JP2016503073A - Process for producing 1,3-butadiene from n-butenes by oxidative dehydrogenation - Google Patents

Process for producing 1,3-butadiene from n-butenes by oxidative dehydrogenation Download PDF

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Abstract

本発明は、n−ブテン類からのブタジエンの製造方法であって、以下のステップ:A)n−ブテン類を含有する出発ガス流(a)を準備するステップ、B)前記n−ブテン類を含有する出発ガス流(a)と酸素含有ガスを少なくとも1つの酸化的脱水素化帯域中に供給し、そしてn−ブテン類からブタジエンへと酸化的脱水素化することで、ブタジエン、未反応のn−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、高沸点副成分、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有する生成物ガス流(b)が得られるステップ、Ca)前記生成物ガス流(b)を冷却剤としての有機溶剤との接触によって冷却するステップ、Cb)前記生成物ガス流(b)を少なくとも1つの圧縮ステップで圧縮することで、少なくとも1つの水性凝縮物流(c1)と、ブタジエン、n−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有するガス流(c2)とが得られるステップ、D)前記ガス流(c2)から、酸素、低沸点炭化水素、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含む凝縮できない低沸点のガス成分をガス流(d2)として、ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素の吸収剤中での吸収によって分離することで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流と、前記ガス流(d2)とが得られ、引き続いて前記負荷された吸収剤流から前記C4炭化水素を脱着することで、C4生成物ガス流(d1)が得られるステップ、E)前記C4生成物流(d1)をブタジエンのための選択溶媒を用いた抽出蒸留によって、ブタジエンと、選択溶媒を含有する物質流(e1)と、n−ブテン類を含有する物質流(e2)とに分離するステップ、F)前記ブタジエンおよび前記選択溶媒を含有する物質流(e1)を蒸留して、本質的に前記選択溶媒からなる物質流(f1)と、ブタジエンを含有する物質流(f2)を得るステップと、を有する前記製造方法に関する。The present invention is a process for the production of butadiene from n-butenes, comprising the following steps: A) preparing a starting gas stream (a) containing n-butenes, B) said n-butenes Feeding the starting gas stream (a) and the oxygen-containing gas into at least one oxidative dehydrogenation zone and oxidative dehydrogenation of n-butenes to butadiene, butadiene, unreacted obtaining a product gas stream (b) containing n-butenes, water vapor, oxygen, low-boiling hydrocarbons, high-boiling subcomponents, optionally carbon oxides and optionally inert gases, Ca) said products Cooling the gas stream (b) by contact with an organic solvent as a coolant, Cb) at least one aqueous condensate by compressing the product gas stream (b) in at least one compression step A step (c1) and a gas stream (c2) containing butadiene, n-butenes, water vapor, oxygen, low-boiling hydrocarbons, optionally carbon oxides and optionally inert gases, D) said gas From stream (c2), C4 containing butadiene and n-butenes is obtained as gas stream (d2), a non-condensable, low-boiling gas component comprising oxygen, low-boiling hydrocarbons, optionally carbon oxides and optionally inert gases. Separation by absorption of hydrocarbons in the absorbent yields an absorbent stream loaded with C4 hydrocarbons and the gas stream (d2), and subsequently the C4 from the loaded absorbent stream. Desorbing hydrocarbons to obtain a C4 product gas stream (d1); E) the C4 product stream (d1) by extractive distillation using a selective solvent for butadiene by butadiene And a material stream (e1) containing a selective solvent and a material stream (e2) containing n-butenes, and F) a material stream (e1) containing the butadiene and the selective solvent. Distilling to obtain a material stream (f1) consisting essentially of the selective solvent and a material stream (f2) containing butadiene.

Description

本発明は、酸化的脱水素化(ODH)によるn−ブテン類からの1,3−ブタジエンの製造方法に関する。   The present invention relates to a process for producing 1,3-butadiene from n-butenes by oxidative dehydrogenation (ODH).

ブタジエンは、重要な基礎化学物質であり、例えば、合成ゴム(ブタジエン−ホモポリマー、スチレン−ブタジエン−ゴムまたはニトリル−ゴム)の製造のために、または熱可塑性ターポリマー(アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン−コポリマー)の製造のために使用される。ブタジエンは、更に反応して、スルホラン、クロロプレンおよび1,4−ヘキサメチレンジアミンとなる(1,4−ジクロロブテンおよびアジピン酸ジニトリルを経て)。ブタジエンの二量体化によって、更にビニルシクロヘキセンを生成でき、それは、スチレンへと脱水素化できる。   Butadiene is an important basic chemical, for example for the production of synthetic rubbers (butadiene-homopolymers, styrene-butadiene-rubbers or nitrile-rubbers) or thermoplastic terpolymers (acrylonitrile-butadiene-styrene- Copolymer). Butadiene reacts further to sulfolane, chloroprene and 1,4-hexamethylenediamine (via 1,4-dichlorobutene and adipic acid dinitrile). Dimerization of butadiene can further produce vinylcyclohexene, which can be dehydrogenated to styrene.

ブタジエンは、飽和炭化水素の熱的分解(スチームクラッキング)によって、通常は、原料としてのナフサから出発して製造できる。ナフサのスチームクラッキングに際して、メタン、エタン、エテン、アセチレン、プロパン、プロペン、プロピン、アレン、ブタン類、ブテン類、ブタジエン、ブチン類、メチルアレン、C5以上の炭化水素類からなる炭化水素混合物が生ずる。 Butadiene can usually be produced by thermal cracking of saturated hydrocarbons (steam cracking), usually starting from naphtha as raw material. In naphtha steam cracking, methane, ethane, ethene, acetylene, propane, propene, propyne, allene, butanes, butenes, butadiene, butyne include methyl allene, hydrocarbon mixture consisting of C 5 or higher hydrocarbons occurs .

ブタジエンは、n−ブテン類(1−ブテンおよび/または2−ブテン)の酸化的脱水素化によって得ることもできる。n−ブテン類からブタジエンへの酸化的脱水素化(酸化脱水素化、ODH)のための出発混合物としては、任意のn−ブテン類を含有するあらゆる混合物を利用できる。例えば、ナフサクラッカーのC4留分からブタジエンとイソブテンの分離によって得られた主成分としてn−ブテン類(1−ブテンおよび/または2−ブテン)を含有する留分を使用できる。更に、エチレンの二量体化によって得られる、1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテンまたはそれらの混合物を含むガス混合物を出発ガスとして使用することもできる。更に、出発ガスとしては、流動接触分解(Fluid Catalytic Cracking, FCC)によって得られる、n−ブテン類を含有するガス混合物を使用できる。 Butadiene can also be obtained by oxidative dehydrogenation of n-butenes (1-butene and / or 2-butene). As the starting mixture for the oxidative dehydrogenation of n-butenes to butadiene (oxidative dehydrogenation, ODH), any mixture containing any n-butenes can be used. For example, n- butenes as main components obtained by the separation of the butadiene and isobutene from C 4 fraction naphtha cracker The fractions containing the (1-butene and / or 2-butene) can be used. Furthermore, gas mixtures comprising 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene or mixtures thereof obtained by dimerization of ethylene can also be used as starting gas. Furthermore, as a starting gas, a gas mixture containing n-butenes obtained by fluid catalytic cracking (FCC) can be used.

ブテン類からブタジエンへの酸化的脱水素化法は基本的に公知である。   The oxidative dehydrogenation of butenes to butadiene is basically known.

US2012/0130137A1は、例えば、モリブデン、ビスマスおよび一般に他の金属の酸化物を含有する触媒を使用したブテン類からブタジエンへの酸化的脱水素化法を記載している。酸化的脱水素化のためのかかる触媒の持続的な活性のためには、触媒の過度すぎる還元と、それによる性能損失を回避するために、ガス雰囲気中の酸素分圧の臨界的な最低限度が不可欠である。この理由から、また一般的に、化学量論的な酸素投入量または完全な酸素転化率をもって酸化脱水素化反応器(ODH反応器)では作業できない。US2012/0130137において、例えば出発ガス中2.5〜8体積%の酸素含有率が記載される。   US 2012/0130137 A1 describes a process for the oxidative dehydrogenation of butenes to butadiene using, for example, catalysts containing molybdenum, bismuth and generally other metal oxides. For the sustained activity of such catalysts for oxidative dehydrogenation, a critical minimum of oxygen partial pressure in the gas atmosphere to avoid excessive reduction of the catalyst and thereby performance loss Is essential. For this reason and in general, it is not possible to work in an oxidative dehydrogenation reactor (ODH reactor) with a stoichiometric oxygen input or complete oxygen conversion. In US2012 / 0130137, for example, an oxygen content of 2.5 to 8% by volume in the starting gas is described.

かかる触媒系のための酸素過剰の必要性は一般に公知であり、かかる触媒を使用する場合のプロセス条件に表れている。代表的なものとして、Jungらの最新論文(Catal. Surv. Asia 2009, 13, 78-93; DOI 10.1007/s10563-009-9069-5およびApplied Catalysis A: General 2007, 317, 244-249; DOI 10.1016/j.apcata.2006.10.021)が挙げられる。   The need for oxygen excess for such catalyst systems is generally known and is reflected in the process conditions when using such catalysts. As a representative, the latest paper by Jung et al. (Catal. Surv. Asia 2009, 13, 78-93; DOI 10.1007 / s10563-009-9069-5 and Applied Catalysis A: General 2007, 317, 244-249; DOI 10.1016 / j.apcata.2006.10.021).

しかしながら、そのような酸素過剰のもと行われる方法のODH反応器段階の後方にある後処理部においてブタジエンに加えて酸素が存在することは、基本的に危険を伴う。特に液相において、有機ペルオキシドの形成と増加を調査すべきである。これらの危険性は、例えばD. S. Alexander (Industrial and Engineering Chemistry 1959, 51 , 733〜738)で議論されている。   However, the presence of oxygen in addition to butadiene in the aftertreatment section behind the ODH reactor stage of the process carried out under such oxygen excess is fundamentally dangerous. The formation and increase of organic peroxides should be investigated, especially in the liquid phase. These risks are discussed, for example, in D. S. Alexander (Industrial and Engineering Chemistry 1959, 51, 733-738).

JP−A2011−006381(三菱)においては、共役アルカジエンの製造方法の後処理部でのペルオキシド形成の危険性が述べられている。その解決のためには、プロセスガスのための吸収溶液への重合抑制剤の添加と、吸収溶液の加熱による最大ペルオキシド含量100質量ppmの調整が記載されている。しかしながら、前方に位置するプロセスステップにおけるペルオキシドの回避または抑制については記載されていない。特に、ODH反応器排出物の水急冷による冷却ステップが重要であると見なされるべきである。形成される有機ペルオキシドは水中にほとんど溶けないので、それらは、水性パージ流と一緒に排出されずに析出し、固体形または液体形で装置中に蓄積することがある。同時に、前記の水急冷の温度は、形成されたペルオキシドが十分に高くかつ連続的に分解することを想定できるほど高くはない。   JP-A2011-006381 (Mitsubishi) describes the danger of peroxide formation in the post-treatment part of the process for producing conjugated alkadiene. For that solution, the addition of a polymerization inhibitor to the absorption solution for the process gas and the adjustment of the maximum peroxide content of 100 ppm by heating the absorption solution are described. However, it does not describe the avoidance or suppression of peroxides in the forward process steps. In particular, the cooling step by water quenching of the ODH reactor effluent should be regarded as important. Since the organic peroxides that are formed are hardly soluble in water, they may precipitate without being discharged with the aqueous purge stream and accumulate in the apparatus in solid or liquid form. At the same time, the temperature of the water quench is not high enough to assume that the peroxide formed is sufficiently high and can decompose continuously.

前記接触酸化的脱水素化では、高沸点の副成分、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、ベンズアルデヒド、安息香酸、エチルベンゼン、スチレン、フルオレノン、アントラキノンなどの副成分が形成されうる。そのような堆積物は、該反応器または該反応器の後方にある後処理領域において閉塞と圧力損失増大を招きうるため、調節された作業の妨げとなりうる。上述の高沸点の副成分の堆積物は、熱交換器の機能も損ねることがあり、または圧縮機などの可動式の装置を傷つけることがある。フルオレノンなどの水蒸気揮発性化合物は、水で作動される急冷装置をしみ出て、その後方にあるガス排出導管中に堆積することがある。それにより、基本的に、固形堆積物が後接続された装置部分で、例えば圧縮機などに至り、そこで損傷を引き起こすという危険性もある。   In the catalytic oxidative dehydrogenation, high-boiling subcomponents such as maleic anhydride, phthalic anhydride, benzaldehyde, benzoic acid, ethylbenzene, styrene, fluorenone, anthraquinone and the like can be formed. Such deposits can hinder controlled work because they can lead to blockage and increased pressure loss in the reactor or in the post-treatment area behind the reactor. The high-boiling by-component deposits described above can also impair the function of the heat exchanger or can damage mobile devices such as compressors. Water vapor volatile compounds such as fluorenone can leach out of water operated quenching equipment and accumulate in the gas exhaust conduit behind it. As a result, there is also a risk that basically the solid deposit is post-connected in the part of the device, for example to the compressor, where damage is caused.

US2012/0130137A1の段落[0122]では、高沸点の副産物の問題についても指摘されている。特に、生成物ガス中に典型的には0.001〜0.10体積%の濃度で存在する無水フタル酸、アントラキノンおよびフルオレノンが挙げられる。US2012/0130137A1の段落[0124]〜[0126]では、高温の反応器排出物ガスは、直接的に冷却液との接触によって(急冷塔)、通常はまずは5〜100℃に冷やすことが推奨されている。冷却液としては、水または水性アルカリ溶液が挙げられる。急冷における生成物ガス由来の高沸点物による、または生成物ガス由来の高沸点副産物の重合生成物による閉塞の問題が明確に述べられている。そのために、高沸点の副産物が反応部から冷却部(急冷)へとできるだけわずかしか連行されないことが好ましい。   US 2012/0130137 A1 paragraph [0122] also points out the problem of high-boiling by-products. In particular, mention may be made of phthalic anhydride, anthraquinone and fluorenone which are typically present in the product gas at a concentration of 0.001 to 0.10% by volume. In US 2012/0130137 A1 paragraphs [0124] to [0126], it is recommended that the hot reactor effluent gas be first cooled to 5-100 ° C., usually by direct contact with the cooling liquid (quenching tower). ing. Examples of the cooling liquid include water and an aqueous alkaline solution. The problem of clogging due to high boilers from the product gas in quenching or from polymerization products of high boiling by-products from the product gas is clearly stated. For this reason, it is preferable that by-products having a high boiling point are taken as little as possible from the reaction section to the cooling section (quenching).

