JP5780038B2 - Method for producing conjugated diene - Google Patents
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Description
本発明は共役ジエンの製造方法に係り、特にn−ブテン等の炭素原子数4以上のモノオレフィンの接触酸化脱水素反応でブタジエン等の共役ジエンを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a conjugated diene, and more particularly to a method for producing a conjugated diene such as butadiene by a catalytic oxidative dehydrogenation reaction of a monoolefin having 4 or more carbon atoms such as n-butene.
n−ブテン等のモノオレフィンを触媒の存在下に酸化脱水素反応させてブタジエン等の共役ジエンを製造する方法は、従来公知である。
この反応は例えば以下の反応式に従って進行し、水が副生する。
C4H8+1/2O2→C4H6+H2O
n−ブテンの接触酸化脱水素反応によるブタジエンの製造は、工業的にはナフサ分解で副生するC4留分(C4炭化水素混合物。以下、「BB」と称す場合がある。)からのブタジエンの抽出分離プロセスにおいて、抽出蒸留塔でブタジエンを分離して得られた、1−ブテンの他、2−ブテン、ブタン等を含む混合物(以下、この混合物を「BBSS]と称す場合がある。)中に含まれるブテンからブタジエンを製造する方法が提案されている。
A method for producing a conjugated diene such as butadiene by subjecting a monoolefin such as n-butene to an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst is conventionally known.
This reaction proceeds, for example, according to the following reaction formula, and water is by-produced.
C 4 H 8 + 1 / 2O 2 → C 4 H 6 + H 2 O
The production of butadiene by the catalytic oxidative dehydrogenation reaction of n-butene is industrially made from a C 4 fraction (C 4 hydrocarbon mixture, hereinafter sometimes referred to as “BB”) by-produced by naphtha cracking. In the butadiene extraction and separation process, a mixture containing 1-butene, 2-butene, butane and the like obtained by separating butadiene in an extractive distillation column (hereinafter, this mixture may be referred to as “BBSS”). ) Has been proposed for producing butadiene from butene contained therein.
具体的な方法としては、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと酸素ガスとの酸化脱水素反応により生成した共役ジエンを含む生成ガスを得て、その生成ガスを冷却する工程、冷却された生成ガスを脱水する工程、及び脱水された生成ガスを溶媒と接触させて共役ジエンを回収する工程を有する方法(特開2010−90083号公報)や、アセチレン系炭化水素濃度が0.016vol%以下に抑制された生成ガスを得ることで、アセチレン類の分離のための抽出蒸留の負荷を軽減する方法(特開2010−90082号公報)などがある。 As a specific method, a step of obtaining a product gas containing a conjugated diene produced by an oxidative dehydrogenation reaction between a source gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and oxygen gas, and cooling the product gas, cooling A method of dehydrating the generated product gas and a step of recovering the conjugated diene by bringing the dehydrated product gas into contact with a solvent (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-90083), or an acetylene hydrocarbon concentration of 0.016 vol. For example, there is a method (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-90082) for reducing the load of extractive distillation for separation of acetylenes by obtaining a product gas suppressed to less than or equal to%.
上記特許文献1〜2には、触媒上に炭素物質が析出するコーキングの問題については一切記載されていないが、本発明者等の検討によれば、触媒の存在下、酸化脱水素反応により、ブテンからブタジエンを製造するに際に、原料ガス(例えば、BB又はBBSS)中に含まれるイソブテンなどの分岐型モノオレフィンや直鎖型n−ブテンが酸化脱水素反応で高沸点の炭素成分を副生し、触媒上でのコーキングが進行し、触媒活性が低下する、更にはコーキングの進行に伴い、反応器の差圧が上昇し、長期の運転に支障をきたす問題があることが判明した。触媒上にコーキングが進行すると運転を止めて、デコーキングなどにより高沸点の炭素成分を除去しなければならない。この運転停止操作ならびにデコーキングはブタジエン製造における生産性の低下原因となる。
Although the
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、n−ブテン等のモノオレフィンの接触酸化脱水素反応によりブタジエン等の共役ジエンを製造する方法において、反応中にコークのような炭素分が触媒上に蓄積するのを防止し、コーキングの進行を緩和して、安定的に運転が継続できる工業的に有利なブタジエンの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a method for producing a conjugated diene such as butadiene by a catalytic oxidative dehydrogenation reaction of a monoolefin such as n-butene, a carbon content such as coke is produced during the reaction. An object of the present invention is to provide an industrially advantageous method for producing butadiene that prevents accumulation on a catalyst, moderates the progress of coking, and allows stable operation.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスとを混合した混合ガスを反応器に供給し、触媒の存在下、酸化脱水素反応により生成された対応する共役ジエンを含むガスを得る共役ジエンの製造方法において、反応器内の触媒が何らかの原因で割れ、更には粉砕が起こり、それらが反応器内で局所的に凝集すると高沸点の炭素成分を副生する反応が起きやすくなるという考えの下、反応器内に存在する全触媒量に対する割れた触媒や粉砕した触媒の量(重量比)をある特定の範囲で反応を行うことで、プラントの安定運転を阻害するコーキング速度を低減でき、且つ、より安全に運転ができ、更に高い収率で安定的にブタジエンの製造を行うことができることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have supplied a mixed gas obtained by mixing a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas to the reactor, In the method for producing a conjugated diene in which a gas containing a corresponding conjugated diene produced by an oxidative dehydrogenation reaction is obtained, the catalyst in the reactor is cracked for some reason, and further pulverized, and these are generated in the reactor. Based on the idea that local agglomeration tends to cause a reaction that produces a high-boiling carbon component, the amount of cracked or crushed catalyst (weight ratio) relative to the total amount of catalyst present in the reactor is specified. By carrying out the reaction within the range, the coking speed that hinders stable operation of the plant can be reduced, the operation can be performed more safely, and butadiene can be produced stably at a higher yield. It was heading.
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下[1]〜[6]を要旨とする。
[1]炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスとを混合した混合ガスを、触媒を有する反応器に供給し、酸化脱水素反応により対応する共役ジエンを生成し、該共役ジエンを含む生成ガスを得る共役ジエンの製造方法において、下記式(1)で示される該反応器中の触媒の破砕率が0.0重量%以上40.0重量%以下であることを特徴とする共役ジエンの製造方法。
The present invention has been achieved based on such findings, and the gist of the present invention is the following [1] to [6].
[1] A mixed gas obtained by mixing a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas is supplied to a reactor having a catalyst, and a corresponding conjugated diene is generated by an oxidative dehydrogenation reaction. In the method for producing a conjugated diene that obtains a product gas containing the conjugated diene, the crushing rate of the catalyst in the reactor represented by the following formula (1) is 0.0 wt% or more and 40.0 wt% or less. A process for producing a conjugated diene characterized by
破砕率(重量%)={(反応器中の破砕触媒の重量)/(反応器中の全触媒重量)}×100 …(1)
(式中、破砕触媒とは目開き4.5〜4.9mmの篩により選別されたものである。)
[2]前記反応器が前記触媒と反応性の無い固形物を更に有することを特徴とする[1]に記載の共役ジエンの製造方法。
[3]前記反応器内の全触媒量に対する前記混合ガスの流量の比(体積比)が500〜5000h-1であることを特徴とする[1]又は[2]に記載の共役ジエンの製造方法。
Crushing rate (% by weight) = {(weight of crushed catalyst in reactor) / (total catalyst weight in reactor)} × 100 (1)
(In the formula, the crushing catalyst is selected by a sieve having an opening of 4.5 to 4.9 mm.)
[2] The method for producing a conjugated diene as described in [1], wherein the reactor further includes a solid having no reactivity with the catalyst.
[3] The production of the conjugated diene according to [1] or [2], wherein the ratio (volume ratio) of the flow rate of the mixed gas to the total catalyst amount in the reactor is 500 to 5000 h −1. Method.
[4]前記触媒が、少なくともモリブデン及びビスマスを含むことを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。
[5]前記触媒が、下記一般式(2)で表される複合酸化物触媒であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。
MoaBibCocNidFeeXfYgZhSiiOj (2)
(式中、Xはマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、亜鉛(Zn)、セリウム(Ce)及びサマリウム(Sm)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、Yはナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)及びタリウム(Tl)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、Zはホウ素(B)、リン(P)、砒素(As)及びタングステン(W)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。また、a〜jはそれぞれの元素の原子比を表し、a=12のとき、b=0.1〜7、c=0〜10、d=0〜10(但しc+d=1〜10)、e=0.05〜3、f=0〜2、g=0.04〜2、h=0〜3、i=0〜48の範囲にあり、またjは他の元素の酸化状態を満足させる数値である。)
[6]前記原料ガスが、エチレンの2量化により得られる1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン若しくはこれらの混合物を含有するガス、n−ブタンの脱水素若しくは酸化脱水素反応により生成するブテン留分、又は重油留分を流動接触分解する際に得られる炭素原子数が4の炭化水素を多く含むガスであることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。
[4] The method for producing a conjugated diene according to any one of [1] to [3], wherein the catalyst contains at least molybdenum and bismuth.
[5] The method for producing a conjugated diene according to any one of [1] to [4], wherein the catalyst is a composite oxide catalyst represented by the following general formula (2).
Mo a Bi b Co c Ni d F e X f Y g Z h Si i O j (2)
Wherein X is at least one element selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), zinc (Zn), cerium (Ce) and samarium (Sm), and Y is sodium (Na) , Potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) and at least one element selected from the group consisting of thallium (Tl), Z is boron (B), phosphorus (P), arsenic (As) And at least one element selected from the group consisting of tungsten (W), and a to j represent atomic ratios of the respective elements, and when a = 12, b = 0.1 to 7, c = 0 to 10, d = 0 to 10 (provided c + d = 1 to 10), e = 0.05 to 3, f = 0 to 2, g = 0.04 to 2, h = 0 to 3, i = 0 to 0 48, and j satisfies the oxidation state of other elements Numerical value is.)
[6] Gas containing 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene or a mixture thereof obtained by dimerization of ethylene as the raw material gas, dehydrogenation or oxidative dehydrogenation of n-butane Any one of [1] to [5], which is a gas containing a large amount of hydrocarbons having 4 carbon atoms, which is obtained when fluidized catalytic cracking of a butene fraction or a heavy oil fraction produced by A method for producing a conjugated diene according to Item.
本発明によれば、反応器内の触媒形状を保持することで、継続的にプラントの安定運転が可能となる。 According to the present invention, the stable operation of the plant can be continuously performed by maintaining the shape of the catalyst in the reactor.
以下に本発明の共役ジエンの製造方法の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はこれらの内容に限定されない。
本発明では、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスとを触媒層を有する反応器に供給し、酸化脱水素反応により対応する共役ジエンを製造する。
Hereinafter, embodiments of the method for producing a conjugated diene of the present invention will be described in detail. However, the description described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is limited to these contents. Not.
In the present invention, a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas are supplied to a reactor having a catalyst layer, and a corresponding conjugated diene is produced by an oxidative dehydrogenation reaction.
<炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガス>
本発明の原料ガスは炭素原子数4以上のモノオレフィンを含むが、炭素原子数4以上のモノオレフィンとしては、ブテン(1−ブテン及び/又は2−ブテン等のn−ブテン、イソブテン)、ペンテン、メチルブテン、ジメチルブテン等の炭素原子数4以上、好ましくは炭素原子数4〜6のモノオレフィンが挙げられ、接触酸化脱水素反応による対応する共役ジエンの製造に有効に適用することができる。この中でも、n−ブテン(1−ブテン及び/又は2−ブテン等のn−ブテン)からのブタジエンの製造に最も好適に用いられる。又、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスとしては、単離した炭素原子数4以上のモノオレフィンそのものを使用する必要はなく、必要に応じて任意の混合物の形で用いることができる。例えばブタジエンを得ようとする場合には高純度のn−ブテン(1−ブテン及び/又は2−ブテン)を原料ガスとすることもできるが、前述のナフサ分解で副生するC4留分(BB)からブタジエン及びi−ブテン(イソブテン)を分離して得られるn−ブテン(1−ブテン及び/又は2−ブテン)を主成分とする留分(BBSS)やn−ブタンの脱水素又は酸化脱水素反応により生成するブテン留分を使用することもできる。また、エチレンの2量化により得られる高純度の1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン又はこれらの混合物を含有するガスを原料ガスとして使用しても差し支えない。尚、このエチレンはエタン脱水素、エタノール脱水、又はナフサ分解などの方法で得られるエチレンを使用することができる。更に、石油精製プラントなどで原油を蒸留した際に得られる重油留分を、流動層状態で粉末状の固体触媒を使って分解し、低沸点の炭化水素に変換する流動接触分解 (Fluid Catalytic Cracking)から得られる炭素原子
数4の炭化水素類を多く含むガス(以下、FCC−C4と略記することがある)をそのまま原料ガスとする、又は、FCC−C4からリンや砒素などの不純物を除去したものを原料ガスとして使用しても差し支えない。なお、ここでいう、主成分とは、原料ガスに対して、通常40体積%以上、好ましくは60体積%以上、より好ましくは75体積%以上、特に好ましくは99体積%以上を示す。
<Raw material gas containing monoolefin with 4 or more carbon atoms>
The raw material gas of the present invention contains a monoolefin having 4 or more carbon atoms. Examples of the monoolefin having 4 or more carbon atoms include butene (n-butene such as 1-butene and / or 2-butene, isobutene), and pentene. And monoolefins having 4 or more carbon atoms, preferably 4 to 6 carbon atoms, such as methylbutene and dimethylbutene, which can be effectively applied to the production of the corresponding conjugated dienes by catalytic oxidative dehydrogenation. Among these, it is most suitably used for the production of butadiene from n-butene (n-butene such as 1-butene and / or 2-butene). In addition, as the raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms, it is not necessary to use the isolated monoolefin having 4 or more carbon atoms, and it can be used in the form of any mixture as required. . For example, in order to obtain butadiene, high-purity n-butene (1-butene and / or 2-butene) can be used as a raw material gas, but the C 4 fraction by-produced by the above-described naphtha decomposition ( Dehydrogenation or oxidation of fractions (BBSS) and n-butane mainly composed of n-butene (1-butene and / or 2-butene) obtained by separating butadiene and i-butene (isobutene) from BB) A butene fraction produced by the dehydrogenation reaction can also be used. Further, a gas containing high-purity 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene or a mixture thereof obtained by dimerization of ethylene may be used as a raw material gas. As the ethylene, ethylene obtained by a method such as ethane dehydrogenation, ethanol dehydration, or naphtha decomposition can be used. Furthermore, fluid catalytic cracking (Fluid Catalytic Cracking) in which heavy oil fractions obtained by distilling crude oil at oil refineries and the like are decomposed in a fluidized bed using a powdered solid catalyst and converted to low boiling point hydrocarbons. ) Gas containing a large number of hydrocarbons having 4 carbon atoms obtained from (hereinafter sometimes abbreviated as FCC-C4) as raw material gas, or removing impurities such as phosphorus and arsenic from FCC-C4 It is possible to use the raw material as a raw material gas. Note that the main component referred to here is usually 40% by volume or more, preferably 60% by volume or more, more preferably 75% by volume or more, and particularly preferably 99% by volume or more with respect to the raw material gas.
