JP2013141659A - REACTION APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING ε-CAPROLACTAM - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反応装置及びε−カプロラクタムの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a reactor and a method for producing ε-caprolactam.
固体触媒の存在下で原料ガスを化学反応させる反応器が知られている。この反応器では、原料ガスや反応ガスの重合により、いわゆるコーク成分(炭素質物質)が固体触媒に付着する。このコーク成分の固体触媒への付着が原因となって、触媒活性が経時的に低下することが問題となることがある。 A reactor that chemically reacts a raw material gas in the presence of a solid catalyst is known. In this reactor, a so-called coke component (carbonaceous material) adheres to the solid catalyst by polymerization of the raw material gas and the reaction gas. Due to the adhesion of the coke component to the solid catalyst, the catalyst activity may deteriorate over time.
例えば特許文献1では、かかる反応器と、当該反応器で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を酸素含有ガスの雰囲気下で加熱して触媒活性を回復させる再生器とを組み合わせた構成が提案されている。これにより、触媒活性が低下した固体触媒を再生し、触媒活性が回復された固体触媒を反応器で再使用することを可能としている。 For example, in Patent Document 1, such a reactor is combined with a regenerator that recovers the catalytic activity by heating a part of the solid catalyst that is used in the reactor and has a reduced catalytic activity in an oxygen-containing gas atmosphere. A configuration is proposed. Thereby, it is possible to regenerate the solid catalyst whose catalytic activity has been reduced and to reuse the solid catalyst whose catalytic activity has been recovered in the reactor.
特許文献1の反応装置は、固体触媒を反応器と再生器との間で循環させる構成となっている。このような固体触媒の循環過程においては、反応器に存在する反応ガスと再生器に存在する再生ガスとが混合して急速な酸化、燃焼反応が発生し、それに伴って発生する熱量によって機器が損傷する惧れがある。 The reaction apparatus of Patent Document 1 is configured to circulate a solid catalyst between a reactor and a regenerator. In such a circulation process of the solid catalyst, the reaction gas present in the reactor and the regeneration gas present in the regenerator are mixed to cause rapid oxidation and combustion reaction, and the equipment is determined by the amount of heat generated. There is a risk of damage.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、反応器に存在する反応ガスと再生器に存在する再生ガスとの混合による急速な酸化、燃焼反応を抑制することが可能な反応装置及びε−カプロラクタム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 such circumstances, and is a reaction capable of suppressing rapid oxidation and combustion reaction due to mixing of a reaction gas present in the reactor and a regeneration gas present in the regenerator. An object is to provide an apparatus and a method for producing ε-caprolactam.
上記の目的を達成するために、本発明の反応装置は、固体触媒の存在下で原料ガスを化学反応させる流動層形式の反応器と、前記反応器で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を酸素含有ガスの雰囲気下で加熱して触媒活性が回復するよう再生する流動層形式の再生器と、前記再生器内の圧力が前記反応器内の圧力よりも大きくなるよう、前記反応器内の圧力、前記再生器内の圧力の少なくとも一方の圧力を制御する圧力制御部と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the reactor of the present invention includes a fluidized bed type reactor that chemically reacts a raw material gas in the presence of a solid catalyst, and a solid catalyst that is used in the reactor and has a reduced catalytic activity. A regenerator of a fluidized bed type that regenerates so that catalytic activity is recovered by heating a part of the gas in an oxygen-containing gas atmosphere, and the pressure in the regenerator is larger than the pressure in the reactor And a pressure control unit for controlling at least one of the pressure in the reactor and the pressure in the regenerator.
本発明においては、前記圧力制御部は、前記反応器に設けられた第1調節弁と、前記再生器に設けられた第2調節弁と、前記第1調節弁、前記第2調節弁の少なくとも一方の調節弁の開度を制御する開度制御部と、を含むことを特徴とする。 In the present invention, the pressure control unit includes at least one of a first control valve provided in the reactor, a second control valve provided in the regenerator, the first control valve, and the second control valve. And an opening degree control unit that controls the opening degree of one of the control valves.
本発明においては、前記開度制御部は、前記再生器内の圧力と前記反応器内の圧力との差が一定となるよう前記第1調節弁、前記第2調節弁の少なくとも一方の調節弁の開度を制御することを特徴とする。 In the present invention, the opening degree control unit is configured to control at least one of the first control valve and the second control valve so that a difference between the pressure in the regenerator and the pressure in the reactor is constant. The opening degree is controlled.
本発明においては、前記反応器と前記再生器との間には、前記再生器に向けて空気を送り出すことにより、前記反応器で使用された固体触媒の一部を前記再生器に移送する触媒移送機構が設けられており、前記反応器と前記再生器との間には、前記再生器で再生された固体触媒の一部を前記反応器に戻す再生触媒移送配管が設けられており、前記再生触媒移送配管は、前記再生器で再生された固体触媒の一部が自重により前記反応器に移動するように構成されていることを特徴とする。 In the present invention, a catalyst that transfers a part of the solid catalyst used in the reactor to the regenerator by sending air to the regenerator between the reactor and the regenerator. A transfer mechanism is provided, and between the reactor and the regenerator, a regenerated catalyst transfer pipe for returning a part of the solid catalyst regenerated in the regenerator to the reactor is provided, The regenerated catalyst transfer pipe is configured such that a part of the solid catalyst regenerated in the regenerator moves to the reactor by its own weight.
本発明においては、前記再生触媒移送配管には、再生触媒移送配管用バルブが設けられていることを特徴とする。 In the present invention, the regenerated catalyst transfer pipe is provided with a regenerated catalyst transfer pipe valve.
本発明においては、前記再生触媒移送配管用バルブの開度を制御する再生触媒移送配管用バルブ開度制御部が設けられていることを特徴とする。 The present invention is characterized in that a regenerative catalyst transfer pipe valve opening degree control unit for controlling an opening degree of the regenerated catalyst transfer pipe valve is provided.
本発明においては、前記再生触媒移送配管は、前記再生器の側壁から斜め下方に延在していることを特徴とする。 In the present invention, the regenerated catalyst transfer pipe extends obliquely downward from a side wall of the regenerator.
本発明においては、前記再生触媒移送配管の延在方向と鉛直方向とのなす角度が0°よりも大きくかつ45°以下の角度範囲であることを特徴とする。 In the present invention, the angle formed by the extending direction of the regenerated catalyst transfer pipe and the vertical direction is an angle range larger than 0 ° and not larger than 45 °.
本発明においては、前記触媒移送機構は、前記反応器で使用された固体触媒の一部を抜き出す第1触媒移送配管と、前記第1触媒移送配管により抜き出された固体触媒を収容する触媒収容部と、前記触媒収容部に収容された固体触媒を前記再生器に導入する第2触媒移送配管と、前記触媒収容部に空気を送り出して当該触媒収容部に収容された固体触媒を前記第2触媒移送配管を介して前記再生器に向けて送り出す空気送り出し部と、を含むことを特徴とする。 In the present invention, the catalyst transfer mechanism includes a first catalyst transfer pipe for extracting a part of the solid catalyst used in the reactor, and a catalyst storage for storing the solid catalyst extracted by the first catalyst transfer pipe. And a second catalyst transfer pipe for introducing the solid catalyst accommodated in the catalyst accommodating portion into the regenerator, and the solid catalyst accommodated in the catalyst accommodating portion by sending air to the catalyst accommodating portion. And an air delivery part that sends out toward the regenerator through a catalyst transfer pipe.
本発明においては、前記第1触媒移送配管には、第1触媒移送配管用バルブが設けられていることを特徴とする。 In the present invention, the first catalyst transfer pipe is provided with a first catalyst transfer pipe valve.
本発明においては、前記第1触媒移送配管用バルブの開度を制御する第1触媒移送配管用バルブ開度制御部が設けられていることを特徴とする。 The present invention is characterized in that a first catalyst transfer piping valve opening degree control unit for controlling the opening degree of the first catalyst transfer piping valve is provided.
本発明においては、前記第1触媒移送配管は、前記反応器の側壁から斜め下方に延在していることを特徴とする。 In the present invention, the first catalyst transfer pipe extends obliquely downward from the side wall of the reactor.
本発明においては、前記第1触媒移送配管の延在方向と鉛直方向とのなす角度が0°よりも大きくかつ45°以下の角度範囲であることを特徴とする。 In the present invention, an angle formed between the extending direction of the first catalyst transfer pipe and the vertical direction is an angle range larger than 0 ° and not larger than 45 °.