JP−A2011−001341においては、アルケン類の共役アルカジエン類への酸化的脱水素化のための方法のために二段階の冷却が記載されている。その場合に、該酸化的脱水素化の生成物排出ガスはまず300℃と221℃の間の温度に調整され、次いで99℃と21℃の間の温度に再び冷却される。段落[0066]以降の段落では、300℃と221℃の間の温度の調整のためには、熱交換器を使用することが好ましいが、その際、生成物ガス由来の高沸点物の一部がこの熱交換器中に沈殿しうることも記載されている。従って、JP−A2011−001341では、堆積物を前記熱交換器から有機溶剤または水性溶剤で時々洗い出すことが記載されている。溶剤としては、例えば芳香族炭化水素、例えばトルエンもしくはキシレンまたはアルカリ性水性溶剤、例えば水酸化ナトリウムの水溶液などの溶剤が記載されている。熱交換器の洗浄のためにプロセスを頻繁に止めることを避けるために、JP−A2011−001341では、2つの並列に配置されたそれぞれ交替で運転もしくは洗浄がなされる(いわゆる、A/B方式)熱交換器を有する構成が記載されている。   JP-A 2011-001341 describes a two-stage cooling for a process for the oxidative dehydrogenation of alkenes to conjugated alkadienes. In that case, the product exhaust of the oxidative dehydrogenation is first adjusted to a temperature between 300 ° C. and 221 ° C. and then cooled again to a temperature between 99 ° C. and 21 ° C. In the paragraphs after paragraph [0066], it is preferable to use a heat exchanger for adjusting the temperature between 300 ° C. and 221 ° C., but in this case, a part of the high-boiling products derived from the product gas Can be precipitated in this heat exchanger. Therefore, JP-A 2011-001341 describes that the deposit is sometimes washed out from the heat exchanger with an organic solvent or an aqueous solvent. As the solvent, for example, an aromatic hydrocarbon such as toluene or xylene or an alkaline aqueous solvent such as an aqueous solution of sodium hydroxide is described. In order to avoid frequently stopping the process for cleaning the heat exchanger, JP-A2011-001341 is operated or cleaned in two parallel arrangements (so-called A / B method). A configuration with a heat exchanger is described.

本発明の課題は、公知法の上述の欠点を払拭する方法を提供することである。特に、酸化脱水素化(ODH)に後接続された装置における高沸点有機副成分による堆積を回避する方法を提供することが望ましい。更に、有機ペルオキシドの考えられる堆積を回避する方法を提供することが望ましい。更に、本発明の課題は、廃水の有機化合物による溶解された形、乳化された形または懸濁された形での高い負荷と、有機化合物で負荷された廃水の発生を減らすことである。   The object of the present invention is to provide a method for overcoming the above-mentioned drawbacks of the known methods. In particular, it is desirable to provide a method that avoids deposition by high-boiling organic by-components in equipment post-connected to oxidative dehydrogenation (ODH). Furthermore, it would be desirable to provide a method that avoids possible deposition of organic peroxides. Furthermore, the object of the present invention is to reduce the high load in the dissolved, emulsified or suspended form of wastewater with organic compounds and the generation of wastewater loaded with organic compounds.

前記課題は、n−ブテン類からのブタジエンの製造方法であって、以下のステップ:
A)n−ブテン類を含有する出発ガス流(a)を準備するステップ、
B)前記n−ブテン類を含有する出発ガス流(a)と酸素含有ガスを少なくとも1つの酸化的脱水素化帯域中に供給し、そしてn−ブテン類からブタジエンへと酸化的脱水素化することで、ブタジエン、未反応のn−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、高沸点副成分、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有する生成物ガス流(b)が得られるステップ、
Ca)前記生成物ガス流(b)を有機溶剤との接触によって冷却するステップ、
Cb)前記生成物ガス流(b)を少なくとも1つの圧縮ステップで圧縮することで、少なくとも1つの水性凝縮物流(c1)と、ブタジエン、n−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有するガス流(c2)とが得られるステップ、
D)前記ガス流(c2)から、酸素、低沸点炭化水素、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含む凝縮できない低沸点のガス成分をガス流(d2)として、ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素の吸収剤中での吸収によって分離することで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流と、前記ガス流(d2)とが得られ、引き続いて前記負荷された吸収剤流から前記C4炭化水素を脱着することで、C4生成物ガス流(d1)が得られるステップ、
E)前記C4生成物流(d1)をブタジエンのための選択溶媒を用いた抽出蒸留によって、ブタジエンと、選択溶媒を含有する物質流(e1)と、n−ブテン類を含有する物質流(e2)とに分離するステップ、
F)前記ブタジエンおよび前記選択溶媒を含有する物質流(e1)を蒸留して、本質的に前記選択溶媒からなる物質流(f1)と、ブタジエンを含有する物質流(f2)を得るステップと、
を有する前記製造方法によって解決される。
The object is a method for producing butadiene from n-butenes, which comprises the following steps:
A) providing a starting gas stream (a) containing n-butenes;
B) A starting gas stream (a) containing said n-butenes and an oxygen-containing gas are fed into at least one oxidative dehydrogenation zone and oxidatively dehydrogenated from n-butenes to butadiene. This gives a product gas stream (b) containing butadiene, unreacted n-butenes, water vapor, oxygen, low-boiling hydrocarbons, high-boiling subcomponents, optionally carbon oxides and optionally inert gases. Steps,
Ca) cooling the product gas stream (b) by contact with an organic solvent;
Cb) compressing said product gas stream (b) in at least one compression step, so that at least one aqueous condensate stream (c1) and butadiene, n-butenes, water vapor, oxygen, low-boiling hydrocarbons, To obtain a gas stream (c2) containing carbon oxide and optionally an inert gas,
D) From the gas stream (c2), butadiene and n-butene are obtained as a gas stream (d2) from the gas stream (d2), which contains oxygen, low-boiling hydrocarbons, optionally carbon oxides and optionally inert gases. by separating by absorption in C 4 in absorbent hydrocarbon containing class, and C 4 absorbent stream loaded with hydrocarbons, the gas flow (d2) and were obtained and the load subsequently Desorbing said C 4 hydrocarbons from an absorbent stream to obtain a C 4 product gas stream (d1);
E) By subjecting the C 4 product stream (d1) to extractive distillation using a selective solvent for butadiene, a material stream (e1) containing butadiene, a selective solvent, and a material stream (e2 containing n-butenes) ) And separating step,
F) distilling the material stream (e1) containing the butadiene and the selective solvent to obtain a material stream (f1) consisting essentially of the selective solvent and a material stream (f2) containing butadiene;
It is solved by the manufacturing method comprising:

ステップA)において、n−ブテン類を含有する出発ガス流が準備される。   In step A), a starting gas stream containing n-butenes is prepared.

本発明によれば、冷却ステップCa)で有機溶剤が使用される。これらの有機溶剤は、一般に、ODH反応器に後置されるプラント部分で堆積および閉塞をもたらしうる高沸点副産物に対して、水またはアルカリ性水溶液よりも極めて大きい高溶解能を有する。冷却剤として使用される好ましい有機溶剤は、芳香族炭化水素、特に好ましくはトルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンまたはそれらの混合物である。   According to the invention, an organic solvent is used in the cooling step Ca). These organic solvents generally have a higher solubility than water or alkaline aqueous solutions for high-boiling by-products that can lead to deposition and plugging in the plant part after the ODH reactor. Preferred organic solvents used as coolants are aromatic hydrocarbons, particularly preferably toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene or mixtures thereof.

以下の実施形態は、本発明による方法の好ましい変法または特に好ましい変法である。   The following embodiments are preferred or particularly preferred variants of the method according to the invention.

前記ステップCa)は、多段階で複数のステップCa1)ないしCan)で実施され、好ましくは二段階で2つのステップCa1)およびCa2)で実施される。その場合に、特に好ましくは、溶剤の少なくとも一部は、2番目のステップCa2)を経た後に冷却剤として1番目のステップCa1)に供給される。   Said step Ca) is carried out in a plurality of steps Ca1) to Can), preferably in two steps and in two steps Ca1) and Ca2). In that case, it is particularly preferred that at least a part of the solvent is supplied as a coolant to the first step Ca1) after passing through the second step Ca2).

前記ステップCb)は、一般に、少なくとも1つの圧縮ステップCba)および少なくとも1つの冷却ステップCbb)を含む。好ましくは、前記少なくとも1つの冷却ステップCbb)において、圧縮ステップCba)で圧縮されたガスは冷却剤と接触される。特に好ましくは、前記冷却ステップCbb)の冷却剤は、ステップCa)で冷却剤として使用されるのと同じ有機溶剤を含有する。特に好ましい一つの変法においては、この冷却剤の少なくとも一部を、少なくとも1つの冷却ステップCbb)を経た後に冷却剤としてステップCa)へと供給する。   Said step Cb) generally comprises at least one compression step Cba) and at least one cooling step Cbb). Preferably, in said at least one cooling step Cbb), the gas compressed in the compression step Cba) is contacted with a coolant. Particularly preferably, the cooling agent of the cooling step Cbb) contains the same organic solvent used as the cooling agent in step Ca). In one particularly preferred variant, at least a part of this coolant is fed as a coolant to step Ca) after at least one cooling step Cbb).

好ましくは、前記ステップCb)は、複数の圧縮ステップCba1)ないしCban)および複数の冷却ステップCbb1)ないしCbbn)を、例えば4つの圧縮ステップCba1)ないしCba4)および4つの冷却ステップCbb1)ないしCbb4)を含む。   Preferably, said step Cb) comprises a plurality of compression steps Cba1) to Cban) and a plurality of cooling steps Cbb1) to Cbbn), for example four compression steps Cba1) to Cba4) and four cooling steps Cbb1) to Cbb4). including.

好ましくは、ステップD)は、ステップDa)ないしDc):
Da)ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素を高沸点吸収剤中で吸収させることで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流とガス流(d2)が得られるステップと、
Db)ステップDa)からの前記C4炭化水素で負荷された吸収剤流から、凝縮できないガス流でのストリッピングによって酸素を除去するステップと、
Dc)前記負荷された吸収剤流からC4炭化水素を脱着させることで、本質的にC4炭化水素からなり、かつ100ppm未満の酸素を含むC4生成物ガス流(d1)が得られるステップと、
を含む。
Preferably step D) comprises steps Da) to Dc):
Da) absorbing C 4 hydrocarbons containing butadiene and n-butenes in a high boiling absorbent to obtain an absorbent stream and a gas stream (d2) loaded with C 4 hydrocarbons;
Db) removing oxygen from the C 4 hydrocarbon loaded absorbent stream from step Da) by stripping with a non-condensable gas stream;
Dc) Desorbing C 4 hydrocarbons from the loaded absorbent stream to obtain a C 4 product gas stream (d1) consisting essentially of C 4 hydrocarbons and containing less than 100 ppm oxygen. When,
including.

好ましくはステップDa)で使用される高沸点の吸収剤は芳香族炭化水素溶剤であり、特に好ましくはステップCa)で使用される芳香族炭化水素溶剤であり、特にトルエンである。   Preferably the high boiling point absorbent used in step Da) is an aromatic hydrocarbon solvent, particularly preferably the aromatic hydrocarbon solvent used in step Ca), in particular toluene.

本発明による方法の好ましい実施形態は、図1〜3に示されており、以下で詳細に説明される。   A preferred embodiment of the method according to the invention is shown in FIGS. 1-3 and is described in detail below.

出発ガス流としては、純粋なn−ブテン類(1−ブテンおよび/またはシス/トランス−2−ブテン)を使用してよいが、またブテン類を含有するガス混合物を使用してもよい。そのようなガス混合物は、例えばn−ブタンの非酸化的脱水素化によって得ることができる。また、ナフサ分解のC4留分からブタジエンとイソブテンの分離によって得られた主成分としてn−ブテン類(1−ブテンおよびシス−/トランス−2−ブテン)を含有する留分を使用してもよい。更に、エチレンの二量体化によって得られた、純粋な1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテンまたはそれらからなる混合物を含むガス混合物を出発ガスとして使用することもできる。更に、出発ガスとしては、流動接触分解(Fluid Catalytic Cracking, FCC)によって得られる、n−ブテン類を含有するガス混合物を使用できる。 As the starting gas stream, pure n-butenes (1-butene and / or cis / trans-2-butene) may be used, but gas mixtures containing butenes may also be used. Such a gas mixture can be obtained, for example, by non-oxidative dehydrogenation of n-butane. Further, a fraction containing n-butenes (1-butene and cis- / trans-2-butene) as a main component obtained by separation of butadiene and isobutene from a naphtha cracked C 4 fraction may be used. . Furthermore, a gas mixture obtained by dimerization of ethylene and containing pure 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene or mixtures thereof can also be used as starting gas. Furthermore, as a starting gas, a gas mixture containing n-butenes obtained by fluid catalytic cracking (FCC) can be used.

本発明による方法の一実施形態においては、n−ブテン類を含有する出発ガス混合物は、n−ブタンの非酸化的脱水素化によって得られる。非酸化的接触脱水素化と形成されたn−ブテン類の酸化的脱水素化とを組み合わせることによって、ブタジエンの、使用されるn−ブタンに対する高い収率を得ることができる。n−ブタンの非酸化的接触脱水素化に際して、ブタジエン、1−ブテン、2−ブテンおよび未反応のn−ブタンの他に副成分を含有するガス混合物が得られる。通常の副成分は、水素、水蒸気、窒素、COおよびCO2、メタン、エタン、エテン、プロパンおよびプロペンである。1番目の脱水素化帯域を出たガス混合物の組成は、脱水素化の作業様式に応じて大きく変化しうる。ここで、酸素と追加の水素とを供給して脱水素化を実施する場合に、生成物ガス混合物は、比較的高い含量の水蒸気と炭素酸化物を有する。酸素を供給しない作業様式の場合には、非酸化的脱水素化の生成物ガス混合物は、比較的高い含量の水素を有する。 In one embodiment of the process according to the invention, a starting gas mixture containing n-butenes is obtained by non-oxidative dehydrogenation of n-butane. By combining non-oxidative catalytic dehydrogenation and oxidative dehydrogenation of the n-butenes formed, high yields of butadiene relative to the n-butane used can be obtained. In the non-oxidative catalytic dehydrogenation of n-butane, a gas mixture is obtained which contains secondary components in addition to butadiene, 1-butene, 2-butene and unreacted n-butane. Normal subcomponent hydrogen, steam, nitrogen, CO and CO 2, methane, ethane, ethene, propane and propene. The composition of the gas mixture leaving the first dehydrogenation zone can vary greatly depending on the mode of dehydrogenation. Here, when dehydrogenation is carried out by supplying oxygen and additional hydrogen, the product gas mixture has a relatively high content of water vapor and carbon oxides. In the case of a working mode in which no oxygen is supplied, the product gas mixture of non-oxidative dehydrogenation has a relatively high content of hydrogen.

ステップB)においては、n−ブテン類を含有する出発ガス流および酸素含有ガスは、少なくとも1つの脱水素化帯域(ODH反応器(1))に供給され、そして前記ガス混合物中に含まれるブテン類は、酸化脱水素化触媒の存在下に酸化的に脱水素化されてブタジエンとなる。   In step B), a starting gas stream containing n-butenes and an oxygen-containing gas are fed to at least one dehydrogenation zone (ODH reactor (1)) and the butenes contained in the gas mixture. Is oxidatively dehydrogenated to butadiene in the presence of an oxidative dehydrogenation catalyst.

