JP5717393B2 - Butadiene manufacturing process - Google Patents

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本発明は、1,3−ブタジエン(以後、ブタジエンと表記)の製造プロセスに関する。   The present invention relates to a process for producing 1,3-butadiene (hereinafter referred to as butadiene).

ブタジエンを製造する方法として、現在、ナフサのクラッキングにより得られた炭素数4の留分に対して抽出溶剤を用いてブタン、ブテン、アセチレン類、高沸成分及び低沸成分を除去する方法が採用されている。ブタジエンは合成ゴムなどの原料として需要が増加しているが、エチレンの製法がナフサのクラッキングからエタンの熱分解による方法に移行しているために、ナフサのクラッキングからのブタジエンの生産量の増加は期待できない状況にある。これに対して、ブテンからブタジエンを製造する方法が特開2010-90082号及び特開2010-90083号に開示されている。これらの方法では、ブテンを酸化脱水素した後に、急冷し、水分を除去した後に溶剤でブタジエンを吸収、そして回収する方法が開示されているが、これらのプロセスでは得られたブタジエンの純度が不十分であり、更に精製するためには、従来の方法である、ナフサのクラッキングにより得られた炭素数4の留分からブタジエンを精製するためのプロセスを使用しなければならず、従って、ブタジエンを製造する為のプロセスが複雑になるという問題が残る。   As a method for producing butadiene, a method of removing butane, butene, acetylenes, high-boiling components and low-boiling components using an extraction solvent for a fraction having 4 carbon atoms obtained by cracking naphtha is currently used. Has been. Butadiene is increasing in demand as a raw material for synthetic rubber, etc., but since the ethylene production method has shifted from naphtha cracking to ethane pyrolysis, the increase in butadiene production from naphtha cracking has not increased. The situation is not expected. On the other hand, methods for producing butadiene from butene are disclosed in JP 2010-90082 and JP 2010-90083. These methods disclose a method in which butene is oxidatively dehydrogenated, then rapidly cooled, moisture is removed, and then butadiene is absorbed and recovered by a solvent. However, the purity of butadiene obtained in these processes is not satisfactory. In order to be sufficient and further purified, a conventional process, a process for purifying butadiene from a naphtha cracked fraction obtained from naphtha cracking, must be used, thus producing butadiene. The problem remains that the process for doing so becomes complicated.

特開2010-90082号JP 2010-90082 特開2010-90083号JP 2010-90083

n−ブテンを原料として、分子状酸素含有ガスを流動層反応器に供給し、金属酸化物を担体に担持した触媒と接触させて酸化脱水素反応により製造したブタジエンを含むガスから、簡潔な工程によりブタジエンを精製する方法を提供する。   A simple process from a gas containing butadiene produced by an oxidative dehydrogenation reaction by supplying a molecular oxygen-containing gas to a fluidized bed reactor using n-butene as a raw material, and contacting a catalyst carrying a metal oxide on a support. Provides a method for purifying butadiene.

本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、流動層反応により生成させたブタジエンを含むガスを冷却した後、特定の溶剤を使って抽出蒸留することにより簡単なプロセスでブタジエンを精製できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は以下の通りである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has cooled the gas containing butadiene generated by the fluidized bed reaction, and then extracted and distilled using a specific solvent in a simple process. Has been found to be purified, and the present invention has been completed.
That is, the present invention is as follows.

[1]以下の工程(1)から()の工程を有するブタジエンの製造方法。
工程(1):n−ブテンを含む原料ガスと酸素含有ガスを流動層反応器に供給し、触媒と接触させて酸化脱水素反応によりブタジエンを含むガスを生成させる工程
工程(2):前記ブタジエンを含むガスを急冷塔で冷却する工程
工程(3):前記冷却されたブタジエンを含むガスを沸点が100〜210℃の溶剤に吸収させ、ブタジエンを含む溶液を得る工程
工程(4):前記ブタジエンを含む溶液を放散塔に導入し、ブタジエンを含むガスを回収する工程
工程():前記回収されたブタジエンを含むガスを圧縮して液化ブタジエンとし、該液化ブタジエンから水を除去する工程
工程():前記水が除去された液化ブタジエンから高沸成分を除去する工程
[2]前記原料ガスは、ブタジエン及びイソブテンを除去した後の炭素数4の留分から、更に、ブタンを除去して得られた炭素数4の留分である請求項1に記載の方法。
[1] A method for producing butadiene, comprising the following steps (1) to ( 6 ).
Step (1): n-butene was fed to the fluidized bed reactor feed gas and the oxygen-containing gas comprising the steps step of generating a gas containing butadiene by oxidative dehydrogenation reaction is contacted with the catalyst (2): wherein butadiene step step of cooling in quench tower a gas containing (3): the boiling point of the gas containing the cooled butadiene is absorbed in a solvent 100 to 210 ° C., Ru obtain a solution containing butadiene step
Step (4): introducing the solution containing butadiene into a stripping tower and recovering a gas containing butadiene Step ( 5 ): compressing the recovered gas containing butadiene into liquefied butadiene, step removing the liquefied butadiene emissions or et water (6): step of removing the water is removed liquefied butadiene emissions or al high boiling component [2] the raw material gas, after removal of butadiene and isobutene The method according to claim 1, which is a fraction having 4 carbon atoms obtained by further removing butane from the fraction having 4 carbon atoms.

本発明によると、流動層反応器を用いてn−ブテンの酸化脱水素反応により製造したブタジエンを含むガスから、簡潔な方法で精製されたブタジエンを得ることができる。   According to the present invention, purified butadiene can be obtained from a gas containing butadiene produced by oxidative dehydrogenation of n-butene using a fluidized bed reactor.

以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、本実施の形態)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
以下、ブタジエンを精製されたブタジエンを製造する為に必要な方法について記載する。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.
Hereinafter, a method necessary for producing butadiene purified from butadiene will be described.

[1] ブタジエンを含むガスを得る工程
(1) 原料
原料は、n−ブテンを含有する。工業的にはブタジエン及びイソブテンを除去した後の炭素数4の留分に含まれるn−ブテン(具体的には、1−ブテン及び/又は2−ブテン)を好適に利用できる。1−ブテンと2−ブテンの比率には特に制限が無く、1−ブテンは0〜100重量%、2−ブテンは100〜0重量%の範囲で任意に用いることができる。また、2−ブテンにはトランス体とシス体があるが、この比率もそれぞれ100〜0重量%、0〜100重量%の範囲で任意に用いることができる。この原料は、ブタジエン及びイソブテンを少量であれば含むことも出来る。ブタジエンはn−ブテンに対して5重量%以下、好ましくは3重量%以下、更に好ましくは1重量%以下である。また、イソブテンはn−ブテンに対して10重量%以下、好ましくは0.1〜6重量%、更に好ましくは0.5〜3重量%である。この原料はn−ブタン、イソブタン、炭素数が3以下の炭化水素、炭素数が5以上の炭化水素を含んでいても良く、n−ブテンの濃度は40重量%以上、好ましくは50重量%以上、更に好ましくは60重量%以上の原料を用いることが好ましい。
[1] Step of obtaining gas containing butadiene (1) Raw material The raw material contains n-butene. Industrially, n-butene (specifically, 1-butene and / or 2-butene) contained in the fraction having 4 carbon atoms after removal of butadiene and isobutene can be suitably used. The ratio of 1-butene and 2-butene is not particularly limited, and 1-butene can be arbitrarily used in the range of 0 to 100% by weight, and 2-butene can be arbitrarily used in the range of 100 to 0% by weight. Moreover, although 2-butene has a trans body and a cis body, this ratio can also be arbitrarily used in the range of 100 to 0% by weight and 0 to 100% by weight, respectively. This raw material can also contain a small amount of butadiene and isobutene. Butadiene is 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less, more preferably 1% by weight or less based on n-butene. Moreover, isobutene is 10 weight% or less with respect to n-butene, Preferably it is 0.1-6 weight%, More preferably, it is 0.5-3 weight%. This raw material may contain n-butane, isobutane, hydrocarbon having 3 or less carbon atoms, hydrocarbon having 5 or more carbon atoms, and the concentration of n-butene is 40% by weight or more, preferably 50% by weight or more. More preferably, 60% by weight or more of raw material is preferably used.