また、本発明の原料ガス中には、本発明の効果を阻害しない範囲で、任意の不純物を含んでいても良い。n−ブテン(1−ブテン及び2−ブテン)からブタジエンを製造する場合、含んでいても良い不純物として、具体的には、イソブテンなどの分岐型モノオレフィン;プロパン、n−ブタン、i−ブタン、ペンタンなどの飽和炭化水素;プロピレン、ペンテンなどのオレフィン;1,2−ブタジエンなどのジエン;メチルアセチレン、ビニルアセチレン、エチルアセチレンなどのアセチレン類等が挙げられる。この不純物の量は、通常40%以下、好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、特に好ましくは1%以下である。この量が多すぎると、主原料である1−ブテンや2−ブテンの濃度が下がって反応が遅くなったり、目的生成物であるブタジエンの収率が低下する傾向にある。また、本発明では、原料ガス中の炭素原子数4以上の直鎖型モノオレフィンの濃度は、特に限定されないが、通常は、70.00〜99.99vol%である。 In addition, the source gas of the present invention may contain an arbitrary impurity as long as the effects of the present invention are not impaired. When producing butadiene from n-butene (1-butene and 2-butene), as impurities that may be contained, specifically, branched monoolefins such as isobutene; propane, n-butane, i-butane, Saturated hydrocarbons such as pentane; olefins such as propylene and pentene; dienes such as 1,2-butadiene; acetylenes such as methyl acetylene, vinyl acetylene and ethyl acetylene. The amount of this impurity is usually 40% or less, preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and particularly preferably 1% or less. When the amount is too large, the concentration of 1-butene or 2-butene as the main raw material is lowered to slow the reaction, or the yield of butadiene as the target product tends to decrease. In the present invention, the concentration of the linear monoolefin having 4 or more carbon atoms in the raw material gas is not particularly limited, but is usually 70.00 to 99.99 vol%.
<酸化脱水素反応触媒>
次に、本発明で好適に用いられる酸化脱水素反応触媒について説明する。本発明で用いる酸化脱水素触媒は、少なくともモリブデン、ビスマス及びコバルトを含有する複合酸化物触媒であることが好ましい。そして、この中でも、下記一般式(2)で表される複合酸化物触媒であることがより好ましい。
<Oxidation dehydrogenation catalyst>
Next, the oxidative dehydrogenation catalyst suitably used in the present invention will be described. The oxidative dehydrogenation catalyst used in the present invention is preferably a composite oxide catalyst containing at least molybdenum, bismuth and cobalt. Among these, a composite oxide catalyst represented by the following general formula (2) is more preferable.
MoaBibCocNidFeeXfYgZhSiiOj (2)
なお、式中、Xはマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、亜鉛(Zn)、セリウム(Ce)及びサマリウム(Sm)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。Yはナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)及びタリウム(Tl)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。Zはホウ素(B)、リン(P)、砒素(As)及びタングステン(W)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。
Mo a Bi b Co c Ni d Fe e X f Y g Z h Si i O j (2)
In the formula, X is at least one element selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), zinc (Zn), cerium (Ce), and samarium (Sm). Y is at least one element selected from the group consisting of sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), and thallium (Tl). Z is at least one element selected from the group consisting of boron (B), phosphorus (P), arsenic (As), and tungsten (W).
さらに、a〜jはそれぞれの元素の原子比を表し、a=12のとき、b=0.1〜7、c=0〜10、d=0〜10(但しc+d=1〜10)、e=0.05〜3、f=0〜2、g=0.04〜2、h=0〜3、i=0〜48の範囲にあり、またjは他の元素の酸化状態を満足させる数値である。
また、この複合酸化物触媒は、この複合酸化物触媒を構成する各成分元素の供給源化合物を水系内で一体化して加熱する工程を経て製造する方法がよい。例えば、前記各成分元素の供給源化合物の全部を水系内で一体化して加熱してもよい。
Further, a to j represent atomic ratios of the respective elements. When a = 12, b = 0.1-1, c = 0-10, d = 0-10 (where c + d = 1-10), e = 0.05-3, f = 0-2, g = 0.04-2, h = 0-3, i = 0-48, and j is a numerical value that satisfies the oxidation state of other elements It is.
Further, this composite oxide catalyst is preferably manufactured through a process in which the source compounds of the component elements constituting the composite oxide catalyst are integrated and heated in an aqueous system. For example, all of the source compounds of the component elements may be integrated and heated in the aqueous system.
その中でも、モリブデン化合物、鉄化合物、ニッケル化合物及びコバルト化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種と、必要に応じてシリカとを含む原料化合物の水溶液若しくは水分散液、又はこれを乾燥して得た乾燥物を加熱処理して触媒前駆体を製造する前工程と、この触媒前駆体、モリブデン化合物及びビスマス化合物を水性溶媒とともに一体化し、乾燥、焼成する後工程とを有する方法で製造するのが好ましい。この方法を用いると、得られた複合酸化物触媒は、高い触媒活性を発揮するので、高収率でブタジエン等の共役ジエンを製造することができ、アルデヒド類含有量の少ない反応生成ガスを得ることができる。なお、水性溶媒とは、水、又はメタノール、エタノール等の水と相溶性を有する有機溶媒、又はこれらの混合物をいう。 Among them, an aqueous solution or an aqueous dispersion of a raw material compound containing at least one selected from the group consisting of a molybdenum compound, an iron compound, a nickel compound, and a cobalt compound, and if necessary, silica, or obtained by drying this It is preferable to produce by a method comprising a pre-process for producing a catalyst precursor by heat-treating a dried product, and a post-process for integrating the catalyst precursor, molybdenum compound and bismuth compound together with an aqueous solvent, drying and firing. . When this method is used, the obtained composite oxide catalyst exhibits high catalytic activity, so that a conjugated diene such as butadiene can be produced in a high yield, and a reaction product gas having a low aldehyde content is obtained. be able to. The aqueous solvent refers to water, an organic solvent having compatibility with water such as methanol and ethanol, or a mixture thereof.
次に、本発明に好適な複合酸化物触媒の製造方法について説明する。
まず、この複合酸化物触媒の製造方法においては、前記前工程で用いられるモリブデンが、モリブデンの全原子比(a)の内の一部の原子比(a1)相当のモリブデンであり、前記後工程で用いられるモリブデンが、モリブデンの全原子比(a)からa1を差し引いた残りの原子比(a2)相当のモリブデンであることが好ましい。そして、前記a1が0.5<a1/(c+d+e)<3を満足する値であることが好ましく、さらに、前記a2が0<a2/b<8を満足する値であることが好ましい。
Next, a method for producing a composite oxide catalyst suitable for the present invention will be described.
First, in this method for producing a composite oxide catalyst, the molybdenum used in the previous step is molybdenum corresponding to a partial atomic ratio (a 1 ) of the total atomic ratio (a) of molybdenum, The molybdenum used in the step is preferably molybdenum corresponding to the remaining atomic ratio (a 2 ) obtained by subtracting a 1 from the total atomic ratio (a) of molybdenum. The a 1 is preferably a value satisfying 0.5 <a 1 / (c + d + e) <3, and the a 2 is preferably a value satisfying 0 <a 2 / b <8. .
前記成分元素の供給源化合物としては、成分元素の酸化物、硝酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩、水酸化物、カルボン酸塩、カルボン酸アンモニウム塩、ハロゲン化アンモニウム塩、水素酸、アセチルアセトナート、アルコキシド等が挙げられ、その具体例としては、下記のようなものが挙げられる。
Moの供給源化合物としては、パラモリブデン酸アンモニウム、三酸化モリブデン、モリブデン酸、リンモリブデン酸アンモニウム、リンモリブデン酸等が挙げられる。
Source compounds of the component elements include oxides, nitrates, carbonates, ammonium salts, hydroxides, carboxylates, ammonium carboxylates, ammonium halide salts, hydrogen acids, acetylacetonates, alkoxides of the component elements. The following are mentioned as the specific example.
Examples of Mo supply source compounds include ammonium paramolybdate, molybdenum trioxide, molybdic acid, ammonium phosphomolybdate, and phosphomolybdic acid.
Feの供給源化合物としては、硝酸第二鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、酢酸第二鉄等が挙げられる。
Coの供給源化合物としては、硝酸コバルト、硫酸コバルト、塩化コバルト、炭酸コバルト、酢酸コバルト等が挙げられる。
Niの供給源化合物としては、硝酸ニッケル、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、炭酸ニッケル、酢酸ニッケル等が挙げられる。
Examples of Fe source compounds include ferric nitrate, ferric sulfate, ferric chloride, and ferric acetate.
Examples of the Co source compound include cobalt nitrate, cobalt sulfate, cobalt chloride, cobalt carbonate, and cobalt acetate.
Examples of the Ni source compound include nickel nitrate, nickel sulfate, nickel chloride, nickel carbonate, nickel acetate and the like.
Siの供給源化合物としては、シリカ、粒状シリカ、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ等が挙げられる。
Biの供給源化合物としては、塩化ビスマス、硝酸ビスマス、酸化ビスマス、次炭酸ビスマス等が挙げられる。また、X成分(Mg,Ca,Zn,Ce,Smの1種又は2種以上)やY成分(Na,K,Rb,Cs,Tlの1種又は2種以上)を固溶させた、BiとX成分やY成分との複合炭酸塩化合物として供給することもできる。
Examples of Si source compounds include silica, granular silica, colloidal silica, and fumed silica.
Examples of Bi source compounds include bismuth chloride, bismuth nitrate, bismuth oxide, and bismuth subcarbonate. In addition, Bi component in which X component (one or more of Mg, Ca, Zn, Ce, and Sm) and Y component (one or more of Na, K, Rb, Cs, and Tl) are dissolved. It can also be supplied as a complex carbonate compound of the X component and the Y component.
例えば、Y成分としてNaを用いた場合、BiとNaとの複合炭酸塩化合物は、炭酸ナトリウム又は重炭酸ナトリウムの水溶液等に、硝酸ビスマス等の水溶性ビスマス化合物の水溶液を滴下混合し、得られた沈殿を水洗、乾燥することによって製造することができる。
また、BiとX成分との複合炭酸塩化合物は、炭酸アンモニウム又は重炭酸アンモニウムの水溶液等に、硝酸ビスマス及びX成分の硝酸塩等の水溶性化合物からなる水溶液を滴下混合し、得られた沈殿を水洗、乾燥することによって製造することができる。
For example, when Na is used as the Y component, a complex carbonate compound of Bi and Na can be obtained by dropping an aqueous solution of a water-soluble bismuth compound such as bismuth nitrate into an aqueous solution of sodium carbonate or sodium bicarbonate. The precipitate can be produced by washing with water and drying.
In addition, the complex carbonate compound of Bi and the X component is prepared by mixing an aqueous solution of a water-soluble compound such as bismuth nitrate and nitrate of the X component with an aqueous solution of ammonium carbonate or ammonium bicarbonate, etc. It can be produced by washing with water and drying.
前記炭酸アンモニウム又は重炭酸アンモニウムの代わりに、炭酸ナトリウム又は重炭酸ナトリウムを用いると、Bi、Na及びX成分との複合炭酸塩化合物を製造することができる。
その他の成分元素の供給源化合物としては、下記のものが挙げられる。
Kの供給源化合物としては、硝酸カリウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、炭酸カリウム、酢酸カリウム等を挙げることができる。
When sodium carbonate or sodium bicarbonate is used instead of the ammonium carbonate or ammonium bicarbonate, a complex carbonate compound with Bi, Na and X components can be produced.
Examples of source compounds of other component elements include the following.
Examples of the source compound for K include potassium nitrate, potassium sulfate, potassium chloride, potassium carbonate, and potassium acetate.
Rbの供給源化合物としては、硝酸ルビジウム、硫酸ルビジウム、塩化ルビジウム、炭酸ルビジウム、酢酸ルビジウム等を挙げることができる。
Csの供給源化合物としては、硝酸セシウム、硫酸セシウム、塩化セシウム、炭酸セシウム、酢酸セシウム等を挙げることができる。
Tlの供給源化合物としては、硝酸第一タリウム、塩化第一タリウム、炭酸タリウム、酢酸第一タリウム等を挙げることができる。
Examples of Rb source compounds include rubidium nitrate, rubidium sulfate, rubidium chloride, rubidium carbonate, and rubidium acetate.
Examples of the Cs supply source compound include cesium nitrate, cesium sulfate, cesium chloride, cesium carbonate, and cesium acetate.
Examples of Tl source compounds include thallium nitrate, thallium chloride, thallium carbonate, and thallium acetate.
Bの供給源化合物としては、ホウ砂、ホウ酸アンモニウム、ホウ酸等を挙げることができる。
Pの供給源化合物としては、リンモリブデン酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、リン酸、五酸化リン等を挙げることができる。
Asの供給源化合物としては、ジアルセノ十八モリブデン酸アンモニウム、ジアルセノ十八タングステン酸アンモニウム等を挙げることができる。
Examples of the source compound for B include borax, ammonium borate, and boric acid.
Examples of P source compounds include ammonium phosphomolybdate, ammonium phosphate, phosphoric acid, phosphorus pentoxide, and the like.
Examples of the source compound for As include dialsenooctammonium molybdate, ammonium dialseno18 tungstate, and the like.
Wの供給源化合物としては、パラタングステン酸アンモニウム、三酸化タングステン、タングステン酸、リンタングステン酸等を挙げることができる。
Mgの供給源化合物としては、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酢酸マグネシウム等が挙げられる。
Caの供給源化合物としては、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、酢酸カルシウム等が挙げられる。
Examples of W source compounds include ammonium paratungstate, tungsten trioxide, tungstic acid, and phosphotungstic acid.
Examples of the Mg source compound include magnesium nitrate, magnesium sulfate, magnesium chloride, magnesium carbonate, and magnesium acetate.
Examples of the source compound for Ca include calcium nitrate, calcium sulfate, calcium chloride, calcium carbonate, and calcium acetate.
Znの供給源化合物としては、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、炭酸亜鉛、酢酸亜鉛等が挙げられる。
Ceの供給源化合物としては、硝酸セリウム、硫酸セリウム、塩化セリウム、炭酸セリウム、酢酸セリウム等が挙げられる。
Smの供給源化合物としては、硝酸サマリウム、硫酸サマリウム、塩化サマリウム、炭酸サマリウム、酢酸サマリウム等が挙げられる。
Examples of the Zn source compound include zinc nitrate, zinc sulfate, zinc chloride, zinc carbonate, and zinc acetate.
Examples of the Ce source compound include cerium nitrate, cerium sulfate, cerium chloride, cerium carbonate, and cerium acetate.
Examples of Sm source compounds include samarium nitrate, samarium sulfate, samarium chloride, samarium carbonate, and samarium acetate.
前工程において用いる原料化合物の水溶液又は水分散液は、触媒成分として少なくともモリブデン(全原子比aの内のa1相当)、鉄、ニッケル又はコバルトの少なくとも一方を含む水溶液、水スラリー又はケーキである。なお、この水溶液、水スラリー又はケーキは必要に応じてシリカを含んでいても良い。
この原料化合物の水溶液又は水分散液の調製は、供給源化合物の水性系での一体化により行われる。ここで各成分元素の供給源化合物の水性系での一体化とは、各成分元素の供給源化合物の水溶液あるいは水分散液を一括に、あるいは段階的に混合及び/又は熟成処理を行うことをいう。即ち、(イ)前記の各供給源化合物を一括して混合する方法、(ロ)前記の各供給源化合物を一括して混合し、そして熟成処理する方法、(ハ)前記の各供給源化合物を段階的に混合する方法、(ニ)前記の各供給源化合物を段階的に混合・熟成処理を繰り返す方法、及び(イ)〜(ニ)を組み合わせる方法のいずれもが、各成分元素の供給源化合物の水性系での一体化という概念に含まれる。ここで、熟成とは、工業原料もしくは半製品を、一定時間、一定温度等の特定条件のもとに処理して、必要とする物理性、化学性の取得、上昇あるいは所定反応の進行等を図る操作をいい、一定時間とは、通常10分〜24時間の範囲であり、一定温度とは通常室温〜水溶液又は水分散液の沸点範囲をいう。
The aqueous solution or aqueous dispersion of the raw material compound used in the previous step is an aqueous solution, water slurry or cake containing at least one of molybdenum (corresponding to a 1 in the total atomic ratio a), iron, nickel or cobalt as a catalyst component. . In addition, this aqueous solution, water slurry, or cake may contain the silica as needed.