酸化脱水素化に適した触媒は、一般に、Mo−Bi−O含有の多金属酸化物系であって、一般的に追加で鉄を含有する系を基礎とする。一般に、前記触媒系は、なおも、更なる追加の成分、例えばカリウム、セシウム、マグネシウム、ジルコニウム、クロム、ニッケル、コバルト、カドミウム、スズ、鉛、ゲルマニウム、ランタン、マンガン、タングステン、リン、セリウム、アルミニウムまたはケイ素などの成分を含有する。また鉄を含有するフェライトも触媒として提案された。   Catalysts suitable for oxidative dehydrogenation are generally based on Mo-Bi-O containing multi-metal oxide systems, generally additionally containing iron. In general, the catalyst system still contains additional components such as potassium, cesium, magnesium, zirconium, chromium, nickel, cobalt, cadmium, tin, lead, germanium, lanthanum, manganese, tungsten, phosphorus, cerium, aluminum. Or it contains components such as silicon. Ferrite containing iron has also been proposed as a catalyst.

好ましい一実施形態においては、前記多金属酸化物は、コバルトおよび/またはニッケルを含有する。更なる好ましい一実施形態においては、前記多金属酸化物は、クロムを含有する。更なる好ましい一実施形態においては、前記多金属酸化物は、マンガンを含有する。   In a preferred embodiment, the multi-metal oxide contains cobalt and / or nickel. In a further preferred embodiment, the multimetal oxide contains chromium. In a further preferred embodiment, the multimetal oxide contains manganese.

Mo−Bi−Fe−Oを含有する多金属酸化物のための例は、Mo−Bi−Fe−Cr−Oを含有するまたはMo−Bi−Fe−Zr−Oを含有する多金属酸化物である。好ましい系は、例えば、US4,547,615(Mo12BiFe0.1Ni8ZrCr30.2xおよびMo12BiFe0.1Ni8AlCr30.2x)、US4,424,141(Mo12BiFe3Co4.5Ni2.50.50.1x+SiO2)、DE−A2530959(Mo12BiFe3Co4.5Ni2.5Cr0.50.1x、Mo13.75BiFe3Co4.5Ni2.5Ge0.50.8x、Mo12BiFe3Co4.5Ni2.5Mn0.50.1xおよびMo12BiFe3Co4.5Ni2.5La0.50.1x)、US3,911,039(Mo12BiFe3Co4.5Ni2.5Sn0.50.1x)、DE−A2530959およびDE−A2447825(Mo12BiFe3Co4.5Ni2.50.50.1x)に記載されている。 Examples for multimetal oxides containing Mo-Bi-Fe-O are multimetal oxides containing Mo-Bi-Fe-Cr-O or containing Mo-Bi-Fe-Zr-O. is there. Preferred systems are, for example, US 4,547,615 (Mo 12 BiFe 0.1 Ni 8 ZrCr 3 K 0.2 O x and Mo 12 BiFe 0.1 Ni 8 AlCr 3 K 0.2 O x ), US 4,424,141 (Mo 12 BiFe 3 Co 4.5 Ni 2.5 P 0.5 K 0.1 O x + SiO 2 ), DE-A 2530959 (Mo 12 BiFe 3 Co 4.5 Ni 2.5 Cr 0.5 K 0.1 O x , Mo 13.75 BiFe 3 Co 4.5 Ni 2.5 Ge 0.5 K 0.8 O x , Mo 12 BiFe 3 Co 4.5 Ni 2.5 Mn 0.5 K 0.1 O x and Mo 12 BiFe 3 Co 4.5 Ni 2.5 La 0.5 K 0.1 O x ), US 3,911,039 (Mo 12 BiFe 3 Co 4.5 Ni 2.5 Sn 0.5 K 0.1 O x ), DE-A 2530959 and DE-A 2447825 (Mo 12 BiFe 3 Co 4.5 Ni 2.5 W 0.5 K 0.1 O x ).

好適な多金属酸化物および該酸化物の製造は、更に、US4,423,281(Mo12BiNi8Pb0.5Cr30.2xおよびMo12BibNi7Al3Cr0.50.5x)、US4,336,409(Mo12BiNi6Cd2Cr30.5x)、DE−A2600128(Mo12BiNi0.5Cr30.5Mg7.50.1x+SiO2)およびDE−A2440329(Mo12BiCo4.5Ni2.5Cr30.50.1x)に記載されている。 Suitable multimetal oxides and the preparation of these oxides are further described in US Pat. No. 4,423,281 (Mo 12 BiNi 8 Pb 0.5 Cr 3 K 0.2 O x and Mo 12 Bi b Ni 7 Al 3 Cr 0.5 K 0.5 O x ). U.S. Pat. No. 4,336,409 (Mo 12 BiNi 6 Cd 2 Cr 3 P 0.5 O x ), DE-A 2600128 (Mo 12 BiNi 0.5 Cr 3 P 0.5 Mg 7.5 K 0.1 O x + SiO 2 ) and DE-A 2440329 (Mo 12 BiCo) 4.5 Ni 2.5 Cr 3 P 0.5 K 0.1 O x ).

モリブデンおよび少なくとも1種の更なる金属を含有する、特に好ましい触媒活性多金属酸化物は、一般式(Ia):
Mo12BiaFebCocNidCre1 f2 gy (Ia)
[式中、
1は、Si、Mnおよび/またはAlであり、
2は、Li、Na、K、Csおよび/またはRbであり、
0.2≦a≦1であり、
0.5≦b≦10であり、
0≦c≦10であり、
0≦d≦10であり、
2≦c+d≦10であり、
0≦e≦2であり、
0≦f≦10であり、
0≦g≦0.5であり、
yは、電荷中性条件下で、(Ia)中の酸素とは異なる元素の価数と存在度とによって決定される数である]を有する。
Particularly preferred catalytically active multimetal oxides containing molybdenum and at least one further metal are of the general formula (Ia):
Mo 12 Bi a Fe b Co c Ni d Cr e X 1 f X 2 g O y (Ia)
[Where:
X 1 is Si, Mn and / or Al,
X 2 is Li, Na, K, Cs and / or Rb,
0.2 ≦ a ≦ 1,
0.5 ≦ b ≦ 10,
0 ≦ c ≦ 10,
0 ≦ d ≦ 10,
2 ≦ c + d ≦ 10,
0 ≦ e ≦ 2,
0 ≦ f ≦ 10,
0 ≦ g ≦ 0.5,
y is a number determined by the valence and abundance of an element different from oxygen in (Ia) under charge neutral conditions].

その触媒活性酸化物材料が前記2種の金属CoとNiのうちCoのみしか有さない(d=0)触媒が好ましい。X1は、好ましくはSiおよび/またはMnであり、かつX2は、好ましくはK、Naおよび/またはCsであり、特に好ましくはX2は、Kである。 A catalyst in which the catalytically active oxide material has only Co (d = 0) of the two types of metals Co and Ni is preferable. X 1 is preferably Si and / or Mn, and X 2 is preferably K, Na and / or Cs, particularly preferably X 2 is K.

前記分子酸素含有のガスは、一般に10体積%超の、好ましくは15体積%超の、更により好ましくは20体積%超の分子酸素を含有する。それは好ましくは空気である。分子酸素の含量の上限は、一般に50体積%もしくはそれ未満、好ましくは30体積%もしくはそれ未満、更により好ましくは25体積%もしくはそれ未満である。更に、分子酸素を含有するガス中には、任意の不活性ガスが含まれていてよい。考えられる不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、CO、CO2および水を挙げることができる。不活性ガスの量は、窒素については、一般に90体積%もしくはそれ未満、好ましくは85体積%もしくはそれ未満、更により好ましくは80体積%もしくはそれ未満である。窒素とは別の成分の場合には、その量は、一般に10体積%もしくはそれ未満、好ましくは1体積%もしくはそれ未満である。 Said molecular oxygen-containing gas generally contains more than 10% by volume, preferably more than 15% by volume, even more preferably more than 20% by volume of molecular oxygen. It is preferably air. The upper limit of the molecular oxygen content is generally 50% by volume or less, preferably 30% by volume or less, and even more preferably 25% by volume or less. Furthermore, any inert gas may be contained in the gas containing molecular oxygen. Possible inert gases include nitrogen, argon, neon, helium, CO, CO 2 and water. The amount of inert gas is generally 90% by volume or less for nitrogen, preferably 85% by volume or less, and even more preferably 80% by volume or less. In the case of components other than nitrogen, the amount is generally 10% by volume or less, preferably 1% by volume or less.

n−ブテン類の完全転化による酸化的脱水素化の実施のためには、酸素:n−ブテン類のモル比の値が少なくとも0.5であるガス混合物が好ましい。酸素:n−ブテン類の比の値0.55〜10で作業することが好ましい。この値の調整のために、出発物質ガスを、酸素と、または酸素含有ガスと、例えば空気と、場合により追加の不活性ガスもしくは水蒸気と混合してよい。得られた酸素含有のガス混合物は、次いで酸化脱水素化に供給される。   For the implementation of the oxidative dehydrogenation by complete conversion of n-butenes, gas mixtures having a molar ratio of oxygen: n-butenes of at least 0.5 are preferred. It is preferred to work with an oxygen: n-butene ratio value of 0.55-10. To adjust this value, the starting material gas may be mixed with oxygen or an oxygen-containing gas, for example air, and optionally additional inert gas or water vapor. The resulting oxygen-containing gas mixture is then fed to oxidative dehydrogenation.

酸化脱水素化の反応温度は、一般に、反応管の周りに存在する熱交換媒体によって制御される。かかる液状の熱交換媒体としては、例えば硝酸カリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸ナトリウムおよび/または硝酸ナトリウムなどの塩の溶融物ならびにナトリウム、水銀などの金属および種々の金属の合金の溶融物が考慮される。しかしまた、イオン性液体または熱媒油を使用できる。前記熱交換媒体の温度は、220〜490℃、好ましくは300〜450℃、特に好ましくは350〜420℃の間にある。   The reaction temperature for oxidative dehydrogenation is generally controlled by a heat exchange medium present around the reaction tube. As such a liquid heat exchange medium, for example, a melt of salts such as potassium nitrate, potassium nitrite, sodium nitrite and / or sodium nitrate, and a melt of metals such as sodium and mercury and alloys of various metals are considered. However, ionic liquids or heat transfer oils can also be used. The temperature of the heat exchange medium is between 220 and 490 ° C, preferably between 300 and 450 ° C, particularly preferably between 350 and 420 ° C.

進行している反応の発熱反応に基づき、反応器内部のある特定の区間での温度は、その反応の間に、熱交換媒体の温度よりも高いことがあり、いわゆるホットスポットが形成される。ホットスポットの位置および高さは、反応条件によって定められるが、それらは、触媒層の希釈比または混合ガスの流量によっても調節できる。ホットスポット温度と熱交換媒体の温度との間の差は、一般に1〜150℃、好ましくは10〜100℃、特に好ましくは20〜80℃である。触媒床の終端での温度は、熱交換媒体の温度よりも、一般に0〜100℃高い、好ましくは0.1〜50℃高い、特に好ましくは1〜25℃高い。   Based on the exothermic reaction of the ongoing reaction, the temperature in a certain section inside the reactor may be higher than the temperature of the heat exchange medium during the reaction, so-called hot spots are formed. The position and height of the hot spot are determined by the reaction conditions, but they can also be adjusted by the dilution ratio of the catalyst layer or the flow rate of the mixed gas. The difference between the hot spot temperature and the temperature of the heat exchange medium is generally from 1 to 150 ° C., preferably from 10 to 100 ° C., particularly preferably from 20 to 80 ° C. The temperature at the end of the catalyst bed is generally 0-100 ° C., preferably 0.1-50 ° C., particularly preferably 1-25 ° C. higher than the temperature of the heat exchange medium.

前記酸化脱水素化は、従来技術から公知のあらゆる固定床反応器において、例えば棚式オーブン、固定床管形反応器もしくは固定床多管式反応器において、またはプレート式熱交換反応器において実施できる。多管式反応器が好ましい。   Said oxidative dehydrogenation can be carried out in any fixed bed reactor known from the prior art, for example in a shelf oven, a fixed bed tubular reactor or a fixed bed multitubular reactor, or in a plate heat exchange reactor. . A multitubular reactor is preferred.

好ましくは、前記酸化的脱水素化は、固定床管形反応器または固定床多管式反応器において実施される。反応管は、(多管式反応器の他のエレメントと同様に)一般に鋼からできている。反応管の壁厚は、一般的に1〜3mmである。その反応管の内径は、一般に(一様に)10〜50mm、または15〜40mm、しばしば20〜30mmである。多管式反応器中に収容される反応管の数は、一般に1000、または3000、または5000におよび、好ましくは少なくとも10000におよぶ。しばしば、多管式反応器中に収容される反応管の数は、15000〜30000、もしくは〜40000、もしくは〜50000である。反応管の長さは、通常は、数メートルに達し、典型的には、反応管長は、1〜8mの範囲、しばしば2〜7mの範囲、たびたび2.5〜6mに達する。   Preferably, the oxidative dehydrogenation is carried out in a fixed bed tubular reactor or a fixed bed multitubular reactor. The reaction tube is generally made of steel (as are the other elements of a multi-tube reactor). The wall thickness of the reaction tube is generally 1 to 3 mm. The inner diameter of the reaction tube is generally (uniformly) 10-50 mm, or 15-40 mm, often 20-30 mm. The number of reaction tubes accommodated in the multitubular reactor generally ranges from 1000, or 3000, or 5000 and preferably at least 10,000. Often, the number of reaction tubes housed in a multitubular reactor is 15000-30000, or -40000, or 50,000. The length of the reaction tube usually reaches several meters, and typically the reaction tube length ranges from 1 to 8 m, often from 2 to 7 m, often 2.5 to 6 m.

更に、前記ODH反応器(1)中に設けられている触媒層は、1つの単独の層、または2つ以上の層からなっていてよい。これらの層は、純粋な触媒からなっていても、または出発ガスもしくは反応の生成物ガス由来の成分と反応しない材料で希釈されていてもよい。更に、前記触媒層は、中実材触媒または担持型のシェル触媒からなっていてよい。   Furthermore, the catalyst layer provided in the ODH reactor (1) may consist of one single layer or two or more layers. These layers may consist of pure catalyst or may be diluted with a material that does not react with components derived from the starting gas or the product gas of the reaction. Furthermore, the catalyst layer may comprise a solid material catalyst or a supported shell catalyst.