原料を流動層反応器に供給する前に、溶媒を用いた抽出蒸留により、炭素数4の留分からブタンを分離することも好ましい方法の一つである。ブタンを分離するための抽出蒸留の溶媒には沸点100〜210℃のものを使用出来る。このような溶媒の具体例としては、オクタン、ノナン、デカン、エチルシクロヘキサン、オクテン、ノネン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、クメン、ビニルシクロヘキセン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、フルフラール、n−メチルピロリドンなどが挙げられる。これらの中で、オクタン、ノナン、デカン、エチルシクロヘキサン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、クメン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、フルフラール、n−メチルピロリドンを用いるのが好ましい。キシレンとしてはm−キシレン、o−キシレン、p−キシレンの単独、または、混合物として用いることが出来る。   It is also a preferable method to separate butane from a fraction having 4 carbon atoms by extractive distillation using a solvent before supplying the raw material to the fluidized bed reactor. As a solvent for extractive distillation for separating butane, one having a boiling point of 100 to 210 ° C. can be used. Specific examples of such a solvent include octane, nonane, decane, ethylcyclohexane, octene, nonene, toluene, ethylbenzene, xylene, cumene, vinylcyclohexene, dimethylformamide, dimethylacetamide, furfural, and n-methylpyrrolidone. . Among these, it is preferable to use octane, nonane, decane, ethylcyclohexane, toluene, ethylbenzene, xylene, cumene, dimethylformamide, dimethylacetamide, furfural, and n-methylpyrrolidone. As xylene, m-xylene, o-xylene, or p-xylene can be used alone or as a mixture.

原料は、例えば、ナフサ熱分解で副生するC4留分からブタジエンを抽出した残留成分や重油留分の流動接触分解(FCC)で副生するC4留分、エチレン又はエタノールの接触転化反応で副生するC4留分などからイソブテンをTBA、MTBE、ETBE、2量化反応による炭素数8の化合物とする方法により分離することで得ることができる。また、n−ブタンの脱水素反応又は酸化脱水素反応により得られるn−ブテン、また、エタン熱分解やエタノールの脱水反応により得られるエチレンの接触転化反応で副生するn−ブテンなどを使用することができる。このエタノールはバイオマス由来のエタノールも好適な原料として使用することが出来る。   The raw material is, for example, a residual component obtained by extracting butadiene from a C4 fraction by-produced by naphtha pyrolysis, a C4 fraction by-produced by fluid catalytic cracking (FCC) of a heavy oil fraction, or by-product by catalytic conversion reaction of ethylene or ethanol. Can be obtained by separating isobutene from T4, MTBE, ETBE and dimerization reaction into a compound having 8 carbon atoms. Further, n-butene obtained by dehydrogenation reaction or oxidative dehydrogenation reaction of n-butane, n-butene by-produced in the catalytic conversion reaction of ethylene obtained by ethane pyrolysis or ethanol dehydration reaction, etc. are used. be able to. As this ethanol, biomass-derived ethanol can also be used as a suitable raw material.

流動床反応器に供給する原料混合ガス中のn−ブテン濃度は、ブタジエンの生産性の観点で、少なくとも2体積%以上が好ましく、触媒への負荷を抑える観点で30体積%以下が好ましい。より好ましくは3〜25体積%、更に好ましくは5〜20体積%である。n−ブテンの濃度が高いと触媒に反応生成物やコークの析出が増加し、触媒の劣化による触媒寿命が短くなる傾向にある。また、n−ブテンの濃度が低いとブタジエンの製造量が少なく、実際上の利点がない。   The concentration of n-butene in the raw material mixed gas supplied to the fluidized bed reactor is preferably at least 2% by volume from the viewpoint of butadiene productivity, and preferably 30% by volume or less from the viewpoint of suppressing the load on the catalyst. More preferably, it is 3-25 volume%, More preferably, it is 5-20 volume%. When the concentration of n-butene is high, precipitation of reaction products and coke on the catalyst increases, and the catalyst life tends to be shortened due to deterioration of the catalyst. Further, when the concentration of n-butene is low, the production amount of butadiene is small and there is no practical advantage.

原料混合ガスはパラフィン、水、スチーム、水素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素等を含んでいてもよい。パラフィンの例として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンを挙げることができる。更に、反応生成物から目的生成物であるブタジエンを分離した後、回収した未反応ブテンの少なくとも一部を流動層反応器にリサイクルすることもできる。
原料混合ガス中は水を30容量%以下で、好ましくは20容量%以下、更に好ましくは10容量%以下で含むことも好ましい方法の一つである。
The raw material mixed gas may contain paraffin, water, steam, hydrogen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide and the like. Examples of paraffin include methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane and nonane. Furthermore, after separating the target product butadiene from the reaction product, at least a part of the recovered unreacted butene can be recycled to the fluidized bed reactor.
One of the preferable methods is to contain water in the raw material mixed gas at 30 volume% or less, preferably 20 volume% or less, more preferably 10 volume% or less.

(2)反応器
n−ブテンの酸化脱水素反応によるブタジエンの製造は、流動層反応方式で行われる。
流動層反応器は、反応器内にガス分散器・内挿物・サイクロンをその主要構成要素として有し、触媒を流動させつつ、原料であるガスと接触させる構造である。流動床ハンドブック(株式会社培風館刊、1999年)等に記載の流動層反応器であれば使用可能であるが、特に気泡流動層方式の反応器が適している。発生する反応熱の除熱は反応器に設置した冷却管を用いて行うことができる。
冷却管は反応器内の濃厚層及び希薄層に配置され、目的の温度を実現する為に操作される。
(2) Reactor The production of butadiene by the oxidative dehydrogenation reaction of n-butene is performed by a fluidized bed reaction method.
The fluidized bed reactor has a gas disperser, an interpolator, and a cyclone as its main constituent elements in the reactor, and has a structure in which the catalyst is brought into contact with the raw material gas while flowing. A fluidized bed reactor described in a fluidized bed handbook (published by Baifukan Co., Ltd., 1999) can be used, but a bubble fluidized bed reactor is particularly suitable. The heat generated from the reaction heat can be removed using a cooling pipe installed in the reactor.
Cooling tubes are placed in the rich and lean layers in the reactor and are operated to achieve the desired temperature.

(3)反応条件
n−ブテンと酸素が反応に供される。酸素源としては通常、空気を用いるが、酸素を空気と混合するなどして酸素濃度を高めたガス、又は空気と窒素、ヘリウム、反応生成ガスからブタジエン、n−ブテン、n−ブタン、イソブタンなどの炭化水素化合物を分離した後のガスなどを混合して酸素濃度を低めたガス、また、酸素分離膜などを用いた分離方法により製造した酸素濃度を高めたガス、又は、酸素濃度を低めたガスなどを用いることもできる。n−ブテンに対する酸素のモル比は0.5〜1.5(空気/n−ブテン比として2.5〜7.5)とするのが好ましく、より好ましくは0.6〜1.3(空気/n−ブテン比として3.0〜6.5)の範囲である。
(3) Reaction conditions n-butene and oxygen are subjected to the reaction. Usually, air is used as the oxygen source, but a gas in which oxygen concentration is increased by mixing oxygen with air, or air and nitrogen, helium, reaction gas, butadiene, n-butene, n-butane, isobutane, etc. A gas in which the oxygen concentration is reduced by mixing the gas after separation of the hydrocarbon compound, a gas with an increased oxygen concentration produced by a separation method using an oxygen separation membrane or the like, or an oxygen concentration is lowered Gas or the like can also be used. The molar ratio of oxygen to n-butene is preferably 0.5 to 1.5 (air / n-butene ratio is 2.5 to 7.5), more preferably 0.6 to 1.3 (air / N-butene ratio is in the range of 3.0 to 6.5).

反応に供するガスが上記の比率となる限り、n−ブテンと酸素の導入方法は限定されない。触媒を充填した反応器へ、n−ブテンを含むガスと、空気又は酸素濃度を高めたガス又は酸素濃度を低めたガスを予め混合して導入しても良いし、それぞれ独立して導入してもよい。反応に供するガスは反応器に導入した後に所定の反応温度に昇温することもできるが、連続して効率的に反応させるために、通常は予熱して反応器に導入する。   The method for introducing n-butene and oxygen is not limited as long as the gas used for the reaction has the above ratio. A gas containing n-butene and a gas containing air, an oxygen-enhanced gas or a gas having a reduced oxygen concentration may be mixed and introduced into the reactor filled with the catalyst, or introduced independently. Also good. Although the gas used for the reaction can be heated to a predetermined reaction temperature after being introduced into the reactor, it is usually preheated and introduced into the reactor for continuous and efficient reaction.