The aqueous solution or dispersion of the raw material compound is prepared by integrating the source compound in an aqueous system. Here, the integration of each component element source compound in an aqueous system means that the aqueous solution or aqueous dispersion of each component element source compound is mixed or / and aged in stages. Say. (B) a method in which the source compounds are mixed together, (b) a method in which the source compounds are mixed together and aged, and (c) each of the source compounds. (D) supplying each component element in any one of the following methods: (d) stepwise mixing and maturation of each of the above source compounds, and (b) to (d) are combined. It is included in the concept of integration of the source compound in an aqueous system. Here, aging refers to the processing of industrial raw materials or semi-finished products under specific conditions such as constant temperature for a certain period of time to obtain the required physical and chemical properties, increase or advance the prescribed reaction, etc. The fixed time is usually in the range of 10 minutes to 24 hours, and the fixed temperature is usually in the range of room temperature to the boiling point of the aqueous solution or aqueous dispersion.
前記の一体化の具体的な方法としては、例えば、触媒成分から選ばれた酸性塩を混合して得られた溶液と、触媒成分から選ばれた塩基性塩を混合して得られた溶液とを混合する方法等が挙げられ、具体例としてモリブデン化合物の水溶液に、鉄化合物とニッケル化合物及び/又はコバルト化合物との混合物を加温下添加し混合する方法等が挙げられる。なお、必要に応じてシリカの添加、混合もこの前工程で行うのが好ましい。 As a specific method of the integration, for example, a solution obtained by mixing an acidic salt selected from catalyst components, and a solution obtained by mixing a basic salt selected from catalyst components, Specific examples include a method in which a mixture of an iron compound and a nickel compound and / or a cobalt compound is added to an aqueous solution of a molybdenum compound while heating. In addition, it is preferable to perform addition and mixing of silica in this previous step as required.
このようにして得られた原料化合物の水溶液又は水分散液を60〜90℃に加温し、熟成する。
この熟成とは、前記触媒前駆体用スラリーを所定温度で所定時間、撹拌することをいう。この熟成により、スラリーの粘度が上昇し、スラリー中の固体成分の沈降を緩和し、とりわけ次の乾燥工程での成分の不均一化を抑制するのに有効となり、得られる最終製品である複合酸化物触媒の原料転化率や選択率等の触媒活性がより良好となる。
The aqueous solution or aqueous dispersion of the raw material compound thus obtained is heated to 60 to 90 ° C. and aged.
The aging means that the catalyst precursor slurry is stirred at a predetermined temperature for a predetermined time. This aging increases the viscosity of the slurry, reduces the sedimentation of the solid components in the slurry, and is particularly effective in suppressing the heterogeneity of components in the subsequent drying process. The catalytic activity such as the raw material conversion rate and selectivity of the product catalyst becomes better.
前記熟成における温度は、60〜90℃が好ましく、70〜85℃がより好ましい。熟成温度が60℃未満では、熟成の効果が十分ではなく、良好な活性を得られない場合がある。一方、90℃を超えると、熟成時間中の水の蒸発が多く、工業的な実施には不利である。更に100℃を超えると、溶解槽に耐圧容器が必要となり、また、ハンドリングも複雑になり、経済性及び操作性の面で著しく不利となる。 60-90 degreeC is preferable and the temperature in the said ripening has more preferable 70-85 degreeC. When the aging temperature is less than 60 ° C., the aging effect is not sufficient, and good activity may not be obtained. On the other hand, when it exceeds 90 ° C., the water is often evaporated during the aging time, which is disadvantageous for industrial implementation. Further, if the temperature exceeds 100 ° C., a pressure vessel is required for the dissolution tank, and handling becomes complicated, which is extremely disadvantageous in terms of economy and operability.
前記熟成にかける時間は、2〜12時間がよく、3〜8時間が好ましい。熟成時間が2時間未満では、触媒の活性及び選択性が十分に発現しない場合がある。一方、12時間を超えても熟成効果が増大することはなく、工業的な実施には不利である。
前記撹拌方法としては、任意の方法を採用することができ、例えば、撹拌翼を有する撹拌機による方法や、ポンプによる外部循環による方法等が挙げられる。
The aging time is preferably 2 to 12 hours, and preferably 3 to 8 hours. If the aging time is less than 2 hours, the activity and selectivity of the catalyst may not be sufficiently developed. On the other hand, the aging effect does not increase even if it exceeds 12 hours, which is disadvantageous for industrial implementation.
Any method can be adopted as the stirring method, and examples thereof include a method using a stirrer having a stirring blade and a method using external circulation using a pump.
熟成されたスラリーは、そのままで、又は乾燥した後、加熱処理を行う。乾燥する場合の乾燥方法及び得られる乾燥物の状態については特に限定はなく、例えば、通常のスプレードライヤー、スラリードライヤー、ドラムドライヤー等を用いて粉体状の乾燥物を得てもよいし、また、通常の箱型乾燥器、トンネル型焼成炉を用いてブロック状又はフレーク状の乾燥物を得てもよい。 The aged slurry is subjected to heat treatment as it is or after drying. There is no particular limitation on the drying method in the case of drying and the state of the dried product to be obtained. For example, a powdery dried product may be obtained using a normal spray dryer, slurry dryer, drum dryer, etc. Alternatively, a block-like or flake-like dried product may be obtained using a normal box-type dryer or a tunnel-type firing furnace.
前記の原料塩水溶液又はこれを乾燥して得た顆粒あるいはケーキ状のものは、空気中で200〜400℃、好ましくは250〜350℃の温度域で短時間の熱処理を行う。その際の炉の形式及びその方法については特に限定はなく、例えば、通常の箱型加熱炉、トンネル型加熱炉等を用いて乾燥物を固定した状態で加熱してもよいし、また、ロータリーキルン等を用いて乾燥物を流動させながら加熱してもよい。 The raw salt water solution or granules or cakes obtained by drying the raw salt solution are heat-treated in air at a temperature of 200 to 400 ° C., preferably 250 to 350 ° C. for a short time. There are no particular limitations on the type and method of the furnace at that time, and for example, it may be heated with a dry matter fixed using a normal box-type furnace, tunnel-type furnace, etc., or a rotary kiln. It is possible to heat the dried product while flowing it.
加熱処理後に得られた触媒前駆体の灼熱減量は、0.5〜5重量%であることが好ましく、1〜3重量%であるのがより好ましい。灼熱減量をこの範囲とすることで、原料転化率や選択率が高い触媒を得ることができる。なお、灼熱減量は、次式により与えられる値である。
灼熱減量(%)=[(W0−W1)/W0]×100
・W0:触媒前駆体を150℃で3時間乾燥して付着水分を除いたものの重量(g)
・W1:付着水分を除いた前記触媒前駆体を更に500℃で2時間熱処理した後の重量(g)
前記の後工程では、前記の前工程において得られる触媒前駆体とモリブデン化合物(全原子比aからa1相当を差し引いた残りのa2相当)とビスマス化合物の一体化を、水性溶媒下で行う。この際、アンモニア水を添加するのが好ましい。X、Y、Z成分の添加もこの後工程で行うのが好ましい。また、この発明のビスマス供給源化合物は、水に難溶性ないし不溶性のビスマスである。この化合物は、粉末の形態で使用することが好ましい。触媒製造原料としてのこれら化合物は粉末より大きな粒子のものであってもよいが、その熱拡散を行わせるべき加熱工程を考えれば小さい粒子である方が好ましい。従って、原料としてのこれらの化合物がこのように粒子の小さいものでなかった場合は、加熱工程前に粉砕を行うべきである。
The ignition loss of the catalyst precursor obtained after the heat treatment is preferably 0.5 to 5% by weight, more preferably 1 to 3% by weight. By setting the ignition loss within this range, a catalyst having a high raw material conversion rate and high selectivity can be obtained. The loss on ignition is a value given by the following equation.
Burning loss (%) = [(W 0 −W 1 ) / W 0 ] × 100
W 0 : Weight (g) of the catalyst precursor after drying at 150 ° C. for 3 hours to remove adhering moisture
W 1 : Weight (g) after further heat-treating the catalyst precursor excluding adhering moisture at 500 ° C. for 2 hours
In the step after the, the integration of the pre-catalyst precursor and the molybdenum compound obtained in step (remaining a 2 corresponds to minus a 1 equivalent of the total atomic ratio a) and bismuth compounds, carried out in an aqueous solvent . At this time, it is preferable to add ammonia water. The addition of the X, Y, and Z components is also preferably performed in the subsequent step. Further, the bismuth source compound of the present invention is bismuth which is hardly soluble or insoluble in water. This compound is preferably used in the form of a powder. These compounds as the catalyst production raw material may be particles larger than the powder, but are preferably smaller particles in view of the heating step in which thermal diffusion should be performed. Therefore, if these compounds as raw materials are not such particles, they should be pulverized before the heating step.
次に、得られたスラリーを充分に撹拌した後、乾燥する。このようにして得られた乾燥品を、押出し成型、打錠成型、あるいは担持成型等の方法により任意の形状に賦形する。次に、このものを、好ましくは450〜650℃の温度条件にて1〜16時間程度の最終熱処理に付す。以上のようにして、高活性で、かつ目的とする酸化生成物を高い収率で与える複合酸化物触媒が得られる。 Next, the obtained slurry is sufficiently stirred and then dried. The dried product thus obtained is shaped into an arbitrary shape by a method such as extrusion molding, tableting molding or support molding. Next, this is preferably subjected to a final heat treatment for about 1 to 16 hours under a temperature condition of 450 to 650 ° C. As described above, a composite oxide catalyst having a high activity and a desired oxidation product in a high yield can be obtained.
<分子状酸素含有ガス>
本発明の分子状酸素含有ガスとは、通常、分子状酸素が10体積%以上、好ましくは、15体積%以上、更に好ましくは20体積%以上含まれるガスのことであり、具体的に好ましくは空気である。なお、分子状酸素含有ガスを工業的に用意するのに必要なコストが増加するという観点から、分子状酸素の含有量の上限としては、通常50体積%以下であり、好ましくは、30体積%以下、更に好ましくは25体積%以下である。本発明の分子状酸素含有ガスに含まれうる酸素以外の成分としては、具体的には、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、CO、CO2、水等が挙げられる。これら酸素以外の成分の量は、窒素の場合、通常90体積%以下、好ましくは85体積%以下、より好ましくは80体積%以下である。窒素以外の成分の場合、通常10体積%以下、好ましくは1体積%以下である。この量が多すぎると、反応に必要な酸素を供給するのが難しくなる傾向にある。
<Molecular oxygen-containing gas>
The molecular oxygen-containing gas of the present invention is usually a gas containing 10% by volume or more of molecular oxygen, preferably 15% by volume or more, more preferably 20% by volume or more. Air. From the viewpoint of increasing the cost necessary for industrially preparing the molecular oxygen-containing gas, the upper limit of the molecular oxygen content is usually 50% by volume or less, preferably 30% by volume. Hereinafter, it is more preferably 25% by volume or less. Specific examples of components other than oxygen that can be contained in the molecular oxygen-containing gas of the present invention include nitrogen, argon, neon, helium, CO, CO 2 , and water. In the case of nitrogen, the amount of these components other than oxygen is usually 90% by volume or less, preferably 85% by volume or less, more preferably 80% by volume or less. In the case of components other than nitrogen, it is usually 10% by volume or less, preferably 1% by volume or less. When this amount is too large, it tends to be difficult to supply oxygen necessary for the reaction.
<ガス供給>
本発明では、反応器に原料ガスを供給するにあたり、原料ガスと分子状酸素含有ガスとを混合し、その混合されたガス(以下、「混合ガス」呼ぶことがある)を反応器に供給する必要がある。なお、本発明の混合ガス中の、原料ガスの割合としては、通常、4.2vol%以上であり、好ましくは7.6vol%以上、更に好ましくは8.0vol%以上である。この値が大きくなるほど、反応器のサイズを小さくでき、建設費および運転に要するコストが低減する傾向にある。また、一方、上限は、20.0vol%以下であり、
好ましくは、17.0vol%以下、更に好ましくは、15.0vol%以下である。この値が小さくなるほど、原料ガス中の触媒上へのコーキングの起因物質も低減するため、触媒のコーキングが発生しにくく好ましい。
<Gas supply>
In the present invention, when supplying the raw material gas to the reactor, the raw material gas and the molecular oxygen-containing gas are mixed, and the mixed gas (hereinafter sometimes referred to as “mixed gas”) is supplied to the reactor. There is a need. In addition, as a ratio of the raw material gas in the mixed gas of this invention, it is 4.2 vol% or more normally, Preferably it is 7.6 vol% or more, More preferably, it is 8.0 vol% or more. As this value increases, the size of the reactor can be reduced, and the cost for construction and operation tends to decrease. On the other hand, the upper limit is 20.0 vol% or less,
Preferably, it is 17.0 vol% or less, More preferably, it is 15.0 vol% or less. The smaller this value is, the less the causative substance of coking on the catalyst in the raw material gas is.
<窒素ガス、水(水蒸気)>
また、混合ガスと共に、窒素ガス、及び水(水蒸気)を反応器に供給してもよい。窒素ガスは、混合ガスが爆鳴気を形成しないように可燃性ガスと酸素の濃度を調整するという理由から、水(水蒸気)は窒素ガスと同様に可燃性ガスと酸素の濃度を調整するという理由と触媒のコーキングを抑制するという理由から、混合ガスに、水(水蒸気)と窒素ガスとを更に混合し反応器に供給するのが好ましい。
<Nitrogen gas, water (water vapor)>
In addition to the mixed gas, nitrogen gas and water (water vapor) may be supplied to the reactor. Nitrogen gas adjusts the concentration of combustible gas and oxygen in the same way as nitrogen gas, because the concentration of combustible gas and oxygen is adjusted so that the mixed gas does not form squeal. For reasons and to suppress coking of the catalyst, it is preferable that water (water vapor) and nitrogen gas are further mixed with the mixed gas and supplied to the reactor.
反応器に水蒸気を供給する場合、前記原料ガスの供給量に対して0.5〜5.0の比率で導入することが好ましい。この比率が大きくなるほど、廃水量が増加する傾向にあり、小さくなるほど、目的生成物であるブタジエンの収率が低下する傾向にある。そのため、水蒸気を前記原料ガスの供給量に対して、好ましくは、0.8〜4.5であり、更に好ましくは、1.0〜4.0である。 When water vapor is supplied to the reactor, it is preferably introduced at a ratio of 0.5 to 5.0 with respect to the supply amount of the raw material gas. As this ratio increases, the amount of wastewater tends to increase, and as the ratio decreases, the yield of the target product butadiene tends to decrease. Therefore, the water vapor is preferably 0.8 to 4.5, more preferably 1.0 to 4.0 with respect to the supply amount of the raw material gas.
反応器に窒素ガスを供給する場合、前記原料ガスの供給量に対して0.5〜8.0の比率(体積比)で導入することが好ましい。この比率が大きくなるほど、後工程の生成ガスを圧縮する工程の負荷が上がる傾向にあり、小さくなるほど、反応器に供給する水蒸気の使用量が増加する傾向にある。そのため、窒素ガスを前記原料ガスの供給量に対して、好ましくは、1.0〜6.0、更に好ましくは、2.0〜5.0の比率(体積比)で供給する。 When nitrogen gas is supplied to the reactor, it is preferably introduced at a ratio (volume ratio) of 0.5 to 8.0 with respect to the supply amount of the raw material gas. As this ratio increases, the load of the process of compressing the product gas in the subsequent process tends to increase, and as the ratio decreases, the amount of steam used to supply the reactor tends to increase. Therefore, the nitrogen gas is preferably supplied at a ratio (volume ratio) of 1.0 to 6.0, more preferably 2.0 to 5.0 with respect to the supply amount of the raw material gas.