酸化的脱水素化を出た生成物ガス流(2)は、ブタジエンの他に、一般になおも未反応の1−ブテンおよび2−ブテン、酸素および水蒸気を含有する。副成分として、前記ガス流は、更に、一般に一酸化炭素、二酸化炭素、不活性ガス(主として窒素)、低沸点炭化水素、例えばメタン、エタン、エテン、プロパンおよびプロペン、ブタンおよびイソブタン、場合により水素ならびに場合により酸素含有の炭化水素、いわゆる酸素化物を含有する。酸素化物は、例えばホルムアルデヒド、フラン、酢酸、無水マレイン酸、ギ酸、メタクロレイン、メタクリル酸、クロトンアルデヒド、クロトン酸、プロピオン酸、アクリル酸、メチルビニルケトン、スチレン、ベンゾアルデヒド、安息香酸、無水フタル酸、フルオレノン、アントラキノンおよびブチルアルデヒドであってよい。   The product gas stream (2) leaving the oxidative dehydrogenation contains, in addition to butadiene, generally still unreacted 1-butene and 2-butene, oxygen and water vapor. As a secondary component, the gas stream is further generally carbon monoxide, carbon dioxide, inert gas (mainly nitrogen), low-boiling hydrocarbons such as methane, ethane, ethene, propane and propene, butane and isobutane, optionally hydrogen. And optionally oxygen-containing hydrocarbons, so-called oxygenates. Examples of oxygenates include formaldehyde, furan, acetic acid, maleic anhydride, formic acid, methacrolein, methacrylic acid, crotonaldehyde, crotonic acid, propionic acid, acrylic acid, methyl vinyl ketone, styrene, benzaldehyde, benzoic acid, and phthalic anhydride. , Fluorenone, anthraquinone and butyraldehyde.

反応器出口での生成物ガス流(2)は、触媒床の終端での温度に近い温度によって特徴付けられている。生成物ガス流は、その際、150〜400℃の温度に、好ましくは160〜300℃の温度に、特に好ましくは170〜250℃の温度にもたらされる。温度を所望の範囲に保つために前記生成物ガス流が流通する導管を断熱するか、または熱交換器を使用することが可能である。この熱交換器システムは、このシステムを用いて生成物ガスの温度を所望の水準に保持できる限りは任意である。熱交換器の例としては、スパイラル式熱交換器、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器、多管式熱交換器、ケトル型スパイラル式熱交換器、ケトル型ジャケット式熱交換器、液液接触式熱交換器、空気式熱交換器、直接接触式熱交換器ならびにリブ付き管式熱交換器を挙げることができる。生成物ガスの温度が所望の温度に調整されている間に、該生成物ガス中に含まれている高沸点副産物の一部が沈殿することがあるので、従って前記熱交換器システムは、好ましくは2つ以上の熱交換器を有することが望ましい。その際に予定される2つ以上の熱交換器が並行して配置されていて、かつこうして、得られた生成物ガスの前記熱交換器中での冷却を分けることが可能な場合に、前記熱交換器中に堆積する高沸点副産物の量は低下し、こうして該熱交換器の運転時間を長くすることができる。上述の方法の代替法としては、前記予定される2つ以上の熱交換器が並行して配置されていてよい。前記生成物ガスは、1もしくは複数の熱交換器に供給されるが、全ての熱交換器には供給されず、前記熱交換器は、所定の運転時間の後に別の熱交換器と交替される。この方法では冷却を継続でき、反応熱の一部を取り戻すことができ、それと並行して前記熱交換器のうちの1つに堆積された高沸点副産物を除去することができる。上述の有機溶剤としては、前記高沸点副産物を溶解できる限りは、その溶剤を使用できる。例は、芳香族炭化水素溶剤、例えばトルエンおよびキシレンならびにアルカリ性水性溶剤、例えば水酸化ナトリウムの水溶液である。   The product gas stream (2) at the reactor outlet is characterized by a temperature close to that at the end of the catalyst bed. The product gas stream is then brought to a temperature of 150 to 400 ° C., preferably to a temperature of 160 to 300 ° C., particularly preferably to a temperature of 170 to 250 ° C. In order to keep the temperature in the desired range, it is possible to insulate the conduit through which the product gas stream flows or to use a heat exchanger. The heat exchanger system is optional as long as the system can be used to maintain the product gas temperature at a desired level. Examples of heat exchangers include spiral heat exchangers, plate heat exchangers, double tube heat exchangers, multi-tube heat exchangers, kettle-type spiral heat exchangers, and kettle-type jacket heat exchangers And liquid-liquid contact heat exchangers, pneumatic heat exchangers, direct contact heat exchangers and ribbed tube heat exchangers. While the product gas temperature is adjusted to the desired temperature, some of the high-boiling byproducts contained in the product gas may precipitate, and therefore the heat exchanger system is preferably It is desirable to have two or more heat exchangers. If two or more heat exchangers planned in that case are arranged in parallel and thus it is possible to separate the cooling of the product gas obtained in the heat exchanger, the The amount of high-boiling byproducts that accumulates in the heat exchanger is reduced, thus increasing the operating time of the heat exchanger. As an alternative to the above method, the two or more heat exchangers planned may be arranged in parallel. The product gas is supplied to one or more heat exchangers but not to all heat exchangers, and the heat exchanger is replaced with another heat exchanger after a predetermined operating time. The In this way, cooling can be continued, a part of the heat of reaction can be recovered, and in parallel, high-boiling by-products deposited on one of the heat exchangers can be removed. As said organic solvent, as long as the said high boiling point by-product can be melt | dissolved, the solvent can be used. Examples are aqueous solutions of aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene and alkaline aqueous solvents such as sodium hydroxide.

引き続き、生成物ガス流(2)から冷却および圧縮によって、大部分の高沸点副成分と水が分離される。前記冷却は、本発明によれば有機溶剤との接触によって行われる。このステップは、以下に急冷とも呼称される。この急冷は、1つだけのステップ(図1の(3))または複数のステップ(例えば図1の(3)、(7))から成っていてよい。前記生成物ガス流(2)は、従って、冷却剤(4)としての有機溶剤と直接接触され、それにより冷却される。冷却剤としては、本発明によれば有機溶剤、好ましくは芳香族炭化水素、特に好ましくはトルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンまたはそれらの混合物が使用される。   Subsequently, most of the high-boiling subcomponents and water are separated from the product gas stream (2) by cooling and compression. According to the invention, the cooling is performed by contact with an organic solvent. This step is also referred to below as quenching. This rapid cooling may consist of only one step ((3) in FIG. 1) or multiple steps (eg (3), (7) in FIG. 1). Said product gas stream (2) is therefore brought into direct contact with the organic solvent as coolant (4) and is thereby cooled. As coolant, organic solvents, preferably aromatic hydrocarbons, particularly preferably toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene or mixtures thereof are used according to the invention.

二段階の急冷(図1によるステップ(3)および(7)を含む)が好ましい。すなわちステップCa)は、生成物ガス流(b)が有機溶剤と接触される2つの冷却ステップCa1)およびCa2)を含む。   Two-stage quenching (including steps (3) and (7) according to FIG. 1) is preferred. Step Ca) thus comprises two cooling steps Ca1) and Ca2) in which the product gas stream (b) is contacted with an organic solvent.

一般に、前記生成物ガス(2)は、熱交換器の存在と温度水準に応じて、急冷(3)の前に、100〜440℃の温度を有する。該生成物ガスは、1番目の急冷ステップ(3)で有機溶剤からなる冷却剤と接触される。この場合に、前記冷却剤は、生成物ガスとのできるだけ効率的な均質混合に至らしめるために、ノズルを通じて導入してよい。同じ目的のために、該急冷ステップにおいては、例えば他のノズルなどの内部構造物を組み入れてよく、それを生成物ガスと冷却剤が一緒に通過する。冷却剤の急冷への入口は、冷却剤入口の領域での堆積による閉塞が最小限になるように設計されている。   Generally, the product gas (2) has a temperature of 100-440 ° C. before quenching (3), depending on the presence of heat exchangers and the temperature level. The product gas is contacted with a coolant comprising an organic solvent in the first quenching step (3). In this case, the coolant may be introduced through a nozzle in order to achieve as efficient a homogeneous mixing with the product gas as possible. For the same purpose, the quenching step may incorporate internal structures, such as other nozzles, through which the product gas and coolant pass. The inlet to the coolant quench is designed to minimize clogging due to deposition in the region of the coolant inlet.

一般に、前記生成物ガス(2)は、1番目の急冷ステップ(3)において、5〜180℃に、好ましくは30〜130℃に、更により好ましくは60〜110℃に冷却される。前記入口での冷却剤(4)の温度は、一般に25〜200℃、好ましくは40〜120℃、特に好ましくは50〜90℃であってよい。1番目の急冷ステップ(3)における圧力は特に制限されるものではないが、一般に0.01〜4barg、好ましくは0.1〜2barg、特に好ましくは0.2〜1bargである。より多量の高沸点の副産物が生成物ガス中に存在する場合には、容易に該高沸点副産物の重合および固体の堆積に至ることがあり、それらは、高沸点副産物によってこのプロセス区間で引き起こされる。一般に、前記急冷ステップ(3)は冷却塔として構成されている。前記冷却塔で使用される冷却剤(4)は、しばしば急冷サイクル中で循環させて使用される。冷却剤の循環流量(リットル毎時)は、ブタジエンの質量流量(グラム毎時)に対して、一般に0.0001〜5l/g、好ましくは0.001〜1l/g、特に好ましくは0.002〜0.2l/gであってよい。   In general, the product gas (2) is cooled to 5 to 180 ° C., preferably 30 to 130 ° C., and even more preferably 60 to 110 ° C. in the first quenching step (3). The temperature of the coolant (4) at the inlet is generally 25 to 200 ° C, preferably 40 to 120 ° C, particularly preferably 50 to 90 ° C. The pressure in the first quenching step (3) is not particularly limited, but is generally 0.01 to 4 barg, preferably 0.1 to 2 barg, particularly preferably 0.2 to 1 barg. If higher amounts of high boiling by-products are present in the product gas, they can easily lead to polymerization of the high boiling by-products and solid deposition, which are caused in this process section by the high boiling by-products. . Generally, the rapid cooling step (3) is configured as a cooling tower. The coolant (4) used in the cooling tower is often circulated in the quenching cycle. The coolant circulation rate (liters per hour) is generally 0.0001-5 l / g, preferably 0.001-1 l / g, particularly preferably 0.002-0, relative to the mass flow rate of butadiene (grams per hour). .2 l / g.

前記底部における冷却剤(4)の温度は、一般に27〜210℃、好ましくは45〜130℃、特に好ましくは55〜95℃であってよい。冷却剤(4)の副成分による負荷量は経時的に高まるので、負荷された冷却剤の一部をその循環からパージ流(4a)として抜き出して、負荷されていない冷却剤(4b)の添加によって循環量を一定に保つことができる。流出量と供給量の比率は、1番目の急冷ステップの終盤での生成物ガスの蒸気負荷量と生成物ガス温度とに依存する。   The temperature of the coolant (4) at the bottom may generally be 27-210 ° C, preferably 45-130 ° C, particularly preferably 55-95 ° C. Since the amount of load due to subcomponents of the coolant (4) increases with time, a part of the loaded coolant is withdrawn from the circulation as a purge flow (4a) and the unloaded coolant (4b) is added. The circulation amount can be kept constant. The ratio between the outflow amount and the supply amount depends on the steam load of the product gas and the product gas temperature at the end of the first quenching step.

生成物ガス(2)の温度、圧力および含水量に応じて、一番目の急冷ステップ(3)で水の凝縮が生じうる。この場合に、追加で水溶性副成分を含みうる追加の水相(5)が形成しうる。この水相は、次いで急冷ステップ(3)の底部で抜き出すことができる。前記水相は、追加の相分離器においても分離することができる。この相分離器は、例えば急冷サイクル内に存在してよい。前記水相は抜き出すことができ、または少なくとも部分的に急冷に返送することができる。また前記冷却剤(4)も抜き出すことができ、または少なくとも部分的に急冷に返送することができる。   Depending on the temperature, pressure and water content of the product gas (2), water condensation can occur in the first quench step (3). In this case, an additional aqueous phase (5) can be formed which can additionally contain water-soluble auxiliary components. This aqueous phase can then be withdrawn at the bottom of the quenching step (3). The aqueous phase can also be separated in an additional phase separator. This phase separator may be present, for example, in a quench cycle. The aqueous phase can be withdrawn or at least partially returned to quenching. The coolant (4) can also be withdrawn, or at least partially returned to quenching.

その一方で、前記相分離器は、例えばパージ流(4a)中に存在してよい。前記水相は抜き出すことができ、または少なくとも部分的に急冷に返送することができる。前記冷却剤(4)は、少なくとも部分的に急冷に返送することができる。急冷における、特に底部での水相と有機相の均質混合に応じて、この場合には、急冷サイクルの返送における水性分は数百容積ppmであってよく、可能であれば数容積%であってよく、または該急冷サイクルはその大部分が水相からなってよい。   On the other hand, the phase separator may be present, for example, in the purge stream (4a). The aqueous phase can be withdrawn or at least partially returned to quenching. The coolant (4) can be returned at least partially to quenching. Depending on the homogeneous mixing of the aqueous and organic phases in the quench, especially at the bottom, in this case the aqueous content in the return of the quench cycle may be several hundred ppm by volume, possibly several percent by volume. Or the quench cycle may consist largely of an aqueous phase.

1番目の急冷ステップ(3)で水相が形成されない運転が好ましい。   An operation in which no water phase is formed in the first quenching step (3) is preferred.

冷却されかつ場合により副成分が低減された生成物ガス流(6)は、ここで2番目の急冷ステップ(7)へと供給できる。このステップにおいて前記ガス流は、ここで再び冷却剤(8)と接触されうる。   The product gas stream (6), which is cooled and optionally reduced in secondary components, can now be fed to the second quenching step (7). In this step, the gas stream can now again be contacted with the coolant (8).

冷却剤(8)としては、本発明によれば有機溶剤、好ましくは芳香族炭化水素溶剤、特に好ましくはトルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンおよびそれらの混合物が使用される。   As coolant (8), according to the invention, organic solvents, preferably aromatic hydrocarbon solvents, particularly preferably toluene, o-xylene, m-xylene, p-xylene and mixtures thereof are used.

一般に、前記生成物ガスは、2番目の急冷ステップ(7)のガス出口までで、5〜100℃、好ましくは15〜85℃、更により好ましくは30〜70℃に冷却される。冷却剤は、生成物ガスに対して向流で供給してよい。この場合に、冷却剤入口での冷却剤(8)の温度は、5〜100℃、好ましくは15〜85℃、特に好ましくは30〜70℃であってよい。2番目の急冷ステップ(7)における圧力は特に制限されるものではないが、一般に0.01〜4barg、好ましくは0.1〜2barg、特に好ましくは0.2〜1bargである。2番目の急冷ステップ(7)は、好ましくは冷却塔として構成されている。前記冷却塔で使用される冷却剤(8)は、しばしば急冷サイクル中で循環させて使用される。冷却剤(8)の循環流量(リットル毎時)は、ブタジエンの質量流量(グラム毎時)に対して、一般に0.0001〜5l/g、好ましくは0.001〜1l/g、特に好ましくは0.002〜0.2l/gであってよい。   Generally, the product gas is cooled to 5-100 ° C, preferably 15-85 ° C, and even more preferably 30-70 ° C, up to the gas outlet of the second quench step (7). The coolant may be supplied countercurrent to the product gas. In this case, the temperature of the coolant (8) at the coolant inlet may be 5 to 100 ° C., preferably 15 to 85 ° C., particularly preferably 30 to 70 ° C. The pressure in the second quenching step (7) is not particularly limited, but is generally 0.01 to 4 barg, preferably 0.1 to 2 barg, particularly preferably 0.2 to 1 barg. The second quench step (7) is preferably configured as a cooling tower. The coolant (8) used in the cooling tower is often circulated in the quenching cycle. The circulating flow rate of the coolant (8) (liters per hour) is generally 0.0001 to 5 l / g, preferably 0.001 to 1 l / g, particularly preferably 0.001 to the mass flow rate of butadiene (grams per hour). It may be 002 to 0.2 l / g.