流動床反応器の濃厚層の温度は320〜400℃であり、希薄層の温度は濃厚層の温度に対して−50〜+20℃で制御する。濃厚層温度を320℃以上にすることで、濃厚層温度を維持し易く、モノオレフィンの転化率を保って、安定に運転を継続できる。濃厚層温度を400℃以下にすることで生成した共役ジオレフィンの燃焼分解を抑制することができる。流動床反応器の濃厚層の好ましい温度は330〜390℃であり、更に好ましくは340〜380℃である。ブタジエンの製造反応は発熱反応であるので、流動床反応器の濃厚層及び希薄層の温度を上記の範囲となるように、冷却管による反応熱の除去、又は、加熱装置による給熱、供給する原料ガスの余熱などにより制御する。   The temperature of the dense layer of the fluidized bed reactor is 320 to 400 ° C., and the temperature of the dilute layer is controlled at −50 to + 20 ° C. with respect to the temperature of the dense layer. By setting the dense layer temperature to 320 ° C. or more, the dense layer temperature can be easily maintained, the monoolefin conversion can be maintained, and the operation can be continued stably. Combustion decomposition of the conjugated diolefin produced | generated by making dense layer temperature 400 degrees C or less can be suppressed. The preferred temperature of the dense bed of the fluidized bed reactor is 330-390 ° C, more preferably 340-380 ° C. Since the reaction for producing butadiene is an exothermic reaction, the reaction heat is removed by the cooling pipe, or the heat is supplied and supplied by the heating device so that the temperature of the concentrated layer and the diluted layer of the fluidized bed reactor is within the above range. Control by residual heat of raw material gas.

反応圧力は0.01〜0.4MPa/Gが好ましく、より好ましくは0.02〜0.3MPa/G、更に好ましくは0.03〜0.2MPa/Gである。原料混合ガスと触媒との接触時間は0.5〜20g・sec/ccが好ましく、より好ましくは1〜10g・sec/ccである。   The reaction pressure is preferably 0.01 to 0.4 MPa / G, more preferably 0.02 to 0.3 MPa / G, and still more preferably 0.03 to 0.2 MPa / G. The contact time between the raw material mixed gas and the catalyst is preferably 0.5 to 20 g · sec / cc, more preferably 1 to 10 g · sec / cc.

生成したブタジエンを含むガスは、反応器出口から流出する。反応器出口ガス中の酸素濃度を0.05〜1.5容量%に維持することにより、反応器内における触媒の還元及び目的生成物の分解を有効に防止でき、安定に目的生成物を製造できる。反応器出口ガス中の酸素濃度は、反応器内における目的生成物の分解や二次反応に影響するので、1.5容量%以下に維持するのは好ましい態様である。反応器出口ガス中の酸素濃度は、反応器に供給する原料ガスであるn−ブテンの量、酸素供給源となるガスの量、反応温度、反応器内の圧力、触媒量、反応器に供給する全ガス量などを変更することによって、調整することができる。好ましくは、反応器に供給する酸素供給源となるガス、例えば、空気の量を制御することによって制御する。   The produced butadiene-containing gas flows out from the reactor outlet. By maintaining the oxygen concentration in the reactor outlet gas at 0.05 to 1.5% by volume, the reduction of the catalyst and the decomposition of the target product in the reactor can be effectively prevented, and the target product can be produced stably. it can. Since the oxygen concentration in the outlet gas of the reactor affects the decomposition of the target product and the secondary reaction in the reactor, it is a preferable aspect to maintain it at 1.5% by volume or less. The oxygen concentration in the reactor outlet gas is the amount of raw material gas n-butene supplied to the reactor, the amount of gas serving as the oxygen supply source, the reaction temperature, the pressure in the reactor, the amount of catalyst, and the supply to the reactor. It can be adjusted by changing the total gas amount. Preferably, it is controlled by controlling the amount of gas, for example, air, which is an oxygen supply source supplied to the reactor.

反応器出口ガス中の酸素濃度は、熱伝導型検出器(TCD)を備えたガスクロマトグラフィーで測定することができる。   The oxygen concentration in the reactor outlet gas can be measured by gas chromatography equipped with a thermal conductivity detector (TCD).

(4)触媒
(4−1)構造
流動層反応により比較的高い収率でブタジエンを得る観点で、酸化物を担体に担持した触媒は、担体と、Mo、Bi及びFeを含むのが好ましい。Mo、Bi及びFeの組成は合目的な酸化物を形成するように調節されており、この酸化物中の格子酸素によって、n−ブテンからブタジエンの酸化脱水素反応が行われると考えられる。一般に、触媒中の格子酸素が酸化脱水素反応に消費されると、酸化物中に酸素空孔が生じる結果、反応の進行に伴って酸化物の還元も進行し、触媒活性が失活していくので、触媒活性を維持するためには、還元を受けた酸化物を速やかに再酸化することが必要である。Mo、Bi及びFeを含む酸化物は、n−ブテンからブタジエンの酸化脱水素反応に対する反応性に加え、気相中の酸素を解離吸着して酸化物内に取り込み、消費された格子酸素の再生を行う再酸化作用にも優れていると考えられる。従って、長期にわたって反応を行う場合でも、格子酸素の再酸化作用が維持され、触媒は失活することなく、n−ブテンからブタジエンを安定に製造できるものと考えられる。
(4) Catalyst (4-1) Structure From the viewpoint of obtaining butadiene with a relatively high yield by a fluidized bed reaction, the catalyst having an oxide supported on a carrier preferably contains a carrier and Mo, Bi and Fe. The compositions of Mo, Bi and Fe are adjusted so as to form a desired oxide, and it is considered that oxidative dehydrogenation of butadiene from n-butene is performed by lattice oxygen in the oxide. In general, when lattice oxygen in the catalyst is consumed in the oxidative dehydrogenation reaction, oxygen vacancies are generated in the oxide. As the reaction proceeds, the reduction of the oxide also proceeds and the catalytic activity is deactivated. Therefore, in order to maintain the catalytic activity, it is necessary to quickly reoxidize the reduced oxide. Oxides containing Mo, Bi and Fe, in addition to the reactivity of n-butene to oxidative dehydrogenation of butadiene, dissociate and adsorb oxygen in the gas phase into the oxide and regenerate the consumed lattice oxygen. It is thought that it is also excellent in the reoxidation action. Therefore, even when the reaction is performed over a long period of time, it is considered that the reoxidation action of lattice oxygen is maintained, and the catalyst can be stably produced from n-butene without deactivation.

Mo、Bi及びFeを含む酸化物を担体に担持した触媒を、流動層方式によるブタジエンの製造に用いると、生成物であるブタジエンの燃焼分解や二次反応による含酸素化合物の生成の抑制に有利で、高い収率でブタジエンを得ることができる。詳細は不明ではあるがその理由として、(1)触媒の酸性度が好適であるため、触媒上におけるブタジエンの燃焼分解や二次反応が低い、(2)生成したブタジエンに対する反応活性点の吸着能が小さいため、ブタジエンは生成した後、反応活性点において分解や反応を受ける前に速やかに脱離する、などが考えられる。   Use of a catalyst carrying an oxide containing Mo, Bi, and Fe on a support for the production of butadiene by a fluidized bed system is advantageous in suppressing the generation of oxygenated compounds by combustion decomposition of the product butadiene and secondary reactions. Thus, butadiene can be obtained with a high yield. Although details are unknown, the reasons are as follows: (1) Because the acidity of the catalyst is suitable, the combustion decomposition and secondary reaction of butadiene on the catalyst are low. (2) The ability to adsorb reaction active sites on the produced butadiene Since butadiene is small, it can be considered that after butadiene is formed, it is quickly desorbed before being decomposed or reacted at the reaction active site.

