JP2013119530A - Method for producing conjugated diene - Google Patents

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清光 高野
Hiroshi Takeo
弘 竹尾
Hiroshi Kameo
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an industrially advantageous method for producing conjugated diene capable of continuing operation stably by preventing contamination of fume into reaction gas drawn out from a cooling tower for cooling obtained reaction gas, in a method for producing conjugated diene such as butadiene by a catalytic oxidative dehydrogenation reaction of a monoolefin such as n-butene.SOLUTION: In this method for producing conjugated diene in which a raw material gas containing a ≥4C monoolefin and a molecular oxygen-containing gas are subjected to an oxidative dehydrogenation reaction to be carried out in the presence of a catalyst to obtain reaction gas containing corresponding conjugated diene, and the obtained reaction gas is introduced into a cooling tower 2 to be brought into contact with cooling water and cooled, a plate part 2A is formed in the cooling tower 2, and the mass ratio between a flow rate of the reaction gas introduced into the cooling tower 2 and a flow rate of the cooling water supplied into the plate part 2A of the cooling tower 2 is set at ≤0.3.

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。   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.

また、工業的な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の中でも、代表的な方法としては、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。)と酸素含有ガスとを触媒の存在下で反応させて、1,3−ブタジエンを含む反応ガスを得る方法がある。この方法では、反応ガスから高純度のブタジエンを分離回収するに先立ち、予め反応ガスを急冷塔(冷却塔)に供給して冷却水と接触させて冷却することで、反応ガス中の大部分の水蒸気を凝縮し、また高沸点の副生物である有機酸なども凝縮して、反応ガス中から除去することが行われている。   Further, among butadiene production by industrial catalytic oxidative dehydrogenation of n-butene, as a typical method, a mixture containing 2-butene, butane, etc. in addition to 1-butene (hereinafter, this mixture is referred to as “ BBSS] may be reacted with an oxygen-containing gas in the presence of a catalyst to obtain a reaction gas containing 1,3-butadiene, in which high purity butadiene is obtained from the reaction gas. Prior to the separation and recovery of the reaction gas, the reaction gas is supplied to a quenching tower (cooling tower) in advance and brought into contact with cooling water to cool, thereby condensing most of the water vapor in the reaction gas, and also by-products having a high boiling point. The organic acid or the like is also condensed and removed from the reaction gas.

この急冷塔の塔頂から抜き出される反応ガス中には、プロセスの閉塞の原因として、副生成物の微小な固体粒子が急冷塔内でヒュームとして存在するため、急冷塔の塔頂から抜き出される反応ガスをスクラバーに導入してこのヒュームを除去する方法(特開昭61−5030号公報)が提案されている。   In the reaction gas withdrawn from the top of the quenching tower, fine solid particles of by-products exist as fumes in the quenching tower as a cause of the blockage of the process. A method of removing the fumes by introducing a reactive gas into a scrubber has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 61-5030).

一方で、固体微粒子を含むヒュームの発生が、設備の閉塞や触媒の劣化の原因となることは、ブタジエンの製造以外の他の接触気相酸化反応を用いる化学プロセスでも一般的に知られており、例えば、特開昭56−113732号公報には、このような固体微粒子を除去するためにイソブチレンなどの炭化水素からメタクリル酸を製造する方法において、反応ガスをメタクリル酸凝縮装置に導入して冷却させた後、メタクリル酸凝縮装置で使用される循環冷却液の流量を調節することで、排ガス中に混入する1ミクロン前後の粒径を有する固形微粒子の量を低減することが記載されている。   On the other hand, the generation of fumes containing solid particulates is generally known to cause clogging of equipment and catalyst deterioration in chemical processes using catalytic gas phase oxidation other than butadiene production. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-117372 discloses a method for producing methacrylic acid from a hydrocarbon such as isobutylene in order to remove such solid fine particles, and cooling by introducing a reaction gas into a methacrylic acid condenser. After that, it is described that the amount of solid fine particles having a particle size of about 1 micron mixed in the exhaust gas is reduced by adjusting the flow rate of the circulating coolant used in the methacrylic acid condensing apparatus.

特開昭61−005030号公報JP 61-005030 A 特開昭56−113732号公報Japanese Patent Laid-Open No. 56-117372

上記特許文献1〜2に記載の方法を用いると、ブタジエンの製造における反応ガスを冷却するための急冷塔内のヒュームによる閉塞の問題は、ある程度回避することが可能であったが、これらの方法は、プロセスの煩雑さや大規模な設備を必要とするため、工業的に有利な方法とは言えなかった。また、上記特許文献1には、急冷塔内のヒュームに、粒径1.0μm前後の固形微粒子よりも更に粒径の小さい粒径(0.5μm以下)の固形微粒子が存在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、この粒径0.5μm以下の固形微粒子は、従来の一般的なスクラバーやフィルターなどのヒューム除去の手段では十分に除去することができず、これらが急冷塔やその塔頂のガス抜き出し配管内に蓄積されて閉塞を起し、工業規模のブタジエン連続製造プロセスにおいて長期安定運転ができないという問題があった。   When the methods described in Patent Documents 1 and 2 are used, the problem of clogging due to fumes in the quenching tower for cooling the reaction gas in the production of butadiene could be avoided to some extent. However, it is not an industrially advantageous method because it requires complicated processes and large-scale equipment. In addition, Patent Document 1 describes that solid fine particles having a particle size smaller than that of solid fine particles having a particle size of about 1.0 μm (0.5 μm or less) exist in the fumes in the quenching tower. However, according to the study by the present inventors, the solid fine particles having a particle diameter of 0.5 μm or less cannot be sufficiently removed by means of conventional fume removal such as a scrubber or a filter, These accumulated in the quenching tower and the gas extraction pipe at the top of the tower, causing clogging, and there was a problem that long-term stable operation could not be performed in an industrial scale butadiene continuous production process.

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、反応により得られる反応ガスを冷却塔で冷却するにあたり、冷却塔から抜き出される反応ガス中へのヒュームの混入を防止して、安定的に運転を継続することが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 reaction gas obtained by the reaction is cooled by a cooling tower. An object of the present invention is to provide an industrially advantageous method for producing a conjugated diene capable of preventing fume from being mixed into a reaction gas extracted from a cooling tower and allowing stable operation during cooling. To do.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、冷却塔内での反応ガスと冷却水との接触効率を上げることにより、反応ガス中に浮遊する粒径0.5μm以下の固形微粒子をガスからより効率的に分離することができるという考えの下、特定の構造の冷却塔を用い、この冷却塔に供給される反応ガスと冷却水の比を制御することで、ヒューム中の粒径0.5μm以下の固形微粒子を低減できる方法を見出した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have increased the contact efficiency between the reaction gas and the cooling water in the cooling tower, whereby a solid having a particle size of 0.5 μm or less suspended in the reaction gas. Based on the idea that fine particles can be separated from gas more efficiently, a cooling tower with a specific structure is used, and the ratio of the reaction gas and cooling water supplied to the cooling tower is controlled, so that The present inventors have found a method capable of reducing solid fine particles having a particle size of 0.5 μm or less.

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、以下の[1]〜[6]を要旨とする。   The present invention has been achieved on the basis of such findings, and the following [1] to [6] are summarized.

[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とを、触媒の存在下で酸化脱水素反応を行うことにより、対応する共役ジエンを含む反応ガスを得、得られた反応ガスを冷却塔に導入して冷却水と接触させて冷却する共役ジエンの製造方法において、該冷却塔内に棚段部が形成されており、該冷却塔に導入される前記反応ガスの流量と、該冷却塔の棚段部に供給される冷却水の流量との質量比が0.3以下であることを特徴とする共役ジエンの製造方法。 [1] By performing an oxidative dehydrogenation reaction between a source gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas in the presence of a catalyst, a reaction gas containing a corresponding conjugated diene is obtained and obtained. In the method for producing a conjugated diene, wherein the reaction gas is introduced into a cooling tower and brought into contact with cooling water for cooling, the step gas is formed in the cooling tower, and the reaction gas introduced into the cooling tower The mass ratio of the flow rate of this and the flow rate of the cooling water supplied to the shelf step part of this cooling tower is 0.3 or less, The manufacturing method of the conjugated diene characterized by the above-mentioned.

[2] 前記冷却塔の高さ方向において異なる2箇所以上の供給箇所から前記冷却水を供給して、前記反応ガスと接触させることを特徴とする[1]に記載の共役ジエンの製造方法。 [2] The method for producing a conjugated diene according to [1], wherein the cooling water is supplied from two or more different supply locations in the height direction of the cooling tower and is brought into contact with the reaction gas.

[3] 前記冷却塔に供給される冷却水の流量の合計に対する該冷却塔の棚段部以外に供給される冷却水の流量の割合が0〜35%の範囲であることを特徴とする[2]に記載の共役ジエンの製造方法。 [3] The ratio of the flow rate of the cooling water supplied to other than the shelf portion of the cooling tower with respect to the total flow rate of the cooling water supplied to the cooling tower is in the range of 0 to 35%. [2] The method for producing a conjugated diene according to [2].

[4] 前記冷却塔内の棚段部のトレイがシーブ型トレイを含むことを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の共役ジエンの製造方法。 [4] The method for producing a conjugated diene according to any one of [1] to [3], wherein the tray of the shelf in the cooling tower includes a sheave tray.

[5] 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]ないし[4]のいずれかに記載の共役ジエンの製造方法。
MoBibcNidefgSiij (1)
(式中、Qはコバルト(Co)及び/又はクロム(Cr)であり、Rは鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、ジルコニウム(Zr)、鉛(Pb)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、ハフニウム(Hf)、及びマンガン(Mn)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、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=0.5〜7、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=5〜48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。)
[5] The method for producing a conjugated diene according to any one of [1] to [4], wherein the catalyst is a composite oxide catalyst represented by the following general formula (1).
Mo a Bi b Q c Ni d Re X f Y g Z h Si i O j (1)
(Wherein Q is cobalt (Co) and / or chromium (Cr), R is iron (Fe), aluminum (Al), gallium (Ga), zirconium (Zr), lead (Pb), niobium (Nb ), Tantalum (Ta), hafnium (Hf), and manganese (Mn), at least one element selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), zinc (Zn), cerium ( Ce) and at least one element selected from the group consisting of samarium (Sm), and Y is a group consisting of sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) and thallium (Tl). And at least one element selected from the group consisting of boron (B), phosphorus (P), arsenic (As), and tungsten (W). In addition, a to j represent atomic ratios of the respective elements, and when a = 12, b = 0.5 to 7, c = 0 to 10, d = 0 to 10 (provided that c + d = 1) 10), e = 0.05-3, f = 0-2, g = 0.04-2, h = 0-3, i = 5-48, and j is the oxidation of other elements It is a numerical value that satisfies the condition.)