生成物ガス(6)の温度、圧力および含水量に応じて、2番目の急冷ステップ(7)で水の凝縮が生じうる。この場合に、追加で水溶性副成分を含みうる追加の水相(9)が形成しうる。この水相は、次いで急冷ステップ(7)の底部で抜き出すことができる。前記水相は、追加の相分離器においても分離することができる。この相分離器は、例えば急冷サイクル内に存在してよい。前記水相は抜き出すことができ、または少なくとも部分的に急冷に返送することができる。また前記冷却剤(8)も、少なくとも部分的に急冷に返送することができる。この場合に、急冷サイクルの返送における水性分は僅かである。   Depending on the temperature, pressure and water content of the product gas (6), water condensation may occur in the second quench step (7). In this case, an additional aqueous phase (9) can be formed which can additionally contain water-soluble auxiliary components. This aqueous phase can then be withdrawn at the bottom of the quenching step (7). The aqueous phase can also be separated in an additional phase separator. This phase separator may be present, for example, in a quench cycle. The aqueous phase can be withdrawn or at least partially returned to quenching. The coolant (8) can also be returned at least partially to quenching. In this case, the water content in the return of the quench cycle is small.

その一方で、前記相分離器は、例えばパージ流(8a)中に存在してよい。前記水相は抜き出すことができ、または少なくとも部分的に急冷に返送することができる。前記冷却剤(8)は、少なくとも部分的に急冷に返送することができる。急冷における、特に底部での水相と有機相の均質混合に応じて、この場合には、急冷サイクルの返送における水性分は数百容積ppmであってよく、可能であれば数容積%であってよく、または該急冷サイクルはその大部分が水相からなってよい。   On the other hand, the phase separator may be present, for example, in the purge stream (8a). The aqueous phase can be withdrawn or at least partially returned to quenching. The coolant (8) can be at least partially returned to the quench. Depending on the homogeneous mixing of the aqueous and organic phases in the quench, especially at the bottom, in this case the aqueous content in the return of the quench cycle may be several hundred ppm by volume, possibly several percent by volume. Or the quench cycle may consist largely of an aqueous phase.

前記底部での冷却剤(8)の温度は、一般に20〜210℃、好ましくは35〜120℃、特に好ましくは45〜85℃であってよい。冷却剤(8)の副成分による負荷量は経時的に高まるので、負荷された冷却剤の一部をパージ流(8a)としてその循環から抜き出して、負荷されていない冷却剤(8b)の添加によって循環量を一定に保つことができる。   The temperature of the coolant (8) at the bottom may generally be 20-210 ° C, preferably 35-120 ° C, particularly preferably 45-85 ° C. Since the load amount due to the subcomponent of the coolant (8) increases with time, a part of the loaded coolant is withdrawn from the circulation as a purge flow (8a), and the unloaded coolant (8b) is added. The circulation amount can be kept constant.

生成物ガスと冷却剤とのできるだけ良好な接触を達成しうるためには、2番目の急冷ステップ(8)においては内部構造物が存在してよい。そのような内部構造物は、例えばバブルキャップトレー、遠心トレー(Zentrifugalboeden)、および/またはシーブトレー、規則充填物、例えば比表面積100〜1000m2/m3を有する薄板製充填物、例えばMellapak(登録商標)250 Yを有する塔、ならびに充填塔を含む。 In order to achieve the best possible contact between the product gas and the coolant, internal structures may be present in the second quench step (8). Such internal structures include, for example, bubble cap trays, centrifuge trays, and / or sieve trays, regular packings, such as sheet packings having a specific surface area of 100 to 1000 m < 2 > / m < 3 >, e.g. Mellapak (R) ) Including a tower having 250 Y, as well as a packed tower.

2つの急冷ステップの溶剤循環は、互いに分離されていても、互いに接続されていてもよい。ここで例えば、流れ(8a)を流れ(4b)へと供給してもよく、または流れ(4b)と置き換えてもよい。それらの循環流の所望の温度は、好適な熱交換器により調整することができる。   The solvent circulations of the two quenching steps may be separated from each other or connected to each other. Here, for example, stream (8a) may be fed into stream (4b) or replaced with stream (4b). The desired temperature of these circulating streams can be adjusted with a suitable heat exchanger.

本発明の好ましい一実施形態においては、従って前記冷却ステップCa)は二段階で行われ、その際、前記副成分で負荷された2番目のステップCa2)の溶剤は1番目のステップCa1)へと送られる。2番目のステップCa2)から取り出された溶剤は、1番目のステップCa1)から取り出された溶剤よりもわずかな副成分しか含有しない。   In a preferred embodiment of the invention, therefore, the cooling step Ca) is carried out in two stages, wherein the solvent of the second step Ca2) loaded with the subcomponents goes to the first step Ca1). Sent. The solvent removed from the second step Ca2) contains fewer subcomponents than the solvent removed from the first step Ca1).

急冷から廃ガス導管中への液状成分の飛沫同伴を最小限にするために、構造上の措置が取られてよく、例えばデミスターが取り付けられてよい。更に、急冷において前記生成物ガスから分離されない高沸点物質を、更なる構造上の措置、例えば更なるガス洗浄などの措置によって前記生成物ガスから除去することができる。   In order to minimize entrainment of liquid components from the quench into the waste gas conduit, structural measures may be taken, for example a demister may be installed. Furthermore, high-boiling substances that are not separated from the product gas during quenching can be removed from the product gas by further structural measures such as further gas cleaning.

n−ブタン、1−ブテン、2−ブテン類、ブタジエン、場合により酸素、水素、水蒸気、少量のメタン、エタン、エテン、プロパンおよびプロペン、イソブタン、炭素酸化物、不活性ガスおよび急冷で使用される溶剤の一部を含有するガス流(10)が得られる。更に、このガス流(10)においては、急冷において定量的に分離されなかった微量の高沸点成分が残留することがある。   Used in n-butane, 1-butene, 2-butenes, butadiene, optionally oxygen, hydrogen, steam, small amounts of methane, ethane, ethene, propane and propene, isobutane, carbon oxides, inert gases and quenching A gas stream (10) containing part of the solvent is obtained. Furthermore, in this gas flow (10), a trace amount of high-boiling components that have not been quantitatively separated during quenching may remain.

引き続き、高沸点副成分が減らされた冷却ステップCa)からのガス流(b)は、ステップCb)において少なくとも1つの圧縮ステップCba)において、かつ好ましくは少なくとも1つの冷却ステップCbb)において、冷却剤としての有機溶剤と接触させることによって冷却される。   Subsequently, the gas stream (b) from the cooling step Ca) with reduced high-boiling subcomponents is cooled in at least one compression step Cba) in step Cb) and preferably in at least one cooling step Cbb). It is cooled by contacting with an organic solvent.

溶剤急冷((3)または好ましくは(3)および(7))からの生成物ガス流(10)は、少なくとも1つの圧縮ステップ(11)で圧縮され、その後に冷却装置(13)において更に冷却され、その際、水を含有する少なくとも1つの凝縮物流(15)が生ずる。更に、前記溶剤急冷で使用された溶剤が凝縮されて別個の相(14)を形成する。ブタジエン、1−ブテン、2−ブテン類、酸素、水蒸気、場合により低沸点炭化水素、例えばメタン、エタン、エテン、プロパンおよびプロペン、ブタンおよびイソブタン、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有するガス流(16)が残留する。更に、この生成物ガス流は、なおも微量の高沸点成分を含有しうる。   The product gas stream (10) from the solvent quench ((3) or preferably (3) and (7)) is compressed in at least one compression step (11) and then further cooled in the cooling device (13). In this case, at least one condensate stream (15) containing water is produced. Further, the solvent used in the solvent quench is condensed to form a separate phase (14). Contains butadiene, 1-butene, 2-butenes, oxygen, steam, and optionally low boiling hydrocarbons such as methane, ethane, ethene, propane and propene, butane and isobutane, optionally carbon oxides and optionally inert gases Gas stream (16) remains. Furthermore, this product gas stream may still contain trace amounts of high boiling components.

前記ガス流(10)の圧縮および冷却は、一段階または多段階(n段階)で行うことができる。一般に、全体で、1.0〜4.0bar(絶対圧力)の範囲の圧力から、3.5〜20bar(絶対圧力)の範囲の圧力まで圧縮される。各々の圧縮ステップの後には冷却ステップが続き、そこでガス流は、15〜60℃の範囲の温度に冷却される。従って、凝縮物流は、多段階の圧縮において複数の流れを含むこともある。前記凝縮物流は、大部分が水(水相(15))と急冷で使用された溶剤(有機相(14))とからなる。両方の流れ(水相と有機相)は、その他に小規模に、低沸点物、C4炭化水素、酸素化物および炭素酸化物などの副成分を含有しうる。 The compression and cooling of the gas stream (10) can be performed in one stage or in multiple stages (n stages). In general, the total compression is from a pressure in the range of 1.0 to 4.0 bar (absolute pressure) to a pressure in the range of 3.5 to 20 bar (absolute pressure). Each compression step is followed by a cooling step in which the gas stream is cooled to a temperature in the range of 15-60 ° C. Thus, the condensate stream may contain multiple streams in multi-stage compression. The condensed stream mainly consists of water (aqueous phase (15)) and a solvent (organic phase (14)) used in quenching. Both streams (aqueous and organic phase), Other small scale, may contain secondary components such as low boilers, C 4 hydrocarbons, oxygenates and carbon oxides.

前記流れ(12)を冷却するために、および/または他の副成分を該流れ(12)から除去するために、凝縮された急冷溶剤(14)を熱交換器で冷却し、そしてそれを冷却剤として装置(13)に返送することができる。この冷却剤(14)の副成分による負荷量は経時的に高まるので、負荷された冷却剤(14a)の一部をその循環から抜き出して、負荷されていない溶剤(14b)の添加によって冷却剤の循環量を一定に保つことができる。   In order to cool the stream (12) and / or to remove other subcomponents from the stream (12), the condensed quenching solvent (14) is cooled in a heat exchanger and cooled. It can be returned to the device (13) as an agent. Since the amount of load due to the subcomponent of the coolant (14) increases with time, a part of the loaded coolant (14a) is extracted from the circulation, and the coolant (14b) is added by adding an unloaded solvent (14b). The circulation amount of can be kept constant.

冷却剤として添加される溶剤(14b)は、従って同様に、急冷溶剤として使用される芳香族炭化水素溶剤からなることが好ましい。   The solvent (14b) added as a coolant is therefore preferably likewise composed of an aromatic hydrocarbon solvent used as a quenching solvent.

前記凝縮物流(14a)は、急冷の循環流(4b)および/または(8b)へと返送することができる。それによって、凝縮物流(14a)中に吸収されたC4成分は再びそのガス流中に至り、それにより収率を高めることができる。 Said condensate stream (14a) can be returned to the quench circulation (4b) and / or (8b). Thereby, the C 4 component absorbed in the condensate stream (14a) is brought back into the gas stream, thereby increasing the yield.

好適な圧縮機は、例えばターボ圧縮機、ロータリーピストン圧縮機および往復ピストン圧縮機である。前記圧縮機は、例えば電動機、エキスパンダまたはガスタービンもしくは蒸気タービンを用いて駆動できる。1圧縮機ステップ当たりの典型的な圧縮比(吐出圧力:吸い込み圧力)は、構造様式に応じて1.5〜3.0の間にある。圧縮されたガスの冷却は、例えば多管式熱交換器、スパイラル式熱交換器またはプレート式熱交換器として構成されていてよい、有機溶剤ですすがれる熱交換器または有機急冷ステップを用いて行われる。冷却剤としては、前記熱交換器において、冷却水または熱媒油が使用される。その他に、好ましくはブロワーを用いた空冷が使用される。   Suitable compressors are, for example, turbo compressors, rotary piston compressors and reciprocating piston compressors. The compressor can be driven using, for example, an electric motor, an expander, a gas turbine or a steam turbine. Typical compression ratios per compressor step (discharge pressure: suction pressure) are between 1.5 and 3.0, depending on the type of construction. The cooling of the compressed gas is carried out using a heat exchanger rinsed with an organic solvent or an organic quenching step, which can be configured, for example, as a multi-tube heat exchanger, a spiral heat exchanger or a plate heat exchanger. Done. As the coolant, cooling water or heat transfer oil is used in the heat exchanger. In addition, air cooling using a blower is preferably used.

ブタジエン、n−ブテン類、酸素、低沸点炭化水素(メタン、エタン、エテン、プロパン、プロペン、n−ブタン、イソブタン)、場合により水蒸気、場合により炭素酸化物ならびに場合により不活性ガスおよび場合により微量の副成分を含有するガス流(16)は、出発流として更なる精製へと供給される。   Butadiene, n-butenes, oxygen, low-boiling hydrocarbons (methane, ethane, ethene, propane, propene, n-butane, isobutane), optionally steam, optionally carbon oxides and optionally inert gases and sometimes traces A gas stream (16) containing the following secondary components is fed as a starting stream for further purification.

ステップD)では、酸素、低沸点炭化水素(メタン、エタン、エテン、プロパン、プロペン)、炭素酸化物および不活性ガスを含む凝縮できない低沸点のガス成分は、吸収塔(17)において、ガス流(19)としてプロセスガス流(16)から、高沸点の吸収剤(28および/または30)中でのC4炭化水素の吸収と、C4炭化水素の引き続いての脱着とによって分離される。好ましくは、ステップD)は、図2に表されるように、ステップDa)ないしDc):
Da)ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素を高沸点吸収剤(28および/または30)中で吸収させることで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流とガス流(19)が得られるステップと、
Db)ステップDa)からの前記C4炭化水素で負荷された吸収剤流から、凝縮できないガス流(18)でのストリッピングによって酸素を除去することで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流(20)が得られるステップと、
Dc)前記負荷された吸収剤流からC4炭化水素を脱着させることで、本質的にC4炭化水素からなるC4生成物ガス流(31)が得られるステップと、
を含む。
In step D), non-condensable, low-boiling gas components, including oxygen, low-boiling hydrocarbons (methane, ethane, ethene, propane, propene), carbon oxides and inert gases, As (19) separated from the process gas stream (16) by absorption of C 4 hydrocarbons in a high boiling absorbent (28 and / or 30) and subsequent desorption of C 4 hydrocarbons. Preferably, step D) comprises steps Da) to Dc) as represented in FIG.
Da) Absorbant and gas streams (19) loaded with C 4 hydrocarbons by absorbing C 4 hydrocarbons containing butadiene and n-butenes in high boiling absorbents (28 and / or 30) A step that yields
The C 4 to absorbent stream loaded with hydrocarbons from the db) Step Da), can not condense by removing oxygen by stripping with a gas stream (18), C 4 loaded absorption medium in hydrocarbon A step in which a stream (20) is obtained;
Dc) desorbing C 4 hydrocarbons from the loaded absorbent stream to obtain a C 4 product gas stream (31) consisting essentially of C 4 hydrocarbons;
including.