Mo、Bi及びFeが合目的な酸化物を形成し易いためのこれらの組成比は、Moの原子比12に対するBiの原子比p、Feの原子比qが、0.1≦p≦5、0.5≦q≦8であると考えられる。   These composition ratios for making Mo, Bi and Fe easy to form a suitable oxide are as follows: Bi atomic ratio p to Mo atomic ratio 12 and Fe atomic ratio q are 0.1 ≦ p ≦ 5, It is considered that 0.5 ≦ q ≦ 8.

酸化物がMo、Bi及びFe以外の金属を含有する場合、実験式:
Mo12BiFe
(式中、Aはニッケル及びコバルトから選ばれる少なくとも1種の元素、Bはアルカリ金属元素から選ばれる少なくとも1種の元素、Cはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛及びマンガンから選ばれる少なくとも1種の元素、Dは少なくとも1種の希土類元素、Eはクロム、インジウム及びガリウムから選ばれる少なくとも1種の元素、Oは酸素であり、p、q、a、b、c、d、e、及びxはそれぞれモリブデン12原子に対するビスマス、鉄、A、B、C、D、E及び酸素の原子比を表し、0.1≦p≦5、0.5≦q≦8、0≦a≦10、0.02≦b≦2、0≦c≦5、0≦d≦5、0≦e≦5であり、xは存在する他の元素の原子価要求を満足させるのに必要な酸素の原子数である。)
で表されるのが好ましい。本明細書中、「実験式」は、当該式に含まれる金属の原子比と、その原子比及び酸化数の総計に応じて要求される酸素とからなる組成を表す。様々な酸化数をとりうる金属を含む酸化物において、酸素の原子数を特定することは実質的に不可能であるため、酸素の数は形式的に「x」で表すこととしている。例えば、Mo化合物、Bi化合物及びFe化合物を含むスラリーを調製し、それを乾燥及び/又は焼成して酸化物を得る場合、スラリーに含まれる金属の原子比と、得られる酸化物中の金属の原子比とは実質的に同じと考えてよいので、スラリーの仕込み組成式にOを付加したものが、得られる酸化物の実験式である。なお本明細書中、上述のスラリーの仕込み組成のように、意図的にコントロールした成分とその比率を表す式を「組成式」と呼ぶので、上述の例の場合、実験式からOを除いたものが「組成式」である。
When the oxide contains a metal other than Mo, Bi and Fe, the empirical formula:
Mo 12 Bi p Fe q A a B b C c D d E e O x
Wherein A is at least one element selected from nickel and cobalt, B is at least one element selected from alkali metal elements, and C is at least one selected from magnesium, calcium, strontium, barium, zinc and manganese. A seed element, D is at least one rare earth element, E is at least one element selected from chromium, indium and gallium, O is oxygen, p, q, a, b, c, d, e, and x represents the atomic ratio of bismuth, iron, A, B, C, D, E and oxygen to 12 atoms of molybdenum, respectively, 0.1 ≦ p ≦ 5, 0.5 ≦ q ≦ 8, 0 ≦ a ≦ 10, 0.02 ≦ b ≦ 2, 0 ≦ c ≦ 5, 0 ≦ d ≦ 5, 0 ≦ e ≦ 5, and x is the number of oxygen atoms necessary to satisfy the valence requirements of other elements present .)
It is preferable to be represented by In this specification, the “empirical formula” represents a composition composed of an atomic ratio of metals included in the formula and oxygen required in accordance with the total atomic ratio and oxidation number. In an oxide containing a metal that can take various oxidation numbers, it is practically impossible to specify the number of oxygen atoms, so the number of oxygen is formally expressed by “x”. For example, when a slurry containing Mo compound, Bi compound and Fe compound is prepared and dried and / or calcined to obtain an oxide, the atomic ratio of the metal contained in the slurry and the metal in the resulting oxide Since it may be considered that the atomic ratio is substantially the same, an empirical formula of the resulting oxide is obtained by adding O x to the slurry composition formula. In the present specification, a formula that expresses a component that is intentionally controlled and its ratio, such as the charged composition of the slurry, is referred to as a “composition formula”. Therefore, in the case of the above example, O x is excluded from the empirical formula. This is the “composition formula”.

A、B、C、D及びEで表される成分の役割は限定的ではないが、Mo、Bi及びFeを必須成分とする酸化物触媒の分野では、概ね次のように推定されている。すなわち、A及びEは触媒の活性を向上させ、B及びCはMo、Bi及びFeを含む合目的な酸化物の構造の安定化させ、Dは酸化物の再酸化という影響を与えると考えられている。p、q、a、b、c、d、eが好ましい範囲であると、これらの効果が一層高いと期待できる。
上記組成式において、より好ましい組成としては、0.1≦p≦0.5、1.5≦q≦3.5、1.7≦a≦9、0.02≦b≦1、0.5≦c≦4.5、0.02≦d≦0.5、0≦e≦4.5であり、さらに好ましい組成としては、Bがルビジウム、カリウム又はセシウム、Cがマグネシウム、Dがセリウムであり、0.15≦p≦0.4、1.7≦q≦3、2≦a≦8、0.03≦b≦0.5、1≦c≦3.5、0.05≦d≦0.3、0≦e≦3.5である。Aがニッケル、Bがルビジウム、カリウム又はセシウム、Cがマグネシウム、Dがセリウムの場合、共役ジオレフィン収率がより高く、かつその燃焼分解が良好に抑制され、また触媒に対して還元劣化に対する耐性を付与することができる傾向がある。
Although the role of the components represented by A, B, C, D and E is not limited, it is generally estimated as follows in the field of oxide catalysts having Mo, Bi and Fe as essential components. That is, A and E improve the activity of the catalyst, B and C stabilize the structure of the desired oxide containing Mo, Bi and Fe, and D is considered to have the effect of reoxidation of the oxide. ing. If p, q, a, b, c, d, and e are in the preferred ranges, it can be expected that these effects are even higher.
In the above composition formula, more preferable compositions are 0.1 ≦ p ≦ 0.5, 1.5 ≦ q ≦ 3.5, 1.7 ≦ a ≦ 9, 0.02 ≦ b ≦ 1, 0.5. ≦ c ≦ 4.5, 0.02 ≦ d ≦ 0.5, 0 ≦ e ≦ 4.5, and more preferable composition is that B is rubidium, potassium or cesium, C is magnesium, and D is cerium. 0.15 ≦ p ≦ 0.4, 1.7 ≦ q ≦ 3, 2 ≦ a ≦ 8, 0.03 ≦ b ≦ 0.5, 1 ≦ c ≦ 3.5, 0.05 ≦ d ≦ 0 .3, 0 ≦ e ≦ 3.5. When A is nickel, B is rubidium, potassium or cesium, C is magnesium, and D is cerium, the conjugated diolefin yield is higher and its combustion decomposition is well suppressed, and the catalyst is resistant to reduction degradation. There is a tendency to be able to give.

担体は、担体と酸化物の合計に対して30〜70重量%、好ましくは40〜60重量%の範囲で有効に用いることができる。Mo、Bi及びFeを含有する酸化物を含む担持触媒は、公知の方法、例えば原料スラリーを調製する第1の工程、該原料スラリーを噴霧乾燥する第2の工程、及び第2の工程で得られた乾燥品を焼成する第3の工程を包含する方法によって得ることができる。担体は、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアが好ましく、より好適な担体はシリカである。シリカは他の担体に比べ不活性な担体であり、目的生成物に対する触媒の活性や選択性を低下させることなく、触媒と良好な結合作用を有する。加えて、酸化物を担体に担持することによって、粒子形状・大きさ・分布、流動性、機械的強度といった、流動層反応に好適な物理的特性を付与することできる。   The carrier can be effectively used in the range of 30 to 70% by weight, preferably 40 to 60% by weight, based on the total of the carrier and the oxide. A supported catalyst containing an oxide containing Mo, Bi and Fe is obtained by a known method, for example, a first step of preparing a raw slurry, a second step of spray drying the raw slurry, and a second step. The obtained dried product can be obtained by a method including a third step. The carrier is preferably silica, alumina, titania or zirconia, and a more preferred carrier is silica. Silica is an inert carrier compared to other carriers, and has a good binding action with the catalyst without reducing the activity and selectivity of the catalyst with respect to the target product. In addition, by supporting the oxide on the support, physical properties suitable for fluidized bed reaction such as particle shape / size / distribution, fluidity, and mechanical strength can be imparted.