本発明においては、前記反応器内の差圧を測定する反応器用差圧計、前記再生器内の差圧を測定する再生器用差圧計、前記再生触媒移送配管内の差圧を測定する再生触媒移送配管用差圧計、前記第1触媒移送配管内の差圧を測定する第1触媒移送配管用差圧計を含むことを特徴とする。 In the present invention, a differential pressure gauge for a reactor that measures a differential pressure in the reactor, a differential pressure gauge for a regenerator that measures a differential pressure in the regenerator, and a regenerated catalyst transfer that measures a differential pressure in the regenerated catalyst transfer pipe. A differential pressure gauge for piping and a differential pressure gauge for first catalyst transfer piping for measuring a differential pressure in the first catalyst transfer piping are included.
本発明においては、前記反応器用差圧計により測定される差圧が一定の値となるように、前記再生触媒移送配管用バルブ、前記第1触媒移送配管用バルブの少なくとも一方の開度を制御することを特徴とする。 In the present invention, the opening degree of at least one of the regeneration catalyst transfer piping valve and the first catalyst transfer piping valve is controlled so that the differential pressure measured by the reactor differential pressure gauge becomes a constant value. It is characterized by that.
本発明においては、前記反応器用差圧計、前記再生器用差圧計、前記再生触媒移送配管用差圧計、前記第1触媒移送配管用差圧計の少なくとも一つの測定値がしきい値以下となったときに前記再生触媒移送配管用バルブ、前記第1触媒移送配管用バルブが閉じるよう制御を行うことを特徴とする。 In the present invention, when at least one measured value of the differential pressure gauge for the reactor, the differential pressure gauge for the regenerator, the differential pressure gauge for the regenerated catalyst transfer pipe, and the differential pressure gauge for the first catalyst transfer pipe becomes a threshold value or less. Further, the control is performed so that the regenerated catalyst transfer piping valve and the first catalyst transfer piping valve are closed.
本発明においては、前記再生触媒移送配管用バルブ開度制御部は、前記再生器内の圧力と前記反応器内の圧力との差がしきい値以下となったときに前記再生触媒移送配管用バルブが閉じるよう制御を行うことを特徴とする。 In the present invention, the regenerative catalyst transfer pipe valve opening control unit is configured to regenerate the catalyst transfer pipe when the difference between the pressure in the regenerator and the pressure in the reactor becomes a threshold value or less. Control is performed to close the valve.
本発明においては、前記第1触媒移送配管用バルブ開度制御部は、前記再生器内の圧力と前記反応器内の圧力との差がしきい値以下となったときに前記第1触媒移送配管用バルブが閉じるよう制御を行うことを特徴とする。 In the present invention, the first catalyst transfer piping valve opening degree control unit is configured to transfer the first catalyst transfer pipe when a difference between the pressure in the regenerator and the pressure in the reactor becomes a threshold value or less. Control is performed so that the piping valve is closed.
本発明においては、前記再生触媒移送配管、前記第1触媒移送配管に不活性ガスを供給し、触媒に同伴するガスを不活性ガスで置換することを特徴とする。 In the present invention, an inert gas is supplied to the regenerated catalyst transfer pipe and the first catalyst transfer pipe, and the gas accompanying the catalyst is replaced with the inert gas.
本発明においては、前記原料ガスはシクロヘキサノンオキシムを含むことを特徴とする。 In the present invention, the source gas contains cyclohexanone oxime.
本発明のε−カプロラクタムの製造方法は、固体触媒を用いた気相反応により、シクロヘキサノンオキシムからε−カプロラクタムを生成させるε−カプロラクタムの製造方法であって、前記固体触媒を用いた気相反応を行う反応装置として、請求項1ないし18のいずれか一項に記載の反応装置を用いることを特徴とする。 The method for producing ε-caprolactam according to the present invention is a method for producing ε-caprolactam in which ε-caprolactam is produced from cyclohexanone oxime by a gas phase reaction using a solid catalyst, wherein the gas phase reaction using the solid catalyst is performed. The reaction apparatus according to any one of claims 1 to 18 is used as the reaction apparatus to be performed.
本発明によれば、反応器に存在する反応ガスと再生器に存在する再生ガスとの混合による急速な酸化、燃焼反応を抑制することが可能な反応装置及びε−カプロラクタムの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reaction apparatus which can suppress rapid oxidation by the mixing of the reaction gas which exists in a reactor, and the regeneration gas which exists in a regenerator, combustion reaction, and the manufacturing method of (epsilon) -caprolactam are provided. be able to.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。また、以下の説明及び図面中、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.
In all the drawings below, the dimensions and ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see. In the following description and drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の一実施形態の反応装置を示す模式図である。
図1に示す反応装置1は、固体触媒と低級アルコールの共存化でシクロヘキサノンオキシムをベックマン転位反応させてε−カプロラクタムを製造するものである。
FIG. 1 is a schematic view showing a reaction apparatus according to an embodiment of the present invention.
The reactor 1 shown in FIG. 1 produces ε-caprolactam by subjecting cyclohexanone oxime to Beckmann rearrangement reaction in the presence of a solid catalyst and a lower alcohol.
図1に示すように、反応装置1は、反応器2と、再生器3と、触媒移送機構4と、再生触媒移送機構5と、圧力制御部6と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the reaction apparatus 1 includes a
反応器2は、反応容器20と、原料ガス導入部21と、反応ガス排出部22と、圧力調節弁(第1調節弁)23と、反応器用差圧計24と、反応器用温度計25と、圧力計71と、を備えている。反応器2は、固体触媒と低級アルコールとの共存下でシクロヘキサノンオキシムをベックマン転位反応させてε−カプロラクタムを生成するものである。
The
反応容器20は、円筒状の直胴部20aを有し、直胴部20aの下部には、底部20bが接続されている。直胴部20aと底部20bとの境界には、多数の細孔が分散して形成された分散板26が設けられており、分散板26上には固体触媒の粉体からなる粉体層10が形成されている。
The
底部20bには、原料ガスを導入する原料ガス導入部21が接続されている。原料ガス導入部21により、シクロヘキサノンオキシムを含む原料ガスが底部20bから反応器2の内部に導入されるようになっている。原料ガスは、分散板26に形成された多数の細孔を介して粉体層10の底部に噴射される。粉体層10は、分散板26から鉛直上方に吹き上げられた原料ガスの流れによって流動化し、流動層となる。原料ガスは、流動層となった粉体層10の内部を流れ、固体触媒と接触してベックマン転位する。これにより、ε−カプロラクタムを含む反応ガスが生成される。
A source
固体触媒としては、例えば、ホウ酸触媒、シリカ・アルミナ触媒、リン酸触媒、複合金属酸化物触媒、ゼオライト触媒等が挙げられる。中でもゼオライト触媒が好ましく、さらに好ましくはペンタシル型ゼオライト、特に好ましくはMFIゼオライトである。 Examples of the solid catalyst include a boric acid catalyst, a silica / alumina catalyst, a phosphoric acid catalyst, a composite metal oxide catalyst, and a zeolite catalyst. Among these, a zeolite catalyst is preferable, a pentasil type zeolite is more preferable, and an MFI zeolite is particularly preferable.
ゼオライト触媒は、その骨格が実質的にケイ素及び酸素のみから構成される結晶性シリカであってもよいし、骨格を構成する元素としてさらに他の元素を含む結晶性メタロシリケート等であってもよい。結晶性メタロシリケート等である場合、ケイ素及び酸素以外に存在しうる元素としては、例えば、Be、B、Al、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Sb、La、Hf、Bi等が挙げられ、これらの2種以上が含まれていてもよい。これら元素に対するケイ素の原子比は、通常5以上であり、好ましくは50以上、さらに好ましくは500以上である。なお、この原子比は、原子吸光法や蛍光X線法等により測定することができる。 The zeolite catalyst may be crystalline silica whose skeleton is substantially composed only of silicon and oxygen, or may be a crystalline metallosilicate containing another element as an element constituting the skeleton. . In the case of a crystalline metallosilicate or the like, examples of elements that can exist other than silicon and oxygen include, for example, Be, B, Al, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, and Zr. , Nb, Sb, La, Hf, Bi and the like, and two or more of these may be included. The atomic ratio of silicon to these elements is usually 5 or more, preferably 50 or more, more preferably 500 or more. This atomic ratio can be measured by an atomic absorption method or a fluorescent X-ray method.
ゼオライト触媒は、例えば、ケイ素化合物、4級アンモニウム化合物、水、及び必要に応じて金属化合物等を原料として水熱合成に付し、得られた結晶を必要に応じて乾燥、焼成した後、アンモニア、アンモニウム塩の少なくとも一つを含む水溶液で処理することにより、好適に調製することができる。 The zeolite catalyst is, for example, subjected to hydrothermal synthesis using a silicon compound, a quaternary ammonium compound, water, and, if necessary, a metal compound as a raw material, and the obtained crystal is dried and calcined as necessary, and then ammonia. It can be suitably prepared by treating with an aqueous solution containing at least one of ammonium salts.
