentration of 0.0158 wt% in the sampled solution before heating so that the formic acid concentration was 0.5 wt%.
It carried out like. The concentration of formic acid in the solution after heating was 0.5 wt%, the concentration of maleic acid was 0.4 wtppm, and the concentration of GPC-HB was 0.0212 wt%. The GPC-HB concentration increased by 0.0054 wt% before and after heating.

Figure 2012111751
Figure 2012111751

実施例1と比較例1を比べると、1,3−ブタジエンを含有する溶液中の蟻酸の濃度が0.45wt%以下であれば、溶媒分離塔12の塔底温度である120℃よりも高い温度で加熱しても、高沸点成分であるGPC−HBの生成量が抑制できることがわかる。
この結果から、連続的にブタジエンを製造するプロセスにおいて、溶媒分離塔12内のブタジエンを含む溶液中の炭素原子数1〜4の有機カルボン酸濃度を0.45wt以下にすることで、回収されるブタジエンの損失を抑制し、塔内の高沸点成分の蓄積による閉塞を防止できることが期待される。
When Example 1 and Comparative Example 1 are compared, if the concentration of formic acid in the solution containing 1,3-butadiene is 0.45 wt% or less, it is higher than 120 ° C., which is the column bottom temperature of the solvent separation column 12. It can be seen that even when heated at a temperature, the amount of GPC-HB, which is a high-boiling component, can be suppressed.
From this result, in the process of continuously producing butadiene, it is recovered by setting the concentration of the organic carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms in the solution containing butadiene in the solvent separation column 12 to 0.45 wt or less. It is expected that butadiene loss can be suppressed and blockage due to accumulation of high-boiling components in the tower can be prevented.

1 反応器
2 クエンチ塔
3,6,13 冷却器
4,7,14 ドレンポット
8A,8B 脱水器
9 加熱器
10 溶媒吸収塔
11 脱気塔
12 溶媒分離塔
101〜126 配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Quench tower 3, 6, 13 Cooler 4, 7, 14 Drain pot 8A, 8B Dehydrator 9 Heater 10 Solvent absorption tower 11 Deaeration tower 12 Solvent separation tower 101-126 Piping

Claims (8)

炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスを反応器に供給し、触媒の存在下、酸化脱水素反応を行うことにより生成される対応する共役ジエンを含む生成ガスを得た後、該生成ガスを有機溶媒と接触させ、該共役ジエンを含む溶液を得るにあたり、該溶液中の炭素原子数1〜4の有機カルボン酸の濃度が0.45wt%以下であることを特徴とする共役ジエンの製造方法。   A raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas are supplied to a reactor, and a product gas containing a corresponding conjugated diene produced by performing an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst. After the obtained gas is brought into contact with an organic solvent to obtain a solution containing the conjugated diene, the concentration of the organic carboxylic acid having 1 to 4 carbon atoms in the solution is 0.45 wt% or less. A method for producing a conjugated diene. 前記有機溶媒が炭化水素溶媒であることを特徴とする請求項1に記載の共役ジエンの製造方法。   The method for producing a conjugated diene according to claim 1, wherein the organic solvent is a hydrocarbon solvent. 前記有機溶媒中の水分量が0.01〜10wt%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の共役ジエンの製造方法。   The method for producing a conjugated diene according to claim 1 or 2, wherein the amount of water in the organic solvent is 0.01 to 10 wt%. 前記原料ガス中の炭素原子数4以上の直鎖型モノオレフィンの濃度が50.00〜99.99mol%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。   The conjugated diene according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of the linear monoolefin having 4 or more carbon atoms in the raw material gas is 50.00 to 99.99 mol%. Production method. 前記生成ガスを冷却する工程を更に有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。   The method for producing a conjugated diene according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of cooling the product gas. 前記生成ガスを冷却溶媒と接触させて冷却することを特徴とする請求項5に記載の共役ジエンの製造方法。   The method for producing a conjugated diene according to claim 5, wherein the product gas is cooled by contacting with a cooling solvent. 前記冷却溶媒が水又はアルカリ水溶液であることを特徴とする請求項6に記載の共役ジエンの製造方法。   The method for producing a conjugated diene according to claim 6, wherein the cooling solvent is water or an aqueous alkali solution. 前記触媒が、下記一般式(1)で表される複合酸化物触媒であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。
MoaBibCocNidFeefghSiij (1)
(式中、Xはマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、亜鉛(Zn)、セリウム(Ce)及びサマリウム(Sm)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、Yはナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)及びタリウム(Tl)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、Zはホウ素(B)、リン(P)、砒素(As)及びタングステン(W)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。また、a〜jはそれぞれの元素の原子比を表し、a=12のとき、b=0.1〜7、c=0〜10、d=0〜10(但しc+d=1〜10)、e=0.05〜3、f=0〜2、g=0.04〜2、h=0〜3、i=0〜48の範囲にあり、またjは他の元素の酸化状態を満足させる数値である。)
The method for producing a conjugated diene according to any one of claims 1 to 7, wherein the catalyst is a complex oxide catalyst represented by the following general formula (1).
Mo a Bi b Co c Ni d F e X f Y g Z h Si i O j (1)
Wherein X is at least one element selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), zinc (Zn), cerium (Ce) and samarium (Sm), and Y is sodium (Na) , Potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) and at least one element selected from the group consisting of thallium (Tl), Z is boron (B), phosphorus (P), arsenic (As) And at least one element selected from the group consisting of tungsten (W), and a to j represent atomic ratios of the respective elements, and when a = 12, b = 0.1 to 7, c = 0 to 10, d = 0 to 10 (provided c + d = 1 to 10), e = 0.05 to 3, f = 0 to 2, g = 0.04 to 2, h = 0 to 3, i = 0 to 0 48, and j satisfies the oxidation state of other elements Numerical value is.)
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