原料ガスと分子状酸素含有ガスの混合ガス、及び必要により供給される窒素ガス、及び水(水蒸気)を供給する方法は特に限定されず、別々の配管で供給してもよいが、爆鳴気の形成を確実に回避するために、混合ガスを得る前に、予め窒素ガスを原料ガス、もしくは分子状酸素含有ガスに供給しておき、その状態で、原料ガスと分子状酸素含有ガスとを混合して混合ガスを得、該混合ガスを供給することが好ましい。 The method of supplying the mixed gas of the source gas and the molecular oxygen-containing gas, the nitrogen gas supplied as necessary, and water (water vapor) is not particularly limited, and may be supplied through separate pipes. In order to avoid the formation of the gas reliably, before obtaining the mixed gas, nitrogen gas is supplied to the source gas or the molecular oxygen-containing gas in advance, and in this state, the source gas and the molecular oxygen-containing gas are mixed. It is preferable to mix to obtain a mixed gas and supply the mixed gas.
以下に、混合ガスの代表的な組成を示す。
[混合ガス組成]
・n−ブテン:C4留分合計に対して50〜100vol%
・C4留分合計:5〜15vol%
・O2:C4留分合計に対して40〜120vol/vol%
・N2:C4留分合計に対して500〜1000vol/vol%
・H2O:C4留分合計に対して90〜900vol/vol%
反応器に供給する原料ガスは、分子状酸素含有ガスと混合されると、酸素と可燃性ガスの混合物となることから、爆発範囲に入らないように各々のガス(原料ガス、空気、及び必要に応じて窒素ガスと水(水蒸気))を供給する配管に設置された流量計にて流量を監視しながら、反応器入り口の組成制御を行い、例えば、n−ブテン(1−ブテン及び/又は2−ブテン)からブタジエンを製造する場合、後述の混合ガス組成の範囲に調整される。なお、ここでいう爆発範囲とは、酸素と可燃性ガスの混合ガスが何らかの着火源の存在下で着火するような組成を持つ範囲のことである。可燃性ガスの濃度がある値より低いと着火源が存在しても着火しないことが知られており、この濃度を爆発下限界という。また可燃性ガスの濃度がある値より高いとやはり着火源が存在しても着火しないことが知られており、この濃度を爆発上限界という。各々の値は酸素濃度に依存しており、一般に酸素濃度が低いほど両者の値が近づき、酸素濃度がある値になったとき両者が一致する。このときの酸素濃度を限界酸素濃度と言い、酸素濃度がこれより低ければ可燃性ガスの濃度によらず混合ガスは着火しない。
The typical composition of the mixed gas is shown below.
[Mixed gas composition]
-N-butene: 50 to 100 vol% with respect to the total of C 4 fractions
-C 4 fraction total: 5-15 vol%
・ O 2 : 40 to 120 vol / vol% with respect to the total of C 4 fractions
· N 2: C 4 fraction summed for 500~1000vol / vol%
・ 90 to 900 vol / vol% with respect to the total of H 2 O: C 4 fractions
When the raw material gas supplied to the reactor is mixed with the molecular oxygen-containing gas, it becomes a mixture of oxygen and combustible gas, so that each gas (raw material gas, air, and necessary) is not included in the explosion range. The composition control at the inlet of the reactor is performed while monitoring the flow rate with a flow meter installed in a pipe that supplies nitrogen gas and water (steam) according to the conditions. For example, n-butene (1-butene and / or When butadiene is produced from 2-butene), it is adjusted to the range of the mixed gas composition described later. The explosion range here is a range having a composition in which a mixed gas of oxygen and combustible gas is ignited in the presence of some ignition source. It is known that if the concentration of combustible gas is lower than a certain value, it will not ignite even if an ignition source is present, and this concentration is called the lower explosion limit. It is also known that if the concentration of combustible gas is higher than a certain value, it will not ignite even if an ignition source is present, and this concentration is called the upper limit of explosion. Each value depends on the oxygen concentration. In general, the lower the oxygen concentration, the closer the values are, and the two match when the oxygen concentration reaches a certain value. The oxygen concentration at this time is called a critical oxygen concentration. If the oxygen concentration is lower than this, the mixed gas will not be ignited regardless of the concentration of the combustible gas.
本発明の反応を開始するときは、最初に反応器に供給する分子状酸素含有ガス、窒素、水蒸気の量を調整して反応器入り口の酸素濃度が限界酸素濃度以下になるようにしてから可燃性ガス(主に原料ガス)の供給を開始し、次いで可燃性ガス濃度が爆発上限界よりも濃くなるように可燃性ガス(主に原料ガス)と空気などの分子状酸素含有ガスの供給量を増やしていくのが良い。可燃性ガス(主に原料ガス)と分子状酸素含有ガスの供給量を増やしていくときに窒素および/または水蒸気の供給量を減らして混合ガスの供給量が一定となるようにしても良い。こうすることで、配管および反応器における混合ガスの滞留時間を一定に保ち、圧力の変動を抑えることが出来る。 When starting the reaction of the present invention, the amount of molecular oxygen-containing gas, nitrogen and water vapor supplied to the reactor is first adjusted so that the oxygen concentration at the inlet of the reactor is below the critical oxygen concentration, and then combustible. Supply of combustible gas (mainly raw material gas), and then supply of flammable gas (mainly raw material gas) and molecular oxygen-containing gas such as air so that the concentration of combustible gas becomes higher than the upper limit of explosion It is good to increase. When the supply amount of the combustible gas (mainly source gas) and the molecular oxygen-containing gas is increased, the supply amount of the mixed gas may be made constant by decreasing the supply amount of nitrogen and / or water vapor. By doing so, the residence time of the mixed gas in the piping and the reactor can be kept constant, and the pressure fluctuation can be suppressed.
なお、爆発範囲外であっても、ある温度、圧力条件下で、ある時間保持されると発火する場合がある。このときの保持時間を発火遅れ時間という。反応器周りを設計するときは原料配管や生成ガス配管の滞留時間が発火遅れ時間以下になるように設計する必要がある。発火遅れ時間は温度や圧力、組成に依存するので一概には言えないが、混合ガス配管の滞留時間は1000秒以下、生成ガス配管の滞留時間は10秒以下もしくは生成ガスを10秒以内に350℃以下に冷却することが望ましい。 In addition, even if it is outside the explosion range, it may ignite if kept for a certain period of time under a certain temperature and pressure condition. This holding time is called ignition delay time. When designing around the reactor, it is necessary to design so that the residence time of the raw material piping and the product gas piping is less than the ignition delay time. Although the ignition delay time depends on temperature, pressure, and composition, it cannot be generally stated. However, the residence time of the mixed gas pipe is 1000 seconds or less, the residence time of the product gas pipe is 10 seconds or less, or the product gas is 350 seconds within 10 seconds. It is desirable to cool to below.
また、本発明の混合ガス中の原料ガスの割合について、下限値としては、通常、4.2vol%以上であり、好ましくは7.6vol%以上、更に好ましくは9.3vol%以上である。この下限値が大きくなるほど、反応器のサイズを小さくでき、建設費および運転に要するコストが低減する傾向にある。また、一方、上限値は、通常、20.0vol%以下であり、好ましくは、17.0vol%以下、更に好ましくは、15.0vol%以下である。この上限値が小さくなるほど、原料ガス中の触媒上へのコーキングの起因物質も低減するため、触媒のコーキングが発生しにくくなる。 The lower limit of the ratio of the raw material gas in the mixed gas of the present invention is usually 4.2 vol% or more, preferably 7.6 vol% or more, more preferably 9.3 vol% or more. As this lower limit value increases, the size of the reactor can be reduced, and the cost for construction and operation tends to decrease. On the other hand, the upper limit is usually 20.0 vol% or less, preferably 17.0 vol% or less, and more preferably 15.0 vol% or less. As this upper limit value becomes smaller, the causative substance of coking on the catalyst in the raw material gas also decreases, so that the catalyst coking is less likely to occur.
<反応器>
本発明の酸化脱水素反応に用いられる反応器は特に限定されないが、具体的には、管型反応器、槽型反応器、又は流動床反応器が挙げられ、好ましくは、固定床反応器、より好ましくは固定床の多管式反応器やプレート式反応器であり、最も好ましくは固定床の多管式反応器である。これらの反応器は一般に工業的に用いられているものであり特に制限はない。
<Reactor>
The reactor used for the oxidative dehydrogenation reaction of the present invention is not particularly limited, and specific examples include a tubular reactor, a tank reactor, or a fluidized bed reactor, preferably a fixed bed reactor, More preferred are fixed bed multitubular reactors and plate reactors, and most preferred is a fixed bed multitubular reactor. These reactors are generally used industrially and are not particularly limited.
また、反応器が固定床反応器の場合、反応器には、上述の酸化脱水素反応触媒を有する触媒層が存在する。その触媒層は、触媒のみからなる層から構成されていても、触媒と該触媒と反応性の無い固形物とを含む層のみから構成されていても、触媒と該触媒と反応性の無い固形物とを含む層と触媒のみからなる層の複数の層から構成されていてもよいが、触媒層が、触媒と該触媒と反応性の無い固形物とを含む層を含むことで、反応時の発熱による触媒層の急激な温度上昇を抑制できるので、触媒層に反応性の無い固形物を有することが好ましい。尚、複数の層を有する場合、複数の層は反応器の入口から反応器の生成ガス出口の方向に向かって層状に形成される。触媒層が触媒と該触媒と反応性の無い固形物とを含む層を含む場合、下記式(3)で示される触媒希釈率が10体積%以上であることが好ましく、より好ましくは、15体積%以上、更に好ましくは、20体積%以上である。この下限値が大きくなるほど、触媒層中でのホットスポットの発生を抑えることができ、触媒上への炭素分の蓄積を抑制する効果が高くなる。触媒層の希釈率の上限は特に限定されないが、通常、99vol%以下であり、好ましくは90vol%以下、更に好ましくは、80vol%以下である。この上限値が小さくなるほど、反応器の大きさを小さくすることができ、建設費や運転コストを抑えることができる。 When the reactor is a fixed bed reactor, the reactor has a catalyst layer having the above-described oxidative dehydrogenation reaction catalyst. The catalyst layer may be composed of a layer composed only of the catalyst, or may be composed only of a layer containing a catalyst and a solid that is not reactive with the catalyst, or a solid that is not reactive with the catalyst and the catalyst. The catalyst layer may include a layer containing a catalyst and a layer containing only a catalyst, but the catalyst layer includes a layer containing a catalyst and a solid that is not reactive with the catalyst. Therefore, it is preferable to have a solid material having no reactivity in the catalyst layer. In the case of having a plurality of layers, the plurality of layers are formed in layers from the inlet of the reactor toward the direction of the product gas outlet of the reactor. When the catalyst layer includes a layer containing a catalyst and a solid that is not reactive with the catalyst, the catalyst dilution ratio represented by the following formula (3) is preferably 10% by volume or more, more preferably 15 volumes. % Or more, more preferably 20% by volume or more. As this lower limit value increases, the occurrence of hot spots in the catalyst layer can be suppressed, and the effect of suppressing the accumulation of carbon content on the catalyst becomes higher. The upper limit of the dilution rate of the catalyst layer is not particularly limited, but is usually 99 vol% or less, preferably 90 vol% or less, and more preferably 80 vol% or less. The smaller the upper limit value, the smaller the reactor can be made, and the construction cost and operation cost can be suppressed.
希釈率(体積%)=[(触媒と反応性の無い固形物の体積)/(触媒の体積+触媒と反
応性の無い固形物の体積)]×100 ・・・(3)
尚、上述の通り、反応器内に設けられる触媒層は、単層でも2層以上でもよいが、好ましくは、2〜5層である。触媒層の数が多くなるほど、触媒充填作業が煩雑になる傾向にあり、触媒層の数が少なくなるほど、容易という傾向にある。また、反応器内に触媒層を2層以上設ける場合は、各触媒層の希釈率は、反応条件や反応温度によって適宜決めることができるが、希釈率が異なる触媒層を設けることが好ましい。
Dilution rate (volume%) = [(volume of solid material not reactive with catalyst) / (volume of catalyst + volume of solid material not reactive with catalyst)] × 100 (3)
As described above, the catalyst layer provided in the reactor may be a single layer or two or more layers, but preferably has 2 to 5 layers. As the number of catalyst layers increases, the catalyst filling operation tends to become complicated, and as the number of catalyst layers decreases, it tends to be easier. When two or more catalyst layers are provided in the reactor, the dilution rate of each catalyst layer can be appropriately determined depending on the reaction conditions and reaction temperature, but it is preferable to provide catalyst layers having different dilution rates.
本発明に用いられる反応性の無い固形物は、共役ジエン生成反応条件下で安定であり、炭素原子数4以上のモノオレフィン等の原料物質、及び共役ジエン等の生成物と反応性がない材質のものであれば特に限定されず、一般的に、イナートボールとも呼ばれることがある。具体的には、アルミナ、ジルコニア等のセラミック材等が挙げられる。また、その形状は、特に限定されず、球状、円柱状、リング状、不定形のいずれでもよい。また、その大きさは、本発明で使用する触媒と同等の大きさであればよい。その粒径は、通常、2〜10mm程度である。 触媒層の充填長は、充填される触媒の活性(反応性の無い固形物で希釈される場合は、希釈された触媒としての活性)、反応器の大きさ、反応原料ガス温度、反応温度及び反応条件が決まれば、物質収支及び熱収支計算によって求めることができる。 The non-reactive solid used in the present invention is stable under conjugated diene formation reaction conditions, and is a material that is not reactive with raw materials such as monoolefins having 4 or more carbon atoms, and products such as conjugated diene. If it is a thing, it will not specifically limit, Generally, it may also be called an inert ball | bowl. Specific examples include ceramic materials such as alumina and zirconia. Moreover, the shape is not specifically limited, Any of spherical shape, a column shape, a ring shape, and an indefinite shape may be sufficient. Moreover, the magnitude | size should just be a magnitude | size equivalent to the catalyst used by this invention. The particle size is usually about 2 to 10 mm. The packing length of the catalyst layer is the activity of the catalyst to be packed (when diluted with a non-reactive solid, the activity as a diluted catalyst), the size of the reactor, the reaction raw material gas temperature, the reaction temperature, If reaction conditions are decided, it can obtain | require by mass balance and a heat balance calculation.
また、本発明では、固定床反応器内に、上記の触媒層以外に、反応性が無い固形物のみで形成される層を有していても良い。通常、反応器の原料ガスの入口一番近い箇所と生成ガス出口側に最も近い箇所の両方、若しくはどちらか一方に、反応性が無い固形物のみで形成される層を設けるのがよい。これら層の大きさは、触媒層の大きさや反応器の大きさ、及び反応条件に応じて、適宜決めることができる。 Moreover, in this invention, you may have a layer formed only in a solid substance without reactivity other than said catalyst layer in a fixed bed reactor. In general, it is preferable to provide a layer formed of only a non-reactive solid substance in both or one of the closest position to the raw material gas inlet of the reactor and the closest position to the product gas outlet. The size of these layers can be appropriately determined according to the size of the catalyst layer, the size of the reactor, and the reaction conditions.