固体触媒の粒径は0.001〜5mmであるのが好ましく、さらに好ましくは0.01〜3mmである。また、固体触媒は、例えば、実質的に触媒成分のみからなる成形体であってもよいし、触媒成分を担体に担持したものであってもよい。 The particle size of the solid catalyst is preferably 0.001 to 5 mm, and more preferably 0.01 to 3 mm. In addition, the solid catalyst may be, for example, a molded body substantially composed of only the catalyst component, or may be one in which the catalyst component is supported on a carrier.
固体触媒を用いたシクロヘキサノンオキシムのベックマン転位反応は、気相条件下で行うことができる。反応温度は通常250〜500℃、好ましくは300〜450℃である。反応圧力は通常0.005〜0.5MPa、好ましくは0.005〜0.2MPaである。また、触媒1kgあたりの原料シクロヘキサノンオキシムの供給速度(kg/h)、すなわち空間速度WHSV(h−1)は、通常0.1〜20h−1、好ましくは0.2〜10h−1である。 The Beckmann rearrangement reaction of cyclohexanone oxime using a solid catalyst can be performed under gas phase conditions. The reaction temperature is usually 250 to 500 ° C, preferably 300 to 450 ° C. The reaction pressure is usually 0.005 to 0.5 MPa, preferably 0.005 to 0.2 MPa. The supply rate of the raw material cyclohexanone oxime per catalyst 1kg (kg / h), ie the space velocity WHSV (h -1) is usually 0.1 to 20 -1, preferably 0.2~10h -1.
シクロヘキサノンオキシムは、低級アルコールとともに反応容器20に導入される。なお、シクロヘキサノンオキシム単独で反応系内に導入してもよいし、窒素、アルゴン、二酸化炭素等の不活性ガスと共に導入してもよい。
Cyclohexanone oxime is introduced into the
ここで用いられるアルコールとしては炭素数1から6の低級アルコールが好ましい。例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、イソブタノール、n−アミルアルコール、n−ヘキサノール、2,2,2−トリフルオロエタノール等の1種または2種以上用いることができる。特にメタノール、エタノールは好ましいアルコールである。 The alcohol used here is preferably a lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms. For example, use one or more of methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, isobutanol, n-amyl alcohol, n-hexanol, 2,2,2-trifluoroethanol, etc. Can do. Methanol and ethanol are particularly preferred alcohols.
本実施形態において、ベックマン転位反応は流動床形式で行われる。流動床形式とは、固体触媒が流動した反応容器20に、シクロヘキサノンオキシムを含む原料ガスを原料ガス供給部21より供給して反応を行いながら、反応器2で使用された固体触媒を抜き出して再生器3に導入し、酸素含有ガス雰囲気下で熱処理した後、熱処理された固体触媒を反応器2に戻す処方である。
In this embodiment, the Beckmann rearrangement reaction is performed in a fluidized bed format. In the fluidized bed format, the raw material gas containing cyclohexanone oxime is supplied from the raw material
なお、流動床形式に限らず、例えば移動床方式を採用してもよい。移動床方式とは、反応器にシクロヘキサノンオキシムを含む原料ガスを供給するとともに、固体触媒を導入して反応を行いながら、反応器で使用された固体触媒を抜き出して再生器に導入し、酸素含有ガス雰囲気下で熱処理した後、熱処理された固体触媒を反応器に戻す処方である。流動床形式と移動床形式とでは、反応器で使用された固体触媒を抜き出して再生器に導入し、酸素含有ガス雰囲気下で熱処理した後、熱処理された固体触媒を反応器に戻すまでの工程が共通する。 In addition, you may employ | adopt not only a fluid bed format but a moving bed system, for example. The moving bed method is to supply raw material gas containing cyclohexanone oxime to the reactor, and while introducing the solid catalyst and reacting, the solid catalyst used in the reactor is extracted and introduced into the regenerator to contain oxygen In this formulation, after heat treatment in a gas atmosphere, the heat-treated solid catalyst is returned to the reactor. In the fluidized bed type and moving bed type, the solid catalyst used in the reactor is extracted, introduced into the regenerator, heat-treated in an oxygen-containing gas atmosphere, and then the heat-treated solid catalyst is returned to the reactor. Is common.
原料のシクロヘキサノンオキシムは気体状態で触媒層と接触反応する。低級アルコールは気体状態でシクロヘキサノンオキシムと予め混合しておいてもよい。または、低級アルコールとシクロヘキサノンオキシムとは別々に反応器に供給してもよい。流動床反応の場合には必ずしもシクロヘキサノンオキシムと低級アルコールが予め混合されている必要はなく、それぞれ別々に供給することができる。さらに低級アルコールを分割して添加することもできる。 The raw material cyclohexanone oxime reacts with the catalyst layer in a gaseous state. The lower alcohol may be previously mixed with cyclohexanone oxime in a gaseous state. Alternatively, the lower alcohol and cyclohexanone oxime may be separately supplied to the reactor. In the case of fluidized bed reaction, cyclohexanone oxime and lower alcohol do not necessarily have to be mixed in advance and can be supplied separately. Further, the lower alcohol can be divided and added.
反応系に共存させる低級アルコールの量は、シクロヘキサノンオキシムに対して重量比で、通常0.1〜20倍が適当である。好ましくは10倍以下がよく、さらに好ましくは0.3〜8倍の範囲がよい。 The amount of the lower alcohol coexisting in the reaction system is usually 0.1 to 20 times by weight with respect to cyclohexanone oxime. Preferably 10 times or less is good, More preferably, the range of 0.3-8 times is good.
反応系に希釈ガスとしてベンゼン、シクロヘキサン、トルエン等のような反応に不活性な化合物の蒸気あるいは窒素、二酸化炭素等の不活性ガスを共存させることもできる。本発明の反応温度は通常250℃〜500℃の範囲がよい。250℃未満の温度では反応速度が十分でなく、またε−カプロラクタムの選択率も低下する傾向がある。一方、500℃を越えるとシクロヘキサノンオキシムの熱分解が無視できなくなるためにε−カプロラクタムの選択率が低下する傾向がある。特に好ましい温度範囲は300℃〜450℃であり、最も好ましい温度範囲は300℃〜400℃である。原料シクロヘキサノンオキシムの空間速度は、WHSV=0.1〜40hr−1 (すなわち触媒1kg当りのシクロヘキサノンオキシム供給速度0.1〜40kg/hr)である。好ましくは0.2〜20hr−1 であり、より好ましくは0.5〜10hr−1 の範囲から選ばれる。反応混合物からのε−カプロラクタムの分離は、通常の方法で実施できる。例えば反応生成ガスを冷却して凝縮させ、次いで抽出、蒸留あるいは晶析等により精製されたε−カプロラクタムを得ることができる。 In the reaction system, a vapor of a compound inert to the reaction such as benzene, cyclohexane, toluene or the like, or an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide can coexist as a diluent gas. The reaction temperature of the present invention is usually in the range of 250 ° C to 500 ° C. If the temperature is less than 250 ° C., the reaction rate is not sufficient, and the selectivity for ε-caprolactam tends to decrease. On the other hand, if the temperature exceeds 500 ° C., the thermal decomposition of cyclohexanone oxime cannot be ignored, and the selectivity of ε-caprolactam tends to decrease. A particularly preferable temperature range is 300 ° C to 450 ° C, and a most preferable temperature range is 300 ° C to 400 ° C. The space velocity of the raw material cyclohexanone oxime is WHSV = 0.1 to 40 hr −1 (that is, cyclohexanone oxime supply rate per kg of catalyst is 0.1 to 40 kg / hr). Preferably it is 0.2-20 hr < -1 >, More preferably, it is chosen from the range of 0.5-10 hr < -1 >. Separation of ε-caprolactam from the reaction mixture can be carried out by a usual method. For example, the reaction product gas can be cooled and condensed, and then ε-caprolactam purified by extraction, distillation or crystallization can be obtained.