(4−2)触媒の調製方法
原料スラリーを調製する第1の工程、該原料スラリーを噴霧乾燥する第2の工程、及び第2の工程で得られた乾燥品を焼成する第3の工程からなる、触媒の製造法の好ましい態様について、Mo、Bi及びFeを含む触媒を例にとって説明する。
(4-2) Catalyst Preparation Method From the first step of preparing the raw material slurry, the second step of spray drying the raw material slurry, and the third step of firing the dried product obtained in the second step A preferred embodiment of the catalyst production method will be described taking a catalyst containing Mo, Bi and Fe as an example.

第1の工程では、触媒原料を調製して原料スラリーを得るが、モリブデン、ビスマス、鉄、ニッケル、コバルト、アルカリ金属元素、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛、マンガン、希土類元素、クロム、インジウム、ガリウムの各元素の元素源としては、水又は硝酸に可溶なアンモニウム塩、硝酸塩、塩酸塩、硫酸塩、有機酸塩などを挙げることができる。特にモリブデン源としてはアンモニウム塩が、ビスマス、鉄、ニッケル、アルカリ元素、マグネシウム、亜鉛、マンガン、希土類元素、各元素の元素源としては、それぞれの硝酸塩が好ましい。上述の通り、酸化物の担体としてシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の酸化物を用いることができるが、好適な担体としてはシリカが用いられ、シリカ源としてはシリカゾルが好ましい。シリカゾルの不純物に関して、好ましくは、ケイ素100原子当たり0.04原子以下のアルミニウムを含むシリカソゾルを用い、さらに好ましくは、ケイ素100原子当たり0.02原子以下のアルミニウムを含むシリカゾルを用いる。原料スラリーの調製は、水に溶解させたモリブデンのアンモニウム塩をシリカゾルに添加し、次に、ビスマス、希土類元素、鉄、ニッケル、マグネシウム、亜鉛、マンガン、アルカリ元素の各元素の硝酸塩を水又は硝酸水溶液に溶解させた溶液を加えることによって行うことができる。このようにして、原料スラリーを調製することができる。その際、上記の添加の順序を変えることもできる。   In the first step, a catalyst raw material is prepared to obtain a raw material slurry, but molybdenum, bismuth, iron, nickel, cobalt, alkali metal elements, magnesium, calcium, strontium, barium, zinc, manganese, rare earth elements, chromium, indium Examples of the element source of each element of gallium include ammonium salts, nitrates, hydrochlorides, sulfates, and organic acid salts that are soluble in water or nitric acid. In particular, ammonium salts are preferable as the molybdenum source, and nitrates are preferable as the element sources of bismuth, iron, nickel, alkali elements, magnesium, zinc, manganese, rare earth elements, and each element. As described above, oxides such as silica, alumina, titania and zirconia can be used as the oxide carrier, but silica is preferably used as the carrier and silica sol is preferable as the silica source. With respect to the impurities of the silica sol, a silica sol containing 0.04 atom or less of aluminum per 100 atoms of silicon is preferably used, and more preferably a silica sol containing 0.02 atom or less of aluminum per 100 atoms of silicon is used. The raw slurry is prepared by adding ammonium salt of molybdenum dissolved in water to silica sol, and then adding nitrates of each element of bismuth, rare earth elements, iron, nickel, magnesium, zinc, manganese and alkali elements to water or nitric acid. This can be done by adding a solution dissolved in an aqueous solution. In this way, a raw slurry can be prepared. At that time, the order of the addition can be changed.

第2の工程では、上記の第1工程で得られた該原料スラリーを噴霧乾燥して、球状粒子を得る。原料スラリーの噴霧化は、通常工業的に実施される遠心方式、二流体ノズル方式及び高圧ノズル方式等の方法によって行うことができるが、特に遠心方式で行うことが望ましい。次に、得られた粒子を乾燥するが、乾燥熱源としては、スチーム、電気ヒーター等によって加熱された空気を用いることが好ましい。乾燥機入口の温度は100〜400℃、好ましくは150〜300℃である。   In the second step, the raw material slurry obtained in the first step is spray-dried to obtain spherical particles. The atomization of the raw material slurry can be performed by a method such as a centrifugal method, a two-fluid nozzle method, and a high-pressure nozzle method which are usually carried out industrially. Next, the obtained particles are dried, and it is preferable to use air heated by steam, an electric heater or the like as a drying heat source. The temperature at the dryer inlet is 100 to 400 ° C, preferably 150 to 300 ° C.

第3の工程では、第2の工程で得られた乾燥粒子を焼成することで所望の触媒を得る。乾燥粒子の焼成は、必要に応じて150〜500℃で前焼成を行い、その後500〜700℃、好ましくは520〜700℃の温度範囲で1〜20時間行うのが好ましい。焼成は回転炉、トンネル炉、マッフル炉等の焼成炉を用いて行うことができる。触媒の平均粒子径は40〜70μmであり、触媒粒子の90%以上の粒子が20〜100μmの範囲に分布していることが好ましい。   In the third step, the desired catalyst is obtained by calcining the dried particles obtained in the second step. The dried particles are preferably calcined at 150 to 500 ° C., if necessary, and then at 500 to 700 ° C., preferably 520 to 700 ° C. for 1 to 20 hours. Firing can be performed using a firing furnace such as a rotary furnace, a tunnel furnace, or a muffle furnace. The average particle diameter of the catalyst is 40 to 70 μm, and 90% or more of the catalyst particles are preferably distributed in the range of 20 to 100 μm.

[2] ブタジエンを含むガスを急冷塔で急冷する工程
急冷塔は2区画以上を有する多段急冷塔が好ましく、より好ましくは3段以上の区画を有する。多段急冷塔は各区画において抜出した水溶液を抜き出し位置より上部に噴霧し、ガスを冷却する。抜出した水溶液は冷却した後に噴霧することが好ましい。これにより、急冷塔の出口ガス温度を70℃以下にするのが好ましく、より好ましくは0〜60℃の範囲に、更に好ましくは5〜50℃の範囲に制御する。
[2] Step of quenching butadiene-containing gas in a quenching tower The quenching tower is preferably a multistage quenching tower having two or more sections, and more preferably has three or more sections. The multistage quenching tower sprays the aqueous solution extracted in each section upward from the extraction position to cool the gas. The extracted aqueous solution is preferably sprayed after cooling. Thereby, it is preferable to make the exit gas temperature of a quenching tower into 70 degrees C or less, More preferably, it controls in the range of 0-60 degreeC, More preferably, it is controlled in the range of 5-50 degreeC.

急冷塔の圧力は0.01〜0.4MPa/Gが好ましく、より好ましくは0.02〜0.3MPa/G、更に好ましくは0.03〜0.2MPa/Gである。   The pressure of the quenching tower is preferably 0.01 to 0.4 MPa / G, more preferably 0.02 to 0.3 MPa / G, and still more preferably 0.03 to 0.2 MPa / G.

急冷塔の最下段抜出液のpHは7〜8に制御するのが好ましい。急冷塔の循環液にIa族、IIa族及びアンモニアから選ばれる少なくとも1種の元素または化合物を含む水溶液を添加することによって抜出液のpHを7〜8にコントロールできる。この添加の好ましい形態としては、急冷塔の最下段区画の上部に設けられた区画段の循環液のpHを7.2〜9に、好ましくは7.5〜8.5に制御することが挙げられる。この循環液のpHを制御する為に、Ia族、IIa族及びアンモニアから選ばれる少なくとも1種の元素または化合物を含む水溶液を循環液に添加するが、ナトリウム、カリウム、及びアンモニアから選ばれる少なくとも1種の元素または化合物を用いることが好ましく、更に、より好ましくはナトリウムを用いる。   It is preferable to control the pH of the bottom extraction liquid of the quenching tower to 7-8. By adding an aqueous solution containing at least one element or compound selected from Group Ia, Group IIa and ammonia to the circulating liquid of the quenching tower, the pH of the extracted liquid can be controlled to 7-8. As a preferable form of this addition, it is mentioned that the pH of the circulating liquid in the compartment provided in the upper part of the lowermost compartment of the quenching tower is controlled to 7.2 to 9, preferably 7.5 to 8.5. It is done. In order to control the pH of the circulating liquid, an aqueous solution containing at least one element or compound selected from Group Ia, Group IIa and ammonia is added to the circulating liquid. At least one selected from sodium, potassium and ammonia is added. It is preferred to use a seed element or compound, more preferably sodium.