本発明では、触媒層中の固体触媒を、下記式(1)で示される破砕率(重量%)を0.0重量%以上40.0重量%以下とする必要がある。
破砕率(重量%)={(反応器中の破砕触媒の重量)/(反応器中の全触媒重量)}×100 …(1)
上記式において破砕触媒とは、反応器内で使用される触媒が製造された当初の形状、又は反応器に充填する際の形状に対して、それらの形状と同等の形状ではないものを指す。具体的には、反応器内で触媒が割れたり、或いは粉化したりする際に発生する触媒である。通常、破砕触媒は、その大きさとしては、触媒の製造時、又は反応器に充填する際の大きさに比べて、小さいものが多い。破砕触媒の特定は、酸化脱水素反応停止後に反応器を開放して、反応器内の内容物を抜き出した後、それらを目視にて選別する、又は篩にかけることで特定できる。反応器内の内容物を反応器から抜き出す際は、内容物が破壊されないように抜き出すことが好ましい。反応器から抜き出した内容物を篩にかける際は、篩の目開きは、使用する固体触媒の大きさによって異なるが、目開き4.5mm〜4.9mmの篩を使用することで、割れた触媒や粉化した触媒を分離回収することが可能である。なお、反応器内に反応性の無い固形物が存在する場合は、破砕触媒を特定する前に、予め除いておくことが好ましい。
In the present invention, the solid catalyst in the catalyst layer needs to have a crushing rate (wt%) represented by the following formula (1) of 0.0 wt% or more and 40.0 wt% or less.
Crushing rate (% by weight) = {(weight of crushed catalyst in reactor) / (total catalyst weight in reactor)} × 100 (1)
In the above formula, the crushed catalyst refers to an initial shape in which the catalyst used in the reactor is manufactured, or a shape that is not equivalent to the shape when the reactor is filled. Specifically, the catalyst is generated when the catalyst is cracked or pulverized in the reactor. Usually, the size of the crushed catalyst is small compared to the size when the catalyst is produced or when the catalyst is charged into the reactor. The crushing catalyst can be identified by opening the reactor after stopping the oxidative dehydrogenation reaction, extracting the contents in the reactor, and then selecting them visually or by sieving. When the contents in the reactor are extracted from the reactor, it is preferable to extract the contents so that the contents are not destroyed. When the contents extracted from the reactor are sieved, the sieve opening varies depending on the size of the solid catalyst to be used, but cracked by using a sieve with an aperture of 4.5 mm to 4.9 mm. It is possible to separate and recover the catalyst and the pulverized catalyst. In addition, when there exists a non-reactive solid substance in a reactor, before specifying a crushing catalyst, it is preferable to remove beforehand.
このようにして特定された破砕触媒の重量を測定して、反応器中の破砕触媒の重量を得ることができる。また、反応器中の全触媒重量は、反応器に反応に使用する触媒を充填する前に、予め測定しておけばよい。
反応器が固定床の多管式反応器の場合、即ち、反応器内に同じ種類の触媒と重量が同じ触媒が充填され、且つ同じ長さと管径を持つ反応管が複数存在する際は、全ての反応管について、破砕触媒の特定を行い、破砕触媒の重量を測定してもよいが、複数の反応管の中から少なくとも1本以上の反応管を選定して、破砕触媒の特定とその重量の測定を行い、それら反応管で得られた破砕触媒の重量の平均値を、反応器中の破砕触媒の重量として破砕率を求めてもよい。なお、この際、反応器中の全触媒重量は、上記で選定された反応管の触媒の全重量となる。
The weight of the crushed catalyst thus identified can be measured to obtain the weight of the crushed catalyst in the reactor. The total catalyst weight in the reactor may be measured in advance before the reactor is filled with the catalyst used for the reaction.
When the reactor is a fixed-bed multitubular reactor, that is, when the reactor is filled with the same type of catalyst and the same weight as the catalyst, and there are a plurality of reaction tubes having the same length and diameter, For all reaction tubes, the crushed catalyst may be identified and the weight of the crushed catalyst may be measured. However, at least one reaction tube is selected from the plurality of reaction tubes, and the crushed catalyst is identified and its You may measure a weight and you may obtain | require a crushing rate by making the average value of the weight of the crushing catalyst obtained in those reaction tubes into the weight of the crushing catalyst in a reactor. At this time, the total catalyst weight in the reactor is the total weight of the catalyst in the reaction tube selected above.
本発明では、触媒層中の固体触媒を、上記式(1)で示される破砕率(重量%)を0.0重量%以上40.0重量%以下とする必要があるが、好ましくは、1.0重量%以上30.0重量%以下である。更に好ましくは、5.0重量%以上25.0重量%以下である。この値が小さくなるほど、触媒の充填に時間を要し、また製造時の触媒の強度を高くする必要傾向がある。 In the present invention, the solid catalyst in the catalyst layer needs to have a crush rate (wt%) represented by the above formula (1) of 0.0 wt% or more and 40.0 wt% or less. 0.0 wt% or more and 30.0 wt% or less. More preferably, they are 5.0 weight% or more and 25.0 weight% or less. The smaller this value is, the more time is required for filling the catalyst, and the strength of the catalyst during production tends to be increased.
<反応条件>
本発明の酸化脱水素反応は発熱反応であり、反応により温度が上昇するが、本発明では、通常、反応温度は250〜450℃、好ましくは、280〜400℃の範囲に調整される。この温度が大きくなるほど、触媒活性が急激に低下しやすい傾向にあり、小さくなるほど、目的生成物である共役ジエンの収率が低下する傾向にある。反応温度は、熱媒体(例えば、ジベンジルトルエンや亜硝酸塩など)を使用して制御することができる。なお、ここでいう反応温度は熱媒体の温度のことのことである。
<Reaction conditions>
The oxidative dehydrogenation reaction of the present invention is an exothermic reaction, and the temperature rises due to the reaction. In the present invention, the reaction temperature is usually adjusted to 250 to 450 ° C, preferably 280 to 400 ° C. As the temperature increases, the catalytic activity tends to decrease rapidly, and as the temperature decreases, the yield of the conjugated diene that is the target product tends to decrease. The reaction temperature can be controlled using a heat medium (for example, dibenzyltoluene or nitrite). The reaction temperature here means the temperature of the heat medium.
また、本発明における反応器内温度は、特に限定されないが、通常、250〜450℃、好ましくは、280〜400℃、更に好ましくは、320〜395℃である。触媒層の温度が450℃を超えると、反応を継続するに従って、急激に触媒活性が低下する恐れがある傾向にあり、一方、触媒層の温度が250℃を下回ると、目的生成物である共役ジエンの収率が低下する傾向にある。反応器内温度は、反応条件によって決定されるが、触媒層の希釈率や混合ガスの流量等で制御することができる。なお、ここでいう反応器内温度とは、反応器出口での生成ガスの温度、又は触媒層を有する反応器の場合は、その触媒層の温度のことである。 Moreover, the reactor internal temperature in this invention is although it does not specifically limit, Usually, 250-450 degreeC, Preferably, it is 280-400 degreeC, More preferably, it is 320-395 degreeC. When the temperature of the catalyst layer exceeds 450 ° C., the catalytic activity tends to decrease rapidly as the reaction is continued. On the other hand, when the temperature of the catalyst layer is lower than 250 ° C., the conjugate which is the target product. The yield of diene tends to decrease. The temperature in the reactor is determined by the reaction conditions, but can be controlled by the dilution rate of the catalyst layer, the flow rate of the mixed gas, and the like. In addition, the temperature in a reactor here is the temperature of the product gas in the exit of a reactor, or the temperature of the catalyst layer in the case of the reactor which has a catalyst layer.
本発明の反応器内の圧力は、特に限定されないが、下限は、通常、0MPaG以上、好ましくは、0.001MPaG以上、更に好ましくは、0.01MPaG以上である。この値が大きくなるほど、反応器に反応ガスを多量に供給できるというメリットがある。一方、上限は、0.5MPaG以下であり、好ましくは0.3MPaG以下、更に好ましくは、0.1MPaGである。この値が小さくなるほど、爆発範囲が狭くなる傾向にある。 The pressure in the reactor of the present invention is not particularly limited, but the lower limit is usually 0 MPaG or more, preferably 0.001 MPaG or more, and more preferably 0.01 MPaG or more. As this value increases, there is an advantage that a large amount of reaction gas can be supplied to the reactor. On the other hand, the upper limit is 0.5 MPaG or less, preferably 0.3 MPaG or less, and more preferably 0.1 MPaG. As this value decreases, the explosion range tends to narrow.
本発明における反応器の滞留時間は、特に限定されないが、下限は、好ましくは、0.72秒以上、更に好ましくは0.90秒以上である。この値が大きくなるほど、原料ガス中のモノオレフィンの転化率が高くなるというメリットがある。一方、上限は、好ましくは2.80秒以下、更に好ましくは、2.10秒以下である。この値が小さくなるほど、反応器が小さくなる傾向にある。 The residence time of the reactor in the present invention is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.72 seconds or more, more preferably 0.90 seconds or more. There is a merit that the higher the value, the higher the conversion rate of monoolefin in the raw material gas. On the other hand, the upper limit is preferably 2.80 seconds or less, and more preferably 2.10 seconds or less. The smaller this value, the smaller the reactor.
また、本発明では、反応器内の触媒量に対する混合ガスの流量の比(以下、SVと略記することがある)は、特に限定されないが、好ましくは、500〜5000h−1であり、更に好ましくは、1300〜4500h−1であり、特に好ましくは、1700〜4000h−1ある。この値が大きくなるほど、固形物の析出が抑制される傾向にあり、小さくなるほど、固形物が析出しやすい傾向にある。 In the present invention, the ratio of the flow rate of the mixed gas to the amount of catalyst in the reactor (hereinafter sometimes abbreviated as SV) is not particularly limited, but is preferably 500 to 5000 h −1 , more preferably. Is 1300-4500 h −1 , particularly preferably 1700-4000 h −1 . As this value increases, solid precipitation tends to be suppressed, and as the value decreases, solid tends to precipitate more easily.
反応器の入口と出口との流量差としては、原料ガスの反応器入口での流量、及び生成ガスの反応器出口での流量に依存するが、通常、入口流量に対する出口の流量の比率が100〜110vol%、好ましくは、102〜107vol%、更に好ましくは103〜105vol%である。n−ブテン(1−ブテン及び2−ブテン)からブタジエンを製造する場合、出口流量が増えるのはブテンが酸化脱水素されてブタジエンと水が生成する反応や副反応でCOやCO2が生成する反応において化学量論的に分子数が増えるためである。出口流量の増加が少ないと反応が進行していないので好ましくなく、出口流量が増えすぎると副反応でCOやCO2が増加しているため好ましくない。 The flow rate difference between the inlet and outlet of the reactor depends on the flow rate of the raw material gas at the reactor inlet and the flow rate of the product gas at the reactor outlet, but the ratio of the outlet flow rate to the inlet flow rate is usually 100. It is -110 vol%, Preferably, it is 102-107 vol%, More preferably, it is 103-105 vol%. When butadiene is produced from n-butene (1-butene and 2-butene), the outlet flow rate increases because butene is oxidized and dehydrogenated to produce butadiene and water, and CO and CO 2 are produced. This is because the number of molecules increases stoichiometrically in the reaction. A small increase in the outlet flow rate is not preferable because the reaction does not proceed, and an excessive increase in the outlet flow rate is not preferable because CO and CO 2 increase due to side reactions.
かくして、原料ガス中のモノオレフィンの酸化脱水素反応により、該モノオレフィンに対応する共役ジエンが生成することとなり、該共役ジエンを含有する生成ガスを取得する。生成ガス中に含まれる原料ガス中のモノオレフィンに対応する共役ジエンの濃度は、原料ガス中に含まれるモノオレフィンの濃度に依存するが、通常1〜15vol%、好ましくは、5〜13vol%、更に好ましくは9〜11vol%である。共役ジエンの濃度が大きいほど、回収コストが低いというメリットがあり、小さいほど次工程で圧縮したときに重合などの副反応が起き難いというメリットがある。また、生成ガス中には未反応のモノオレフィンも含まれていてもよく、その濃度は、通常0〜7vol%、好ましくは、0〜4vol%、更に好ましくは0〜2vol%である。なお、本発明では、生成ガス中に含まれる高沸点副生物は、使用する原料ガス中に含まれる不純物の種類によって異なるが、常圧下での沸点が200〜500℃のものを言う。n−ブテン(1−ブテン及び2−ブテン)からブタジエンを製造する場合、具体的に、フタル酸、アントラキノン、フルオレノン等である。これらの量は、特に限定されないが、通常、反応ガス中に0.05〜0.10vol%である。 Thus, the conjugated diene corresponding to the monoolefin is produced by the oxidative dehydrogenation reaction of the monoolefin in the raw material gas, and the produced gas containing the conjugated diene is obtained. The concentration of the conjugated diene corresponding to the monoolefin in the raw material gas contained in the product gas depends on the concentration of the monoolefin contained in the raw material gas, but usually 1 to 15 vol%, preferably 5 to 13 vol%, More preferably, it is 9-11 vol%. The higher the conjugated diene concentration, the lower the recovery cost, and the lower the conjugated diene, the lower the advantage that side reactions such as polymerization hardly occur when compressed in the next step. In addition, unreacted monoolefin may also be contained in the product gas, and the concentration thereof is usually 0 to 7 vol%, preferably 0 to 4 vol%, more preferably 0 to 2 vol%. In the present invention, the high-boiling by-product contained in the product gas is one having a boiling point of 200 to 500 ° C. under normal pressure, although it varies depending on the type of impurities contained in the raw material gas used. When producing butadiene from n-butene (1-butene and 2-butene), specific examples include phthalic acid, anthraquinone, fluorenone and the like. These amounts are not particularly limited, but are usually 0.05 to 0.10 vol% in the reaction gas.
<後工程>
本発明の共役ジエンの製造方法においては、共役ジエンを含有する生成ガスから共役ジエンを分離するために、更に、冷却工程、脱水工程、溶媒吸収工程、分離工程、精製工程等を有していてもよい。なお、反応器から得られる生成ガスは、脱水工程で、圧縮ガス、脱水ガスとなる。しかし、これらのガスは、水以外の含有割合は同一であり、また、含まれる水のほとんどは液状なので、各ガスの気体部分の成分割合は、同一と考えてよい。このため、以下において、生成ガス、圧縮ガス、及び脱水ガスについて、単に「生成ガス」と称する場合がある。
<Post process>
The method for producing a conjugated diene of the present invention further includes a cooling step, a dehydration step, a solvent absorption step, a separation step, a purification step and the like in order to separate the conjugated diene from the product gas containing the conjugated diene. Also good. Note that the product gas obtained from the reactor becomes compressed gas and dehydrated gas in the dehydration step. However, these gases have the same content ratio other than water, and since most of the contained water is liquid, the component ratio of the gas portion of each gas may be considered to be the same. For this reason, hereinafter, the generated gas, the compressed gas, and the dehydrated gas may be simply referred to as “generated gas”.
(冷却工程)
本発明では、共役ジエンを含む生成ガスを冷却する冷却工程を有していてもよい。冷却工程については、反応器出口から抜き出される生成ガスを冷却できる工程であれば、特に限定されないが、好適には、冷却溶媒と生成ガスとを直接接触させて冷却させる方法が用いられる。冷却溶媒としては、特に限定されないが、好ましくは水やアルカリ水溶液であり、最も好ましくは水である。
(Cooling process)
In this invention, you may have the cooling process which cools the product gas containing a conjugated diene. The cooling step is not particularly limited as long as the product gas extracted from the reactor outlet can be cooled. Preferably, a cooling solvent and the product gas are directly contacted and cooled. Although it does not specifically limit as a cooling solvent, Preferably it is water and alkaline aqueous solution, Most preferably, it is water.