反応ガス排出部22は、反応容器20の上部に接続されている。反応ガス排出部22により反応器2で生成されたε−カプロラクタムを含む反応ガスが排出される。反応ガス排出部22から排出されたε−カプロラクタムを含む反応ガスは、その後、次工程の装置(図示略)に導入される。
The reaction
なお、反応容器20の内部に多段式のサイクロンが設けられていてもよい。これにより、粉体層10を形成する固体触媒の一部がε−カプロラクタムの生成の際に反応ガスに輸送されて当該反応ガスと共に反応容器20の外部に排出されることを抑制することができる。
A multistage cyclone may be provided inside the
圧力調節弁23は、反応ガス排出部22の一部に設けられている。圧力調節弁23は、開度制御部61に接続されている。開度制御部61の制御信号により圧力調節弁23の開度が調整される。これにより、反応容器20の内部の圧力が調整される。例えば、開度制御部61は、再生器3内の圧力と反応器2内の圧力との差が一定となるよう圧力調節弁23の開度を制御する。
The
なお、圧力調整弁23の配置位置はこれに限らない。例えば、圧力調整弁23は、複数の機器、配管を経た後に設けられていてもよい。圧力調整弁23の配置位置は、反応装置20の内部の圧力が調整可能であれば、種々の配置位置を採用することができる。
The arrangement position of the
反応器用差圧計24は、分散板26の上部の直胴部20aに設けられている。反応器用差圧計24は、反応器2内において直胴部20a上部の圧力と直胴部20a下部の圧力との差圧を測定する。
The reactor
反応器用温度計25は、直胴部20aに設けられている。反応器用温度計25は、反応器2内の温度を測定する。
The
反応器2と再生器3との間には、触媒移送機構4が設けられている。触媒移送機構4は、再生器3に向けて空気を送り出すことにより、反応器2で使用された固体触媒の一部を再生器に移送するものである。
Between the
触媒移送機構4は、第1触媒移送配管41と、第1触媒移送配管用バルブ43と、第1触媒移送配管用差圧計45と、触媒収容部40と、第2触媒移送配管42と、空気送り出し部44と、を備えている。
The catalyst transfer mechanism 4 includes a first
第1触媒移送配管41は、一端が反応容器20の分散板26の上部の直胴部20aに接続されており、他端が触媒収容部40に接続されている。第1触媒移送配管41は、反応容器20の側壁から斜め下方に延在している。
One end of the first
図1において、符号θ1は第1触媒移送配管41の延在方向と反応器2の高さ方向(鉛直方向)とのなす角度である。本実施形態において、角度θ1は、0°よりも大きくかつ45°以下の角度範囲となっている。
In FIG. 1, symbol θ <b> 1 is an angle formed by the extending direction of the first
第1触媒移送配管41には、第1触媒移送配管用バルブ43が設けられている。第1触媒移送配管用バルブ43は、当該第1触媒移送配管用バルブ43の開度を制御する第1触媒移送配管用バルブ開度制御部63に接続されている。
The first
第1触媒移送配管用バルブ開度制御部63は、例えば、反応器2の粉体層10の高さを一定値に保つべく、反応器用差圧計24の測定値が一定の値となるように第1触媒移送配管用バルブ43の開度を制御する。
For example, the first catalyst transfer piping valve opening
ここで、「反応器用差圧計24の測定値の一定の値」について説明する。本発明の反応器用差圧計24により測定される差圧は、通常0.3kPa〜10kPaの範囲に設定され、好ましくは1kPa〜5kPaの範囲に設定される。
Here, the “constant value of the measured value of the
これにより、第1触媒移送配管41内の一部、または全てを常に固体触媒で満たすことができるため、反応器2内に存在する反応ガスが触媒収容部40内に、または触媒収容部40内に存在する空気が反応器2内に混入することが抑制される。
As a result, part or all of the first
また、第1触媒移送配管用バルブ開度制御部63は、反応器用差圧計24、再生器用差圧計34、再生触媒移送配管用差圧計53、第1触媒移送配管用差圧計45の少なくとも一つの測定値がしきい値以下となったときに第1触媒移送配管用バルブ43が閉じるよう制御を行う。
The first catalyst transfer piping valve
ここで、「測定値のしきい値」について説明する。
本発明の反応器用差圧計24の測定値のしきい値は、通常0.2kPa〜9kPaの範囲に設定され、好ましくは0.5kPa〜4kPaの範囲に設定される。
本発明の再生器用差圧計34の測定値のしきい値は、通常0.2kPa〜9kPaの範囲に設定され、好ましくは0.5kPa〜5kPaの範囲に設定される。
本発明の再生触媒移送配管用差圧計53の測定値のしきい値は、通常0.2kPa〜20kPaの範囲に設定され、好ましくは0.5kPa〜10kPaの範囲に設定される。
本発明の第1触媒移送配管用差圧計45の測定値のしきい値は、通常2kPa〜30kPaの範囲に設定され、好ましくは5kPa〜20kPaの範囲に設定される。
Here, the “threshold value of the measurement value” will be described.
The threshold value of the measured value of the
The threshold value of the measured value of the regenerator
The threshold value of the measured value of the
The threshold value of the measured value of the
これにより、第1触媒移送配管41内を満たす固体触媒の量が不足する場合であっても、反応器2内に存在する反応ガスが触媒収容部40内に、または触媒収容部40内に存在する空気が反応器2内に混入することを遮断することができる。
Thereby, even if the amount of the solid catalyst that fills the first
なお、第1触媒移送配管用バルブ開度制御部63は、反応器2内の圧力と再生器3内の圧力の差圧がしきい値以下となったときに第1触媒移送配管用バルブ43が閉じるように制御を行ってもよい。
Note that the first catalyst transfer piping valve
ここで、「反応器2内の圧力と再生器3内の圧力の差圧のしきい値」について説明する。本発明の反応器2内の圧力と再生器3内の圧力の差圧のしきい値は、通常2kPa〜20kPaの範囲に設定され、好ましくは4kPa〜10kPaの範囲に設定される。
Here, “the threshold value of the differential pressure between the pressure in the
例えば、第1触媒移送配管用バルブ開度制御部63は、反応器2内の圧力が再生器3内の圧力よりも大きくなる間際に第1触媒移送配管用バルブ43が閉じるように制御を行う。これにより、反応器2内に存在する反応ガスが再生器3内に導入されることを遮断することができる。
For example, the first catalyst transfer piping valve opening
また、第1触媒移送配管用バルブ開度制御部63は、反応器2内の温度と再生器3内の温度がしきい値以上となったときに第1触媒移送配管用バルブ43が閉じるように制御を行ってもよい。反応器2内の温度と再生器3内の温度上昇が反応ガスと再生ガスの混合による酸化、燃焼反応に由来する場合、このような制御によって、更なる酸化、燃焼反応の拡大を防止することができる。
Further, the first catalyst transfer pipe valve opening
また、第1触媒移送配管41における固体触媒の流動性を良くするとともに移送される触媒の空隙部分に含まれる反応ガスを置換するため、第1触媒移送配管41には、窒素ガスなどの不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管41aが設けられている。なお、第1触媒移送配管41への不活性ガスの供給は、別途不活性ガスの収容部を設けて行ってもよい。
In addition, in order to improve the fluidity of the solid catalyst in the first
固体触媒の存在下にシクロヘキサノンオキシムのベックマン転位反応を行うと、反応時間が経過するにつれて(触媒単位重量あたりのシリロヘキサノンオキシムの通算処理量が増えるにつれて)、シクロヘキサノンオキシムやε−カプロラクタムの重合などにより、いわゆるコーク成分(炭素質物質)が固体触媒に徐々に付着する。これにより、固体触媒の触媒活性が経時的に低下する。すなわち、シクロヘキサノンオキシムの転化率が徐々に低下する。 When the Beckmann rearrangement reaction of cyclohexanone oxime is performed in the presence of a solid catalyst, polymerization of cyclohexanone oxime and ε-caprolactam, etc. as the reaction time elapses (as the total amount of sililohexanone oxime per catalyst unit weight increases) As a result, a so-called coke component (carbonaceous material) gradually adheres to the solid catalyst. Thereby, the catalyst activity of a solid catalyst falls with time. That is, the conversion rate of cyclohexanone oxime gradually decreases.