そのためには、吸収ステップ(17)において、前記ガス流(16)は、不活性吸収剤と接触され、そしてC4炭化水素類は、その不活性吸収剤中に吸収され、その際に、C4炭化水素で負荷された吸収剤と、その他のガス成分を含有する排ガス(19)とが得られる。脱着ステップにおいて、前記C4炭化水素は、前記高沸点吸収剤から再び放出される。 For this purpose, in the absorption step (17), the gas stream (16) is contacted with an inert absorbent and C 4 hydrocarbons are absorbed into the inert absorbent, in which case C An absorbent loaded with 4 hydrocarbons and an exhaust gas (19) containing other gas components are obtained. In the desorption step, the C 4 hydrocarbons are released again from the high boiling absorbent.

吸収ステップは、当業者に公知のすべての任意の好適な吸収塔中で実施してよい。その吸収は、前記生成物ガス流を吸収剤中へと簡単に導通させることによって行うことができる。しかしながら、前記吸収は、塔中で、または回転吸収器中で行うこともできる。その場合に、並流で、向流で、または交差流で作業することができる。前記吸収は、向流で実施することが好ましい。好適な吸収塔は、例えばバブルキャップトレー、遠心トレー、および/またはシーブトレーを有する段塔、規則充填物、例えば比表面積100〜1000m2/m3を有する薄板製充填物、例えばMellapak(登録商標)250 Yを有する塔、ならびに充填塔を含む。しかしまた、トリクル塔(Rieselturm)およびスプレー塔、グラファイトブロック吸収体、表面吸収体、例えば厚膜吸収体および薄膜吸収体ならびに回転カラム、プレートスクラバ(Tellerwaescher)、クロスベールスクラバ(Kreuzschleierwaescher)およびロータリースクラバも考慮される。 The absorption step may be carried out in any suitable absorption tower known to those skilled in the art. The absorption can be done by simply passing the product gas stream through the absorbent. However, the absorption can also take place in the tower or in a rotary absorber. In that case, it is possible to work in cocurrent, countercurrent or crossflow. The absorption is preferably carried out in countercurrent. Suitable absorption towers are, for example, plate towers with bubble cap trays, centrifugal trays and / or sieve trays, ordered packings, for example sheet packings with a specific surface area of 100 to 1000 m 2 / m 3 , such as Mellapak® Includes towers with 250 Y, as well as packed towers. However, there are also trickle towers and spray towers, graphite block absorbers, surface absorbers such as thick and thin film absorbers and rotating columns, Tellerwaescher, Kreuzschleierwaescher and rotary scrubbers. Be considered.

一実施形態においては、吸収塔の下方領域で、ブタジエン、n−ブテン類および凝縮できない低沸点のガス成分を含有するガス流(16)が供給される。吸収塔の上部領域で、高沸点吸収剤(28および/または30)が装入される。   In one embodiment, a gas stream (16) containing butadiene, n-butenes and a low boiling gas component that cannot be condensed is fed in the lower region of the absorption tower. In the upper region of the absorption tower, a high-boiling absorbent (28 and / or 30) is charged.

吸収ステップで使用される不活性吸収剤は、一般に、高沸点の非極性溶剤であって、その中で、分離されるべきC4炭化水素混合物がその他の分離されるべきガス成分よりも明らかに高い可溶性を有する溶剤である。好適な吸収剤は、比較的非極性の有機溶剤、例えば脂肪族のC8〜C18−アルカン、または芳香族炭化水素、例えばパラフィン蒸留からの中油留分、トルエンもしくは嵩高い基を有するエーテル、または前記溶剤の混合物であり、その際、前記溶剤には、極性溶剤、例えば1,2−ジメチルフタレートが添加されていてよい。好適な吸収剤は、更に、安息香酸およびフタル酸の直鎖状のC1〜C8−アルカノールとのエステル、ならびに上述の熱媒油、例えばビフェニルおよびジフェニルエーテル、それらの塩素誘導体ならびにトリアリールアルケンである。好適な吸収剤は、ビフェニルとジフェニルエーテルとからなる混合物、好ましくは共沸組成における混合物、例えば市販のDiphyl(登録商標)である。しばしば、この溶剤混合物は、ジメチルフタレートを、0.1〜25質量%の量で含有する。 Inert absorbent used in the absorption step is generally a non-polar solvent having a high boiling point, in which, obviously C 4 hydrocarbon mixture to be separated than the gas component to be other separation It is a highly soluble solvent. Suitable absorbents are relatively non-polar organic solvents, for example C 8 aliphatic -C 18 - alkanes or aromatic hydrocarbons such medium oil fractions from paraffin distillation, ethers with toluene or bulky groups, Or it is a mixture of the said solvent, In this case, the polar solvent, for example, 1, 2- dimethyl phthalate, may be added to the said solvent. Suitable absorbents, further, C 1 -C 8 linear benzoic acid and phthalic acid - esters of alkanols, and the heat transfer oil described above, for example biphenyl and diphenyl ether, in their chlorine derivatives and triarylalkenes is there. A suitable absorbent is a mixture of biphenyl and diphenyl ether, preferably in an azeotropic composition, for example the commercially available Diphyl®. Often the solvent mixture contains dimethyl phthalate in an amount of 0.1 to 25% by weight.

吸収ステップDa)における好ましい一実施形態においては、冷却ステップCa)での溶剤と同じ溶剤が使用される。   In a preferred embodiment in the absorption step Da), the same solvent as in the cooling step Ca) is used.

好ましい吸収剤は、有機ペルオキシドについての溶解能少なくとも1000ppm(1kgの溶剤当たりのmg活性酸素)を有する溶剤である。好ましい一実施形態においては、吸収用の溶剤としてはトルエンが使用される。   Preferred absorbents are solvents having a solubility capacity for organic peroxides of at least 1000 ppm (mg active oxygen per kg of solvent). In a preferred embodiment, toluene is used as the absorbing solvent.

吸収塔(17)の塔頂部で、本質的に酸素、低沸点炭化水素(メタン、エタン、エテン、プロパン、プロペン)、場合によりC4炭化水素(ブタン、ブテン類、ブタジエン)、場合により不活性ガス、場合により炭素酸化物および場合により更に水蒸気を含有する排ガス流(19)が抜き出される。この物質流は、部分的にODH反応器に供給されうる。それにより、例えばODH反応器の投入流を、所望のC4炭化水素含量にまで調整することができる。 Essentially oxygen, low-boiling hydrocarbons (methane, ethane, ethene, propane, propene), optionally C 4 hydrocarbons (butane, butenes, butadiene), optionally inert at the top of the absorption tower (17) An exhaust gas stream (19) containing gas, optionally carbon oxide and optionally further water vapor is withdrawn. This material stream can be partially fed to the ODH reactor. Thereby, for example, the input stream of the ODH reactor can be adjusted to the desired C 4 hydrocarbon content.

吸収塔の塔頂部で、更なる塔においては、ガス(18)でのフラッシングによって吸収剤中に溶解される酸素の残分が排出される。残留する酸素割合は、ブタン、ブテンおよびブタジエンを含有する脱着塔を出た流れ(31)が最大で100ppmの酸素だけしかもはや含有しないほど低いことが望ましい。   At the top of the absorption tower, in a further tower, the remainder of the oxygen dissolved in the absorbent by flushing with gas (18) is discharged. The residual oxygen fraction is desirably so low that the stream (31) leaving the desorption tower containing butane, butene and butadiene no longer contains only a maximum of 100 ppm oxygen.

ステップDb)における酸素のストリッピング除去は、当業者に公知のあらゆる任意の好適な塔中で実施することができる。そのストリッピングは、凝縮できないガス、好ましくは窒素などの不活性ガスを、負荷された吸収溶液中へと簡単に導通させることによって行うことができる。ストリッピング除去されたC4炭化水素では、該ガス流をこの吸収塔に返送することによって、吸収塔(17)の上方部で吸収溶液に逆洗される。それは、ストリッパー塔の配管を敷設することによっても、吸収塔の下方にストリッパー塔を直接的に取り付けることによっても行うことができる。ストリッパー塔部分と吸収塔部分における圧力は本発明によれば同じであるので、前記の直接的な接続を行うことができる。好適なストリッパー塔は、例えばバブルキャップトレー、遠心トレー、および/またはシーブトレーを有する段塔、規則充填物、例えば比表面積100〜1000m2/m3を有する薄板製充填物、例えばMellapak(登録商標)250 Yを有する塔、ならびに充填塔を含む。しかしまた、トリクル塔およびスプレー塔、ならびに回転カラム、プレートスクラバ、クロスベールスクラバおよびロータリースクラバも考慮される。好適なガスは、例えば窒素またはメタンである。 The stripping of oxygen in step Db) can be carried out in any suitable column known to those skilled in the art. The stripping can be done by simply passing a non-condensable gas, preferably an inert gas such as nitrogen, through the loaded absorbent solution. Stripped-off C 4 hydrocarbons are backwashed into the absorbing solution at the top of the absorber (17) by returning the gas stream to the absorber. This can be done either by laying the stripper tower piping or by directly attaching the stripper tower below the absorption tower. Since the pressure in the stripper tower part and the absorption tower part is the same according to the present invention, the direct connection can be made. Suitable stripper columns are, for example, plate columns with bubble cap trays, centrifuge trays and / or sieve trays, regular packings, for example sheet packings with a specific surface area of 100 to 1000 m 2 / m 3 , such as Mellapak® Includes towers with 250 Y, as well as packed towers. However, trickle and spray towers as well as rotating columns, plate scrubbers, cross veil scrubbers and rotary scrubbers are also contemplated. A suitable gas is, for example, nitrogen or methane.

4炭化水素で負荷された吸収剤流(20)は水を含む。この水は、デカンター(21)中で流れ(22)として吸収剤から分離されるので、吸収剤中に溶け込んだ水しかもう含まない流れ(23)が得られる。 C 4 loaded with hydrocarbon absorbent stream (20) comprises water. This water is separated from the absorbent as stream (22) in the decanter (21), so that a stream (23) is obtained which already contains only water dissolved in the absorbent.

4炭化水素で負荷された十分に水が除去された吸収剤流(23)は、熱交換器中で加熱でき、引き続き、流れ(24)として脱着塔(25)中に導入できる。一つの変法においては、前記脱着ステップDc)は、フラッシュ蒸発および/または負荷された吸収剤の加熱によって実施される。好ましい変法は、脱着塔(25)の底部でのリボイラーの利用である。 The fully water-removed absorbent stream (23) loaded with C 4 hydrocarbons can be heated in a heat exchanger and subsequently introduced into the desorption tower (25) as stream (24). In one variant, the desorption step Dc) is performed by flash evaporation and / or heating of the loaded absorbent. A preferred variant is the use of a reboiler at the bottom of the desorption tower (25).

前記脱着ステップで再生された吸収剤(27)は、熱交換器中で冷却され、そして流れ(28)として吸収ステップ(17)に返送されうる。前記プロセスガス流中に存在する低沸点物、例えばエタンまたはプロパンおよび高沸点成分、例えばベンズアルデヒド、無水マレイン酸および無水フタル酸は、循環流中に蓄積することがある。その蓄積を制限するために、パージ流(29)を抜き出すことができる。このパージ流は、単独で、または流れ(14a)および/または(8b)および/または(4b)と一緒にして、蒸留塔(35)(図3)で従来技術に従って、低沸点物(36)と、再生された吸収剤(30)および/または再生された冷却剤(4bおよび/または8bおよび/または14b)(図2および図3)と、高沸点物(37)とに分離することができる。好ましくは、なおも流れ(29)中に溶解されているC4炭化水素を前記プロセスガス流中に逆洗するために、前記流れ(14bおよび/または8bおよび/または4b)を直接的に供給することができる。流れ(29)が蒸留塔(35)で分離される場合、流れ(36)および(37)は、例えば燃焼され、従ってエネルギーとして利用できる。もちろん、前記流れ(14aおよび/または8aおよび/または4a)は、流れ(29)を用いずに蒸留塔(35)中で洗浄して、プロセスへと返送してもよい。 The absorbent (27) regenerated in the desorption step can be cooled in a heat exchanger and returned to the absorption step (17) as a stream (28). Low boilers such as ethane or propane and high boiling components such as benzaldehyde, maleic anhydride and phthalic anhydride present in the process gas stream may accumulate in the circulating stream. In order to limit its accumulation, a purge stream (29) can be withdrawn. This purge stream, alone or in combination with streams (14a) and / or (8b) and / or (4b), is a low boiler (36) according to the prior art in a distillation column (35) (FIG. 3). And regenerated absorbent (30) and / or regenerated coolant (4b and / or 8b and / or 14b) (FIGS. 2 and 3) and high boilers (37). it can. Preferably, the stream (14b and / or 8b and / or 4b) is fed directly in order to backwash C 4 hydrocarbons still dissolved in the stream (29) into the process gas stream. can do. If stream (29) is separated in distillation column (35), streams (36) and (37) are, for example, burned and thus available as energy. Of course, said stream (14a and / or 8a and / or 4a) may be washed in distillation column (35) without stream (29) and returned to the process.

主としてn−ブタン、n−ブテン類およびブタジエンからなるC4生成物ガス流(31)は、一般に20〜80体積%のブタジエン、0〜80体積%のn−ブタン、0〜10体積%の1−ブテン、および0〜50体積%の2−ブテン類を、全量が100体積%となるように含有する。更に、少量のイソブタンが含まれていてよい。 Mainly n- butane, C 4 product gas stream comprising n- butenes and butadiene (31) is generally 20 to 80% by volume of butadiene, 0 to 80 vol% n- butane, 1 of 0 vol% -Butene and 0-50 volume% 2-butenes are contained so that the whole quantity may be 100 volume%. In addition, a small amount of isobutane may be included.

主としてC4炭化水素を含有する、脱着塔の塔頂排出物が凝縮されたものの一部は、該塔の分離能力を高めるために、流れ(34)として該塔頂部へと返送される。 A portion of the condensed desorption tower top discharge containing primarily C 4 hydrocarbons is returned to the top of the tower as stream (34) to enhance the separation capacity of the tower.

前記凝縮器を出た液状のC4生成物流(流れ32)もしくは気体状のC4生成物流(流れ33)は、引き続きステップE)におけるブタジエンのための選択溶媒での抽出蒸留によって、ブタジエンおよび前記選択溶媒を含有する物質流と、n−ブテン類を含有する物質流とに分離される。 The liquid C 4 product stream (stream 32) or the gaseous C 4 product stream (stream 33) leaving the condenser is subsequently subjected to extractive distillation with a selective solvent for butadiene in step E) and butadiene and A material stream containing a selective solvent and a material stream containing n-butenes are separated.