[6] 前記原料ガスが、エチレンの2量化により得られる1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン若しくはこれらの混合物を含有するガス、n−ブタンの脱水素若しくは酸化脱水素反応により生成するブテン留分、又は重油留分を流動接触分解する際に得られる炭素原子数が4の炭化水素を多く含むガスであることを特徴とする[1]ないし[5]のいずれかに記載の共役ジエンの製造方法。 [6] Gas containing 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene or a mixture thereof obtained by dimerization of ethylene as the raw material gas, dehydrogenation or oxidative dehydrogenation of n-butane Any one of [1] to [5], which is a gas containing a large amount of hydrocarbons having 4 carbon atoms, which is obtained when fluidizing the butene fraction or heavy oil fraction produced by The manufacturing method of conjugated diene of description.

本発明によれば、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、反応により得られる反応ガスを冷却塔で冷却するにあたり、煩雑なプロセスや大規模な設備を必要とすることなく、冷却塔内でヒュームを冷却水により効果的に洗浄除去し、冷却塔から抜き出される反応ガス中へのヒューム、特に粒径0.5μm以下の固形微粒子の混入を防止して、長期に亘り、安定的に運転を継続することが可能とされる。   According to the present invention, in the method for producing a conjugated diene such as butadiene by the catalytic oxidative dehydrogenation reaction of a monoolefin such as n-butene, a complicated process or large process is required for cooling the reaction gas obtained by the reaction in the cooling tower. Without requiring a large-scale facility, fumes are effectively washed and removed in the cooling tower with cooling water, and fumes into the reaction gas extracted from the cooling tower, particularly solid fine particles having a particle size of 0.5 μm or less. It is possible to prevent the contamination and continue the operation stably for a long time.

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. 実施例1におけるガス流量とフィルター二次側圧力の経時変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes with time in gas flow rate and filter secondary side pressure in Example 1. 実施例2におけるガス流量とフィルター二次側圧力の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of the gas flow rate in Example 2, and a filter secondary side pressure. 比較例1におけるガス流量とフィルター二次側圧力の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the gas flow rate and filter secondary side pressure in the comparative example 1. 比較例1においてフィルターに捕捉された固形分のSEM写真である。4 is a SEM photograph of solid content captured by a filter in Comparative Example 1.

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。   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.

本発明の共役ジエンの製造方法は、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とを、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含む反応ガスを得、この反応ガスを冷却塔に導入して冷却水と接触させて冷却する共役ジエンの製造方法において、棚段部、好ましくはシーブ型トレイよりなる棚段部を有する冷却塔を用い、この冷却塔に供給される反応ガスと冷却塔の棚段部に供給される冷却水の質量比を0.3以下に制御することを特徴とする。   The method for producing a conjugated diene according to the present invention is performed by supplying a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas to a reactor and performing an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst. In a method for producing a conjugated diene, wherein a reaction gas containing a conjugated diene is obtained, and the reaction gas is introduced into a cooling tower and brought into contact with cooling water to be cooled, the shelf has a shelf, preferably a sheave tray. A cooling tower is used, and the mass ratio of the reaction gas supplied to the cooling tower and the cooling water supplied to the shelf of the cooling tower is controlled to 0.3 or less.

以下に、本発明の共役ジエンの製造方法に従って、n−ブテンからブタジエンを製造する場合の製造プロセスの系統図を示す図1を参照して本発明を詳細に説明するが、本発明はn−ブテン(1−ブテン、2−ブテン(シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン))からのブタジエンの製造に限らず、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のモノオレフィンの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される。これらのモノオレフィンは必ずしも単離した形で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。例えば目的生成物である共役ジエンとして1,3−ブタンジエンを得ようとする場合には、高純度の1−ブテン又は2−ブテンを原料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ーブテンを分離して得られるn−ブテン(1−ブテン及び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。ここでいう、主成分とは、原料ガスに対して、通常40vol%以上、好ましくは60vol%以上、より好ましくは75vol%以上、特に好ましくは99vol%以上を占める成分をさす。また、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。含んでいても良い不純物として、具体的には、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やプロピレン、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。原料ガス中のこれらの不純物の量は、通常60vol%以下、好ましくは40vol%以下、より好ましくは1vol%以下である。原料ガス中の不純物量が多すぎると、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、好ましくない副生物が増える傾向にある。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 showing a system diagram of a production process in the case of producing butadiene from n-butene according to the method for producing a conjugated diene of the present invention. Not only the production of butadiene from butene (1-butene, 2-butene (cis-2-butene, trans-2-butene)), but also carbon atoms of 4 or more, preferably carbon atoms, such as pentene, methylbutene, dimethylbutene, etc. The present invention is effectively applied to the production of corresponding conjugated dienes by catalytic oxidative dehydrogenation of monoolefins of several 4-6. These monoolefins do not necessarily need to be used in an isolated form, and can be used in the form of any mixture as required. For example, when 1,3-butanediene is to be obtained as the conjugated diene as the target product, high-purity 1-butene or 2-butene can be used as a raw material, but it is produced as a by-product in the aforementioned naphtha decomposition. C 4 is obtained by separating butadiene and i-butene from fraction (BB) n- butenes (1-butene and 2-butene) fraction as a main component (BBSS) and n- dehydrogenation or oxidative dehydration of butane A butene fraction produced by an elementary reaction can also be used. The main component as used herein refers to a component that occupies 40 vol% or more, preferably 60 vol% or more, more preferably 75 vol% or more, and particularly preferably 99 vol% or more with respect to the raw material gas. Further, the source 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 contained include saturated hydrocarbons such as propane, n-butane, i-butane, and pentane, olefins such as propylene and pentene, dienes such as 1,2-butadiene, methylacetylene, and vinyl. Examples include acetylenes such as acetylene and ethylacetylene. The amount of these impurities in the source gas is usually 60 vol% or less, preferably 40 vol% or less, more preferably 1 vol% or less. If the amount of impurities in the raw material gas is too large, the concentration of 1-butene or 2-butene, which are the main raw materials, decreases and the reaction becomes slow, and undesirable by-products tend to increase.

図1において、1は反応器、2はクエンチ塔(冷却塔)、4,5,9は冷却器(熱交換器)、6,10はドレンポットを示し、符号100〜111は配管を示す。   In FIG. 1, 1 is a reactor, 2 is a quench tower (cooling tower), 4, 5 and 9 are coolers (heat exchangers), 6 and 10 are drain pots, and numerals 100 to 111 are pipes.

反応器1としては固定床多管式反応器や流動床反応器、プレート式反応器など公知の反応器を使用することが出来るが、ここでは固定床多管式反応器を例に説明する。   As the reactor 1, a known reactor such as a fixed bed multitubular reactor, a fluidized bed reactor, and a plate reactor can be used. Here, a fixed bed multitubular reactor will be described as an example.

[反応工程]
反応工程では、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、窒素ガスなどの不活性ガス、空気(分子状酸素含有ガス)、及び水(水蒸気)を導入し、これらの混合ガスを予熱器(図示せず)で150〜250℃程度に加熱した後、配管100より触媒が充填された反応器1に供給する。原料、窒素ガスなどの不活性ガス、空気、及び水(水蒸気)を反応器1に、直接別々の配管で供給してもよいが、反応器1が固定床反応器の場合は均一に混合した状態で反応器1に供給するのが好ましい。これは、反応器内で不均一な混合ガスが部分的に爆鳴気を形成したり、多管式反応器で管毎に異なる組成の原料が供給されるという事態を防ぐことが出来るというメリットがあるからである。反応器1が流動床反応器の場合は可燃性ガスと酸素を含むガスを別々に反応器に供給することで爆発範囲の回避が容易になる場合もある。
[Reaction process]
In the reaction process, n-butene as a raw material or a mixture containing n-butene such as the above-mentioned BBSS is gasified by a vaporizer (not shown), and an inert gas such as nitrogen gas, air (containing molecular oxygen) Gas) and water (water vapor) are introduced, and the mixed gas is heated to about 150 to 250 ° C. by a preheater (not shown), and then supplied to the reactor 1 filled with the catalyst through the pipe 100. The raw material, an inert gas such as nitrogen gas, air, and water (steam) may be supplied directly to the reactor 1 through separate pipes, but when the reactor 1 is a fixed bed reactor, it is mixed uniformly. The state is preferably supplied to the reactor 1. This is a merit that it is possible to prevent a situation in which a non-uniform mixed gas partially forms a squeal in the reactor or a raw material having a different composition is supplied to each tube in a multi-tube reactor. Because there is. When the reactor 1 is a fluidized bed reactor, avoiding the explosion range may be facilitated by separately supplying a combustible gas and a gas containing oxygen to the reactor.

分子状酸素含有ガスは、通常、分子状酸素が10vol%以上、好ましくは15vol%以上、更に好ましくは20vol%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ために必要なコストという観点から、分子状酸素含有ガスの分子状酸素の含有量は50vol%以下、好ましくは30vol%以下、更に好ましくは21vol%以下であることが好ましい。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。分子状酸素含有ガスの中のこれらの不純物の量は、窒素の場合通常90vol%以下、好ましくは85vol%以下、より好ましくは80vol%以下である。窒素以外の成分の場合、通常10vol%以下、好ましくは1vol%以下である。分子状酸素含有ガスの不純物量が多すぎると、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 is usually a gas containing molecular oxygen of 10 vol% or more, preferably 15 vol% or more, more preferably 20 vol% or more, and specifically preferably air. From the viewpoint of cost required for industrially preparing the molecular oxygen-containing gas, the molecular oxygen content of the molecular oxygen-containing gas is 50 vol% or less, preferably 30 vol% or less, more preferably 21 vol%. The following is preferable. 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 these impurities in the molecular oxygen-containing gas is usually 90 vol% or less, preferably 85 vol% or less, more preferably 80 vol% or less. In the case of components other than nitrogen, it is usually 10 vol% or less, preferably 1 vol% or less. If the amount of impurities in the molecular oxygen-containing gas is too large, it tends to be difficult to supply oxygen necessary for the reaction.

また、反応器1に原料ガスを供給するにあたり、あわせて窒素ガスなどの不活性ガス、及び水(水蒸気)を供給してもよい。不活性ガスとしては窒素、アルゴン、二酸化炭素などが挙げられるが経済的には窒素が好ましい。不活性ガスは、反応ガスが爆鳴気を形成しないようにブテン等の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)は不活性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、ブテン、及び分子状酸素含有ガスと共にこれらを原料ガスとして反応器1に供給するのがこのましい。   In addition, when supplying the raw material gas to the reactor 1, an inert gas such as nitrogen gas and water (water vapor) may be supplied. Examples of the inert gas include nitrogen, argon, carbon dioxide and the like, but nitrogen is preferable from an economical viewpoint. The inert gas adjusts the concentration of flammable gas such as butene and oxygen so that the reaction gas does not form squeal, so water (steam) is composed of flammable gas and oxygen in the same way as the inert gas. For reasons of adjusting the concentration and suppressing coking of the catalyst, it is preferable to supply these together with butene and a molecular oxygen-containing gas to the reactor 1 as a raw material gas.