反応器2で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部は、第1触媒移送配管41を経由して触媒収容部40に収容される。当該反応器2で使用された固体触媒の一部は、第1触媒移送配管41の傾斜による自重に加え、空気送り出し部44から触媒収容部40に供給される空気の吸引効果で触媒収容部40に導入される。
A part of the solid catalyst that has been used in the
空気送り出し部44は、触媒収容部40の下方に配置されている。空気送り出し部44は、触媒収容部40に空気を送り出して当該触媒収容部40に収容された固体触媒を第2触媒移送配管42を介して再生器3に向けて送り出すものである。
The
第2触媒移送配管42は、下端が触媒収容部40の上部に接続されており、上端が再生器3に接続されている。
The second
空気送り出し部44からの圧送空気により送り出された固体触媒は、再生器3に導入される。
The solid catalyst sent out by the pressure-feed air from the
なお、反応器2で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を触媒活性が回復するよう再生するために、反応器2と再生器3との間に、複数の再生器が設けられていてもよい。これら複数の再生器においては、ある程度の触媒活性が回復するような粗い再生が逐次段階的に行われる。
A plurality of regenerators are provided between the
再生器3は、再生容器30と、空気導入部31と、排気ガス排出部32と、圧力調節弁(第2調節弁)33と、再生器用差圧計34と、再生器用温度計35と、を備えている。再生器3は、反応器2で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を酸素含有ガスの雰囲気下で加熱して触媒活性が十分に回復するよう再生するものである。再生器3においては、反応器2において触媒として使用し得る程度に十分に触媒活性が回復するような再生が行われる。再生器3では、固体触媒の表面に付着したコーク成分を燃焼し、反応ガス(排気ガス)として水と二酸化炭素を排出する。
The
再生容器30は、円筒状の直胴部30aを有する。直胴部30aには、第2触媒移送配管42の他端が接続されており、反応器2で使用された固体触媒の一部が再生容器30に導入される。
The
再生器3の直胴部30aの下部には、底部30bが接続されている。直胴部30aと底部30bとの境界には、多数の細孔が分散して形成された分散板36が設けられており、分散板36上には固体触媒の粉体からなる粉体層11が形成されている。粉体層11には、反応器2で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部と再生器3により再生されて十分に触媒活性が回復した固体触媒とが含まれている。
A
底部30bには、空気を導入する空気導入部31が接続されている。空気導入部31により、空気が底部30bから再生器3の内部に導入されるようになっている。空気は、分散板36に形成された多数の細孔を介して粉体層11の底部に噴射される。粉体層11は、分散板36から鉛直上方に吹き上げられた空気の流れによって流動化し、流動層となる。空気は、流動層となった粉体層11の内部を流れ、固体触媒の表面のコーク成分を効率的に燃焼させる。
An
排気ガス排出部32は、再生容器30の上部に接続されている。排気ガス排出部32により再生器3で生成された排気ガスが排出される。
The exhaust
なお、粉体層11を形成する固体触媒の一部が排気ガスに輸送されて当該排気ガスと共に再生容器30の外部に排出されることを抑制するために、再生容器30の内部に多段式のサイクロンが設けられていてもよい。
In order to prevent a part of the solid catalyst forming the
圧力調節弁33は、排気ガス排出部32の一部に設けられている。圧力調節弁33は、開度制御部62に接続されている。開度制御部62の制御信号により圧力調節弁33の開度が調整される。これにより、再生容器30の内部の圧力が調整される。例えば、開度制御部62は、再生器3内の圧力と反応器2内の圧力との差が一定となるよう圧力調節弁33の開度を制御する。
The
なお、圧力調整弁33の配置位置はこれに限らない。例えば、圧力調整弁33は、複数の機器、配管を経た後に設けられていてもよい。圧力調整弁33の配置位置は、再生容器30の内部の圧力が調整可能であれば、種々の配置位置を採用することができる。
The arrangement position of the
再生器用差圧計34は、分散板36の上部の直胴部30aに設けられている。再生器用差圧計34は、再生器3内において直胴部30a上部の圧力と直胴部30a下部の圧力との差圧を測定する。
The regenerator
再生器用温度計35は、直胴部30aに設けられている。再生器用温度計35は、再生器3内の温度を測定する。
The
再生器3と反応器2との間には、再生触媒移送機構5が設けられている。再生触媒移送機構5は、再生器3で再生された固体触媒の一部を反応器2に移送するものである。再生触媒移送機構5は、再生器3で再生された固体触媒の一部が自重により反応器2に移動するように構成されている。
A regenerated
再生触媒移送機構5は、再生触媒移送配管51と、再生触媒移送配管用バルブ52と、再生触媒移送配管用差圧計53と、を備えている。
The regenerated
再生触媒移送配管51は、一端が再生器3の直胴部30aの粉体層11に接続されており、他端が反応器2の直胴部20aの粉体層10に接続されている。再生触媒移送配管51は、再生容器30の側壁から斜め下方に延在している。
One end of the regenerated
図1において、符号θ2は再生触媒移送配管51の延在方向と再生器3の高さ方向(鉛直方向)とのなす角度である。本実施形態において、角度θ2は、0°よりも大きくかつ45°以下の角度範囲となっている。
In FIG. 1, symbol θ <b> 2 is an angle formed by the extending direction of the regenerated
再生器3で再生された固体触媒の一部は、再生触媒移送配管51を経由して反応器2に収容される。当該再生器3で再生された固体触媒の一部は、再生触媒移送配管51の傾斜により自重で反応器2に導入される。
A part of the solid catalyst regenerated by the
再生触媒移送配管51には、再生触媒移送配管用バルブ52が設けられている。再生触媒移送配管用バルブ52は、当該再生触媒移送配管用バルブ52の開度を制御する再生触媒移送配管用バルブ開度制御部64に接続されている。
The regenerated
再生触媒移送配管用差圧計53は、再生触媒移送配管51内において再生器3側の部分の圧力と反応器2側の部分の圧力との差圧を測定し、当該再生触媒移送配管51内に粉体シールが形成されていることを判定する。
The regenerative catalyst transfer pipe
再生触媒移送配管用バルブ開度制御部64は、例えば、反応器2の粉体層10の高さを一定値に保つべく、反応器用差圧計24の測定値が一定の値となるように再生触媒移送配管用バルブ52の開度を制御する。
For example, the regenerative catalyst transfer piping valve opening
ここで、「反応器用差圧計24の測定値の一定の値」について説明する。本発明の反応器用差圧計24により測定される差圧は、通常0.3kPa〜10kPaの範囲に設定され、好ましくは1kPa〜5kPaの範囲に設定される。
Here, the “constant value of the measured value of the
これにより、再生触媒移送配管51内の一部、または全てを常に固体触媒で満たすことができるため、反応器2内に存在する反応ガスが再生器3内に、または再生器3内に存在する再生ガスが反応器2内に混入することが抑制される。
Thereby, a part or all of the regenerated
また、再生触媒移送配管用バルブ開度制御部64は、反応器用差圧計24、再生器用差圧計34、再生触媒移送配管用差圧計53、第1触媒移送配管用差圧計45の少なくとも一つの測定値がしきい値以下となったときに再生触媒移送配管用バルブ52が閉じるよう制御を行う。
The regenerative catalyst transfer pipe valve opening
ここで、「測定値のしきい値」について説明する。
本発明の反応器用差圧計24の測定値のしきい値は、通常0.2kPa〜9kPaの範囲に設定され、好ましくは0.5kPa〜4kPaの範囲に設定される。
本発明の再生器用差圧計34の測定値のしきい値は、通常0.2kPa〜9kPaの範囲に設定され、好ましくは0.5kPa〜5kPaの範囲に設定される。
本発明の再生触媒移送配管用差圧計53の測定値のしきい値は、通常0.2kPa〜20kPaの範囲に設定され、好ましくは0.5kPa〜10kPaの範囲に設定される。
本発明の第1触媒移送配管用差圧計45の測定値のしきい値は、通常2kPa〜30kPaの範囲に設定され、好ましくは5kPa〜20kPaの範囲に設定される。
Here, the “threshold value of the measurement value” will be described.
The threshold value of the measured value of the
The threshold value of the measured value of the regenerator
The threshold value of the measured value of the
The threshold value of the measured value of the
これにより、再生触媒移送配管51内を満たす固体触媒の量が不足する場合であっても、反応器2内に存在する反応ガスが再生器3内に、または再生器3内に存在する再生ガスが反応器2内に混入することを遮断することができる。
Thereby, even when the amount of the solid catalyst filling the regenerated
また、再生触媒移送配管51における固体触媒の流動性を良くするとともに移送される触媒の空隙部分に含まれる再生ガスを置換するため、再生触媒移送配管51には、窒素ガスなどの不活性ガスを供給する不活性ガス供給配管51aが設けられている。なお、再生触媒移送配管51への不活性ガスの供給は、別途不活性ガスの収容部を設けて行ってもよい。
Further, in order to improve the fluidity of the solid catalyst in the regenerated
本実施形態の反応装置1では、粉体層10と粉体層11の各上面の位置を比較すると、粉体層10の上面の位置よりも粉体層11の上面の位置の方が高くなっている。そのため、再生器3から反応器2への固体触媒の移動は、固体触媒の自重のみで行うことができる。
In the reaction apparatus 1 of the present embodiment, when the positions of the upper surfaces of the
例えば、反応器2と再生器3との配置関係を本実施形態とは逆にすると、粉体層10の上面の位置が粉体層11の上面の位置よりも高くなるので、再生器3から反応器2への固体触媒の移動は、固体触媒の自重のみで行うことができない。よって、空気送り出し部44のような圧送手段が必要となる。圧送媒体としては、空気を用いることがコストの面で有利となるが、圧送媒体である空気が反応器2に流入すると、反応器2において反応ガスの急速な酸化、燃焼反応が生じ、その時に発生する熱量によって機器が損傷する惧れがある。空気に替えて不活性ガスを圧送媒体として用いることも考えられるが、不経済である上、化学反応の実効が阻害される恐れがある。本実施形態のように圧送空気で反応器2から再生器3に固体粒子を移送する場合には、もともと空気が再生器3において燃焼用のガスとして用いられているので、再生器3で行われる再生処理には大きな影響はない。
For example, when the arrangement relationship between the
なお、本明細書において、「粉体層の上面の位置」は、次のようにして規定される。粉体層は、原料ガスまたは空気により流動状態に置かれている固体触媒を濃厚に含む濃厚層を指す。固体触媒の層密度(kg/m3)を横軸、分散板からの鉛直方向の高さを縦軸として、固体触媒の密度分布を測定すると、ある高さまでは固体触媒の密度は上に凸の曲線を描き、それ以上高くなると、下に凸の曲線を描くS字状のカーブが得られる。このS字状のカーブの変曲点での接線が縦軸と交わる位置が粉体層の上面の位置である。 In the present specification, the “position of the upper surface of the powder layer” is defined as follows. The powder layer refers to a dense layer containing a solid catalyst that is placed in a fluid state by a raw material gas or air. When the density distribution of the solid catalyst is measured using the solid catalyst layer density (kg / m 3 ) as the horizontal axis and the vertical height from the dispersion plate as the vertical axis, the solid catalyst density rises upward at a certain height. If the curve is drawn and becomes higher than that, an S-shaped curve that draws a convex curve downward is obtained. The position where the tangent at the inflection point of the S-shaped curve intersects the vertical axis is the position of the upper surface of the powder layer.