各区画には空塔、トレイ、または、充填物を充填することができる。循環液の噴霧はスプレーノズルを用いて、液とガスの接触を考慮してその個数と配置を適宜、決定すれば良い。   Each compartment can be filled with empty towers, trays, or packing. The number and arrangement of the circulating fluid may be appropriately determined using a spray nozzle in consideration of the contact between the fluid and the gas.

[3] ブタジエンを含むガスを吸収させる工程
吸収溶媒は沸点100〜210℃の溶剤を使用する。このような溶媒の具体例としては、オクタン、ノナン、デカン、エチルシクロヘキサン、オクテン、ノネン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、クメン、ビニルシクロヘキセン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、フルフラール、n−メチルピロリドンなどが挙げられる。これらの中で、オクタン、ノナン、デカン、エチルシクロヘキサン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、トリメチルベンゼンを用いるのが好ましい。キシレンとしてはm−キシレン、o−キシレン、p−キシレンの単独、または、混合物として用いることが出来る。
[3] Step of absorbing gas containing butadiene As the absorbing solvent, a solvent having a boiling point of 100 to 210 ° C is used. Specific examples of such a solvent include octane, nonane, decane, ethylcyclohexane, octene, nonene, toluene, ethylbenzene, xylene, cumene, vinylcyclohexene, dimethylformamide, dimethylacetamide, furfural, and n-methylpyrrolidone. . Among these, it is preferable to use octane, nonane, decane, ethylcyclohexane, toluene, ethylbenzene, xylene, and trimethylbenzene. As xylene, m-xylene, o-xylene, or p-xylene can be used alone or as a mixture.

この工程では、工程(2)で得られたブタジエンを含むガスを圧縮し、且つ、冷却したガスを吸収塔の塔底に導入し、吸収溶媒と向流接触させてブタジエン及びその他の炭化数4を主体とする炭化水素を吸収させる。ブタジエン及びその他の炭化数4を主体とする炭化水素を除かれたガスは吸収塔の塔頂からオフガスとして排出される。ブタジエンなどの炭化水素をほとんど含まない吸収溶媒は吸収塔の塔頂に導入される。吸収塔は、圧力0.3〜1.5MPa/G、好ましくは0.5〜1.0MPa/Gで、温度は5〜60℃、好ましくは10〜50℃で操作される。   In this step, the butadiene-containing gas obtained in step (2) is compressed, and the cooled gas is introduced into the bottom of the absorption tower and brought into countercurrent contact with the absorption solvent to cause butadiene and other carbon numbers of 4 To absorb hydrocarbons mainly composed of The gas from which butadiene and other hydrocarbons mainly composed of carbon number 4 are removed is discharged as off-gas from the top of the absorption tower. An absorption solvent containing almost no hydrocarbon such as butadiene is introduced into the top of the absorption tower. The absorption tower is operated at a pressure of 0.3 to 1.5 MPa / G, preferably 0.5 to 1.0 MPa / G, and a temperature of 5 to 60 ° C., preferably 10 to 50 ° C.

吸収塔としては、充填塔、段塔などの塔を用いることが出来る。また、吸収塔内部の発熱を抑制する為に、塔内の液の一部を冷却器により冷却すると吸収効率をより上げることが出来る。
吸収塔底から抜出したブタジエンを含む吸収溶媒は工程(4)のブタジエンを回収する工程へ導入される。
As the absorption tower, a tower such as a packed tower or a plate tower can be used. Moreover, in order to suppress the heat_generation | fever inside an absorption tower, if a part of liquid in a tower is cooled with a cooler, absorption efficiency can be raised more.
The absorption solvent containing butadiene extracted from the bottom of the absorption tower is introduced into the step (4) of recovering butadiene.

[4] 放散工程
ブタジエンを含む溶液は、放散塔の中段に導入されるのが好ましい。放散塔は、圧力0.03〜0.5MPa/G、好ましくは0.05〜0.3MPa/Gで、塔頂温度は0〜90℃、塔底温度は100〜190℃にするのが好ましく、より好ましくは110〜180℃で操作される。100℃以上にすることでではブタジエンなどの炭化水素を十分に放散し易く、190以下にすることで重合体やタ−ルの生成を防止できる。
[4] Stripping process The solution containing butadiene is preferably introduced into the middle stage of the stripping tower. The stripping tower has a pressure of 0.03 to 0.5 MPa / G, preferably 0.05 to 0.3 MPa / G, a tower top temperature of 0 to 90 ° C., and a tower bottom temperature of 100 to 190 ° C. More preferably, it is operated at 110 to 180 ° C. By setting the temperature to 100 ° C. or higher, hydrocarbons such as butadiene can be easily dissipated, and by setting the temperature to 190 ° C. or lower, generation of a polymer and tar can be prevented.

放散塔としては、充填塔、段塔を用いることが出来る。
ブタジエンを含むガスは放散塔の塔頂から回収され、塔底からはブタジエンなどの炭化水素をほとんど含まない吸収溶媒が抜出される。塔底液は吸収溶媒として利用可能であるので、吸収塔の塔頂に導入されるのが好ましい。この吸収溶媒は長時間の使用により高沸物やタールなどにより汚れてくるので、連続または断続的に溶媒の精製を行うことが良い。汚れを防ぐ観点で、吸収溶媒に重合防止剤を添加することが好ましい。
As the stripping tower, a packed tower or a plate tower can be used.
A gas containing butadiene is recovered from the top of the stripping tower, and an absorbing solvent containing almost no hydrocarbon such as butadiene is extracted from the bottom of the tower. Since the bottom liquid can be used as an absorbing solvent, it is preferably introduced at the top of the absorption tower. Since this absorbing solvent is contaminated by high boilers, tars, etc. after long-term use, it is preferable to purify the solvent continuously or intermittently. From the viewpoint of preventing contamination, it is preferable to add a polymerization inhibitor to the absorbing solvent.

[5] ブタジエンから水を除去する工程
ブタジエンを含むガスを圧縮して液化し、水を分離する為に蒸留塔の上部に供給し、塔頂から水を分離する。塔底からは水を除去したブタジエンを抜出す。この蒸留は、圧力0.3〜0.7MPa/G、好ましくは0.4〜0.6MPa/Gで、塔頂温度は40〜60℃、塔底温度は45〜65℃で操作される。脱水工程には、充填塔、段塔などの塔を用いることが出来る。重合防止剤は添加することが好ましい。
[5] Step of removing water from butadiene The gas containing butadiene is compressed and liquefied and supplied to the upper part of the distillation column to separate the water, and the water is separated from the top of the column. Butadiene from which water has been removed is extracted from the bottom of the column. This distillation is operated at a pressure of 0.3 to 0.7 MPa / G, preferably 0.4 to 0.6 MPa / G, a tower top temperature of 40 to 60 ° C., and a tower bottom temperature of 45 to 65 ° C. In the dehydration step, a tower such as a packed tower or a plate tower can be used. It is preferable to add a polymerization inhibitor.

[6] ブタジエンから高沸成分を除去する工程
脱水工程で塔底から抜出したブタジエンを、高沸成分を分離する為に蒸留塔の中段に供給し、塔頂から精製されたブタジエンを抜出す。塔底からは2−ブテンなどの高沸成分を抜出す。この蒸留は、圧力0.3〜0.7MPa/G、好ましくは0.4〜0.6MPa/Gで、塔頂温度は40〜60℃、塔底温度は50〜70℃で操作される。この高沸分離塔は、充填塔、段塔などの塔を用いることが出来る。重合防止剤は添加することが好ましい。
[6] Step of removing high boiling components from butadiene The butadiene extracted from the bottom of the column in the dehydration step is supplied to the middle stage of the distillation column to separate the high boiling components, and the purified butadiene is extracted from the top of the column. High boiling components such as 2-butene are extracted from the bottom of the column. This distillation is operated at a pressure of 0.3 to 0.7 MPa / G, preferably 0.4 to 0.6 MPa / G, a tower top temperature of 40 to 60 ° C., and a tower bottom temperature of 50 to 70 ° C. As the high boiling separation tower, a tower such as a packed tower or a plate tower can be used. It is preferable to add a polymerization inhibitor.