抽出蒸留は、例えば「石油および石炭−天然ガス−石油化学(Erdoel und Kohle - Erdgas - Petrochemie)」, 第34(8)巻, 第343頁〜第346頁または「ウールマンの工業化学事典(Ullmanns Enzyklopaedie der Technischen Chemie)」, 第9巻, 第4版 1975, 第1頁〜第18頁に記載されるようにして、実施することができる。このために、前記C4生成物ガス流を、抽出剤、好ましくはN−メチルピロリドン(NMP)/水混合物と抽出帯域において接触させる。抽出帯域は、一般に、トレイ、充填体またはパッキングを内部構造物として含む洗浄塔の形で構成される。前記洗浄塔は、一般に30〜70の理論分離段を有し、それにより十分に良好な分離作用が達成される。好ましくは、前記洗浄塔は、塔頂部に逆洗帯域を有する。この逆洗帯域は、頂部留分が予め凝縮された液状炭化水素還流物によって気相中に含まれる抽出剤を回収するために用いられる。前記抽出帯域の供給物中の抽出剤のC4生成物ガス流に対する質量比は、一般に10:1〜20:1である。抽出蒸留は、好ましくは100〜250℃の範囲の底部温度で、特に110〜210℃の範囲の温度で、10〜100℃の範囲の頂部温度で、特に20〜70℃の範囲の温度で、かつ1〜15barの範囲の圧力で、特に3〜8barの範囲の圧力で作業される。抽出蒸留塔は、好ましくは、5〜70の理論分離段を有する。 Extractive distillation can be performed, for example, in “Erdoel und Kohle-Erdgas-Petrochemie”, Vol. 34 (8), pp. 343-346 or “Ullmanns Enzyklopaedie”. der Technischen Chemie), Vol. 9, 4th Edition 1975, pages 1-18. For this purpose, the C 4 product gas stream is contacted in the extraction zone with an extractant, preferably an N-methylpyrrolidone (NMP) / water mixture. The extraction zone is generally configured in the form of a washing tower containing trays, packings or packing as internal structures. The washing tower generally has 30 to 70 theoretical separation stages, whereby a sufficiently good separation action is achieved. Preferably, the washing tower has a backwash zone at the top of the tower. This backwash zone is used to recover the extractant contained in the gas phase by a liquid hydrocarbon reflux whose top fraction has been previously condensed. Weight ratio C 4 product gas stream of the extractant in the feed of the extraction zone is generally 10: 1 to 20: 1. Extractive distillation is preferably at a bottom temperature in the range of 100-250 ° C., in particular at a temperature in the range of 110-210 ° C., at a top temperature in the range of 10-100 ° C., in particular at a temperature in the range of 20-70 ° C. And working at pressures in the range of 1-15 bar, in particular in the range of 3-8 bar. The extractive distillation column preferably has 5 to 70 theoretical separation stages.

好適な抽出剤は、ブチロラクトン、ニトリル、例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、ケトン、例えばアセトン、フルフラール、N−アルキル置換された低級脂肪族酸アミド、例えばジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、N−ホルミルモルホリン、N−アルキル置換された環状酸アミド(ラクタム)、例えばN−アルキルピロリドン、特にN−メチルピロリドン(NMP)である。一般に、アルキル置換された低級脂肪族酸アミドまたはN−アルキル置換された環状酸アミドが使用される。特に、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、フルフラールおよび特にNMPが好ましい。   Suitable extractants include butyrolactone, nitriles such as acetonitrile, propionitrile, methoxypropionitrile, ketones such as acetone, furfural, N-alkyl substituted lower aliphatic acid amides such as dimethylformamide, diethylformamide, dimethylacetamide. , Diethylacetamide, N-formylmorpholine, N-alkyl substituted cyclic acid amides (lactams) such as N-alkylpyrrolidones, in particular N-methylpyrrolidone (NMP). In general, alkyl-substituted lower aliphatic acid amides or N-alkyl-substituted cyclic acid amides are used. In particular, dimethylformamide, acetonitrile, furfural and especially NMP are preferred.

しかしながら、この抽出剤の互いの混合物、例えばNMPとアセトニトリルの混合物、この抽出剤と助溶剤および/またはt−ブチルエーテル、例えばメチル−t−ブチルエーテル、エチル−t−ブチルエーテル、プロピル−t−ブチルエーテル、n−もしくはイソ−ブチル−t−ブチルエーテルとの混合物を使用することもできる。特に適しているのは、NMP、好ましくは水溶液でのNMP、好ましくは0〜20質量%の水を有するNMP、特に好ましくは7〜10質量%の水を有するNMP、特に8.3質量%の水を有するNMPである。   However, a mixture of this extractant with each other, for example a mixture of NMP and acetonitrile, this extractant with a cosolvent and / or t-butyl ether, such as methyl-t-butyl ether, ethyl-t-butyl ether, propyl-t-butyl ether, n It is also possible to use a mixture with -or iso-butyl-t-butyl ether. Particularly suitable are NMP, preferably NMP in aqueous solution, preferably NMP having 0-20% by weight water, particularly preferably NMP having 7-10% by weight water, in particular 8.3% by weight. NMP with water.

抽出蒸留塔の塔頂生成物流は、主としてブタンおよびブテン類と、少量のブタジエンを含有し、それは気体状または液体状で抜き出される。一般的に、主としてn−ブタンおよび2−ブテンからなる流れは、100体積%までのn−ブタン、0〜50体積%の2−ブテン、および0〜3体積%の更なる成分、例えばイソブタン、イソブテン、プロパン、プロペンおよびC5 +炭化水素を含有する。 The top product stream of the extractive distillation column contains mainly butane and butenes and a small amount of butadiene, which is withdrawn in gaseous or liquid form. In general, a stream consisting primarily of n-butane and 2-butene has up to 100% by volume of n-butane, 0-50% by volume of 2-butene, and 0-3% by volume of further components such as isobutane, Contains isobutene, propane, propene and C 5 + hydrocarbons.

前記の主としてn−ブタンおよび2−ブテンからなる流れは、全体がまたはその一部が、ODH反応器のC4供給物へと供給されてよい。この返送流のブテン異性体は、主として2−ブテン類からなり、かつ2−ブテン類が一般に、1−ブテンよりもゆっくりとブタジエンへと酸化的脱水素化されるので、この返送流は、ODH反応器に供給する前に、触媒的に異性体化されてもよい。それによって、異性体分布は、熱力学的平衡にある異性体分布に相応して調整されうる。 Stream composed of the predominantly n- butane and 2-butene is entirely the or part may be supplied to the C 4 feed ODH reactor. The butene isomer of this return stream consists primarily of 2-butenes, and since 2-butenes are generally oxidatively dehydrogenated to butadiene more slowly than 1-butene, this return stream is Prior to feeding to the reactor, it may be catalytically isomerized. Thereby, the isomer distribution can be adjusted according to the isomer distribution in thermodynamic equilibrium.

ステップF)においては、ブタジエンおよび前記選択溶媒を含有する物質流は、本質的に該選択溶媒からなる物質流と、ブタジエンを含有する物質流とに蒸留により分離される。   In step F), the material stream containing butadiene and the selective solvent is separated by distillation into a material stream consisting essentially of the selective solvent and a material stream containing butadiene.

抽出蒸留塔の底部で得られた物質流は、一般に、抽出剤、水、ブタジエンならびに低い割合のブテン類およびブタンを含有し、前記物質流は蒸留塔に供給される。この蒸留塔において塔頂部を介してまたは側方抜出物としてブタジエンを得ることができる。蒸留塔の塔底部では、抽出剤および場合により水を含有する物質流が生じ、その際、前記の抽出剤および水を含有する物質流の組成は、抽出に添加されるのと同じ組成に相当する。前記の抽出剤および水を含有する物質流は、好ましくは抽出蒸留に返送される。   The material stream obtained at the bottom of the extractive distillation column generally contains extractant, water, butadiene and low proportions of butenes and butane, which are fed to the distillation column. In this distillation column, butadiene can be obtained via the top of the column or as a side extract. At the bottom of the distillation column, a material stream containing an extractant and possibly water is produced, wherein the composition of the material stream containing the extractant and water corresponds to the same composition that is added to the extraction. To do. The material stream containing the extractant and water is preferably returned to extractive distillation.

ブタジエンが側方抜出口を介して得られる場合に、こうして抜き出された抽出溶液は、脱着帯域に移され、そこで該抽出溶液からブタジエンがもう一度脱着され、逆洗される。前記脱着帯域は、例えば、2〜30段の、好ましくは5〜20段の理論段を有し、かつ場合により例えば4理論段を有する逆洗帯域を有する洗浄塔の形で構成されていてよい。この逆洗帯域は、頂部留分が予め凝縮された液状炭化水素還流物によって気相中に含まれる抽出剤を回収するために用いられる。内部構造物として、パッキング、トレーまたは充填体が設けられている。前記蒸留は、好ましくは100〜300℃の範囲の、特に150〜200℃の範囲の底部温度で、かつ0〜70℃の範囲の、特に10〜50℃の範囲の頂部温度で行われる。前記蒸留塔中での圧力は、その場合に、好ましくは1〜10barの範囲にある。一般的に、脱着帯域においては、抽出帯域に対して低減された圧力および/または高められた温度の状態となる。   When butadiene is obtained via the side outlet, the extraction solution thus withdrawn is transferred to a desorption zone where the butadiene is once again desorbed from the extraction solution and backwashed. The desorption zone may for example be configured in the form of a washing tower having a backwash zone having 2 to 30 theoretical plates, preferably 5 to 20 theoretical plates, and optionally 4 theoretical plates, for example. . This backwash zone is used to recover the extractant contained in the gas phase by a liquid hydrocarbon reflux whose top fraction has been previously condensed. As an internal structure, a packing, a tray or a filling body is provided. Said distillation is preferably carried out at a bottom temperature in the range from 100 to 300 ° C., in particular in the range from 150 to 200 ° C. and at a top temperature in the range from 0 to 70 ° C., in particular in the range from 10 to 50 ° C. The pressure in the distillation column is then preferably in the range from 1 to 10 bar. Generally, in the desorption zone, there will be a reduced pressure and / or elevated temperature for the extraction zone.

塔頂部で得られる有用生成物流は、一般に、90〜100体積%のブタジエン、0〜10体積%の2−ブテンおよび0〜10体積%のn−ブタンおよびイソブタンを含有する。ブタジエンの更なる精製のためには、更なる蒸留が従来技術に従って実施されうる。   The useful product stream obtained at the top of the column generally contains 90-100% by volume butadiene, 0-10% by volume 2-butene and 0-10% by volume n-butane and isobutane. For further purification of butadiene, further distillation can be carried out according to the prior art.

本発明による方法の好ましい実施形態を示す。2 shows a preferred embodiment of the method according to the invention. 本発明による方法の好ましい実施形態を示す。2 shows a preferred embodiment of the method according to the invention. 本発明による方法の好ましい実施形態を示す。2 shows a preferred embodiment of the method according to the invention.

実施例
当該実施例は、トルエン相を、急冷ステップおよび圧縮ステップでも、C4吸収でも用いる使用を記載している。それにより、一連の高沸点副成分の優れた溶け込みが急冷で既に引き起こされ、そして急冷の後方での堆積が抑制される。更に、2番目の急冷部のパージ流、圧縮機の中間冷却器のパージ流、およびC4吸収/脱着のパージ流を、本プロセスにおいて更に前方に位置する循環流へと返送することで、排出されたトルエン中に溶かされたC4炭化水素の損失が最小限となる。
Example The example, the toluene phase, even in a quench step and the compression step, describes the use also used in C 4 absorption. Thereby, excellent penetration of a series of high-boiling subcomponents is already caused by quenching, and deposition behind the quench is suppressed. In addition, the second quench section purge stream, the compressor intercooler purge stream, and the C 4 absorption / desorption purge stream are returned to the circulation stream located further forward in the process to discharge Loss of C 4 hydrocarbons dissolved in the purified toluene is minimized.

ODH反応器(1)から、プロセスガス(2)を210℃の温度、1.3barの圧力および第1表に示される組成で準備する。このガス流を、急冷部(3)において、温度35℃を有しかつ第1表で流れ(4)に示される組成を有するトルエン循環流によって60℃の温度にまで冷却する。その場合に、一連の副成分は前記ガス流から溶出し、そしてプロセスガス流の組成は、流れ(6)について示された濃度にまで変化する。循環流(4)のプロセスガス(2)とパージ流(4a)に対する質量比は、1対0.2対0.0033である。流れ(4b)は、一方ではパージ流(8a)(2番目の急冷ステップ)からなり、かつ他方では新たなトルエンからなる補給流からなる。   From the ODH reactor (1), process gas (2) is prepared at a temperature of 210 ° C., a pressure of 1.3 bar and the composition shown in Table 1. This gas stream is cooled in the quenching section (3) to a temperature of 60 ° C. by a toluene circulating stream having a temperature of 35 ° C. and having the composition shown in stream 1 in Table 1 as stream (4). In that case, a series of subcomponents are eluted from the gas stream and the composition of the process gas stream changes to the concentration indicated for stream (6). The mass ratio of the circulating stream (4) to the process gas (2) and the purge stream (4a) is 1 to 0.2 to 0.0033. Stream (4b) comprises on the one hand a purge stream (8a) (second quench step) and on the other hand a replenishment stream consisting of fresh toluene.

ガス流(6)を、2番目の急冷ステップ(7)において、該急冷へと塔頂端で35℃で入る更なるトルエン循環流(8)によって更に40℃に冷却する。生ずるガス流(10)は、第1表に示される組成を有し、その一方で、流れ(6)と(8)との間の質量比は1対5.6であり、かつパージ流(8a)は流れ(8)の2%の割合で抜き出されて1番目の急冷部に導入される。前記流れ(8b)は、その0.2%がC4吸収のパージ流(29)からなり、その51.6%が流れ(14a、14a’、14a’’および14a’’’)(圧縮機ステップ1〜4の後方にある熱交換器のパージ流)からなり、かつその48.2%が新たなトルエンからなる。 In the second quench step (7), the gas stream (6) is further cooled to 40 ° C. by means of a further toluene circulation stream (8) which enters the quench at 35 ° C. at the top of the column. The resulting gas stream (10) has the composition shown in Table 1, while the mass ratio between streams (6) and (8) is 1 to 5.6 and the purge stream ( 8a) is withdrawn at a rate of 2% of stream (8) and introduced into the first quenching section. Said stream (8b) consists of a purge stream (29), 0.2% of which is C 4 absorbed, and 51.6% of streams (14a, 14a ′, 14a ″ and 14a ′ ″) (compressor The heat exchanger purge stream behind steps 1-4), 48.2% of which is fresh toluene.

ガス流(10)を、図1に図示されるような中間冷却器を有する4段階の圧縮機において10bar(絶対圧力)に圧縮する。前記パージ流(14a、14a’、14a’’および14a’’’)は全て流れ(8b)へと供給する。   The gas stream (10) is compressed to 10 bar (absolute pressure) in a four-stage compressor with an intercooler as illustrated in FIG. The purge streams (14a, 14a ', 14a "and 14a") are all fed to stream (8b).