圧力制御部6は、開度制御部61、開度制御部62、圧力調節弁23、及び圧力調節弁33により構成されている。圧力制御部6は、再生器3内の圧力が反応器2内の圧力よりも大きくなるよう、反応器2内の圧力、再生器3内の圧力の少なくとも一方を制御するものである。
The pressure controller 6 includes an opening
例えば、圧力制御部6の制御により、開度制御部61、開度制御部62のうち少なくとも一つの開度制御部が制御される。これにより、圧力調節弁23、圧力調節弁33のうち少なくとも一つの圧力調節弁の開度が制御される。これにより、再生器3内の圧力が反応器2内の圧力よりも大きくなるように調整される。
For example, at least one opening degree control part among the opening
なお、再生器3内の圧力と反応器2内の圧力との圧力差は一定となるように制御される。
The pressure difference between the pressure in the
ここで、「再生器3内の圧力と反応器2内の圧力との圧力差の一定の値」について説明する。本発明の再生器3内の圧力と反応器2内の圧力との圧力差の一定の値は、通常2kPa〜20kPaの範囲に設定され、好ましくは4kPa〜10kPaの範囲に設定される。また、再生器3内の圧力と反応器2内の圧力との圧力差は、通常、そのしきい値よりも高い値に設定される。
Here, the “constant value of the pressure difference between the pressure in the
例えば、反応器2に第1圧力計71を設けるとともに、再生器3に第2圧力計72を設ける。次いで、差圧計7により、第1圧力計71と第2圧力計72とにより反応器2内の圧力と再生器3内の圧力の差圧を求める。そして、当該差圧が一定となるよう上記調節弁を調整する。
For example, the
再生触媒移送配管用バルブ開度制御部64は、反応器2内の圧力と再生器3内の圧力の差圧がしきい値以下となったときに再生触媒移送配管用バルブ52が閉じるように制御を行う。
The regenerative catalyst transfer pipe valve opening
ここで、「反応器2内の圧力と再生器3内の圧力の差圧のしきい値」について説明する。本発明の反応器2内の圧力と再生器3内の圧力の差圧のしきい値は、通常2kPa〜20kPaの範囲に設定され、好ましくは4kPa〜10kPaの範囲に設定される。
Here, “the threshold value of the differential pressure between the pressure in the
例えば、再生触媒移送配管用バルブ開度制御部64は、反応器2内の圧力が再生器3内の圧力よりも大きくなる間際に再生触媒移送配管用バルブ52が閉じるように制御を行う。これにより、反応器2内に存在する反応ガスが再生器3内に導入されることを遮断することができる。
For example, the regeneration catalyst transfer piping valve opening
なお、再生触媒移送配管用バルブ開度制御部64は、反応器2内の温度と再生器3内の温度がしきい値以上となったときに再生触媒移送配管用バルブ52が閉じるように制御を行ってもよい。反応器2内の温度と再生器3内の温度上昇が反応ガスと再生ガスの混合による酸化、燃焼反応に由来する場合、このような制御によって、更なる酸化、燃焼反応の拡大を防止することができる。
The regenerative catalyst transfer pipe valve opening
本実施形態の反応装置1においては、固体触媒を反応器2及び再生器3の間で循環させる構成となっている。
以下、反応装置1の動作によって固体触媒が循環される様子について一例を挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
In the reaction apparatus 1 of the present embodiment, the solid catalyst is circulated between the
Hereinafter, although an example is given and demonstrated about a mode that a solid catalyst is circulated by operation | movement of the reaction apparatus 1, it is not limited to this.
先ず、第1触媒移送配管用バルブ開度制御部63の制御信号により、第1触媒移送配管用バルブ43の開度が調節され、これにより、反応器2で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部が、自重に加え、空気送り出し部44から触媒収容部40に供給される空気の吸引効果により、第1触媒移送配管41を経由して触媒収容部40に向けて流れる。これにより、触媒活性が低下した固体触媒の一部が触媒収容部40に収容される。触媒収容部40に収容された固体触媒は、空気送り出し部44に供給される圧送空気により、第2触媒移送配管42を経由して再生器3に導入される。
First, the opening degree of the first catalyst
再生器3において再生された固体触媒の一部は、反応器2の差圧計24の測定値が伝送される再生触媒移送配管用バルブ開度制御部64の制御信号により、再生触媒移送配管用バルブ52の開度を調節する。これにより、再生器3で再生された固体触媒の一部は、自重により、再生触媒移送配管51を経由して反応器2に向けて流れる。これにより、十分に触媒活性が回復した固体触媒の一部が反応器2に導入される。
A part of the solid catalyst regenerated in the
なお、再生触媒移送機構5における固体触媒の流動性を良くするとともに移送される触媒の空隙部分に含まれる反応ガスを置換するため、好ましくは、第1触媒移送配管41、および再生触媒移送配管51に窒素ガスなどの不活性ガスを供給する。また、触媒移送配管用バルブ43、再生触媒移送配管用バルブ52は、バルブの開閉を間欠的に行い、一定時間内のバルブの開閉回数によって、移送する固体触媒の流量を調節しても良い。
In order to improve the fluidity of the solid catalyst in the regenerated
以上のように、反応器2及び再生器3の間で固体触媒の循環が行われる。
As described above, the solid catalyst is circulated between the
本実施形態の反応装置1によれば、圧力制御部6の制御信号により、再生器3内の圧力が反応器2内の圧力よりも大きくなるように制御される。このため、反応器2内に存在する反応ガスが再生器3内に導入されることが抑制される。よって、反応器2に存在する反応ガスと再生器3内に存在する再生ガスとの混合による急速な酸化、燃焼反応を抑制することができる。
According to the reaction device 1 of the present embodiment, the pressure in the
また、圧力制御部6が調節弁23,33と開度制御部61,62とを有しているので、開度制御部61,62の制御信号により、収容器2内の圧力及び再生器3内の圧力がそれぞれ制御される。このため、再生器3内の圧力が反応器2内の圧力よりも大きくなるように圧力を制御する際の自由度が広がる。
Further, since the pressure control unit 6 includes the
また、開度制御部61が再生器3内の圧力と反応器2内の圧力との差が一定となるよう調節弁23,33の少なくとも一方の調節弁の開度を制御するので、反応器2内に存在する反応ガスが再生器3内に導入されることが安定して抑制される。よって、反応器2に存在する反応ガスと再生器3内に存在する再生ガスとの混合による急速な酸化、燃焼反応を抑制することができる。
In addition, since the opening
また、圧送空気により、反応器2で使用された固体触媒の一部が再生器3に移送される本実施形態において、再生器3では酸素含有ガスの雰囲気下で固体触媒が再生される。そのため、固体触媒の一部が再生器3に移送されると共に圧送空気が再生器3に導入されたとしても、当該圧送空気は再生器3において酸素含有ガスとして用いられる。
ここで、圧送空気により、再生器3で再生された固体触媒の一部が反応器2に移送される構成を考える。この構成においては、固体触媒の一部が反応器2に移送されると共に圧送空気が反応器2に導入されると、当該圧送空気と反応器2内の反応ガスとが混合してしまう。これにより、反応ガスと圧送空気との混合による反応ガスの急速な酸化、燃焼反応が生じ、その時に発生する熱量によって機器が損傷する惧れがある。
これに対し、本実施形態においては、圧送空気により、反応器2で使用された固体触媒の一部が再生器3に移送される構成を採用しているので、当該圧送空気と反応器2内の反応ガスとが混合することはない。また、反応器2で使用された固体触媒が再生器3に導入される過程で、反応器2に存在する反応ガスと再生器3に存在する再生ガスとが混合することもない。よって、反応ガスと再生ガスとの混合による急速な酸化、燃焼反応を抑制することができる。
また、固体触媒を再生器に向けて移送する手段として圧送空気を用いているので、空気以外の媒体を用いる場合に比べて、固体媒体の移送コストを低減させることもできる。
さらに、再生触媒移送機構5が再生器3で再生された固体触媒の一部が自重により反応器2に移動するように構成されている。そのため、再生された固体触媒を反応器2に移送する手段を別途設ける必要がない。よって、反応装置1の簡素化を図ることができる。
Further, in the present embodiment in which a part of the solid catalyst used in the
Here, a configuration in which a part of the solid catalyst regenerated by the
On the other hand, in the present embodiment, a configuration is adopted in which a part of the solid catalyst used in the
In addition, since the pressurized air is used as a means for transferring the solid catalyst toward the regenerator, the transfer cost of the solid medium can be reduced as compared with the case where a medium other than air is used.