反応ガスは、冷却塔での冷却後、溶媒と接触させることにより共役ジエンを主成分とする炭化水素を吸収分離する回収工程に供されるが、この回収工程で溶媒に回収されなかった窒素や酸素を主成分とする残存ガスを、この反応器1に循環供給しても良い。これにより原料コストを大きく低下することが出来、工業的に有利になる。この場合、残存ガス中の酸素濃度は前記の分子状酸素含有ガスの好ましい酸素濃度範囲外でも良い。このとき該残存ガスは吸収溶媒よりも高沸点の溶媒と接触させて微量含有する吸収溶媒を分離したり、触媒燃焼装置などの公知の技術を用いて残存する可燃物を除去しても良い。該残存ガスに含まれる酸素は酸素濃度計やガスクトマトグラフィーなどの公知の技術を用いて濃度を測定し、その結果に応じて反応器に新たに供給する分子状酸素含有ガスの量を調節することが望ましい。   The reaction gas is subjected to a recovery step of absorbing and separating hydrocarbons mainly composed of conjugated dienes by contacting with a solvent after cooling in a cooling tower. A residual gas mainly composed of oxygen may be circulated and supplied to the reactor 1. Thereby, the raw material cost can be greatly reduced, which is industrially advantageous. In this case, the oxygen concentration in the residual gas may be outside the preferable oxygen concentration range of the molecular oxygen-containing gas. At this time, the residual gas may be brought into contact with a solvent having a boiling point higher than that of the absorbing solvent to separate the absorbing solvent contained in a trace amount, or the remaining combustible material may be removed using a known technique such as a catalytic combustion apparatus. The concentration of oxygen contained in the residual gas is measured using a known technique such as an oxygen concentration meter or gas chromatography, and the amount of molecular oxygen-containing gas newly supplied to the reactor is adjusted according to the result. It is desirable.

この反応器1に供給する原料ガスは、酸素と可燃性ガスの混合物であることから、爆発範囲に入らないように各々のガス(ブテン、空気、及び必要に応じて不活性ガスと水(水蒸気))を供給する配管に設置された流量計にて流量を監視しながら、反応器入り口の組成制御を行い、例えば次のような原料ガス組成に調整される。   Since the raw material gas supplied to the reactor 1 is a mixture of oxygen and combustible gas, each gas (butene, air, and optionally inert gas and water (water vapor) is used so as not to enter the explosion range. The composition of the reactor inlet is controlled while monitoring the flow rate with a flow meter installed in the piping that supplies)), and adjusted to the following raw material gas composition, for example.

<原料ガス組成>
n−ブテン:C留分合計に対して50〜100vol%
留分合計:5〜15vol%
:C留分合計に対して40〜120vol%
:C留分合計に対して500〜1000vol%
O:C留分合計に対して90〜900vol%
<Raw gas composition>
n- butene: C 4 fraction 50~100Vol% of the total
C 4 fractions total: 5-15 vol%
O 2: C 4 40~120vol% relative fraction total
N 2: C 4 500~1000vol% relative fraction total
H 2 O: C 4 fraction 90~900Vol% of the total

なお、ここでいう爆発範囲とは、酸素と可燃性ガスの混合ガスが何らかの着火源の存在下で着火するような組成を持つ範囲のことである。可燃性ガスの濃度がある値より低いと着火源が存在しても着火しないことが知られており、この濃度を爆発下限界という。また可燃性ガスの濃度がある値より高いとやはり着火源が存在しても着火しないことが知られており、この濃度を爆発上限界という。各々の値は酸素濃度に依存しており、一般に酸素濃度が低いほど両者の値が近づき、酸素濃度がある値になったとき両者が一致する。このときの酸素濃度を限界酸素濃度と言い、酸素濃度がこれより低ければ可燃性ガスの濃度によらず混合ガスは着火しない。   The explosion range here is a range having a composition in which a mixed gas of oxygen and combustible gas is ignited in the presence of some ignition source. It is known that if the concentration of combustible gas is lower than a certain value, it will not ignite even if an ignition source is present, and this concentration is called the lower explosion limit. It is also known that if the concentration of combustible gas is higher than a certain value, it will not ignite even if an ignition source is present, and this concentration is called the upper limit of explosion. Each value depends on the oxygen concentration. In general, the lower the oxygen concentration, the closer the values are, and the two match when the oxygen concentration reaches a certain value. The oxygen concentration at this time is called a critical oxygen concentration. If the oxygen concentration is lower than this, the mixed gas will not be ignited regardless of the concentration of the combustible gas.

本発明の接触酸化脱水素反応を開始するときは、最初に反応器に供給する空気などの分子状酸素含有ガス、不活性ガス、水蒸気の量を調整して反応器入り口の酸素濃度が限界酸素濃度以下になるようにしてから可燃性ガスの供給を開始し、次いで可燃性ガス濃度が爆発上限界よりも濃くなるように可燃性ガスと空気などの分子状酸素含有ガスの供給量を増やしていくのが良い。   When starting the catalytic oxidative dehydrogenation reaction of the present invention, the oxygen concentration at the inlet of the reactor is limited oxygen by adjusting the amount of molecular oxygen-containing gas such as air, inert gas, and water vapor supplied to the reactor first. Start supplying flammable gas after reducing the concentration below, then increase the supply of flammable gas and molecular oxygen-containing gas such as air so that the flammable gas concentration is higher than the upper limit of explosion. It is good to go.

なお、爆発範囲外であっても、ある温度、圧力条件下で、ある時間保持されると発火する場合がある。このときの保持時間を発火遅れ時間という。反応器周りを設計するときは原料配管や反応ガス配管の滞留時間が発火遅れ時間以下になるように設計する必要がある。発火遅れ時間は温度や圧力、組成に依存するので一概には言えないが、混合原料配管の滞留時間は1000秒以下、反応ガス配管の滞留時間は10秒以下もしくは反応ガスを10秒以内に350℃以下に冷却することが望ましい。   In addition, even if it is outside the explosion range, it may ignite if kept for a certain period of time under a certain temperature and pressure condition. This holding time is called ignition delay time. When designing around the reactor, it is necessary to design the residence time of the raw material piping and the reaction gas piping to be less than the ignition delay time. Although the ignition delay time depends on temperature, pressure, and composition, it cannot be generally stated. However, the residence time of the mixed raw material pipe is 1000 seconds or less, the residence time of the reaction gas pipe is 10 seconds or less, or the reaction gas is 350 within 10 seconds. It is desirable to cool to below.

反応器1には、後述の酸化脱水素反応触媒が充填されており、触媒上でn−ブテンが酸素と反応し、ブタジエンと水が生成する。この酸化脱水素反応は発熱反応であり、反応により温度が上昇するが、反応温度は280〜400℃の範囲に調整することが好ましく、従って、反応器1は適宜冷却(例えば熱媒体(ジベンジルトルエンや溶融塩、水蒸気など)による除熱)して触媒層の温度を一定に制御する。   The reactor 1 is filled with an after-mentioned oxidative dehydrogenation reaction catalyst, and n-butene reacts with oxygen on the catalyst to produce butadiene and water. This oxidative dehydrogenation reaction is an exothermic reaction, and the temperature rises due to the reaction. The reaction temperature is preferably adjusted to a range of 280 to 400 ° C. Therefore, the reactor 1 is appropriately cooled (for example, a heat medium (dibenzyl Heat removal by toluene, molten salt, water vapor, etc.) and the temperature of the catalyst layer is controlled to be constant.

反応器1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0.02MPaG以上、更に好ましくは0.05MPaG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、通常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 1 is not particularly limited, but the lower limit is usually 0 MPaG or more, preferably 0.02 MPaG or more, more preferably 0.05 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 usually 0.5 MPaG or less, preferably 0.3 MPaG or less, more preferably 0.1 MPaG. As this value decreases, the explosion range tends to narrow.

反応器1の滞留時間は、特に限定されないが、下限は、通常0.36秒以上、好ましくは0.72秒以上、更に好ましくは1.2秒以上である。この値が大きくなるほど、転化率が高くなるというメリットがある。一方、上限は、通常7.2秒以下であり、好ましくは3.6秒以下、更に好ましくは1.8秒である。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 1 is not particularly limited, but the lower limit is usually 0.36 seconds or longer, preferably 0.72 seconds or longer, more preferably 1.2 seconds or longer. There is a merit that the higher the value, the higher the conversion rate. On the other hand, the upper limit is usually 7.2 seconds or less, preferably 3.6 seconds or less, and more preferably 1.8 seconds. The smaller this value, the smaller the reactor.

反応器1での接触酸化脱水素反応により得られる反応ガス中に含まれる原料ガス中のn−ブテン等のモノオレフィンに対応するブタジエン等の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。反応ガス中の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、反応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。   The concentration of the conjugated diene such as butadiene corresponding to the monoolefin such as n-butene in the raw material gas contained in the reaction gas obtained by the catalytic oxidative dehydrogenation reaction in the reactor 1 is the monoolefin contained in the raw material gas. Although it depends on the concentration of, it is usually 1 to 15 vol%, preferably 5 to 13 vol%, more preferably 9 to 11 vol%. The greater the concentration of the conjugated diene in the reaction gas, the lower the recovery cost, and the lower the advantage, there is an advantage that side reactions such as polymerization are less likely to occur when compressed in the next step. In addition, unreacted monoolefin may also be contained in the reaction gas, and its concentration is usually 0 to 7 vol%, preferably 0 to 4 vol%, more preferably 0 to 2 vol%.

反応器1の入り口組成が爆発上限界以上である場合、反応器1出口の組成も通常は爆発上限界以上であり、爆発の恐れはない。しかし、後段の、反応ガスを吸収溶媒と接触させてオレフィンや共役ジエンなどの炭化水素を溶媒に吸収させる回収工程でガス中の炭化水素の濃度が低下して爆発範囲に入る可能性がある。これを回避するには反応ガスを窒素などのイナートガスで希釈してから吸収溶媒と接触させることが考えられるが、反応器1の出口またはクエンチ塔2の出口の組成が限界酸素濃度以下になるように反応器1の入口条件や反応条件を調整した方が簡便である。例えばクエンチ塔2の出口に酸素濃度計を設置し、ここで測定される酸素濃度が8vol%以下になるように反応器1に供給する空気流量を調整したり反応温度を調整すれば良い。   When the composition at the inlet of the reactor 1 is above the upper explosion limit, the composition at the outlet of the reactor 1 is also usually above the upper explosion limit and there is no risk of explosion. However, there is a possibility that the concentration of hydrocarbons in the gas decreases and enters the explosion range in a subsequent recovery step in which the reaction gas is brought into contact with the absorbing solvent and hydrocarbons such as olefins and conjugated dienes are absorbed by the solvent. In order to avoid this, it is conceivable that the reaction gas is diluted with an inert gas such as nitrogen and then brought into contact with the absorbing solvent. However, the composition of the outlet of the reactor 1 or the outlet of the quench tower 2 is less than the critical oxygen concentration. It is easier to adjust the inlet conditions and reaction conditions of the reactor 1. For example, an oxygen concentration meter may be installed at the outlet of the quench tower 2, and the flow rate of air supplied to the reactor 1 or the reaction temperature may be adjusted so that the measured oxygen concentration is 8 vol% or less.