以下に実施例を示して、本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下に記載の実施例によって制限されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the examples described below.

反応成績を表すために用いたn−ブテン転化率、ブタジエン選択率及び収率は次式で定義される。
n−ブテン転化率(%)=(反応したn−ブテンのモル数)/(供給したn−ブテンのモ ル数)*100
ブタジエン選択率(%)=(生成した−ブタジエンのモル数)/(反応したn−ブテンの モル数)*100
ブタジエン収率(%)=(生成した−ブタジエンのモル数)/(供給したn−ブテンのモ ル数)*100
The n-butene conversion, butadiene selectivity and yield used to represent the reaction results are defined by the following equations.
n-butene conversion (%) = (number of moles of reacted n-butene) / (number of moles of supplied n-butene) * 100
Butadiene selectivity (%) = (number of moles of produced-butadiene) / (number of moles of reacted n-butene) * 100
Butadiene yield (%) = (produced-number of moles of butadiene) / (number of moles of n-butene supplied) * 100

接触時間は次式で定義される。
接触時間(g・sec/cc)=W/F*60*273.15/(273.15+T)*(P*1000+101.325)/101.325
式中、Wは触媒充填量(g)、Fは原料混合ガス流量(cc/min、NTP換算)、Tは反応温度(℃)、Pは反応圧力(MPa)を表す。
The contact time is defined by the following equation.
Contact time (g · sec / cc) = W / F * 60 * 273.15 / (273.15 + T) * (P * 1000 + 101.325) /101.325
In the formula, W represents the catalyst filling amount (g), F represents the raw material mixed gas flow rate (cc / min, NTP conversion), T represents the reaction temperature (° C.), and P represents the reaction pressure (MPa).

出口酸素の分析は、反応器に直結させたガスクロマトグラフィー(GC−8A(島津製作所製)、分析カラム:ZY1(信和化工製)、キャリアガス:ヘリウム、カラム温度:75℃一定、TCD設定温度:80℃)を用いて行った。   The analysis of the outlet oxygen was performed by gas chromatography directly connected to the reactor (GC-8A (manufactured by Shimadzu Corporation), analysis column: ZY1 (manufactured by Shinwa Kako), carrier gas: helium, column temperature: constant 75 ° C., TCD set temperature. : 80 ° C.).

n−ブテン、ブタジエン、メタクロレインなどの分析は、反応器に直結させたガスクロマトグラフィー(GC−2010(島津製作所製)、分析カラム:HP−ALS(J&W製)、キャリアガス:ヘリウム、カラム温度:ガス注入後、100℃で8分間保持した後、10℃/分で195℃になるまで昇温し、その後195℃で40分間保持、TCD・FID(水素炎イオン検出器)設定温度:250℃)を用いて行った。   For analysis of n-butene, butadiene, methacrolein, etc., gas chromatography (GC-2010 (manufactured by Shimadzu Corporation)) directly connected to the reactor, analytical column: HP-ALS (manufactured by J & W), carrier gas: helium, column temperature : After gas injection, held at 100 ° C. for 8 minutes, then heated up to 195 ° C. at 10 ° C./minute, then held at 195 ° C. for 40 minutes, TCD • FID (hydrogen flame ion detector) set temperature: 250 ° C).

(実施例1)
(a)触媒の調製
組成がMo12Bi0.60Fe1.8Ni5.00.09Rb0.05Mg2.0Ce0.75で表される酸化物を、50重量%のシリカに担持して、触媒を次のようにして調製した。30重量%のSiO2を含むシリカゾル1835.4gをとり、16.6重量%の硝酸413.3gに58.7gの硝酸ビスマス〔Bi(NO・5HO〕、65.7gの硝酸セリウム〔Ce(NO・6HO〕、146.7gの硝酸鉄〔Fe(NO3)3・9H2O〕、293.4gの硝酸ニッケル〔Ni(NO・6HO〕、103.5gの硝酸マグネシウム〔Mg(NO・6HO〕、1.8gの硝酸カリウム〔KNO〕及び1.5gの硝酸ルビジウム〔RbNO〕を溶解させた液を加え、最後に水860.9gに427.4gのパラモリブデン酸アンモニウム〔(NHMo24・4HO〕を溶解させた液を加えた。ここに得られた原料調合液を並流式の噴霧乾燥器に送り、入口温度約250℃、出口温度約140℃で乾燥させた。該調合液の噴霧化は、乾燥器上部中央に設置された皿型回転子を備えた噴霧化装置を用いて行った。得られた粉体は、電気炉で空気雰囲気下350℃で1時間の前焼成の後、空気雰囲気下590℃で2時間焼成して触媒を得た。
Example 1
(A) Preparation of catalyst An oxide having a composition of Mo 12 Bi 0.60 Fe 1.8 Ni 5.0 K 0.09 Rb 0.05 Mg 2.0 Ce 0.75 was added at 50% by weight. Supported on silica, a catalyst was prepared as follows. Takes a silica sol 1835.4g containing 30 wt% of SiO2, 16.6 wt% of 58.7g of bismuth nitrate in nitric acid 413.3g [Bi (NO 3) 3 · 5H 2 O ], cerium nitrate 65.7g [Ce (NO 3 ) 3 · 6H 2 O], 146.7 g of iron nitrate [Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O], 293.4 g of nickel nitrate [Ni (NO 3 ) 2 · 6H 2 O], 103. A solution in which 5 g of magnesium nitrate [Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O], 1.8 g of potassium nitrate [KNO 3 ] and 1.5 g of rubidium nitrate [RbNO 3 ] was added was added, and finally water 860. A solution in which 427.4 g of ammonium paramolybdate [(NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O] was dissolved in 9 g was added. The raw material mixture obtained here was sent to a co-current type spray dryer and dried at an inlet temperature of about 250 ° C. and an outlet temperature of about 140 ° C. Nebulization of the preparation liquid was performed using an atomizing apparatus equipped with a dish-shaped rotor installed in the upper center of the dryer. The obtained powder was calcined in an electric furnace at 350 ° C. for 1 hour in an air atmosphere and then calcined in an air atmosphere at 590 ° C. for 2 hours to obtain a catalyst.

(b)ブタジエン製造反応
触媒の調製工程で得られた触媒1300gを、管径3インチで高さ950mmのSUS304製反応器に入れ、この反応管に炭素数4の留分として、n−ブテン:n−ブタン:イソブタン:イソブテン=53.9:37.0:8.4:0.7(重量比)の原料を405.9g/Hrで、酸素及び窒素をそれぞれ85.4g/Hr、816.3g/Hrで供給し、反応温度T-=360℃、反応圧力P=0.05MPaの条件で反応を行った。この時、触媒と混合ガスの接触時間は2.9(g・sec/cc)であった。
反応開始から24時間後の反応成績は、n−ブテンの転化率は95.5%、ブタジエンの選択率は83.1%、ブタジエン収率は79.4%であった。
(B) Butadiene production reaction 1300 g of the catalyst obtained in the catalyst preparation step was placed in a reactor made of SUS304 having a tube diameter of 3 inches and a height of 950 mm, and n-butene as a fraction having 4 carbon atoms in this reaction tube: The raw material of n-butane: isobutane: isobutene = 53.9: 37.0: 8.4: 0.7 (weight ratio) was 405.9 g / Hr, and oxygen and nitrogen were 85.4 g / Hr and 816. The reaction was carried out at a rate of 3 g / Hr, a reaction temperature T− = 360 ° C., and a reaction pressure P = 0.05 MPa. At this time, the contact time between the catalyst and the mixed gas was 2.9 (g · sec / cc).
As for the reaction results 24 hours after the start of the reaction, the conversion of n-butene was 95.5%, the selectivity of butadiene was 83.1%, and the butadiene yield was 79.4%.