Further, the regenerated
また、第1触媒移送配管41が反応器2の側壁から斜め下方に延在しており、空気送り出し部44から圧送空気を触媒収容部40に供給しているので、反応器2で使用された固体触媒の一部が自重に加え、空気送り出し部44から触媒収容部40に供給される空気の吸引効果により触媒収容部40に移動する。よって、反応器2で使用された固体触媒を触媒収容部40に移送する手段を簡素な構成で実現することができる。
Further, the first
また、第1触媒移送配管41の延在方向と鉛直方向とのなす角度θ1が0°よりも大きくかつ45°以下の角度範囲であるので、反応器2で使用された固体触媒を触媒収容部40に移送させるときの流速を安定させることができる。
これに対し、なす角度θ1が45°よりも大きいと第1触媒移送配管41の傾斜が緩やかとなり、反応器2で使用された固体触媒を触媒収容部40に安定して移送させることが困難となる。
Further, since the angle θ1 formed between the extending direction of the first
On the other hand, if the angle θ1 formed is larger than 45 °, the inclination of the first
また、再生触媒移送配管51には再生触媒移送配管用バルブ52が設けられているので、当該再生触媒移送配管用バルブ52のバルブ開度、または、開閉動作を制御することで再生触媒移送配管51における固体触媒の流量を調整することができる。
Further, since the regenerated
また、再生触媒移送配管51が再生器3の側壁から斜め下方に延在しているので、再生器3で再生された固体触媒の一部が自重により反応器2に移動する。よって、再生器3で再生された固体触媒を反応器2に移送する手段を簡素な構成で実現することができる。
Further, since the regenerated
また、再生触媒移送配管51の延在方向と鉛直方向とのなす角度θ2が0°よりも大きくかつ45°以下の角度範囲であるので、再生器3で再生された固体触媒の一部を反応器2に移送させるときの流速を安定させることができる。
これに対し、なす角度θ2が45°よりも大きいと再生触媒移送配管51の傾斜が緩やかとなり、再生器3で再生された固体触媒の一部を反応器2に安定して移送させることが困難となる。
Further, since the angle θ2 formed between the extending direction of the regenerated
On the other hand, when the formed angle θ2 is larger than 45 °, the regeneration
なお、本実施形態においては、原料ガスとしてシクロヘキサノンオキシムを含む原料ガスを用いているが、これに限らず、原料ガスとして本発明の課題が発生しうる種々の材料を含むものを用いることができる。 In this embodiment, a raw material gas containing cyclohexanone oxime is used as the raw material gas. However, the present invention is not limited to this, and a raw material gas containing various materials that can cause the problem of the present invention can be used. .
また、本実施形態の反応器においては、固体触媒と低級アルコールの共存下でシクロヘキサノンオキシムをベックマン転位反応させてε−カプロラクタムが生成されているが、これに限らない。例えば、低級アルコールを含まない環境下でε−カプロラクタムが生成されていてもよい。すなわち、少なくとも固体触媒の存在下でε−カプロラクタムが生成されていればよい。 In the reactor of the present embodiment, ε-caprolactam is generated by Beckmann rearrangement reaction of cyclohexanone oxime in the presence of a solid catalyst and a lower alcohol, but is not limited thereto. For example, ε-caprolactam may be produced in an environment that does not contain a lower alcohol. That is, it is sufficient that ε-caprolactam is generated at least in the presence of a solid catalyst.
また、固体触媒を用いた気相反応により、シクロヘキサノンオキシムからε−カプロラクタムを生成させるε−カプロラクタムの製造方法においても本発明を適用することができる。例えば、固体触媒を用いた気相反応を行う反応装置として、上述した本発明の反応装置1を用いることができる。 The present invention can also be applied to a method for producing ε-caprolactam in which ε-caprolactam is produced from cyclohexanone oxime by a gas phase reaction using a solid catalyst. For example, the above-described reaction apparatus 1 of the present invention can be used as a reaction apparatus that performs a gas phase reaction using a solid catalyst.
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.
実施例1
再生器に触媒活性が低下した固体触媒の粉体を導入し、再生器下部から加熱した空気を供給して再生器内の温度を約430℃に加熱しつつ粉体を流動化した。再生器内の粉体圧を約120mmH2Oに維持するため、粉体を再生器内に連続的に導入した。
一方、再生触媒移送配管用バルブで流量調整を行いながら、粉体圧力差で、再生器で再生された粉体を反応器に向けて連続的に移送した。反応器に供給するガスが再生器に流入して再生器に供給するガスと混合することを抑制するため、再生触媒移送配管内の粉体圧を約500mmH2Oに維持した。加えて、粉体の流動性を良くするため、再生触媒移送配管には加熱したN2を10〜50L/h供給した。
反応器に触媒活性が回復した固体触媒の粉体を導入し、反応器下部から加熱した有機溶剤を含むガスを供給して反応器内の粉体を流動化した。反応器内では発熱反応が起こるため、冷却装置によって除熱を行い、反応器内の温度を約379℃に維持した。反応器出口のガス組成は、メタノールが約60%、水を含むイナートガスが約6%、反応副生物を含むε−カプロラクタムが約34%であった。
再生器の気相部と反応器の気相部のそれぞれに圧力計を設置した。また、再生器の排ガス配管にガス流量を調整する調節弁を設置した。再生器内の圧力と反応器内の圧力との圧力差を求めつつ、圧力差が一定となるように調節弁の開度を調整した。
文献値を用いて反応器のガスの爆発範囲(爆発の大きさの下限、上限)を推算して評価した結果、再生器の再生ガスが反応器内に流入する場合が、反応器の反応ガスが再生器内に流入する場合に比べて相対的に安全であることが確認された。そのため、再生器の圧力が反応器の圧力に対して大きくなるよう(約250mmH2O加圧となるよう)、調節弁で調整を行った。
その結果、再生器の再生ガスと反応器の反応ガスとのガス混合により目的とする化学反応の実効が阻害されることや急速な酸化、燃焼反応を生じさせることなく、連続的に安定して粉体の移動を行うことができた。
Example 1
The solid catalyst powder having reduced catalytic activity was introduced into the regenerator, and heated air was supplied from the lower part of the regenerator to fluidize the powder while heating the temperature in the regenerator to about 430 ° C. In order to maintain the powder pressure in the regenerator at about 120 mmH 2 O, the powder was continuously introduced into the regenerator.
On the other hand, the powder regenerated by the regenerator was continuously transferred toward the reactor by the powder pressure difference while adjusting the flow rate with the regenerated catalyst transfer piping valve. In order to prevent the gas supplied to the reactor from flowing into the regenerator and mixing with the gas supplied to the regenerator, the powder pressure in the regenerated catalyst transfer pipe was maintained at about 500 mmH 2 O. In addition, in order to improve the fluidity of the powder, 10 to 50 L / h of heated N 2 was supplied to the regenerated catalyst transfer pipe.
A powder of a solid catalyst whose catalytic activity was recovered was introduced into the reactor, and a gas containing an organic solvent heated was supplied from the bottom of the reactor to fluidize the powder in the reactor. Since an exothermic reaction occurred in the reactor, heat was removed by a cooling device, and the temperature in the reactor was maintained at about 379 ° C. The gas composition at the outlet of the reactor was about 60% methanol, about 6% inert gas containing water, and about 34% ε-caprolactam containing reaction byproducts.
A pressure gauge was installed in each of the gas phase part of the regenerator and the gas phase part of the reactor. A control valve for adjusting the gas flow rate was installed in the exhaust gas piping of the regenerator. While obtaining the pressure difference between the pressure in the regenerator and the pressure in the reactor, the opening of the control valve was adjusted so that the pressure difference was constant.