反応器1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、及び反応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100〜110mol%、好ましくは102〜107mol%、更に好ましくは103〜105mol%である。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 the outlet of the reactor 1 depends on the flow rate of the raw material gas at the reactor inlet and the flow rate of the reaction gas at the reactor outlet, but the ratio of the outlet flow rate to the normal inlet flow rate is 100. It is -110 mol%, Preferably it is 102-107 mol%, More preferably, it is 103-105 mol%. The outlet flow rate increases because the number of molecules increases stoichiometrically in the reaction in which butene is oxidatively dehydrogenated to produce butadiene and water, and in the reaction in which CO and CO 2 are produced as a side 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.

[冷却工程]
反応器1からの反応ガスは次いで配管101よりクエンチ塔(冷却塔)2の塔底に送給される。図示していないが、反応器1とクエンチ塔2の間に冷却用の熱交器を設置して反応ガスから熱回収を行なっても良い。
[Cooling process]
The reaction gas from the reactor 1 is then fed from the pipe 101 to the bottom of the quench tower (cooling tower) 2. Although not shown, a heat exchanger for cooling may be installed between the reactor 1 and the quench tower 2 to recover heat from the reaction gas.

クエンチ塔2では反応ガスを冷却水と接触させて反応ガスを冷却する。このクエンチ塔2では反応ガスの冷却に加えて酢酸などの水溶性の副生物が除去される。   In the quench tower 2, the reaction gas is brought into contact with cooling water to cool the reaction gas. In the quench tower 2, in addition to cooling the reaction gas, water-soluble by-products such as acetic acid are removed.

前述の如く、この冷却工程において副生成物である粒径0.5μm以下の微小な固体粒子がヒュームに含有されていると考えられる。後述の如く、この微小な固体粒子はテレフタル酸及びイソフタル酸を主成分とするものである。これらは、ガス中の微粒子濃度が低いため一般的なスクラバーでは十分に除去することが出来ない。フィルターを使用して除去する方法は、短期間でフィルターが閉塞するために年産数千〜数万トン規模で共役ジエンを製造するプラントを有するような工業的規模のプラントでは、フィルター交換などの運転管理やフィルターコストなどの設備費用の観点から好ましくない。   As described above, it is considered that fine solid particles having a particle size of 0.5 μm or less, which are by-products in this cooling step, are contained in the fume. As will be described later, the fine solid particles are mainly composed of terephthalic acid and isophthalic acid. These cannot be sufficiently removed with a general scrubber because the concentration of fine particles in the gas is low. The removal method using a filter is an operation such as filter replacement in an industrial-scale plant having a plant that produces conjugated dienes on the scale of thousands to tens of thousands of tons per year because the filter is clogged in a short period of time. This is not preferable from the viewpoint of equipment costs such as management and filter costs.

クエンチ塔2の型式は棚段塔、充填塔、スプレー塔など公知のものが使用でき、幾つかの方式を組み合わせても良いが、本発明では少なくとも一部には棚段部2Aが形成された冷却塔を使用する。例えば塔底に近い部分は高沸点化合物による汚れが懸念されるのでスプレーを採用し、塔の上側を棚段部とするという組み合わせにしても良い。充填層は汚れに弱いので、塔底に近い部分に使うよりも、他の方式と組み合わせて汚れにくい部分に採用するのが望ましい。   As the type of the quench tower 2, known ones such as a plate tower, a packed tower, and a spray tower can be used, and several methods may be combined. However, in the present invention, at least a part of the shelf 2 A is formed. Use a cooling tower. For example, a portion near the tower bottom may be contaminated with a high boiling point compound, so that a spray may be used and the upper side of the tower may be a shelf. Since the packed bed is vulnerable to dirt, it is desirable to use it in areas that are difficult to get dirty in combination with other methods, rather than being used near the tower bottom.

棚段部におけるトレイの形式としてシーブ型トレイ、デュアルフロー型トレイ、バッフル型トレイなど公知のものが使用できるが、デュアルフロー型トレイやバッフル型トレイは汚れには強いものの段効率が悪いため、少なくともトレイの一部はシーブ型トレイを含むことが好ましい。また、塔底に近い部分をバッフル型トレイとし、塔頂に近い部分はシーブ型トレイにするなど複数の形式のトレイを組み合わせても良い。   As a tray type in the shelf step portion, a known type such as a sheave type tray, a dual flow type tray, a baffle type tray can be used. Part of the tray preferably includes a sheave-type tray. Further, a plurality of types of trays may be combined, such as a baffle tray near the tower bottom and a sheave tray near the tower top.

クエンチ塔2の棚段部2Aの実段数は通常6〜100段、好ましくは10〜30段とする。棚段部の段数が少ないと冷却が不十分となったり水溶性副生物が除去できないデミリットがあり、多すぎるとクエンチ塔2の差圧が増大して反応器1の入口圧力が高くなり、爆発範囲が広がるデメリットがある。また、図1に示すクエンチ塔2のように、棚段部2Aの下部に空塔部(冷却水の噴霧領域)を形成する場合、棚段部2Aはクエンチ塔2の全高の1/1.1〜1/2の領域とし、空塔部はクエンチ塔2の全高の1/4〜1/20の領域とすることが好ましい。   The actual number of shelves 2A of the quench tower 2 is usually 6 to 100, preferably 10 to 30. If there are too few shelves, there will be some demilits that cannot be cooled sufficiently or water-soluble by-products cannot be removed. There are disadvantages that expand the range. Moreover, like the quench tower 2 shown in FIG. 1, when forming an empty tower part (cooling water spray area | region) in the lower part of the shelf part 2A, the shelf part 2A is 1/1. It is preferable to set it as a 1 to 1/2 area | region, and it is preferable to make an empty tower part into a 1/4 to 1/20 area | region of the total height of the quench tower 2. FIG.

冷却水は、クエンチ塔2の塔頂から供給(配管102)し、塔底から抜き出して(配管103)塔底の液面のレベルが一定になるように制御して廃水処理工程(図示せず)へ送液(配管106)する。塔頂から供給する冷却水は、反応ガスに含まれる水を冷却して凝縮させたものやクエンチ塔塔底から抜き出した水の少なくとも一部、フレッシュな水、他の工程で排出された水などを使用することが出来る。また、少なくとも一部の水を塔の中段及び/または塔底に供給しても良いし、塔の中段から少なくとも一部の水を抜き出しても良い。抜き出した水は塔に循環しても良いし(配管104,105)、廃水処理工程(配管106)に送っても良い。クエンチ塔2に供給する水は温度制御することが望ましく、特に塔から抜き出した水を塔に循環する場合は冷却する(冷却器4)ことが望ましい。塔から抜き出した水は固形物を含む場合があるのでストレーナーなどの公知手段で固形物を分離除去することが望ましい。また、クエンチ塔から抜き出した水を冷却するときに析出物が発生して冷却器が汚れることがあるので、冷却器を2器以上並列に設置して交互に運転/洗浄の切り替えを行なっても良い。   The cooling water is supplied from the top of the quench tower 2 (pipe 102), extracted from the bottom of the tower (pipe 103), and controlled so that the level of the liquid level at the bottom of the tower is constant. ) (Pipe 106). Cooling water supplied from the top of the tower includes water condensed in the reaction gas, condensed at least part of the water extracted from the bottom of the quench tower, fresh water, water discharged in other processes, etc. Can be used. Further, at least a part of the water may be supplied to the middle stage and / or the bottom of the tower, or at least a part of the water may be extracted from the middle stage of the tower. The extracted water may be circulated to the tower (pipes 104 and 105) or sent to a wastewater treatment process (pipes 106). The temperature of the water supplied to the quench tower 2 is desirably controlled, and in particular, when the water extracted from the tower is circulated to the tower, it is desirably cooled (cooler 4). Since water extracted from the tower may contain solids, it is desirable to separate and remove the solids by a known means such as a strainer. In addition, when cooling the water extracted from the quench tower, precipitates may be generated and the cooler may become dirty, so even if two or more coolers are installed in parallel and the operation / washing is switched alternately. good.

図1に示すクエンチ塔2では、塔頂から配管102より供給した冷却水を、塔底から配管103を経て抜き出し、ポンプ3により、配管106を経て一部を図示しない廃水処理工程に送給して処理し、残部のうちの一部を配管104を経てクエンチ塔2の棚段部2Aの高さ方向の中間位置に循環し、他部を配管105より棚段部2Aの下方に循環している。このように、冷却水をクエンチ塔の高さ方向において、異なる2箇所以上で供給することにより、粒径0.5μm以下の微小な固体粒子の除去効果を高めることができるので好ましい。   In the quench tower 2 shown in FIG. 1, the cooling water supplied from the top of the tower through the pipe 102 is extracted from the bottom of the tower through the pipe 103, and a part of the cooling water is sent to the waste water treatment process (not shown) through the pipe 106 by the pump 3. A part of the remaining part is circulated through the pipe 104 to the intermediate position in the height direction of the shelf part 2A of the quench tower 2, and the other part is circulated from the pipe 105 below the shelf part 2A. Yes. In this way, it is preferable to supply cooling water at two or more different locations in the height direction of the quench tower because the effect of removing fine solid particles having a particle size of 0.5 μm or less can be enhanced.