また、生成ガスの冷却温度は、反応器出口から抜き出される生成ガス温度や冷却溶媒の種類などによって異なるが、通常、5〜100℃、好ましくは、10〜50℃、更に好ましくは、15〜40℃に冷却される。冷却される温度が高くなるほど、建設費と運転に要するコストを下げられる傾向にあり、低くなるほど、生成ガスを圧縮する工程の負荷を下げられる傾向にある。冷却塔内の圧力は、特に限定されないが、通常は、0.03MPaGである。
尚、冷却塔を使って冷却する場合、生成ガス中に高沸点副生物が多く含まれていると、高沸点副生物同士の重合や、工程内での高沸点副生物に起因する固形析出物の堆積が起きやすくなる。また、冷却塔で使用される冷却溶媒は、循環使用されることが多いため、共役ジエンの製造を連続的に継続すると、固形析出物での閉塞が起きることがある。
Further, the cooling temperature of the product gas varies depending on the temperature of the product gas extracted from the outlet of the reactor, the kind of the cooling solvent, and the like, but is usually 5 to 100 ° C, preferably 10 to 50 ° C, and more preferably 15 to 15 ° C. Cool to 40 ° C. The higher the temperature to be cooled, the lower the construction cost and the cost required for operation. The lower the temperature, the lower the load on the process of compressing the product gas. Although the pressure in a cooling tower is not specifically limited, Usually, it is 0.03 MPaG.
In addition, when cooling using a cooling tower, if the product gas contains a large amount of high-boiling by-products, solid precipitates caused by polymerization of high-boiling by-products or high-boiling by-products in the process. Accumulation of water is likely to occur. Moreover, since the cooling solvent used in the cooling tower is often circulated, clogging with solid precipitates may occur when the production of the conjugated diene is continued continuously.
そのため、可能な限り、反応器出口から抜き出される生成ガス中の高沸点副生物を冷却工程に持ち込ませないように、予めフィルターなどで除去するすることが好ましい。
(脱水工程)
また、本発明では、反応器から排出される生成ガスに含まれる水分を除去する脱水工程を有していても良い。脱水工程を設けることにより、後段のプロセスにおける各工程における水分による機器腐食や、後述する溶媒吸収工程や溶媒分離工程で使用する溶媒への不純物の蓄積を防止することができるため、好ましい。
Therefore, as much as possible, it is preferable to remove the high boiling point by-product in the product gas withdrawn from the reactor outlet with a filter or the like in advance so as not to bring it into the cooling step.
(Dehydration process)
Moreover, in this invention, you may have a dehydration process which removes the water | moisture content contained in the product gas discharged | emitted from a reactor. Providing a dehydration step is preferable because it can prevent equipment corrosion due to moisture in each step in the subsequent process and accumulation of impurities in the solvent used in the solvent absorption step and solvent separation step described later.
本発明の脱水工程については、生成ガスに含まれる水分を除去できる工程であれば、特に限定されない。脱水工程は反応器の後段の工程であれば、どこで行ってもよいが、上述の冷却工程の後に脱水工程を行うことが好ましい。通常、反応器から排出される生成ガス中に含まれる水分量は、原料ガスの種類や分子状酸素含有ガスの量、更には、原料ガスと共に混合される水蒸気等により異なるが、通常は、4〜35vol%、好ましくは10〜30vol%である(これが水を使用した冷却工程を経過した場合には、100volppm〜2.0vol%まで水分濃度が低減されている)。また、露点として、0〜100℃、好ましくは、10〜80℃である。 The dehydration process of the present invention is not particularly limited as long as it is a process capable of removing moisture contained in the product gas. The dehydration step may be performed anywhere as long as it is a subsequent step of the reactor, but it is preferable to perform the dehydration step after the above-described cooling step. Usually, the amount of water contained in the product gas discharged from the reactor varies depending on the type of raw material gas, the amount of molecular oxygen-containing gas, and water vapor mixed with the raw material gas. It is -35 vol%, Preferably it is 10-30 vol% (When this passes the cooling process which uses water, a water concentration is reduced to 100 volppm-2.0 vol%). Moreover, as a dew point, it is 0-100 degreeC, Preferably, it is 10-80 degreeC.
生成ガスから水分を除去する手段としては、特に限定されないが、酸化カルシウム、塩化カルシウム、モレキュラーシーブ等の乾燥剤(水分吸着剤)を利用することができる。この中でも、再生の容易さ、取り扱いの容易さという観点から、モレキュラーシーブ等の乾燥剤(水分吸着剤)が好ましく利用される。
脱水工程にモレキュラーシーブ等の乾燥剤を利用する場合は、水以外にも生成ガス中に含まれる高沸点副生物が吸着除去される。ここで除去される高沸点副生物は、アントラキノン、フルオレノン、フタル酸などのことである。
A means for removing moisture from the product gas is not particularly limited, and a desiccant (moisture adsorbent) such as calcium oxide, calcium chloride, or molecular sieve can be used. Of these, desiccants (moisture adsorbents) such as molecular sieves are preferably used from the viewpoint of ease of regeneration and ease of handling.
When a desiccant such as molecular sieve is used in the dehydration step, high-boiling by-products contained in the product gas other than water are adsorbed and removed. The high-boiling by-products removed here are anthraquinone, fluorenone, phthalic acid, and the like.
脱水工程を経て得られる生成ガス中の水分含有量は、通常は10〜10000volppm、好ましくは、20〜1000volppmであり、露点としては、−60〜80℃、好ましくは、−50〜20℃である。この生成ガス中の水分含有量が多くなるほど、溶媒吸収塔や溶媒分離塔のリボイラーの汚れが増加する傾向にあり、一方で、少なくなると、脱水工程で使用する用役コストが増加する傾向にある。 The water content in the product gas obtained through the dehydration step is usually 10 to 10,000 volppm, preferably 20 to 1000 volppm, and the dew point is -60 to 80 ° C, preferably -50 to 20 ° C. . As the water content in the product gas increases, the contamination of the reboiler of the solvent absorption tower and the solvent separation tower tends to increase. On the other hand, when the content decreases, the utility cost used in the dehydration process tends to increase. .
(溶媒吸収工程)
本発明では、生成ガスを吸収溶媒と接触させてオレフィンや共役ジエンなどの炭化水素を吸収溶媒に吸収させ共役ジエンを含む溶媒を得る溶媒吸収工程を有することが好ましい。好ましい理由としては、共役ジエンの分離に要するエネルギーコストの低減という観点から、生成ガスを溶媒に吸収させて共役ジエンの回収することが好ましい。溶媒吸収工程については、反応後の工程であれば、特に限定されないが、上述の脱水工程の後に設けることが好ましい。
(Solvent absorption process)
In the present invention, it is preferable to have a solvent absorption step in which the product gas is brought into contact with an absorption solvent to absorb a hydrocarbon such as olefin or conjugated diene in the absorption solvent to obtain a solvent containing the conjugated diene. As a preferable reason, it is preferable to recover the conjugated diene by absorbing the product gas in a solvent from the viewpoint of reducing the energy cost required for the separation of the conjugated diene. Although it will not specifically limit if it is a process after reaction about a solvent absorption process, It is preferable to provide after the above-mentioned dehydration process.
溶媒吸収工程で生成ガスを溶媒に吸収させる具体的な方法としては、例えば吸収塔を用いる方法が好ましい。吸収塔の種類としては、充填塔、濡れ壁塔、噴霧塔、サイクロンスクラバー、気泡塔、気泡攪拌槽、段塔(泡鐘塔、多孔板塔)、泡沫分離塔などが使用可能である。好ましくは、噴霧塔、泡鐘塔、多孔板塔である。
吸収塔を用いる場合、通常は、吸収溶媒と生成ガスとを向流接触させることで、生成ガス中の共役ジエンと未反応の炭素原子数4以上のモノオレフィン並びに炭素原子数3以下の炭化水素化合物が溶媒に吸収される。炭素原子数3以下の炭化水素化合物としては、例えば、メタン、アセチレン、エチレン、エタン、メチルアセチレン、プロピレン、プロパン、又はアレンなどが挙げられる。
As a specific method for absorbing the product gas in the solvent absorption step, for example, a method using an absorption tower is preferable. As the type of the absorption tower, a packed tower, a wet wall tower, a spray tower, a cyclone scrubber, a bubble tower, a bubble stirring tank, a plate tower (bubble bell tower, perforated plate tower), a foam separation tower, and the like can be used. A spray tower, a bubble bell tower, and a perforated plate tower are preferable.
In the case of using an absorption tower, the absorption solvent and the product gas are usually brought into countercurrent contact so that the conjugated diene in the product gas and the unreacted monoolefin having 4 or more carbon atoms and the hydrocarbon having 3 or less carbon atoms are used. The compound is absorbed into the solvent. Examples of the hydrocarbon compound having 3 or less carbon atoms include methane, acetylene, ethylene, ethane, methylacetylene, propylene, propane, and allene.
溶媒吸収工程において、吸収塔を用いて生成ガスを回収する場合、吸収塔内の圧力は、特に限定されないが、通常、0.1〜2.0MPaG,好ましくは、0.2〜1.5MPaG、更に好ましくは0.25〜1.0MPaGである。この圧力が大きいほど、吸収効率が良くなるというメリットがあり、小さいほど吸収塔へのガス導入時の昇圧に要するエネルギーを削減でき、さらに液中の溶存酸素量を低減できるというメリットがある。 In the solvent absorption step, when the product gas is recovered using an absorption tower, the pressure in the absorption tower is not particularly limited, but is usually 0.1 to 2.0 MPaG, preferably 0.2 to 1.5 MPaG, More preferably, it is 0.25-1.0 MPaG. The larger the pressure, the better the absorption efficiency, and the smaller the pressure, the less energy required for boosting the gas when the gas is introduced into the absorption tower, and the further the reduced oxygen amount in the liquid.
また、吸収塔10内の温度は、特に限定されないが、通常0〜50℃、好ましくは、10〜40℃、更に好ましくは20〜30℃である。この温度が高いほど、酸素や窒素など
が溶媒に吸収されにくいというメリットがあり、低いほど共役ジエンなどの炭化水素の吸収効率が良くなるというメリットがある。
本発明の溶媒吸収工程で使用する有機溶媒としては、特に限定されないが、C6〜C10の飽和炭化水素やC6〜C8の芳香族炭化水素、アミド化合物などが用いられる。具体的には、例えばジメチルホルムアミド(DMF)、トルエン、キシレン、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等を用いることができる。これらの中でも、好ましくは、無機ガスを溶解しにくいことからC6〜C8の芳香族炭化水素が好ましく、特にトルエンが好ましい。
Moreover, although the temperature in the
The organic solvent for use in the solvent absorption process of the present invention, but are not limited to, aromatic hydrocarbons, saturated hydrocarbons and C 6 -C 8 of C 6 -C 10, an amide compound and the like are used. Specifically, for example, dimethylformamide (DMF), toluene, xylene, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and the like can be used. Among these, C 6 to C 8 aromatic hydrocarbons are preferable because toluene is difficult to dissolve inorganic gas, and toluene is particularly preferable.
吸収溶媒の使用量には特に制限はないが、回収工程に供給される目的生成物の流量に対して、通常、1〜100重量倍、好ましくは、2〜50重量倍である。吸収溶媒の使用量が多くなるほど、不経済となる傾向にあり、少なくなるほど、共役ジエンの回収効率が低下する傾向にある。
溶媒吸収工程で得られる共役ジエンを含む溶媒中には、主として目的生成物である共役ジエンが含まれており、その共役ジエンの溶媒吸収液中の濃度としては、通常は1〜20重量%であり、好ましくは3〜10重量%である。この溶媒中の共役ジエンの濃度が高いほど、共役ジエンの重合あるいは揮発による消失分が多くなる傾向にあり、低いほど、同じ生産量での溶媒の循環必要量が増加する為に、運転に要するエネルギーコストが大きくなる傾向にある。
Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of an absorption solvent, It is 1-100 weight times normally with respect to the flow volume of the target product supplied to a collection | recovery process, Preferably, it is 2-50 weight times. As the amount of the absorbing solvent used increases, it tends to be uneconomical, and as the amount used decreases, the recovery efficiency of the conjugated diene tends to decrease.
The solvent containing a conjugated diene obtained in the solvent absorption step mainly contains a conjugated diene that is a target product, and the concentration of the conjugated diene in the solvent absorption liquid is usually 1 to 20% by weight. Yes, preferably 3 to 10% by weight. The higher the concentration of the conjugated diene in this solvent, the more conjugated diene is lost due to polymerization or volatilization. The lower the concentration, the more the solvent needs to be circulated in the same production amount. Energy costs tend to increase.
また、得られる共役ジエンを含む溶媒に、若干量の窒素、酸素も吸収されているため、溶媒に溶存する窒素や酸素をガス化して除去する脱気工程を有していても良い。脱気工程では、溶媒吸収液中に溶存する窒素や酸素をガス化して除去できる工程であれば、特に限定されない。
(分離工程)
このようにして得られた共役ジエンを含む溶媒から粗共役ジエンの分離を行う分離工程を有していてもよく、この工程により粗共役ジエンを得ることができる。分離工程としては、共役ジエンの溶媒吸収液から粗共役ジエンを分離できる工程であれば、特に限定されないが、通常、蒸留分離により粗共役ジエンを分離することができる。具体的には、例えば、リボイラーとコンデンサーにより共役ジエンの蒸留分離が行われ、塔頂付近より共役ジエン留分が抜き出される。分離された吸収溶媒は塔底から抜き出され、前段工程に溶媒を使用する回収工程を有する場合は、その回収工程で吸収溶媒として循環使用される。溶媒は循環使用するうち不純物が蓄積する場合があり、一部を抜き出して蒸留やデカンテーション、沈降、吸着剤やイオン交換樹脂などとの接触処理などの公知の精製方法により不純物を除去することが望ましい。
Further, since a slight amount of nitrogen and oxygen is also absorbed in the solvent containing the conjugated diene obtained, a deaeration step of gasifying and removing nitrogen and oxygen dissolved in the solvent may be provided. The degassing step is not particularly limited as long as it is a step capable of gasifying and removing nitrogen and oxygen dissolved in the solvent absorption liquid.
(Separation process)
A separation step of separating the crude conjugated diene from the solvent containing the conjugated diene thus obtained may be included, and the crude conjugated diene can be obtained by this step. The separation step is not particularly limited as long as the crude conjugated diene can be separated from the solvent absorption liquid of the conjugated diene, but the crude conjugated diene can be usually separated by distillation separation. Specifically, for example, a conjugated diene is distilled and separated by a reboiler and a condenser, and a conjugated diene fraction is extracted from the vicinity of the top of the column. The separated absorption solvent is extracted from the bottom of the column, and when it has a recovery step that uses the solvent in the previous step, it is recycled as an absorption solvent in the recovery step. Impurities may accumulate during recycling of the solvent, and a part of the solvent may be extracted and removed by a known purification method such as distillation, decantation, sedimentation, or contact treatment with an adsorbent or ion exchange resin. desirable.
分離工程で使用する蒸留塔の蒸留時の圧力は任意に設定することができるが、通常は、塔頂圧力を0.05〜2.0MPaGとすることが好ましい。より好ましくは塔頂圧力が0.1〜1.0MPaGであり、特に好ましくは0.15〜0.8MPaGの範囲である。この塔頂圧力が低すぎると、留出した共役ジエンを低温で凝縮するために多大なコストが必要となり、また高すぎると蒸留塔の塔底部の温度が高くなり、蒸気コストの増大となってしまう。 Although the pressure at the time of distillation of the distillation column used at a separation process can be set arbitrarily, it is usually preferred that the column top pressure is 0.05-2.0 MPaG. More preferably, the tower top pressure is 0.1 to 1.0 MPaG, and particularly preferably 0.15 to 0.8 MPaG. If the pressure at the top of the column is too low, a large amount of cost is required to condense the conjugated diene distilled off at a low temperature, and if it is too high, the temperature at the bottom of the distillation column increases, resulting in an increase in steam costs. End up.