As a result of estimating and evaluating the explosion range (lower limit and upper limit of the magnitude of explosion) of the reactor gas using literature values, the regeneration gas in the reactor may flow into the reactor. It has been confirmed that is relatively safe compared to the case of flowing into the regenerator. Therefore, adjustment was performed with a control valve so that the pressure of the regenerator was larger than the pressure of the reactor (approx. 250 mmH 2 O pressure).
As a result, the gas mixture of the regeneration gas of the regenerator and the reaction gas of the reactor prevents the target chemical reaction from being hindered, and does not cause rapid oxidation or combustion reaction. The powder could be moved.
1…反応装置、2…反応器、3…再生器、4…触媒移送機構、5…再生触媒移送機構、6…圧力制御部、23…圧力調節弁(第1調節弁)、24…反応器用差圧計、33…圧力調節弁(第2調節弁)、34…再生器用差圧計、40…触媒収容部、41…第1触媒移送配管、42…第2触媒移送配管、43…第1触媒移送配管用バルブ、44…空気送り出し部、45…第1触媒移送配管用差圧計、51…再生触媒移送配管、52…再生触媒移送配管用バルブ、53…再生触媒移送配管用差圧計、63…第1触媒移送配管用バルブ開度制御部、64…再生触媒移送配管用バルブ開度制御部、θ1…第1触媒移送配管の延在方向と鉛直方向とのなす角度、θ2…再生触媒移送配管の延在方向と鉛直方向とのなす角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction apparatus, 2 ... Reactor, 3 ... Regenerator, 4 ... Catalyst transfer mechanism, 5 ... Regenerated catalyst transfer mechanism, 6 ... Pressure control part, 23 ... Pressure control valve (1st control valve), 24 ... For reactor Differential pressure gauge, 33 ... Pressure regulating valve (second regulating valve), 34 ... Differential pressure gauge for regenerator, 40 ... Catalyst housing part, 41 ... First catalyst transfer pipe, 42 ... Second catalyst transfer pipe, 43 ... First catalyst transfer Piping valve, 44 ... Air delivery part, 45 ... First catalyst transfer piping differential pressure gauge, 51 ... Regenerated catalyst transfer piping, 52 ... Regenerated catalyst transfer piping valve, 53 ... Regenerated catalyst transfer piping differential pressure gauge, 63 ... No. 1 catalyst transfer piping valve opening degree control unit, 64... Regeneration catalyst transfer piping valve opening degree control unit, .theta.1... Angle formed by extending direction of first catalyst transfer piping and vertical direction, .theta.2. Angle between extension direction and vertical direction
Claims (21)
前記反応器で使用されて触媒活性が低下した固体触媒の一部を酸素含有ガスの雰囲気下で加熱して触媒活性が回復するよう再生する流動層形式の再生器と、
前記再生器内の圧力が前記反応器内の圧力よりも大きくなるよう、前記反応器内の圧力、前記再生器内の圧力の少なくとも一方の圧力を制御する圧力制御部と、を含むことを特徴とする反応装置。 A fluidized bed type reactor that chemically reacts a raw material gas in the presence of a solid catalyst;
A fluidized bed type regenerator that regenerates a part of the solid catalyst used in the reactor, the catalyst activity of which has been reduced, by heating in a gas-containing gas atmosphere to recover the catalyst activity;
A pressure controller that controls at least one of the pressure in the reactor and the pressure in the regenerator so that the pressure in the regenerator is larger than the pressure in the reactor. Reactor.
前記反応器に設けられた第1調節弁と、
前記再生器に設けられた第2調節弁と、
前記第1調節弁、前記第2調節弁の少なくとも一方の調節弁の開度を制御する開度制御部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の反応装置。 The pressure controller is
A first control valve provided in the reactor;
A second control valve provided in the regenerator;
The reaction apparatus according to claim 1, further comprising: an opening degree control unit that controls an opening degree of at least one of the first control valve and the second control valve.
前記反応器と前記再生器との間には、前記再生器で再生された固体触媒の一部を前記反応器に戻す再生触媒移送配管が設けられており、
前記再生触媒移送配管は、前記再生器で再生された固体触媒の一部が自重により前記反応器に移動するように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の反応装置。 A catalyst transfer mechanism is provided between the reactor and the regenerator to transfer a part of the solid catalyst used in the reactor to the regenerator by sending air toward the regenerator. And
Between the reactor and the regenerator, a regenerated catalyst transfer pipe for returning a part of the solid catalyst regenerated in the regenerator to the reactor is provided,
The regenerated catalyst transfer pipe is configured such that a part of the solid catalyst regenerated in the regenerator moves to the reactor by its own weight. The reactor described.
前記反応器で使用された固体触媒の一部を抜き出す第1触媒移送配管と、
前記第1触媒移送配管により抜き出された固体触媒を収容する触媒収容部と、
前記触媒収容部に収容された固体触媒を前記再生器に導入する第2触媒移送配管と、
前記触媒収容部に空気を送り出して当該触媒収容部に収容された固体触媒を前記第2触媒移送配管を介して前記再生器に向けて送り出す空気送り出し部と、を含むことを特徴とする請求項4ないし8のいずれか一項に記載の反応装置。 The catalyst transfer mechanism includes:
A first catalyst transfer pipe for extracting a part of the solid catalyst used in the reactor;
A catalyst housing portion for housing the solid catalyst extracted by the first catalyst transfer pipe;
A second catalyst transfer pipe for introducing the solid catalyst accommodated in the catalyst accommodating portion into the regenerator;
An air delivery part for delivering air to the catalyst accommodation part and delivering the solid catalyst accommodated in the catalyst accommodation part toward the regenerator via the second catalyst transfer pipe. The reaction apparatus according to any one of 4 to 8.
前記固体触媒を用いた気相反応を行う反応装置として、請求項1ないし20のいずれか一項に記載の反応装置を用いることを特徴とするε−カプロラクタムの製造方法。 A method for producing ε-caprolactam, wherein ε-caprolactam is produced from cyclohexanone oxime by a gas phase reaction using a solid catalyst,
21. A process for producing ε-caprolactam, wherein the reaction apparatus according to any one of claims 1 to 20 is used as a reaction apparatus for performing a gas phase reaction using the solid catalyst.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180078365A (en) * | 2016-12-29 | 2018-07-10 | 주식회사 효성 | Apparatus of dehydrogenation reaction and catalyst regeneration reaction |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS581969B2 (en) * | 1976-10-19 | 1983-01-13 | 工業技術院長 | pyrolysis equipment |
JPS598172B2 (en) * | 1977-05-30 | 1984-02-23 | 日本鉱業株式会社 | Powder transfer method and device |
JPS5541815A (en) * | 1978-09-16 | 1980-03-24 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Transfer of particle for fluidized bed |
JPS6022969B2 (en) * | 1979-11-15 | 1985-06-05 | 株式会社日立製作所 | Powder circulation equipment |
JPS5898135A (en) * | 1981-12-08 | 1983-06-10 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Operation of connected fluidized bed |
JPH01262941A (en) * | 1988-04-12 | 1989-10-19 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Method of controlling pressure of particle circulation type fluidized bed equipment |
JPH0217936A (en) * | 1988-07-04 | 1990-01-22 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Fluidized bed reaction apparatus |
JPH0662956B2 (en) * | 1992-04-13 | 1994-08-17 | ユーオーピー | Fluid catalytic cracking process and apparatus having low volume dilute phase separation zone in reaction vessel |
FI98529C (en) * | 1994-03-31 | 1997-07-10 | Neste Oy | Method and apparatus for the preparation of light olefins |
JPH0824623A (en) * | 1994-07-13 | 1996-01-30 | Fuji Oil Co Ltd | Fluidized bed catalytic reactor |
JP2000229939A (en) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Sumitomo Chem Co Ltd | Production of epsilon-caprolactam |
CN101547994A (en) * | 2006-09-29 | 2009-09-30 | 费舍-柔斯芒特系统股份有限公司 | Detection of catalyst losses in a fluid catalytic cracker for use in abnormal situation prevention |
CN102228843B (en) * | 2011-04-29 | 2013-01-30 | 沈阳石蜡化工有限公司 | Degassing method for degassing tank of catalytic pyrolysis apparatus |
-
2012
- 2012-01-12 JP JP2012004131A patent/JP2013141659A/en active Pending
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180078365A (en) * | 2016-12-29 | 2018-07-10 | 주식회사 효성 | Apparatus of dehydrogenation reaction and catalyst regeneration reaction |
KR101932328B1 (en) * | 2016-12-29 | 2018-12-26 | 효성화학 주식회사 | Apparatus of dehydrogenation reaction and catalyst regeneration reaction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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CN104039436B (en) | 2017-03-08 |
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