本発明においては、このクエンチ塔2内で、反応ガスに含まれるヒューム中の粒径0.5μm以下の微小な固体粒子を効率よく除去するために、クエンチ塔2に供給する反応ガスとクエンチ塔2の棚段部2Aに供給する冷却水の流量の質量比(以下「反応ガス/棚段部冷却水流量比」と称す場合がある。)を以下のように設定する。
反応ガス流量/棚段部に供給する冷却水の流量≦0.3
ここで、クエンチ塔2の棚段部2Aに供給する冷却水とは、棚段部2Aを通過する冷却水であり、図1に示されるクエンチ塔2の棚段部2Aであれば、配管102よりクエンチ塔2の塔頂に供給されて棚段部2Aを上から下まで流下する冷却水の流量と、配管104より棚段部2Aの高さ方向の中間位置に供給されて棚段部2Aの一部を流下する冷却水流量の合計の流量となる。
In the present invention, the reaction gas supplied to the quench tower 2 and the quench tower in order to efficiently remove minute solid particles having a particle size of 0.5 μm or less in the fumes contained in the reaction gas in the quench tower 2. The mass ratio of the flow rate of the cooling water supplied to the second shelf step 2A (hereinafter sometimes referred to as “reaction gas / shelf step cooling water flow rate ratio”) is set as follows.
Reaction gas flow rate / cooling water flow rate supplied to the shelf ≦ 0.3
Here, the cooling water supplied to the shelf step portion 2A of the quench tower 2 is the cooling water passing through the shelf step portion 2A, and if it is the shelf step portion 2A of the quench tower 2 shown in FIG. The flow rate of the cooling water that is supplied to the top of the quench tower 2 and flows down the shelf 2A from the top to the bottom, and is supplied from the pipe 104 to the intermediate position in the height direction of the shelf 2A. It becomes the total flow rate of the cooling water flow rate flowing down a part of.

この反応ガス/棚段部冷却水流量比が0.3超であると、十分な微粒子除去効果を得られない傾向がある。反応ガス/棚段部冷却水流量比は小さい程微粒子除去効果の面から好ましいが、反応ガス/棚段部冷却水流量比を小さくするには大量の冷却水が必要となり、冷却水コストが上昇する。このため、反応ガス/棚段部冷却水流量比は0.1〜0.3、特に0.15〜0.22とすることが好ましい。   When the reaction gas / shelf cooling water flow rate ratio is more than 0.3, there is a tendency that a sufficient fine particle removal effect cannot be obtained. The smaller the reaction gas / shelf cooling water flow ratio, the better from the viewpoint of particle removal effect, but a large amount of cooling water is required to reduce the reaction gas / shelf cooling water flow ratio and the cooling water cost increases. To do. For this reason, it is preferable that the reaction gas / shelf cooling water flow rate ratio is 0.1 to 0.3, particularly 0.15 to 0.22.

なお、棚段部2Aを通過する冷却水であっても、その供給位置が過度に低いと、供給された冷却水が棚段部2Aを通過する時間及び流域が短いことにより、十分な微粒子除去効果が得られない。従って、クエンチ塔2の棚段部2Aに供給される冷却水のうち、10%以上、例えば15〜100%、好ましくは50〜80%は、クエンチ塔2の塔頂から供給されることが好ましく、また、棚段部2Aの高さ方向の中間位置に供給される冷却水は、棚段部2Aの上部から、理論段数の1/4以上、例えば1/3〜1/1.3程度の高さ位置に供給されることが好ましい。この供給位置が低過ぎると微粒子除去効果が劣るものとなり、高過ぎると、冷却水をクエンチ塔2の高さ方向の複数箇所で供給することによる微粒子除去効果の向上効果を十分に得ることができない。   In addition, even if the cooling water that passes through the shelf 2A, if the supply position is excessively low, sufficient time for removing the fine particles is obtained due to the short time and basin of the supplied cooling water passing through the shelf 2A. The effect is not obtained. Therefore, 10% or more, for example, 15 to 100%, preferably 50 to 80% of the cooling water supplied to the shelf 2A of the quench tower 2 is preferably supplied from the top of the quench tower 2. In addition, the cooling water supplied to the intermediate position in the height direction of the shelf step portion 2A is 1/4 or more of the theoretical plate number, for example, about 1/3 to 1 / 1.3 from the upper portion of the shelf step portion 2A. It is preferable to be supplied at a height position. If this supply position is too low, the particulate removal effect will be inferior, and if it is too high, the effect of improving the particulate removal effect by supplying cooling water at a plurality of locations in the height direction of the quench tower 2 cannot be sufficiently obtained. .

また、図1に示すクエンチ塔2において、配管105より棚段部2Aの下方に供給される冷却水のように、棚段部2A以外の箇所に供給され、棚段部2Aを通過しない冷却水の流量は、クエンチ塔2に供給される全冷却水流量(図1のクエンチ塔2では、配管102からの冷却水と配管104からの冷却水と配管105からの冷却水の合計)の0〜35%、特に0〜20%であることが好ましい。この棚段部2A以外の箇所に冷却水を供給することにより、高沸成分が凝固して分離されるのでクエンチ塔が高沸成分により汚れることが防止されるという効果が奏されるが、この冷却水量が過度に多いと、棚段部2Aに冷却水を供給することによる微粒子の除去効果が損なわれる。   Further, in the quench tower 2 shown in FIG. 1, cooling water that is supplied to a place other than the shelf step portion 2 </ b> A and does not pass through the shelf step portion 2 </ b> A like the cooling water supplied from the pipe 105 to the lower portion of the shelf step portion 2 </ b> A. Is 0 to the total cooling water flow rate supplied to the quench tower 2 (in the quench tower 2 in FIG. 1, the total of the cooling water from the pipe 102, the cooling water from the pipe 104, and the cooling water from the pipe 105). It is preferably 35%, particularly 0 to 20%. By supplying cooling water to locations other than the shelf step portion 2A, the high boiling component is solidified and separated, so that the quench tower is prevented from being contaminated by the high boiling component. If the amount of cooling water is excessively large, the effect of removing fine particles by supplying cooling water to the shelf 2A is impaired.

なお、冷却水の温度については特に制限はなく、通常の冷却水温度条件が採用される。一般的には、クエンチ塔2の塔頂からの冷却水の温度は5〜70℃が好ましく、クエンチ塔2の塔底の液温は50〜90℃、塔頂の温度は10〜70℃程度となるように調整することが好ましい。   In addition, there is no restriction | limiting in particular about the temperature of a cooling water, A normal cooling water temperature condition is employ | adopted. Generally, the temperature of the cooling water from the top of the quench tower 2 is preferably 5 to 70 ° C., the liquid temperature at the bottom of the quench tower 2 is 50 to 90 ° C., and the temperature at the top of the tower is about 10 to 70 ° C. It is preferable to adjust so that.

クエンチ塔2で冷却された反応ガスは配管107よりクエンチ塔2の塔頂から抜き出され、必要に応じて冷却器5で更に冷却される。冷却により発生した凝縮水はクエンチ塔2に戻しても良いし、この凝縮水をクエンチ塔2の冷却水として用いても良い。   The reaction gas cooled in the quench tower 2 is extracted from the top of the quench tower 2 through the pipe 107 and further cooled in the cooler 5 as necessary. The condensed water generated by cooling may be returned to the quench tower 2, or this condensed water may be used as cooling water for the quench tower 2.

冷却された反応ガスは、配管109、フィルター7、配管110、圧縮機8、必要に応じて更に冷却器9、及び配管111を経て、反応ガスからブタジエンなどの共役ジエンを主成分とする炭化水素成分を回収するための図示しない回収工程へ供給されるが、クエンチ塔の塔頂圧力を制御するために少なくとも一部のガスを抜き出しても良いし、回収工程が稼動していないときは全量抜き出しても良い。抜き出したガスは貯蔵しても良いが、工業的には通常はフレアなどで焼却処理される。   The cooled reaction gas passes through the pipe 109, the filter 7, the pipe 110, the compressor 8, and further, if necessary, the cooler 9 and the pipe 111, and the hydrocarbon containing conjugated diene such as butadiene as a main component from the reaction gas. Although it is supplied to a recovery process (not shown) for recovering the components, at least a part of the gas may be extracted to control the top pressure of the quench tower, and when the recovery process is not operating, the entire amount is extracted. May be. The extracted gas may be stored, but industrially, it is usually incinerated with flare.

[回収工程]
冷却された反応ガスから炭化水素を回収する技術として、反応ガスを炭素原子数6〜10の飽和炭化水素や炭素原子数6〜8の芳香族炭化水素、アミド化合物などの溶媒と接触させて吸収させる方法が知られている。
吸収効率を向上するために圧縮機8で反応ガスを圧縮することが望ましく、通常0.1〜0.9MPaG、好ましくは0.2〜0.6MPaG、更に好ましくは0.25〜0.35MPaGで実施される。この圧力が大きいほど、回収工程における吸収効率が良くなるというメリットがあり、小さいほど建設費が下がるというメリットがある。
[Recovery process]
As a technique for recovering hydrocarbons from a cooled reaction gas, the reaction gas is brought into contact with a solvent such as a saturated hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon having 6 to 8 carbon atoms, or an amide compound, and absorbed. The method of making it known is known.
In order to improve the absorption efficiency, it is desirable to compress the reaction gas with the compressor 8, usually 0.1 to 0.9 MPaG, preferably 0.2 to 0.6 MPaG, more preferably 0.25 to 0.35 MPaG. To be implemented. The greater the pressure, the better the absorption efficiency in the recovery process, and the smaller the advantage, the lower the construction cost.

吸収溶媒の種類によっては加水分解するものがあるため、必要に応じて反応ガスをモレキュラーシーブなどの脱水剤と接触させるなどの公知技術により脱水しても良い。加水分解しない溶媒の場合は反応ガスを脱水処理する必要はないが、必要に応じて蒸留精製したり非水溶性溶媒の場合は分液するなどの方法で水を分離しても良い。   Depending on the type of the absorbing solvent, some of them may be hydrolyzed, and may be dehydrated by a known technique such as bringing the reaction gas into contact with a dehydrating agent such as molecular sieve, if necessary. In the case of a solvent that does not hydrolyze, it is not necessary to dehydrate the reaction gas, but if necessary, water may be separated by a method such as distillation purification or separation in the case of a water-insoluble solvent.

炭化水素ガスを吸収した溶媒は、必要に応じて微量溶存する酸素や窒素などを分離するために加熱処理を行った後、蒸留して共役ジエンを主成分とする炭化水素と溶媒とを分離する。蒸留により得られた共役ジエンを主成分とする炭化水素留分は、必要に応じて更に精製処理を行なったり、重合禁止剤を添加しても良い。   The solvent that has absorbed the hydrocarbon gas is subjected to heat treatment to separate trace amounts of dissolved oxygen, nitrogen, etc., if necessary, and then distilled to separate the hydrocarbon containing conjugated diene as the main component and the solvent. . The hydrocarbon fraction containing conjugated diene as a main component obtained by distillation may be further purified as necessary, or a polymerization inhibitor may be added.