(c)反応ガスの急冷
(b)の工程で得られた反応ガスを、ボトムは管径200mm、高さ300mmでその上部に管径100mm、高さ1000mmの急冷部を有するSUS304製急冷塔の下段に導入した。急冷部は3段式で、上段、中段及び下段に対して塔底から抜出した液をそれぞれ100、170、160L/Hrでスプレーした。中段へのスプレー液にはボトム抜出液のpHが7.2になるように水酸化ナトリウムの10%水溶液を添加した。また、上段へのスプレー液は熱交換器を通して45℃に冷却してスプレーした。この時、急冷塔塔頂からの排出ガス温度は50℃であった。
(C) Rapid cooling of reaction gas The reaction gas obtained in the step (b) is a SUS304 quenching tower having a bottom having a tube diameter of 200 mm and a height of 300 mm and a quenching portion having a tube diameter of 100 mm and a height of 1000 mm at the top. Introduced in the bottom. The quenching section was a three-stage system, and the liquid extracted from the bottom of the tower was sprayed to the upper, middle and lower stages at 100, 170 and 160 L / Hr, respectively. A 10% aqueous solution of sodium hydroxide was added to the spray solution to the middle so that the bottom extract had a pH of 7.2. Moreover, the spray liquid to the upper stage was cooled and sprayed to 45 degreeC through the heat exchanger. At this time, the exhaust gas temperature from the top of the quenching tower was 50 ° C.

(d)ブタジエンの吸収工程
(c)の工程で得られた排出ガスを圧縮機で0.5MPa/Gまで加圧し、熱交換器を通して50℃に制御したガスを、管径2.5インチ、高さ3300mmでその内部に5mmφ*5mmのラシヒリングを充填したSUS304製吸収塔の下段に導入した。この塔の上段には10℃に冷却したm−キシレン(沸点:139.1℃)を5.0kg/Hrで供給し、向流接触させ、99.8%のブタジエンを吸収させた。このブタジエンを吸収した50℃のm−キシレンをボトムから抜出した。
(D) Butadiene absorption step The exhaust gas obtained in the step (c) was pressurized to 0.5 MPa / G with a compressor, and the gas controlled at 50 ° C. through a heat exchanger was adjusted to a tube diameter of 2.5 inches, It was introduced into the lower stage of an absorption tower made of SUS304 having a height of 3300 mm and filled with Raschig rings of 5 mmφ * 5 mm inside. M-Xylene (boiling point: 139.1 ° C.) cooled to 10 ° C. was supplied to the upper stage of this column at 5.0 kg / Hr and brought into countercurrent contact to absorb 99.8% of butadiene. The 50 ° C. m-xylene that absorbed the butadiene was extracted from the bottom.

(e)ブタジエンの回収工程
(d)の工程で得られたブタジエンを含有するm−キシレンを、管径2.5インチ、高さ3000mmでその内部に5mmφ*5mmのラシヒリングを充填したSUS304製回収塔の中段に導入した。回収塔は圧力0.11MPa/G、塔底液温度は110℃、塔頂のガス温度は25℃になるように運転した。塔頂からは93.2重量%のブタジエンを含む液化ガスを188g/Hrで抜出し、塔底からはブタジエンを含まないm−キシレンを5.0kg/Hrで抜出し、(c)の工程の吸収液として供給した。
(E) Butadiene recovery step The m-xylene containing butadiene obtained in the step (d) was recovered from SUS304 and filled with Raschig rings with a tube diameter of 2.5 inches and a height of 3000 mm and 5 mmφ * 5 mm inside. It was introduced in the middle of the tower. The recovery tower was operated so that the pressure was 0.11 MPa / G, the bottom liquid temperature was 110 ° C., and the top gas temperature was 25 ° C. A liquefied gas containing 93.2% by weight of butadiene is extracted from the top of the column at 188 g / Hr, and m-xylene not containing butadiene is extracted from the bottom of the column at 5.0 kg / Hr, and the absorbent in the step (c). As supplied.

(f)水を除去する工程
(e)の工程で塔頂から抜出したブタジエンを含む液化ガスを一時、タンクに保管し、597g/Hrで、36段のトレイを有する管径2.5インチ、高さ3000mmのSUS304製脱水塔の上段に導入した。脱水塔は圧力0.60MPa/G、塔底液温度は53℃、塔頂のガス温度は51℃になるように運転した。塔頂からは水を1g/Hrで系外に抜出し、塔底からは水をほとんど含まないブタジエンを596g/Hrで抜出した。
(F) Step of removing water The liquefied gas containing butadiene extracted from the top of the column in the step (e) is temporarily stored in a tank, and has a tube diameter of 2.5 inches having a tray of 36 stages at 597 g / Hr, It was introduced into the upper stage of a SUS304 dewatering tower having a height of 3000 mm. The dehydration tower was operated such that the pressure was 0.60 MPa / G, the bottom liquid temperature was 53 ° C., and the top gas temperature was 51 ° C. From the top of the column, water was extracted from the system at 1 g / Hr, and butadiene containing almost no water was extracted from the bottom of the column at 596 g / Hr.

(g)高沸成分を除去する工程
(f)の工程で塔底から抜出したブタジエンを、52段のトレイを有する管径2.5インチ、高さ3300mmのSUS304製脱水塔の中段に導入した。脱水塔は圧力0.60MPa/G、塔底液温度は61℃、塔頂のガス温度は52℃になるように運転した。塔頂からは509g/Hrのブタジエンを抜出した。このブタジエンの純度は99.3重量%であり、ブタジエン中のアセチレン類は10重量ppm以下であった。また、塔底からは41重量%の高沸成分を含むブタジエンを87g/Hrで抜出した。
(G) Step of removing high-boiling components The butadiene extracted from the bottom of the column in step (f) was introduced into the middle stage of a SUS304 dewatering column having a diameter of 2.5 inches and a height of 3300 mm having 52 trays. . The dehydration tower was operated such that the pressure was 0.60 MPa / G, the bottom liquid temperature was 61 ° C., and the top gas temperature was 52 ° C. From the top of the column, 509 g / Hr of butadiene was extracted. The purity of this butadiene was 99.3% by weight, and the amount of acetylenes in butadiene was 10 ppm by weight or less. Further, butadiene containing 41% by weight of a high boiling point component was extracted from the tower bottom at 87 g / Hr.

n−ブテンを原料として、分子状酸素含有ガスを流動層反応器に供給し、金属酸化物を担体に担持した触媒と接触させて酸化脱水素反応により製造したブタジエンを含むガスから、簡潔な工程により精製されたブタジエンを製造することができる。 A simple process from a gas containing butadiene produced by an oxidative dehydrogenation reaction by supplying a molecular oxygen-containing gas to a fluidized bed reactor using n-butene as a raw material, and contacting a catalyst carrying a metal oxide on a support. Purified butadiene can be produced.

Claims (2)

以下の工程(1)から()の工程を有するブタジエンの製造方法。
工程(1):n−ブテンを含む原料ガスと酸素含有ガスを流動層反応器に供給し、触媒と接触させて酸化脱水素反応によりブタジエンを含むガスを生成させる工程
工程(2):前記ブタジエンを含むガスを急冷塔で冷却する工程
工程(3):前記冷却されたブタジエンを含むガスを沸点が100〜210℃の溶剤に吸収させ、ブタジエンを含む溶液を得る工程
工程(4):前記ブタジエンを含む溶液を放散塔に導入し、ブタジエンを含むガスを回収する工程
工程():前記回収されたブタジエンを含むガスを圧縮して液化ブタジエンとし、該液化ブタジエンから水を除去する工程
工程():前記水が除去された液化ブタジエンから高沸成分を除去する工程
The manufacturing method of butadiene which has the process of the following processes (1) to ( 6 ).
Step (1): n-butene was fed to the fluidized bed reactor feed gas and the oxygen-containing gas comprising the steps step of generating a gas containing butadiene by oxidative dehydrogenation reaction is contacted with the catalyst (2): wherein butadiene step step of cooling in quench tower a gas containing (3): the boiling point of the gas containing the cooled butadiene is absorbed in a solvent 100 to 210 ° C., Ru obtain a solution containing butadiene step
Step (4): introducing the solution containing butadiene into a stripping tower and recovering a gas containing butadiene Step ( 5 ): compressing the recovered gas containing butadiene into liquefied butadiene, step removing the liquefied butadiene emissions or et water (6): step of removing the liquefied butadiene emissions which the water has been removed or al high boiling components
前記原料ガスは、ブタジエン及びイソブテンを除去した後の炭素数4の留分から、更に、ブタンを除去して得られた炭素数4の留分である請求項1に記載の方法。 2. The method according to claim 1, wherein the raw material gas is a carbon 4 fraction obtained by further removing butane from a carbon 4 fraction after removing butadiene and isobutene. 3.
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