塔底温度は通常50〜200℃であり、好ましくは80〜180℃、より好ましくは100〜160℃である。塔底温度が低すぎると共役ジエンを塔頂から留出させるのが困難となる。また温度が高すぎると、溶媒も塔頂から留出してしまう。還流比は1〜10で差し支えなく、好ましくは2〜4である。
蒸留塔としては充填塔、棚段塔のいずれもが使用できるが、多段蒸留が好ましい。共役ジエンと溶媒を分離するには、蒸留塔理論段を5段以上、特に10段〜20段とするのが好ましい。50段を越える蒸留塔は、蒸留塔建設の経済性、運転難易度、及び安全管理の
ためには好ましくない。また段数が小さすぎると分離が困難となる。
The tower bottom temperature is usually 50 to 200 ° C, preferably 80 to 180 ° C, more preferably 100 to 160 ° C. If the column bottom temperature is too low, it will be difficult to distill the conjugated diene from the column top. If the temperature is too high, the solvent will be distilled off from the top of the column. The reflux ratio may be 1 to 10, and preferably 2 to 4.
As the distillation column, either a packed column or a plate column can be used, but multistage distillation is preferred. In order to separate the conjugated diene and the solvent, it is preferable that the theoretical column of the distillation column is 5 or more, particularly 10 to 20 plates. A distillation column having more than 50 stages is not preferable for economics of construction of the distillation column, operational difficulty, and safety management. If the number of stages is too small, separation becomes difficult.
(精製工程)
前記共役ジエンの分離工程で粗共役ジエンが得られるが、この粗共役ジエンを蒸留精製等により、更に精製された高純度の共役ジエンとする精製工程を有していてもよい。ここで使用する蒸留塔の蒸留時の圧力は任意に設定することができるが、通常は、塔頂圧力を0.05〜0.4MPaGとすることが好ましい。より好ましくは塔頂圧力が0.1〜0.3MPaGであり、特に好ましくは0.15〜0.2MPaGの範囲である。この塔頂圧力が低すぎると、留出した共役ジエンを低温で凝縮するために多大なコストが必要となり、また高すぎると蒸留塔の塔底部の温度が高くなり、蒸気コストの増大となってしまう。
(Purification process)
Although the crude conjugated diene is obtained in the conjugated diene separation step, the crude conjugated diene may be further purified by distillation purification or the like to obtain a purified high-purity conjugated diene. Although the pressure at the time of distillation of the distillation column used here can be set arbitrarily, it is usually preferred that the column top pressure is 0.05 to 0.4 MPaG. More preferably, the tower top pressure is 0.1 to 0.3 MPaG, and particularly preferably in the range of 0.15 to 0.2 MPaG. If the pressure at the top of the column is too low, a large amount of cost is required to condense the conjugated diene distilled off at a low temperature, and if it is too high, the temperature at the bottom of the distillation column increases, resulting in an increase in steam costs. End up.
塔底温度は通常30℃〜100℃であり、好ましくは40℃〜80℃、より好ましくは50℃〜60℃である。塔底温度が低すぎると共役ジエンを塔頂から留出させるのが困難となる。また温度が高すぎると、塔頂で凝縮させる量が増えてコストが増大してしまう。また、還流比は1〜10で差し支えなく、好ましくは2〜4である。
蒸留塔としては充填塔、棚段塔のいずれもが使用できるが、多段蒸留が好ましい。共役ジエンとフランなどの不純物を分離するには、蒸留塔理論段を5段以上、特に10段〜20段とするのが好ましい。50段を越える蒸留塔は、蒸留塔建設の経済性、運転難易度、及び安全管理のためには好ましくない。また段数が小さすぎると分離が困難となる。このようにして得られる精製された共役ジエンは、純度が99.0〜99.9%の共役ジエンである。
The tower bottom temperature is usually 30 ° C to 100 ° C, preferably 40 ° C to 80 ° C, more preferably 50 ° C to 60 ° C. If the column bottom temperature is too low, it will be difficult to distill the conjugated diene from the column top. If the temperature is too high, the amount of condensation at the top of the tower increases and costs increase. The reflux ratio may be 1 to 10, and preferably 2 to 4.
As the distillation column, either a packed column or a plate column can be used, but multistage distillation is preferred. In order to separate impurities such as conjugated diene and furan, it is preferable that the number of theoretical stages of the distillation column is 5 or more, particularly 10 to 20 stages. A distillation column having more than 50 stages is not preferable for economics of construction of the distillation column, operational difficulty, and safety management. If the number of stages is too small, separation becomes difficult. The purified conjugated diene thus obtained is a conjugated diene having a purity of 99.0 to 99.9%.
[プロセスの実施形態]
以下に、図面を参照して、本発明の共役ジエンの製造方法に関するプロセスの実施形態について、ブタジエンを製造する例を挙げて説明する。
図1は本発明プロセスの実施の態様の一つである。
図1において、1は反応器、2はクエンチ塔、3,6,13は冷却器(熱交換器)、4,7,14はドレンポット、8A,8Bは脱水塔、9は加熱器(熱交換器)、10は溶媒吸収塔、11は脱気塔、12は溶媒分離塔を示し、符号100〜126は配管を示す。原料となるn−ブテン或いは前述のBBSS等のn−ブテンを含む混合物を、気化器(図示せず)でガス化して、配管101より導入すると共に、配管102、103、104より、窒素ガス、空気(分子状酸素含有ガス)、及び水(水蒸気)をそれぞれ導入し、これらの混合ガスを予熱器(図示せず)で150〜400℃程度に加熱した後、配管100より触
媒が充填された多管式の反応器1(酸化脱水素反応器)に供給する。反応器1からの反応
生成ガスは、配管105よりクエンチ塔2に送給され、20〜99℃程度に冷却される。クエンチ塔2には、配管106より冷却水が導入され、生成ガスと向流接触する。そして、この向流接触で生成ガスを冷却した水は、配管107より排出される。なお、この冷却排水は、熱交換器(図示せず)で冷却されて再度クエンチ塔2において循環使用される。クエンチ塔2で冷却された生成ガスは、塔頂から留出され、次いで配管108より冷却器3を経て室温に冷却される。冷却により発生した凝縮水は配管109よりドレンポット4に分離される。水分離後のガスは更に配管110を経て圧縮機5で0.1〜0.5MPa程度に昇圧され、昇圧ガスは配管111を経て冷却器6で再度10〜30℃程度に冷却される。冷却により発生した凝縮水は配管112よりドレンポット7に分離される。水分離後の圧縮ガスは、モレキュラーシーブ等の乾燥剤が充填された脱水塔8A,8Bに導入され脱水処理される。脱水塔8A,8Bは圧縮ガスの脱水と乾燥剤の加熱乾燥による再生とが交互に行われる。即ち、圧縮ガスは、まず、配管113,113aを経て脱水塔8Aに導入されて脱水処理され、配管114a,114を経て溶媒吸収塔10に送給される。この間に、脱水塔8Bには、配管122、加熱器9、配管123,123a,123bを経て150〜250℃程度に加熱された窒素ガスが導入され、乾燥剤の加熱による水分の脱
着が行われる。脱着した水分を含む窒素ガスは、配管124a,124b、124を経て冷却器13で室温まで冷却され、凝縮水が配管125よりドレンポット14に分離された後、配管126より排出される。
[Process embodiment]
Below, with reference to drawings, embodiment of the process regarding the manufacturing method of the conjugated diene of this invention is described, giving the example which manufactures butadiene.
FIG. 1 shows one embodiment of the process of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a reactor, 2 is a quench tower, 3, 6 and 13 are coolers (heat exchangers), 4, 7 and 14 are drain pots, 8A and 8B are dehydration towers, and 9 is a heater (heat (Exchanger), 10 is a solvent absorption tower, 11 is a degassing tower, 12 is a solvent separation tower, and 100 to 126 are pipes. The raw material n-butene or a mixture containing n-butene such as BBSS is gasified by a vaporizer (not shown) and introduced from the
脱水塔8Aの乾燥剤が飽和に達したら、ガス流路を切り換え、脱水塔8Bで圧縮ガスの脱水処理を行い、脱水塔8A内の乾燥剤の再生を行う。
脱水工程における脱水塔内の乾燥剤の再生時間は、特に限定されないが、通常6〜48時間、好ましくは、12〜36時間、更に好ましくは18〜30時間である。
脱水塔8A,8Bからの脱水ガスは、必要に応じて冷却器(図示せず)で10〜30℃程度に冷却された後、溶媒吸収塔10に送給され、配管115からの溶媒(吸収溶媒)と向流接触される。これにより、脱水ガス中の共役ジエンや未反応の原料ガスが吸収溶媒に吸収される。吸収溶媒に吸収されなかった成分(offガス)は、溶媒吸収塔10の塔頂より配管117を経て排出され燃焼廃棄される。このとき、吸収溶媒として、トルエンのような比較的沸点の低い溶媒を用いると経済的に無視できない量の溶媒が配管117を経て揮散することがある。このような場合はより沸点の高い溶媒を用いて沸点の低い溶媒を回収する工程を配管117の先に設けてもよい。この溶媒吸収塔10で、ブタジエンや未反応の原料ガスを吸収溶媒に吸収した溶媒吸収液は、溶媒吸収塔10の塔底より抜き出され、配管116より脱気塔11に送給される。溶媒吸収塔10で得られるブタジエンの溶媒吸収液には、若干量の窒素、酸素も吸収されているため、次いでこの溶媒吸収液を脱気塔11に供給して加熱することにより、液中に溶存する窒素や酸素をガス化して除去する。この際、ブタジエンや原料ガス、溶媒の中には、その一部がガス化することがあるため、この脱気塔11の塔頂に設けたコンデンサ(図示せず)でこれを液化して溶媒吸収液中に回収する。凝縮しなかった原料ガス、ブタジエン等は窒素、酸素の混合ガスとして配管118より抜き出され、共役ジエンの回収率を高めるために圧縮機5の入口側へ循環され再度処理が行われる。一方、溶媒吸収液を脱気した脱気処理液は配管119より溶媒分離塔12へ送給される。
When the desiccant in the
The regeneration time of the desiccant in the dehydration tower in the dehydration step is not particularly limited, but is usually 6 to 48 hours, preferably 12 to 36 hours, and more preferably 18 to 30 hours.
The dehydrated gas from the dehydration towers 8A and 8B is cooled to about 10 to 30 ° C. by a cooler (not shown) as necessary, and then sent to the
溶媒分離塔12では、リボイラーとコンデンサーにより共役ジエンの蒸留分離が行われ、塔頂より配管120を経て粗ブタジエン留分が抜き出される。分離された吸収溶媒は塔底より配管121を経て抜き出され、溶媒吸収塔10の吸収溶媒として循環使用される。
In the
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
[製造例1:複合酸化物触媒の調製]
パラモリブデン酸アンモニウム54gを純水250mlに70℃に加温して溶解させた。次に、硝酸第二鉄7.18g、硝酸コバルト31.8g及び硝酸ニッケル31.8gを純水60mlに70℃に加温して溶解させた。これらの溶液を、充分に攪拌しながら徐々に混合した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[Production Example 1: Preparation of composite oxide catalyst]
54 g of ammonium paramolybdate was dissolved in 250 ml of pure water by heating to 70 ° C. Next, 7.18 g of ferric nitrate, 31.8 g of cobalt nitrate, and 31.8 g of nickel nitrate were dissolved in 60 ml of pure water by heating to 70 ° C. These solutions were gradually mixed with thorough stirring.
次に、シリカ64gを加えて、充分に攪拌した。このスラリーを75℃に加温し、5時間熟成した。その後、このスラリーを加熱乾燥した後、空気雰囲気で300℃、1時間の熱処理に付した。
得られた触媒前駆体の粒状固体(灼熱減量:1.4重量%)を粉砕し、パラモリブデン酸アンモニウム40.1gを純水150mlにアンモニア水10mlを加え溶解した溶液に分散した。次に、純水40mlにホウ砂0.85g及び硝酸カリウム0.36gを25℃の加温下に溶解させて、上記スラリーを加えた。
Next, 64 g of silica was added and stirred thoroughly. This slurry was heated to 75 ° C. and aged for 5 hours. Thereafter, the slurry was dried by heating and then subjected to heat treatment at 300 ° C. for 1 hour in an air atmosphere.
The resulting catalyst precursor particulate solid (ignition loss: 1.4 wt%) was ground and dispersed in a solution of ammonia water 10ml was added ammonium paramolybdate 40.1g of pure water 150 ml. Next, 0.85 g of borax and 0.36 g of potassium nitrate were dissolved in 40 ml of pure water under heating at 25 ° C., and the slurry was added.
次に、Naを0.45%固溶した次炭酸ビスマス58.1gを加えて、攪拌混合した。このスラリーを130℃、12時間加熱乾燥した後、得られた粒状固体を、小型成型機にて径5mm、高さ4mmの錠剤に打錠成型し、次に500℃、4時間の焼成を行って、触
媒を得た。仕込み原料から計算される触媒は、次の原子比を有する複合酸化物であった。
Mo:Bi:Co:Ni:Fe:Na:B:K:Si=12:5:2.5:2.5:0.4:0.35:0.2:0.08:24
なお、触媒調製の際のモリブデンの原子比a1とa2は、それぞれ6.9と5.1であった。
Next, 58.1 g of bismuth carbonate in which 0.45% of Na was dissolved was added and mixed with stirring. After the slurry was heat-dried at 130 ° C. for 12 hours, the obtained granular solid was formed into tablets with a diameter of 5 mm and a height of 4 mm using a small molding machine, and then baked at 500 ° C. for 4 hours. The catalyst was obtained. The catalyst calculated from the charged raw materials was a complex oxide having the following atomic ratio.
Mo: Bi: Co: Ni: Fe: Na: B: K: Si = 12: 5: 2.5: 2.5: 0.4: 0.35: 0.2: 0.08: 24
The atomic ratio of a 1 and a 2 of molybdenum during catalyst preparation was 6.9 and 5.1 respectively.
[実施例1]
内径23.0mm、高さ500mmのステンレス製反応管に、予めイナートボール(1
粒あたりの大きさ:約0.065mm3)を27ml充填(充填層長:201mm)しておき、そのイナートボールの充填層の上に、製造例1で製造された複合酸化物触媒8.6mlとイナートボール(1粒あたりの大きさ:約0.065mm3)2.9mlとを混合
して充填し、第1の触媒層を形成した(以下、「触媒層1」とする)。この触媒層1の充填層長は32mmで、触媒希釈率は25%であった。次に、触媒層1の上に、製造例1で製造された複合酸化物触媒2.9mlとイナートボール(1粒あたりの大きさ:約0.0
65mm3)8.6mlと混合して充填し、第2の触媒層を形成した(以下、「触媒層2
」とする)。この触媒層2の充填層長は31mmで、触媒希釈率は75%であった。尚、反応器へ充填した触媒量合計は11.5ml(充填した触媒の全重量:7.51g)であった。
[Example 1]
Inert ball (1) is placed in a stainless steel reaction tube with an inner diameter of 23.0 mm and a height of 500 mm.