[複合酸化物触媒]
以下に、本発明で好適に用いられる酸化脱水素反応触媒について説明する。
本発明で用いる酸化脱水素反応複合酸化物触媒は、下記一般式(1)で表される複合酸化物触媒であることが好ましい。
MoBibcNidefgSiij (1)
(式中、Qはコバルト(Co)及び/又はクロム(Cr)であり、Rは鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、ジルコニウム(Zr)、鉛(Pb)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、ハフニウム(Hf)、及びマンガン(Mn)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、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=0.5〜7、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=5〜48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。)
[Composite oxide catalyst]
Hereinafter, the oxidative dehydrogenation catalyst suitably used in the present invention will be described.
The oxidative dehydrogenation reaction composite oxide catalyst used in the present invention is preferably a composite oxide catalyst represented by the following general formula (1).
Mo a Bi b Q c Ni d Re X f Y g Z h Si i O j (1)
(Wherein Q is cobalt (Co) and / or chromium (Cr), R is iron (Fe), aluminum (Al), gallium (Ga), zirconium (Zr), lead (Pb), niobium (Nb ), Tantalum (Ta), hafnium (Hf), and manganese (Mn), at least one element selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), zinc (Zn), cerium ( Ce) and at least one element selected from the group consisting of samarium (Sm), and Y is a group consisting of sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) and thallium (Tl). And at least one element selected from the group consisting of boron (B), phosphorus (P), arsenic (As), and tungsten (W). In addition, a to j represent atomic ratios of the respective elements, and when a = 12, b = 0.5 to 7, c = 0 to 10, d = 0 to 10 (provided that c + d = 1) 10), e = 0.05-3, f = 0-2, g = 0.04-2, h = 0-3, i = 5-48, and j is the oxidation of other elements It is a numerical value that satisfies the condition.)

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であって、モリブデン化合物、Rから選ばれる化合物、ニッケル化合物及びQから選ばれる化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種とシリカとを含む原料化合物水溶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、該触媒前駆体、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されたものであることが好ましく、特にRとしてはFeが好ましく、QとしてはCoが好ましい。このような方法で製造された複合酸化物触媒であれば、その高い触媒活性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る。   The composite oxide catalyst is a method for producing the composite oxide catalyst through a process in which the source compounds of the constituent elements constituting the composite oxide catalyst are integrated and heated in an aqueous system, and is selected from molybdenum compounds and R A pre-process for producing a catalyst precursor by heat-treating a raw material compound aqueous solution containing at least one selected from the group consisting of a compound, a nickel compound and a compound selected from Q and silica or a dried product obtained by drying the aqueous solution And the catalyst precursor, the molybdenum compound, and the bismuth compound are integrated with an aqueous solvent, and are dried and fired. Is preferably Co. If it is the complex oxide catalyst manufactured by such a method, conjugated dienes, such as a butadiene, can be manufactured with the high catalyst activity and a high yield.

以下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。
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。また、前記aが1<a/(c+d+e)<3を満足する値であることが好ましい。さらに、前記aが0<a/b<8を満足する値であることが好ましい。
Hereinafter, a method for producing a composite oxide catalyst suitable for the present invention will be described.
In this method for producing a composite oxide catalyst, the molybdenum used in the preceding step is molybdenum corresponding to a partial atomic ratio (a 1 ) of the total atomic ratio (a) of molybdenum, The molybdenum used 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 1 <a 1 / (c + d + e) <3. Furthermore, it is preferable that a 2 is a value satisfying 0 <a 2 / b <8.

上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。   Source compounds of the above component elements include oxides, nitrates, carbonates, ammonium salts, hydroxides, carboxylates, ammonium carboxylates, ammonium halides, hydrogen acids, acetylacetonates, alkoxides of the component elements. The following are mentioned as the specific example.

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。
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。
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。
Examples of Mo supply source compounds include ammonium paramolybdate, molybdenum trioxide, molybdic acid, ammonium phosphomolybdate, and phosphomolybdic acid.
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.
Examples of Si source compounds include silica, granular silica, colloidal silica, and fumed silica.

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 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。
上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。
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.
When sodium carbonate or sodium bicarbonate is used instead of the above ammonium carbonate or ammonium bicarbonate, a complex carbonate compound with Bi, Na and X components can be produced.

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。
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 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.
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。
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。
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.
Examples of W source compounds include ammonium paratungstate, tungsten trioxide, tungstic acid, and phosphotungstic acid.

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。
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。
Cr、Al、Ga、Zr、Pb、Nb、Ta、Hf、Mnなどの供給源化合物としては、各々対応する硝酸塩、塩化塩、炭酸塩、酢酸塩などが挙げられる。
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.
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.
Examples of source compounds such as Cr, Al, Ga, Zr, Pb, Nb, Ta, Hf, and Mn include corresponding nitrates, chlorides, carbonates, acetates, and the like.

前工程において用いる原料化合物水溶液は、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(R)、ニッケル又はコバルト(Q)の少なくとも一方、及びシリカを含む水溶液、水スラリー又はケーキである。 The raw material compound aqueous solution used in the previous step is an aqueous slurry containing at least molybdenum (corresponding to a 1 in the total atomic ratio a), iron (R), nickel or cobalt (Q), and silica as a catalyst component, and water slurry. Or a cake.

この原料化合物水溶液の調製は、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)上記の各供給源化合物を一括して混合する方法、(ロ)上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)上記の各供給源化合物を段階的に混合する方法、(ニ)上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 raw material compound aqueous solution 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 of mixing the above-mentioned source compounds in a lump, (b) a method of mixing the above-mentioned source compounds in a lump and aging, and (c) a method of mixing each of the above-mentioned source compounds. Supply of each component element is a method of stepwise mixing, (d) a method of repeatedly mixing and aging the above-mentioned source compounds stepwise, and a method of combining (b) to (d). 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.

上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、シリカを混合する方法等が挙げられる。   As a specific method of the above 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 of adding a mixture of an iron compound and a nickel compound and / or a cobalt compound to an aqueous solution of a molybdenum compound while heating, and mixing silica.

このようにして得られたシリカを含む原料化合物水溶液(触媒前駆体用スラリー)を60〜90℃に加温し、熟成する。   The raw material compound aqueous solution (catalyst precursor slurry) containing silica thus obtained is heated to 60 to 90 ° C. and aged.

この熟成とは、上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 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.

上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.

上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。   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.

上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。   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.

上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 material salt aqueous solution or granules or cakes obtained by drying the aqueous 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質量%であることが好ましく、1〜3質量%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、前記のように、次式により与えられる値である。
灼熱減量(%)=[(W−W)/W]×100
: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質量(g)
: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
質量(g)
The ignition loss of the catalyst precursor obtained after the heat treatment is preferably 0.5 to 5% by mass, and more preferably 1 to 3% by mass. By setting the ignition loss within this range, a catalyst having a high raw material conversion rate and high selectivity can be obtained. Note that the loss on ignition is a value given by the following equation as described above.
Burning loss (%) = [(W 0 −W 1 ) / W 0 ] × 100
W 0 : Mass (g) of the catalyst precursor after drying at 150 ° C. for 3 hours to remove adhering moisture
W 1 : after further heat-treating the catalyst precursor excluding adhering moisture at 500 ° C. for 2 hours
Mass (g)

後工程では、上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。この際、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ため、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 a later step, the integration of the above procatalyst 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. At this time, since the bismuth source compound is bismuth which is hardly soluble or insoluble in water, the 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脱水素反応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 that is highly active and gives the target oxidative dehydrogenation reaction product in high yield can be obtained.

このようにして得られる複合酸化物触媒は、通常、反応活性を調整するためのイナートボールと共に反応器に充填されて固定床が形成される。
イナートボールとしては、アルミナ、ジルコニア等のセラミックの球状体が用いられる。イナートボールは通常、複合酸化物触媒と同等の大きさであり、その粒径は2〜10mm程度である。
The composite oxide catalyst thus obtained is usually packed in a reactor together with an inert ball for adjusting the reaction activity to form a fixed bed.
As the inert ball, a ceramic spherical body such as alumina or zirconia is used. The inert ball is usually the same size as the composite oxide catalyst, and its particle size is about 2 to 10 mm.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
なお、以下において「部」は「質量部」を意味する。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
In the following, “part” means “part by mass”.

[参考例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54部を純水250部に加温して溶解させる。次に硝酸第二鉄7.18部、硝酸コバルト31.8部及び硝酸ニッケル31.8部を純水60部に加温して溶解させる。これらの溶液を、充分に撹拌しながら徐々に混合する。次に、シリカ64部を加えて、充分に攪拌する。このスラリーを75℃に加温し、5時間熟成する。その後、スラリーを加熱乾燥した後、空気雰囲気中、300℃で1時間の熱処理に付す。得られた触媒前駆体の粒状固体を粉砕し、パラモリブデン酸アンモニウム40.1部を純水150部にアンモニア水9部を加えて溶解した溶液に分散させる。次に、純水40部にホウ砂0.85部及び硝酸カリウム0.36部を加温下に溶解させて、上記スラリーに加える。次に、Naを0.45%固溶した次炭酸ビスマス58.1部を加えて、撹拌混合する。このスラリーを加熱乾燥した後、得られた粒状固体を小型成形機にて径5mm、高さ4mmの錠剤に打錠成型し、次に500℃で4時間の焼成を行って、複合酸化物触媒を得た。
[Reference Example 1: Preparation of composite oxide catalyst]
54 parts of ammonium paramolybdate are heated and dissolved in 250 parts of pure water. Next, 7.18 parts of ferric nitrate, 31.8 parts of cobalt nitrate, and 31.8 parts of nickel nitrate are heated and dissolved in 60 parts of pure water. These solutions are gradually mixed with good stirring. Next, 64 parts of silica is added and stirred thoroughly. This slurry is heated to 75 ° C. and aged for 5 hours. Thereafter, the slurry is heated and dried, and then subjected to heat treatment at 300 ° C. for 1 hour in an air atmosphere. The obtained granular solid of the catalyst precursor is pulverized, and 40.1 parts of ammonium paramolybdate is dispersed in a solution obtained by adding 9 parts of ammonia water to 150 parts of pure water. Next, 0.85 part of borax and 0.36 part of potassium nitrate are dissolved in 40 parts of pure water under heating and added to the slurry. Next, 58.1 parts of bismuth subcarbonate in which Na is dissolved in 0.45% is added and mixed by stirring. After the slurry was dried by heating, the obtained granular solid was compressed into tablets of 5 mm in diameter and 4 mm in height using a small molding machine, and then calcined at 500 ° C. for 4 hours to obtain a composite oxide catalyst. Got.

[実施例1]
図1に示す方法で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本当たり、製造例1で製造された複合酸化物触媒622mlとイナートボール(Tipton Corp.製)384mlとを充填した。
ナフサ分解で副生するC留分からのブタジエンの抽出分離プロセスから排出されたBBSSと、空気と窒素と水蒸気を下記の流量で供給して、原料ガスとして混合した後、予熱器(図示せず)で217℃に加熱した後、反応器1に供給した(配管100)。反応器1内の反応管の周囲には、約331℃の熱媒(熱媒ラインは図示せず)を流して反応管内部の温度を約344〜390℃に調整した。
[Example 1]
1,3-butadiene was produced by the method shown in FIG.
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 mixed with 622 ml of the composite oxide catalyst produced in Production Example 1 and an inert ball (manufactured by Tipton Corp.) per reaction tube. 384 ml was charged.
And BBSS discharged from butadiene extraction separation process from C 4 fraction by-produced in naphtha cracking, by supplying air and nitrogen and water vapor at a flow rate below were mixed as a raw material gas, without pre-heater (shown ) And then supplied to the reactor 1 (pipe 100). Around the reaction tube in the reactor 1, a heating medium (heating medium line not shown) of about 331 ° C. was flowed to adjust the temperature inside the reaction tube to about 344 to 390 ° C.