生ずるガス流(16’’’)(4番目の圧縮ステップの後方にある熱交換器(13’’’)の出発流)は、35℃の温度および第1表に示される組成を有する。この流れを、吸収塔(17)において、該塔に塔頂部で10bar(絶対圧力)および35℃で向流で導かれて入る吸収剤流(28)によって、ガス流(19)と、主としてC4炭化水素で負荷された吸収剤流とに分離する。前記負荷された吸収剤流を、温度35℃を有する窒素からなる流れ(18)によって、脱着塔から出て行くガス流(33)が10ppmの酸素しか有さなくなるまで酸素を除去する。流れ(16’’’)と(28)との間の質量比は、1対2.48であり、かつ流れ(28)と(18)との間の質量比は、1対0.006である。流れ(20)から、主として水を含有する流れ(22)を抜き出す。その流れは流れ(20)の0.002%の割合であり、その厳密な組成は第2表に示されている。 The resulting gas stream (16 ′ ″) (starting stream of the heat exchanger (13 ′ ″) after the fourth compression step) has a temperature of 35 ° C. and the composition shown in Table 1. This stream is fed into the absorption column (17) by means of an absorbent stream (28) which enters the column at 10 bar (absolute pressure) at the top of the column and countercurrently at 35 ° C. 4 Separated into an absorbent stream loaded with hydrocarbons. The loaded absorbent stream is deoxygenated by a stream of nitrogen (18) having a temperature of 35 ° C. until the gas stream (33) exiting the desorption tower has only 10 ppm oxygen. The mass ratio between streams (16 ′ ″) and (28) is 1 to 2.48, and the mass ratio between streams (28) and (18) is 1 to 0.006. is there. A stream (22) containing mainly water is withdrawn from the stream (20). Its flow is a proportion of 0.002% of the flow (20) and its exact composition is shown in Table 2.

生ずる流れ(23)を120℃に加温し、そして流れ(24)として塔頂圧力5.5bar(絶対圧力)を有する脱着塔(25)中に導入する。温度175℃を有する流れ(26)と流れ(27)との間の質量流量比は、1対100である。塔頂流(31)と(34)との間の質量流量比は、1対0.56であり、かつ生成物流(33)は、第2表に示される組成を有し、かつ上記の抽出蒸留へと再び導かれる。流れ(32)は、この例では出てこない。   The resulting stream (23) is warmed to 120 ° C. and introduced as stream (24) into a desorption column (25) having a top pressure of 5.5 bar (absolute pressure). The mass flow ratio between stream (26) and stream (27) having a temperature of 175 ° C. is 1 to 100. The mass flow ratio between the overhead streams (31) and (34) is 1 to 0.56, and the product stream (33) has the composition shown in Table 2 and the above extraction Guided again to distillation. Stream (32) does not come out in this example.

第1表

Figure 2016503073
Table 1
Figure 2016503073

第2表

Figure 2016503073
Table 2
Figure 2016503073

実施例2:
当該実施例は、メシチレンの急冷ステップでの使用を記載している。それにより、一連の高沸点副成分の優れた溶け込みが急冷で既に引き起こされ、そして急冷の後方での堆積が抑制される。
Example 2:
This example describes the use of mesitylene in a quench step. Thereby, excellent penetration of a series of high-boiling subcomponents is already caused by quenching, and deposition behind the quench is suppressed.

ODH反応器(1)から、プロセスガス(2)を190℃の温度、1.3barの圧力および第3表に示される組成で準備する。このガス流を、急冷部(3)において、相比8:1(メシチレン:水)を有し、温度35℃を有するメシチレン/水循環流(4)によって71℃の温度にまで冷却する。その場合に、一連の副成分は前記ガス流から溶出し、そしてプロセスガス流の組成は、流れ(6)について示された濃度にまで変化する。循環流(4)のプロセスガス(2)とパージ流(4a)に対する質量比は、1対0.1対0.01である。流れ(4b)は、一方ではパージ流(8a)(2番目の急冷ステップ)からなり、かつ他方では相比5:2(メシチレン:水)を有する新たなメシチレン/水からなる補給流からなる。   From the ODH reactor (1), a process gas (2) is prepared at a temperature of 190 ° C., a pressure of 1.3 bar and the composition shown in Table 3. This gas stream is cooled to a temperature of 71 ° C. in the quench section (3) by a mesitylene / water circulation stream (4) having a phase ratio of 8: 1 (mesitylene: water) and a temperature of 35 ° C. In that case, a series of subcomponents are eluted from the gas stream and the composition of the process gas stream changes to the concentration indicated for stream (6). The mass ratio of the circulating stream (4) to the process gas (2) and the purge stream (4a) is 1 to 0.1 to 0.01. Stream (4b) consists on the one hand of a purge stream (8a) (second quench step) and on the other hand a replenishment stream of fresh mesitylene / water with a phase ratio of 5: 2 (mesitylene: water).

ガス流(6)を、2番目の急冷ステップ(7)において、該急冷へと塔頂端で35℃で入る更なるメシチレン循環流(8)によって更に54℃に冷却する。生ずるガス流(10)は、第4表に示される副成分の低減を示し、その一方で、流れ(6)と(8)との間の質量比は1対3.8であり、かつパージ流(8a)は流れ(8)の4.25%の割合で抜き出されて1番目の急冷部に導入される。流れ(8b)は、その100%が新たなメシチレンからなる。特に、難揮発性の物質ならびに該プロセス条件で急冷において固体として存在する物質が、プロセスガス(2)から大幅に減少されることが観察された。   In the second quench step (7), the gas stream (6) is further cooled to 54 ° C. by means of a further mesitylene recycle stream (8) entering the quench at 35 ° C. at the top of the column. The resulting gas stream (10) exhibits a reduction in the secondary components shown in Table 4, while the mass ratio between streams (6) and (8) is 1 to 3.8 and purge Stream (8a) is withdrawn at a rate of 4.25% of stream (8) and introduced into the first quench section. Stream (8b) is 100% composed of fresh mesitylene. In particular, it was observed that the hardly volatile substances as well as the substances present as solids upon quenching at the process conditions are greatly reduced from the process gas (2).

第3表

Figure 2016503073
Table 3
Figure 2016503073

第4表

Figure 2016503073
Table 4
Figure 2016503073

1 ODH反応器、 2 プロセスガス、 3 急冷ステップ、 4 冷却剤、 4a パージ流、 4b 流れ、 5 水相、 6 ガス流、 7 急冷ステップ、 8 冷却剤、 8a パージ流、 8b 流れ、 9 水相、 10 ガス流、 11 圧縮ステップ、 12 流れ、 13 冷却装置、 14 冷却剤、 14a 負荷された冷却剤、 14b 負荷されていない冷却剤、 15 凝縮物流、 16 ガス流、 17 吸収塔、 18 ガス流、 19 ガス流、 20 吸収剤流、 21 デカンター、 22 流れ、 23 流れ、 24 流れ、 25 脱着塔、 26 流れ、 27 吸収剤、 28 流れ、 29 パージ流、 30 吸収剤、 31 生成物ガス流、 32 流れ、 33 生成物流、 34 流れ、 35 蒸留塔、 36 流れ、 37 流れ   1 ODH reactor, 2 process gas, 3 quench step, 4 coolant, 4a purge flow, 4b flow, 5 water phase, 6 gas flow, 7 quench step, 8 coolant, 8a purge flow, 8b flow, 9 water phase , 10 gas stream, 11 compression step, 12 stream, 13 cooling device, 14 coolant, 14a loaded refrigerant, 14b unloaded coolant, 15 condensate stream, 16 gas stream, 17 absorber tower, 18 gas stream , 19 gas stream, 20 absorbent stream, 21 decanter, 22 stream, 23 stream, 24 stream, 25 desorption tower, 26 stream, 27 absorbent, 28 stream, 29 purge stream, 30 absorbent, 31 product gas stream, 32 streams, 33 product streams, 34 streams, 35 distillation towers, 36 streams, 37 streams

Claims (12)

n−ブテン類からのブタジエンの製造方法であって、以下のステップ:
A)n−ブテン類を含有する出発ガス流(a)を準備するステップ、
B)前記n−ブテン類を含有する出発ガス流(a)と酸素含有ガスを少なくとも1つの酸化的脱水素化帯域中に供給し、そしてn−ブテン類からブタジエンへと酸化的脱水素化することで、ブタジエン、未反応のn−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、高沸点副成分、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有する生成物ガス流(b)が得られるステップ、
Ca)前記生成物ガス流(b)を冷却剤としての有機溶剤との接触によって冷却するステップ、
Cb)前記生成物ガス流(b)を少なくとも1つの圧縮ステップで圧縮することで、少なくとも1つの水性凝縮物流(c1)と、ブタジエン、n−ブテン類、水蒸気、酸素、低沸点炭化水素、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含有するガス流(c2)とが得られるステップ、
D)前記ガス流(c2)から、酸素、低沸点炭化水素、場合により炭素酸化物および場合により不活性ガスを含む凝縮できない低沸点のガス成分をガス流(d2)として、ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素の吸収剤中での吸収によって分離することで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流と、前記ガス流(d2)とが得られ、引き続いて前記負荷された吸収剤流から前記C4炭化水素を脱着することで、C4生成物ガス流(d1)が得られるステップ、
E)前記C4生成物流(d1)をブタジエンのための選択溶媒を用いた抽出蒸留によって、ブタジエンと、選択溶媒を含有する物質流(e1)と、n−ブテン類を含有する物質流(e2)とに分離するステップ、
F)前記ブタジエンおよび前記選択溶媒を含有する物質流(e1)を蒸留して、本質的に前記選択溶媒からなる物質流(f1)と、ブタジエンを含有する物質流(f2)を得るステップと、
を有する前記製造方法。
A method for producing butadiene from n-butenes comprising the following steps:
A) providing a starting gas stream (a) containing n-butenes;
B) A starting gas stream (a) containing said n-butenes and an oxygen-containing gas are fed into at least one oxidative dehydrogenation zone and oxidatively dehydrogenated from n-butenes to butadiene. This gives a product gas stream (b) containing butadiene, unreacted n-butenes, water vapor, oxygen, low-boiling hydrocarbons, high-boiling subcomponents, optionally carbon oxides and optionally inert gases. Steps,
Ca) cooling the product gas stream (b) by contact with an organic solvent as a coolant;
Cb) compressing said product gas stream (b) in at least one compression step, so that at least one aqueous condensate stream (c1) and butadiene, n-butenes, water vapor, oxygen, low-boiling hydrocarbons, To obtain a gas stream (c2) containing carbon oxide and optionally an inert gas,
D) From the gas stream (c2), butadiene and n-butene are obtained as a gas stream (d2) from the gas stream (d2), which contains oxygen, low-boiling hydrocarbons, optionally carbon oxides and optionally inert gases. by separating by absorption in C 4 in absorbent hydrocarbon containing class, and C 4 absorbent stream loaded with hydrocarbons, the gas flow (d2) and were obtained and the load subsequently Desorbing said C 4 hydrocarbons from an absorbent stream to obtain a C 4 product gas stream (d1);
E) By subjecting the C 4 product stream (d1) to extractive distillation using a selective solvent for butadiene, a material stream (e1) containing butadiene, a selective solvent, and a material stream (e2 containing n-butenes) ) And separating step,
F) distilling the material stream (e1) containing the butadiene and the selective solvent to obtain a material stream (f1) consisting essentially of the selective solvent and a material stream (f2) containing butadiene;
The said manufacturing method which has these.
前記ステップCa)で使用される溶剤は、トルエン、o−キシレン、m−キシレンおよびp−キシレンならびにそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。   The process according to claim 1, characterized in that the solvent used in step Ca) is selected from toluene, o-xylene, m-xylene and p-xylene and mixtures thereof. 前記ステップCa)は、多段階で実施されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, characterized in that the step Ca) is performed in multiple stages. 前記ステップCa)は、2つのステップCa1)とCa2)において実施されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。   Method according to claim 3, characterized in that said step Ca) is carried out in two steps Ca1) and Ca2). 前記溶剤の少なくとも一部は、2番目の冷却ステップCa2)を経た後に冷却剤として1番目のステップCa1)へと供給されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。   The method according to claim 4, characterized in that at least a part of the solvent is supplied as a coolant to the first step Ca1) after passing through a second cooling step Ca2). 前記ステップCb)は、少なくとも1つの圧縮ステップCba)および少なくとも1つの冷却ステップCbb)を含むことを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。   6. A method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said step Cb) comprises at least one compression step Cba) and at least one cooling step Cbb). 前記少なくとも1つの冷却ステップにおいて、前記圧縮ステップで圧縮されたガスが冷却剤と接触されることを特徴とする、請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein in the at least one cooling step, the gas compressed in the compression step is contacted with a coolant. 前記冷却ステップCbb)の冷却剤は、前記ステップCa)で冷却剤として使用されるのと同じ有機溶剤を含有することを特徴とする、請求項7に記載の方法。   8. The method according to claim 7, characterized in that the cooling agent in the cooling step Cbb) contains the same organic solvent used as the cooling agent in the step Ca). 前記冷却剤の少なくとも一部は、少なくとも1つの冷却ステップCbb)を経た後に冷却剤としてステップCa)へと供給されることを特徴とする、請求項8に記載の方法。   9. The method according to claim 8, characterized in that at least a part of the coolant is supplied as a coolant to step Ca) after passing through at least one cooling step Cbb). 前記ステップCb)は、複数の圧縮ステップCba1)ないしCban)および冷却ステップCbb1)ないしCbbn)を含むことを特徴とする、請求項5から9までのいずれか1項に記載の方法。   10. A method according to any one of claims 5 to 9, characterized in that said step Cb) comprises a plurality of compression steps Cba1) to Cban) and cooling steps Cbb1) to Cbbn). 前記ステップD)は、以下のステップDa)ないしDc):
Da)ブタジエンおよびn−ブテン類を含むC4炭化水素を高沸点吸収剤中で吸収させることで、C4炭化水素で負荷された吸収剤流とガス流(d2)が得られるステップと、
Db)ステップDa)からの前記C4炭化水素で負荷された吸収剤流から、凝縮できないガス流でのストリッピングによって酸素を除去するステップと、
Dc)前記負荷された吸収剤流からC4炭化水素を脱着させることで、100ppm未満の酸素しか含まないC4生成物ガス流(d1)が得られるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
Said step D) comprises the following steps Da) to Dc):
Da) absorbing C 4 hydrocarbons containing butadiene and n-butenes in a high boiling absorbent to obtain an absorbent stream and a gas stream (d2) loaded with C 4 hydrocarbons;
Db) removing oxygen from the C 4 hydrocarbon loaded absorbent stream from step Da) by stripping with a non-condensable gas stream;
Dc) desorbing C 4 hydrocarbons from the loaded absorbent stream to obtain a C 4 product gas stream (d1) containing less than 100 ppm oxygen;
10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized by comprising:
前記ステップDa)で使用される高沸点吸収剤は、芳香族炭化水素溶剤であることを特徴とする、請求項10に記載の方法。   The process according to claim 10, characterized in that the high-boiling absorbent used in step Da) is an aromatic hydrocarbon solvent.
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