The size per particle: about 0.065 mm 3 ) was filled in 27 ml (packed layer length: 201 mm), and 8.6 ml of the composite oxide catalyst produced in Production Example 1 was placed on the packed bed of inert balls. And an inert ball (size per grain: about 0.065 mm 3 ) 2.9 ml were mixed and filled to form a first catalyst layer (hereinafter referred to as “catalyst layer 1”). The packed bed length of the catalyst layer 1 was 32 mm, and the catalyst dilution rate was 25%. Next, on the catalyst layer 1, 2.9 ml of the composite oxide catalyst produced in Production Example 1 and inert balls (size per grain: about 0.0
65 mm 3 ) and mixed with 8.6 ml to form a second catalyst layer (hereinafter referred to as “
”). The packed layer length of the
これらの反応管には外径2.0mmの挿入管を設置し、挿入管の中に熱電対を設置して反応器内温度を測定した。なお、熱媒体は電気炉を使用した。
そして、予め窒素を1.8L/hr、空気を11.8L/hr、及び水蒸気を5.5L/hrで予熱器に供給しておき、その後、表1に示す組成の原料ガスを2.8L/hr供給し、予熱器内で混合して混合ガスとして350℃に昇温した(反応器導入ガス組成=窒素:8.1vol%、空気:53.9vol%、水蒸気:25.0vol%、原料ガス:13.0vol%)。原料ガスに含まれる代表的な成分の組成(mol%)を表1に示す。この際、触媒量11.5mlに対して、合計ガス流量は21.9ml/hであり、上記式(3)で算出したSVは1900h−1であった。
An insertion tube having an outer diameter of 2.0 mm was installed in these reaction tubes, and a thermocouple was installed in the insertion tube to measure the temperature in the reactor. An electric furnace was used as the heat medium.
Then, nitrogen is supplied to the preheater at 1.8 L / hr in advance, air is 11.8 L / hr, and water vapor is 5.5 L / hr, and then a raw material gas having the composition shown in Table 1 is supplied to 2.8 L. / Hr, mixed in a preheater and heated to 350 ° C. as a mixed gas (reactor introduction gas composition = nitrogen: 8.1 vol%, air: 53.9 vol%, water vapor: 25.0 vol%, raw material Gas: 13.0 vol%). Table 1 shows the composition (mol%) of typical components contained in the source gas. At this time, the total gas flow rate was 21.9 ml / h with respect to the catalyst amount of 11.5 ml, and the SV calculated by the above formula (3) was 1900 h −1 .
その混合ガスを上記の反応器に供給し、酸化脱水素反応を行った。反応器内温度は、平均で367℃で、圧力はゲージ圧で2kPaであった。反応器出口から得られた生成ガスをガスクロマトグラフィー(GL Sciences社製 型番GC4000)で分析したところ、n−ブテン転化率(1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテンの合計での転化率)は87.7mol%、ブタジエン選択率は90.7mol%であった。酸化脱水素反応を200時間行なった後、反応管から触媒を全量取り出し、破砕触媒を目視で特定したところ、その重量は、0.07gであり、上記式(1)による破砕率は1.0重量%であった。その後、抜き出した全ての触媒に付着した炭素の量を測定した(測定装置:LECO社製 炭素硫黄分析装置 型番CS600)ところ、3.5wt%であった。結
果を表−1に示す。
The mixed gas was supplied to the above reactor, and an oxidative dehydrogenation reaction was performed. The average temperature in the reactor was 367 ° C., and the pressure was 2 kPa in terms of gauge pressure. When the product gas obtained from the reactor outlet was analyzed by gas chromatography (model number GC4000 manufactured by GL Sciences), the n-butene conversion rate (1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene in total) Conversion ratio) was 87.7 mol%, and the butadiene selectivity was 90.7 mol%. After carrying out the oxidative dehydrogenation reaction for 200 hours, the entire amount of the catalyst was taken out from the reaction tube, and the crushing catalyst was visually identified. % By weight. Thereafter, the amount of carbon adhering to all the extracted catalysts was measured (measuring device: carbon sulfur analyzer, model number CS600, manufactured by LECO), and it was 3.5 wt%. The results are shown in Table-1.
[比較例1]
実施例1において、予め製造例1で製造された複合酸化物触媒9.8mlを、全てその粒径が半分以下になるように粉砕し(触媒重量:6.57g)、イナートボール(1粒あ
たりの大きさ:約0.065mm3)3.2mlとを混合して充填されたものを触媒層1とし、触媒層1の上に、予め製造例1で製造された複合酸化物触媒3.2mlを、全てその粒径が半分以下になるように粉砕し(触媒重量:2.14g)とイナートボール(1粒
あたりの大きさ:約0.065mm3)7.7mlと混合して充填されたものを触媒層2として(充填した触媒の全重量:8.71g)、窒素と水蒸気の供給量を、それぞれ3.9L/hr、6.2L/hrに変更し、合計ガス流量を24.7L/hr と変更した以外は、同様の方法で、酸化脱水素反応を行った。
[Comparative Example 1]
In Example 1, 9.8 ml of the composite oxide catalyst produced in advance in Production Example 1 was pulverized so that the particle size would be half or less (catalyst weight: 6.57 g), and inert balls (per one grain) The catalyst layer 1 is a mixture packed with 3.2 ml of about 0.065 mm 3 ), and 3.2 ml of the composite oxide catalyst produced in advance in Production Example 1 on the catalyst layer 1. Were all pulverized so that the particle size was less than half (catalyst weight: 2.14 g) and mixed with 7.7 ml of inert balls (size per one granule: about 0.065 mm 3 ). As a catalyst layer 2 (total weight of packed catalyst: 8.71 g), the supply amounts of nitrogen and water vapor were changed to 3.9 L / hr and 6.2 L / hr, respectively, and the total gas flow rate was 24.7 L. Oxidative dehydrogenation in the same way except that / hr was changed Reaction was performed.
反応器出口から得られた生成ガスをガスクロマトグラフィー(GL Sciences社製 型番GC4000)で分析したところ、n−ブテン転化率(1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテンの合計での転化率)は90.4mol%、ブタジエン選択率は85.8mol%であった。酸化脱水素反応を200時間行なった後、反応管から触媒を全量取り出した。破砕率は100重量%であった。触媒に付着した炭素の量を測定した(測定装置:LECO社製 炭素硫黄分析装置 型番CS600)。測定した粉砕触媒の炭
素濃度は、10.8wt%であった。結果を表−1に示す。
When the product gas obtained from the reactor outlet was analyzed by gas chromatography (model number GC4000 manufactured by GL Sciences), the n-butene conversion rate (1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene in total) Conversion ratio) was 90.4 mol%, and the butadiene selectivity was 85.8 mol%. After carrying out the oxidative dehydrogenation reaction for 200 hours, the entire amount of the catalyst was taken out from the reaction tube. The crushing rate was 100% by weight. The amount of carbon adhering to the catalyst was measured (measuring device: carbon sulfur analyzer manufactured by LECO, model number CS600). The measured carbon concentration of the pulverized catalyst was 10.8 wt%. The results are shown in Table-1.
[実施例2]
比較例1において、予め製造例1で製造された複合酸化物触媒2.6mlを、全てその粒径が半分以下になるように粉砕し(触媒重量:1.74g)、この粉砕した触媒と、予め製造例1で製造された複合酸化物触媒7.2ml(触媒重量:4.82g)と、イナートボール(1粒あたりの大きさ:約0.065mm3)3.3mlとを混合して充填されたものを触媒層1とし、触媒層1の上に、予め製造例1で製造された複合酸化物触媒3.3ml(触媒重量:2.21g)とイナートボール(1粒あたりの大きさ:約0.065mm3)9.8mlと混合して充填されたものを触媒層2とした(充填した触媒の全重量:8.77g)以外は、比較例1と同様の方法で、酸化脱水素反応を行った。
[Example 2]
In Comparative Example 1, 2.6 ml of the composite oxide catalyst produced in Production Example 1 in advance was pulverized so that the particle size thereof was half or less (catalyst weight: 1.74 g). A mixture of 7.2 ml (catalyst weight: 4.82 g) of the composite oxide catalyst produced in advance in Production Example 1 and 3.3 ml of inert balls (size per grain: about 0.065 mm 3 ) is mixed and filled. The catalyst layer 1 was used as a catalyst layer 1. On the catalyst layer 1, 3.3 ml (catalyst weight: 2.21 g) of the composite oxide catalyst produced in advance in Production Example 1 and inert balls (size per grain: About 0.065 mm 3 ) oxidative dehydrogenation was performed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the
反応器出口から得られた生成ガスをガスクロマトグラフィー(GL Sciences社製 型番GC4000)で分析したところ、n−ブテン転化率(1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテンの合計での転化率)は87.4mol%、ブタジエン選択率は84.6mol%であった。酸化脱水素反応を200時間行った後、反応管から触媒を全量取り出した。破砕率は20重量%であった。触媒に付着した炭素の量を測定した(測定装置:LECO社製 炭素硫黄分析装置 型番CS600)。測定した粉砕触媒の炭素濃
度は、3.9wt%であった。結果を表−1に示す。
When the product gas obtained from the reactor outlet was analyzed by gas chromatography (model number GC4000 manufactured by GL Sciences), the n-butene conversion rate (1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene in total) Conversion ratio) was 87.4 mol%, and the butadiene selectivity was 84.6 mol%. After conducting the oxidative dehydrogenation reaction for 200 hours, the entire catalyst was taken out from the reaction tube. The crushing rate was 20% by weight. The amount of carbon adhering to the catalyst was measured (measuring device: carbon sulfur analyzer manufactured by LECO, model number CS600). The measured carbon concentration of the pulverized catalyst was 3.9 wt%. The results are shown in Table-1.
[比較例2]
実施例2において、予め製造例1で製造された複合酸化物触媒6.5mlを、全てその粒径が半分以下になるように粉砕し(触媒重量:4.36g)、この粉砕した触媒と、予め製造例1で製造された複合酸化物触媒3.3ml(触媒重量:2.21g)と、イナートボール(1粒あたりの大きさ:約0.065mm3)3.3mlとを混合して充填されたものを触媒層1とし、触媒層1の上に、予め製造例1で製造された複合酸化物触媒3.3ml(触媒重量:2.21g)とイナートボール(1粒あたりの大きさ:約0.065mm3)9.8mlと混合して充填されたものを触媒層2とした(充填した触媒の全重量:8.78g)以外は、実施例2と同様の方法で、酸化脱水素反応を行った。
[Comparative Example 2]
In Example 2, 6.5 ml of the composite oxide catalyst produced in advance in Production Example 1 was pulverized so that the particle size would be half or less (catalyst weight: 4.36 g). The mixed oxide catalyst 3.3 ml (catalyst weight: 2.21 g) produced in Production Example 1 in advance and 3.3 ml of inert balls (size per one grain: about 0.065 mm 3 ) are mixed and filled. The catalyst layer 1 was used as a catalyst layer 1. On the catalyst layer 1, 3.3 ml (catalyst weight: 2.21 g) of the composite oxide catalyst produced in advance in Production Example 1 and inert balls (size per grain: About 0.065 mm 3 ) oxidative dehydrogenation was carried out in the same manner as in Example 2 except that
反応器出口から得られた生成ガスをガスクロマトグラフィー(GL Sciences社製 型番GC4000)で分析したところ、n−ブテン転化率(1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテンの合計での転化率)は88.6mol%、ブタジエン選択率は84.4mol%であった。酸化脱水素反応を200時間行った後、反応管から触媒を全量取り出した。破砕率は50重量%であった。触媒に付着した炭素の量を測定した(測定装置:LECO社製 炭素硫黄分析装置 型番CS600)。測定した粉砕触媒の炭素濃
度は、12.8wt%であった。結果を表−1に示す。
When the product gas obtained from the reactor outlet was analyzed by gas chromatography (model number GC4000 manufactured by GL Sciences), the n-butene conversion rate (1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene in total) Conversion ratio) was 88.6 mol%, and the butadiene selectivity was 84.4 mol%. After conducting the oxidative dehydrogenation reaction for 200 hours, the entire catalyst was taken out from the reaction tube. The crushing rate was 50% by weight. The amount of carbon adhering to the catalyst was measured (measuring device: carbon sulfur analyzer manufactured by LECO, model number CS600). The measured carbon concentration of the pulverized catalyst was 12.8 wt%. The results are shown in Table-1.
実施例1、2と比較例1、2を対比すると、実施例1、2の抜き出し触媒炭素組成が比較例1、2の抜き出し触媒炭素組成よりも小さいことから、破砕率が0.0重量%以上40.0重量%以下であれば、n−ブテンからブタジエンを製造する際に、反応器中の触媒にコークなどの炭素分が付着するのを低減できていることがわかる。 When Examples 1 and 2 are compared with Comparative Examples 1 and 2, since the extracted catalyst carbon composition of Examples 1 and 2 is smaller than the extracted catalyst carbon composition of Comparative Examples 1 and 2, the crushing rate is 0.0% by weight. If it is 40.0 weight% or less above, when manufacturing butadiene from n-butene, it turns out that carbon components, such as coke, adhere to the catalyst in a reactor.
1 反応器
2 クエンチ塔
3,6,13 冷却器
4,7,14 ドレンポット
8A,8B 脱水器
9 加熱器
10 溶媒吸収塔
11 脱気塔
12 溶媒分離塔
101〜121 配管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
破砕率(重量%)={(反応器中の破砕触媒の重量)/(反応器中の全触媒重量)}×100 …(1)
(式中、破砕触媒とは目開き4.5〜4.9mmの篩により選別されたものである。) A mixed gas obtained by mixing a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas is supplied to a reactor having a catalyst, and a corresponding conjugated diene is generated by an oxidative dehydrogenation reaction. In the method for producing a conjugated diene for obtaining a product gas containing diene, the crushing rate of the catalyst in the reactor represented by the following formula (1) is 0.0 wt% or more and 40.0 wt% or less. A method for producing a conjugated diene.
Crushing rate (% by weight) = {(weight of crushed catalyst in reactor) / (total catalyst weight in reactor)} × 100 (1)
(In the formula, the crushing catalyst is selected by a sieve having an opening of 4.5 to 4.9 mm.)
MoaBibCocNidFeeXfYgZhSiiOj (2)
(式中、Xはマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、亜鉛(Zn)、セリウム(Ce)及びサマリウム(Sm)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、Yはナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)及びタリウム(Tl)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、Zはホウ素(B)、リン(P)、砒素(As)及びタングステン(W)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。また、a〜jはそれぞれの元素の原子比を表し、a=12のとき、b=0.1〜7、c=0〜10、d=0〜10(但しc+d=1〜10)、e=0.05〜3、f=0〜2、g=0.04〜2、h=0〜3、i=0〜48の範囲にあり、またjは他の元素の酸化状態を満足させる数値である。) The said catalyst is a complex oxide catalyst represented by following General formula (2), The manufacturing method of the conjugated diene of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
Mo a Bi b Co c Ni d F e X f Y g Z h Si i O j (2)
Wherein X is at least one element selected from the group consisting of magnesium (Mg), calcium (Ca), zinc (Zn), cerium (Ce) and samarium (Sm), and Y is sodium (Na) , Potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs) and at least one element selected from the group consisting of thallium (Tl), Z is boron (B), phosphorus (P), arsenic (As) And at least one element selected from the group consisting of tungsten (W), and a to j represent atomic ratios of the respective elements, and when a = 12, b = 0.1 to 7, c = 0 to 10, d = 0 to 10 (provided c + d = 1 to 10), e = 0.05 to 3, f = 0 to 2, g = 0.04 to 2, h = 0 to 3, i = 0 to 0 48, and j satisfies the oxidation state of other elements Numerical value is.)
ランス−2−ブテン若しくはこれらの混合物を含有するガス、n−ブタンの脱水素若しくは酸化脱水素反応により生成するブテン留分、又は重油留分を流動接触分解する際に得られる炭素原子数が4の炭化水素を多く含むガスであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の共役ジエンの製造方法。 The raw material gas is produced by dehydrogenation or oxidative dehydrogenation of gas containing 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene or a mixture thereof obtained by dimerization of ethylene, or a mixture thereof. The conjugate according to any one of claims 1 to 5, which is a gas containing a large amount of hydrocarbons having 4 carbon atoms obtained when fluidly cracking a butene fraction or a heavy oil fraction. Diene production method.
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