原料ガスの流量は以下の通りで合計を質量換算すると237.8質量部/hrであった。
BBSS:16.5容量部/hr
空気 :88.8容量部/hr
窒素 :54.3容量部/hr
水蒸気 :17.6容量部/hr
The flow rate of the raw material gas was as follows, and the total was 237.8 parts by mass / hr in terms of mass.
BBSS: 16.5 capacity parts / hr
Air: 88.8 parts by volume / hr
Nitrogen: 54.3 parts by volume / hr
Water vapor: 17.6 parts by volume / hr

反応器1からの反応ガスは、クエンチ塔2の塔底に供給した(配管101)。クエンチ塔2は実段数30段のシーブ型トレイを有する棚段塔で、その塔頂に純水を200質量部/hrで供給(配管102)し、ダウンカマーを通って塔底に落下した水は塔底から抜き出し(配管103)、塔底の液面計(釜下部の湾曲部より上に200mmの位置を液面0%、反応ガスの入口ノズルから下に500mmの位置を液面100%となるように液面計を設定)の指示が30%になるように制御して一部の水を廃水タンク(図示せず)へ送液(配管106)した。また、一部の水をポンプのミニマムフローとしてクエンチ塔塔底へ循環(図示せず)し、残りの水を熱交換器4で50℃まで冷却して、その一部をクエンチ塔2の上から数えて16段目のトレイへ供給(配管104)して反応ガスと接触させ、残りの水をトレイ下部に噴霧(配管105)して反応ガスと接触させた。なお、クエンチ塔のトレイ設置部分は、クエンチ塔の全高の1/1.4の領域であり、トレイ下部の噴霧領域は、クエンチ塔の全高の1/7.2の領域である。   The reaction gas from the reactor 1 was supplied to the bottom of the quench tower 2 (pipe 101). The quench tower 2 is a tray tower having a sheave-type tray having 30 actual stages, and pure water is supplied to the top of the tower at a rate of 200 parts by mass / hr (pipe 102), and water that falls to the bottom of the tower through a downcomer. Is extracted from the bottom of the tower (pipe 103), and the liquid level gauge at the bottom of the tower (the position of 200mm above the curved portion at the bottom of the kettle is 0% liquid level, and the position of 500mm below the reaction gas inlet nozzle is the liquid level 100%. The liquid level gauge was set to 30%, and a part of water was fed to a waste water tank (not shown) (pipe 106). Also, a part of the water is circulated to the bottom of the quench tower as a pump minimum flow (not shown), the remaining water is cooled to 50 ° C. by the heat exchanger 4, and a part of the water is The water was supplied to the 16th tray (pipe 104) and contacted with the reaction gas, and the remaining water was sprayed (pipe 105) on the bottom of the tray to contact the reaction gas. The tray installation portion of the quench tower is an area of 1 / 1.4 of the total height of the quench tower, and the spray area at the bottom of the tray is an area of 1 / 7.2 of the total height of the quench tower.

それぞれの流量は弁を手動操作で調整したため多少の変動が見られたが、平均で16段目のフィードが約955質量部/hr、塔底への噴霧が約507質量部/hrであった。シーブ型トレイに供給した配管102、104からの冷却水量の合計は平均で約1155質量部/hrであった。   Each flow rate was slightly changed due to manual adjustment of the valve, but the average of the 16th stage feed was about 955 parts by mass / hr and the spray to the bottom of the column was about 507 parts by mass / hr. . The total amount of cooling water supplied from the pipes 102 and 104 to the sheave tray was about 1155 parts by mass / hr on average.

クエンチ塔2の塔底に供給された反応ガス(質量部/hr)とシーブ型トレイに供給した水(質量部/hr)との流量の比率は0.21(=237.8/1155)であった。クエンチ塔2に供給した冷却水(循環水を含む)の内、塔底に噴霧した水の比率は31%(={507/(507+1155)}×100)であった。   The ratio of the flow rate of the reaction gas (mass / hr) supplied to the bottom of the quench tower 2 and the water (mass / hr) supplied to the sieve tray is 0.21 (= 237.8 / 1155). there were. The ratio of water sprayed to the bottom of the cooling water (including circulating water) supplied to the quench tower 2 was 31% (= {507 / (507 + 1155)} × 100).

クエンチ塔塔底に供給された反応ガスは塔頂及び16段から供給された水、塔底にスプレーされた水と接触して冷却されたのち塔頂から抜き出された(配管107)。塔頂に供給した水の温度は気温の影響で変動が見られたが9〜15℃であった。クエンチ塔塔底の液温度は約67℃、塔頂温度は10〜23℃であった。   The reaction gas supplied to the bottom of the quench tower was cooled in contact with the water supplied from the top and the 16th stage of the tower and the water sprayed on the bottom of the tower, and then extracted from the top (pipe 107). The temperature of the water supplied to the top of the tower was 9 to 15 ° C., although fluctuations were observed due to the temperature. The liquid temperature at the bottom of the quench tower was about 67 ° C, and the top temperature was 10-23 ° C.

塔頂から抜き出した反応ガスは、更に5℃の冷水を冷却媒体に用いた熱交換器5で冷却して反応ガス中に含まれる水分を凝縮させた。ここで凝縮した水はクエンチ塔の塔底に戻した(凝縮した水をクエンチ塔塔底に戻す配管は図示せず)。水分を凝縮した後の反応ガスの一部はクエンチ塔塔頂の圧力を25kPaGに維持するように制御する圧力調整弁を通してフレアに放出して燃焼させた。   The reaction gas extracted from the top of the column was further cooled by a heat exchanger 5 using cold water at 5 ° C. as a cooling medium to condense water contained in the reaction gas. The water condensed here was returned to the bottom of the quench tower (the piping for returning the condensed water to the bottom of the quench tower was not shown). A part of the reaction gas after condensing moisture was discharged into the flare through a pressure control valve that controls the pressure at the top of the quench tower to be maintained at 25 kPaG and burned.

残りのガスはフィルター7を通してから圧縮機8に供給した。ガス流量は圧縮機8の交流に設置した流量調節弁で制御した(図示せず)。ガス流量は約75時間目までは約88容量部/hrで、それ以降は109容量部/hrとした。フィルター7は、反応ガスに含まれる固形物を回収することを目的に日本ポ−ル社製のポールセルフィルター(定格ろ過精度0.5μm)をフィルターハウジングに12本並列に装着して使用した。フィルターの二次側に圧力計を設置し、フィルターの二次側の圧力を記録した。フィルターが固形物で閉塞して圧損が大きくなるとフィルターの二次側の圧力が低下するので、この圧力低下を反応ガス中に含まれる固形物量の目安とした。   The remaining gas was supplied to the compressor 8 after passing through the filter 7. The gas flow rate was controlled by a flow rate control valve installed in the AC of the compressor 8 (not shown). The gas flow rate was about 88 parts by volume / hr until about 75 hours, and 109 parts by volume / hr thereafter. The filter 7 was used with 12 pole cell filters (rated filtration accuracy 0.5 μm) manufactured by Nippon Pol Co., Ltd. mounted in parallel on the filter housing for the purpose of recovering solids contained in the reaction gas. A pressure gauge was installed on the secondary side of the filter and the pressure on the secondary side of the filter was recorded. Since the pressure on the secondary side of the filter decreases when the filter is clogged with solids and the pressure loss increases, this pressure decrease was used as a measure of the amount of solids contained in the reaction gas.

フィルター7にガスを流通し始めたときのフィルター7の二次側の圧力は21kPaGであったが、371時間後には16.1kPaGとなった。ガス流量を109容量部/hrに増やした後の圧力の低下速度を一次近似すると−0.0068kPa/hrとなった。このときのガス流量と圧力の変化を図2に示す。
また、運転前後のフィルターの質量差及びハウジングに付着していた固形物を回収して質量を測定した結果から、運転期間中にクエンチ塔から飛散した固形物の量を求めた。これを運転期間中にフィルターに流したガス量で割ることでガス中の固形物濃度を求めたところ0.01g/Nm未満であることが分かった。
結果を表1に示す。
The pressure on the secondary side of the filter 7 when the gas began to flow through the filter 7 was 21 kPaG, but after 371 hours it was 16.1 kPaG. When the rate of pressure decrease after increasing the gas flow rate to 109 parts by volume / hour was first-order approximated, it was -0.0068 kPa / hr. FIG. 2 shows changes in gas flow rate and pressure at this time.
Further, the amount of solid matter scattered from the quench tower during the operation period was determined from the mass difference between the filter before and after the operation and the result of collecting the solid matter adhering to the housing and measuring the mass. By dividing this by the amount of gas passed through the filter during the operation period, the solids concentration in the gas was determined and found to be less than 0.01 g / Nm 3 .
The results are shown in Table 1.

[実施例2]
運転条件を以下のようにした以外は実施例1と同様に実施した。
・原料ガスの流量は以下の通りであり、合計を質量換算すると180質量部/hrであった。
BBSS:13.2容量部/hr
空気 :62.0容量部/hr
窒素 :30.9容量部/hr
水蒸気 :35.3容量部/hr
・反応器1の熱媒温度は328℃とした。
・フィルター7に流したガス流量は85容量部/hrであった。ただし、285時間目に一旦運転を停止し、運転再開後の約20時間のみガス流量を約22容量部/hrとした(経過時間には停止した時間は含まない)。
・クエンチ塔の上から16段目のトレイに供給する冷却水量は平均で約941質量部/hrとし、クエンチ塔塔底への噴霧水量は平均で約508質量部/hrとした。
[Example 2]
The same operation as in Example 1 was performed except that the operating conditions were as follows.
The flow rate of the raw material gas is as follows, and the total was 180 parts by mass / hr when converted to mass.
BBSS: 13.2 capacity parts / hr
Air: 62.0 parts by volume / hr
Nitrogen: 30.9 parts by volume / hr
Water vapor: 35.3 parts by volume / hr
-The heat medium temperature of the reactor 1 was 328 degreeC.
-The gas flow rate which flowed to the filter 7 was 85 volume part / hr. However, the operation was temporarily stopped at 285 hours, and the gas flow rate was set to about 22 parts by volume / hr only for about 20 hours after the resumption of operation (the elapsed time does not include the stopped time).
The amount of cooling water supplied to the 16th tray from the top of the quench tower was about 941 parts by mass / hr on average, and the amount of water sprayed to the bottom of the quench tower was about 508 parts by mass on average.

シーブ型トレイに供給した配管102、104からの冷却水量の合計は平均で約1141質量部/hrであった。
クエンチ塔塔底に供給された反応ガス(質量部/hr)とシーブ型トレイに供給した冷却水(質量部/hr)との流量の比率は0.16であった。
クエンチ塔に供給した冷却水(循環水を含む)の内、塔底に噴霧した水の比率は31%であった。
The total amount of cooling water supplied from the pipes 102 and 104 to the sheave tray was about 1141 parts by mass / hr on average.
The flow rate ratio between the reaction gas (mass / hr) supplied to the bottom of the quench tower and the cooling water (mass / hr) supplied to the sieve tray was 0.16.
Of the cooling water (including circulating water) supplied to the quench tower, the ratio of water sprayed to the tower bottom was 31%.

フィルター7に通したガス流量とフィルター7の二次側圧力の変化を図3に示す。ガス流量を減らしたときを除くと圧力の低下速度は一次近似で−0.0019kPa/hrとなった。
ガス流通を停止後にフィルターを取り出したところ、フィルターに固形物はほとんど付着していなかった。やや湿っていたので乾燥させてから質量を測定したところ運転前よりも軽くなり、付着した固形物量を定量することが出来なかった。新品のフィルターがわずかに吸湿していたために乾燥による質量減少が固形物の付着量よりも大きかったと考えられる。
結果を表1に示す。
FIG. 3 shows changes in the gas flow rate passed through the filter 7 and the secondary pressure of the filter 7. Except when the gas flow rate was reduced, the pressure decrease rate was -0.0019 kPa / hr in a first order approximation.
When the filter was taken out after the gas flow was stopped, almost no solid matter adhered to the filter. Since it was slightly wet, the weight was measured after drying and it was lighter than before the operation, and the amount of attached solid matter could not be determined. It is considered that the weight loss due to drying was larger than the amount of solids deposited because the new filter slightly absorbed moisture.
The results are shown in Table 1.

[比較例1]
反応条件を以下のようにした以外は実施例1と同様に実施した。
・原料ガスの流量は以下の通りで合計を質量換算すると224.7質量部/hrであった。
BBSS:16.5容量部/hr
空気 :75.0容量部/hr
窒素 :41.1容量部/hr
水蒸気 :44.1容量部/hr
・反応器1の熱媒温度は344℃とした。
・フィルターに流したガス流量は85容量部/hrであった。
・クエンチ塔の上から16段目のトレイに供給する冷却水量は平均で約333質量部/hrとし、クエンチ塔塔底への噴霧水量は平均で約996質量部/hrとした。
[Comparative Example 1]
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the reaction conditions were as follows.
-The flow rate of the raw material gas was as follows, and the total mass was 224.7 parts by mass / hr.
BBSS: 16.5 capacity parts / hr
Air: 75.0 parts by volume / hr
Nitrogen: 41.1 parts by volume / hr
Water vapor: 44.1 parts by volume / hr
-The heat medium temperature of the reactor 1 was 344 degreeC.
-The gas flow rate which flowed to the filter was 85 volume parts / hr.
The amount of cooling water supplied to the 16th tray from the top of the quench tower was about 333 parts by mass / hr on average, and the amount of water sprayed to the bottom of the quench tower was about 996 parts by mass / hr on average.

シーブ型トレイに供給した配管102、104からの冷却水量の合計は平均で533質量部/hrであった。
クエンチ塔塔底に供給された反応ガス(質量部/hr)とシーブ型トレイに供給した冷却水(質量部/hr)との流量の比率は0.42であった。
クエンチ塔に供給した冷却水(循環水を含む)の内、塔底に噴霧した水の比率は65%であった。
The total amount of cooling water supplied from the pipes 102 and 104 to the sheave tray was 533 parts by mass / hr on average.
The flow rate ratio between the reaction gas (mass / hr) supplied to the bottom of the quench tower and the cooling water (mass / hr) supplied to the sieve tray was 0.42.
Of the cooling water (including circulating water) supplied to the quench tower, the ratio of water sprayed to the tower bottom was 65%.

比較例1において、反応ガスの冷却に用いた配管102、104、105からの冷却水量の合計は平均で約1529質量部/hrであり、実施例1及び2と大きな差はない。塔頂に供給した水の温度は気温の影響で変動が見られたが14〜16℃であった。クエンチ塔塔底の液温度は約75℃、塔頂温度は17〜25℃であった。原料のスチームが増えているために塔底温度は実施例1よりも高いが塔頂は十分に冷えている。
フィルター7に通したガス流量とフィルター7の二次側圧力の変化を図4に示す。フィルター7の二次側圧力は、運転前に21.25kPaGであったのが61時間後に5.65kPa・Gと急速に低下した。圧力の低下速度は一次近似で−0.256kPa/hとなった。フィルター及びハウジングに付着した固形物の質量を測定し、反応ガス中の固形物濃度を求めたところ0.023g/Nmであった。
結果を表1に示す。
In Comparative Example 1, the total amount of cooling water from the pipes 102, 104, and 105 used for cooling the reaction gas is about 1529 parts by mass / hr on average, which is not significantly different from Examples 1 and 2. The temperature of the water supplied to the top of the tower was 14 to 16 ° C., although fluctuation was observed due to the temperature. The liquid temperature at the bottom of the quench tower was about 75 ° C, and the top temperature was 17-25 ° C. Since the raw material steam is increased, the column bottom temperature is higher than that in Example 1, but the column top is sufficiently cooled.
FIG. 4 shows changes in the gas flow rate passed through the filter 7 and the secondary pressure of the filter 7. The secondary pressure of the filter 7 was 21.25 kPaG before operation, but rapidly decreased to 5.65 kPa · G after 61 hours. The rate of pressure decrease was −0.256 kPa / h in a first order approximation. The mass of the solid adhered to the filter and the housing was measured, and the solid concentration in the reaction gas was determined to be 0.023 g / Nm 3 .
The results are shown in Table 1.

なお、フィルターに捕捉されていた固形物をSEM(日本電子製JSM−6340F型FE−SEM)で観察したところ、粒子径が約0.5μmであることがわかった(図5)。この固形物をIRで分析したところ主成分はテレフタル酸及びイソフタル酸であることが分かった。   In addition, when the solid substance trapped by the filter was observed with SEM (JEOL JSM-6340F type FE-SEM), it was found that the particle diameter was about 0.5 μm (FIG. 5). When this solid was analyzed by IR, it was found that the main components were terephthalic acid and isophthalic acid.

Figure 2013119530
Figure 2013119530

1 反応器
2 クエンチ塔
3 ポンプ
4 冷却器
5 冷却器
6 ドレンポット
7 フィルター
8 圧縮機
9 冷却器
10 ドレンポット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Quench tower 3 Pump 4 Cooler 5 Cooler 6 Drain pot 7 Filter 8 Compressor 9 Cooler 10 Drain pot

Claims (6)

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とを、触媒の存在下で酸化脱水素反応を行うことにより、対応する共役ジエンを含む反応ガスを得、得られた反応ガスを冷却塔に導入して冷却水と接触させて冷却する共役ジエンの製造方法において、
該冷却塔内に棚段部が形成されており、
該冷却塔に導入される前記反応ガスの流量と、該冷却塔の棚段部に供給される冷却水の流量との質量比が0.3以下であることを特徴とする共役ジエンの製造方法。
A reaction gas containing a corresponding conjugated diene is obtained by performing an oxidative dehydrogenation reaction between a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas in the presence of a catalyst. In the method for producing a conjugated diene in which gas is introduced into a cooling tower and brought into contact with cooling water for cooling,
A shelf is formed in the cooling tower,
A method for producing a conjugated diene, wherein a mass ratio between a flow rate of the reaction gas introduced into the cooling tower and a flow rate of cooling water supplied to the shelf of the cooling tower is 0.3 or less. .
前記冷却塔の高さ方向において異なる2箇所以上の供給箇所から前記冷却水を供給して前記反応ガスと接触させ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 cooling water is supplied from two or more supply points different in the height direction of the cooling tower and is brought into contact with the reaction gas. 前記冷却塔に供給される冷却水の流量の合計に対する該冷却塔の棚段部以外に供給される冷却水の流量の割合が0〜35%の範囲であることを特徴とする請求項2に記載の共役ジエンの製造方法。   The ratio of the flow rate of the cooling water supplied to other than the shelf portion of the cooling tower with respect to the total flow rate of the cooling water supplied to the cooling tower is in the range of 0 to 35%. The manufacturing method of conjugated diene of description. 前記冷却塔内の棚段部のトレイがシーブ型トレイを含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一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 3, wherein the tray in the cooling tower in the cooling tower includes a sheave-type tray. 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ないし4のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。
MoBibcNidefgSiij (1)
(式中、Qはコバルト(Co)及び/又はクロム(Cr)であり、Rは鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、ジルコニウム(Zr)、鉛(Pb)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、ハフニウム(Hf)、及びマンガン(Mn)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、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=0.5〜7、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=5〜48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。)
5. The method for producing a conjugated diene according to claim 1, wherein the catalyst is a composite oxide catalyst represented by the following general formula (1).
Mo a Bi b Q c Ni d Re X f Y g Z h Si i O j (1)
(Wherein Q is cobalt (Co) and / or chromium (Cr), R is iron (Fe), aluminum (Al), gallium (Ga), zirconium (Zr), lead (Pb), niobium (Nb ), Tantalum (Ta), hafnium (Hf), and manganese (Mn), at least one element selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), zinc (Zn), cerium ( Ce) and at least one element selected from the group consisting of samarium (Sm), and Y is a group consisting of sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) and thallium (Tl). And at least one element selected from the group consisting of boron (B), phosphorus (P), arsenic (As), and tungsten (W). In addition, a to j represent atomic ratios of the respective elements, and when a = 12, b = 0.5 to 7, c = 0 to 10, d = 0 to 10 (provided that c + d = 1) 10), e = 0.05-3, f = 0-2, g = 0.04-2, h = 0-3, i = 5-48, and j is the oxidation of other elements It is a numerical value that satisfies the condition.)
前記原料ガスが、エチレンの2量化により得られる1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン若しくはこれらの混合物を含有するガス、n−ブタンの脱水素若しくは酸化脱水素反応により生成するブテン留分、又は重油留分を流動接触分解する際に得られる炭素原子数が4の炭化水素を多く含むガスであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。   The raw material gas is produced by dehydrogenation or oxidative dehydrogenation of gas containing 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene or a mixture thereof obtained by dimerization of ethylene, or a mixture thereof. 6. The conjugate according to any one of claims 1 to 5, wherein the butene fraction or the heavy oil fraction is a gas containing a large amount of hydrocarbons having 4 carbon atoms obtained by fluid catalytic cracking. Diene production method.
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