JP7094760B2 - 流動層反応装置及びアクリロニトリルの製造方法 - Google Patents
流動層反応装置及びアクリロニトリルの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7094760B2 JP7094760B2 JP2018076676A JP2018076676A JP7094760B2 JP 7094760 B2 JP7094760 B2 JP 7094760B2 JP 2018076676 A JP2018076676 A JP 2018076676A JP 2018076676 A JP2018076676 A JP 2018076676A JP 7094760 B2 JP7094760 B2 JP 7094760B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluidized bed
- bed reactor
- raw material
- oxygen
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Description
(1)
触媒層を含む流動層反応器と、前記流動層反応器内に原料ガスを供給する原料ガス供給器と、を備え、アクリロニトリルを製造するために用いられる流動層反応装置であって、
前記原料ガス供給器の近傍に配設された断熱材を更に備えている流動層反応装置。
(2)
前記流動層反応器が、前記触媒層の下方に配設され、前記原料ガス供給器により供給された原料ガスを前記触媒層内に分散させる原料ガス分散管と、前記原料ガス分散管と所定距離をおいて、前記原料ガス分散管の下方に配設され、前記流動層反応器内に供給された酸素含有ガスを前記触媒層内に分散させる酸素含有ガス分散板と、を備え、
前記断熱材の配設箇所が下記(A)及び/又は(B)を含む、(1)の流動層反応装置。
(A)前記酸素含有ガス分散板上
(B)前記酸素ガス含有ガス分散板から、前記原料ガス分散管から上方向に1m離れた高さ位置までの間の前記流動層反応器の内壁
(3)
前記酸素含有ガス分散板が、前記酸素含有ガスを前記触媒層内に均一に分散させるように、複数の孔を有し、
前記断熱材が、前記複数の孔を覆わないように配設された、(1)又は(2)の流動層反応装置。
(4)
前記断熱材が、前記流動層反応器の側壁の内壁面に配設された、(1)~(3)のいずれかの流動層反応装置。
(5)
触媒層を含む流動層反応器に、プロピレン及び/又はプロパン、並びにアンモニアを含む原料ガスと、酸素含有ガスとを供給する工程(1)と、
前記原料ガスを前記触媒層に通過させてアクリロニトリルを得る工程(2)と、
を含み、
前記流動層反応器は、前記原料ガスを供給する部位の近傍に断熱材が配設されている、アクリロニトリルの製造方法。
(6)
前記断熱材を用いて、前記原料ガスを供給する部位の近傍の異常発熱による影響を緩和する工程(3)を更に含む、(5)のアクリロニトリルの製造方法。
図1は、本実施形態の流動層反応装置の一例を示す概略断面図である。図1に示す流動層反応装置は、流動層反応器1と、流動層反応器1内に原料ガスを供給する原料ガス供給器4とを備える。図1に示す流動層反応器1は、気相反応の反応系と外部とを分画する気相反応装置の本体部分に相当する。流動層反応器1の形状としては、特に限定されず、公知の形状であってもよい。原料ガス供給器4としては、原料ガスを流動層反応器1内に原料ガスを供給可能であれば特に限定されない。原料ガス供給器4の形状としては、特に限定されず、例えば、管状の形態を有するものであってもよい。原料ガスとしては、アクリロニトリルを製造するために通常用いられる原料ガスが挙げられ、より詳細にはプロピレン及び/又はプロパン、並びにアンモニアが挙げられる。
流動層反応器1は、例えば、その内部の下部に形成された触媒層6と、触媒層6の下方に配設され、原料ガス供給器4により供給された原料ガスを触媒層6内に分散させる原料ガス分散管5と、流動層反応器1の底部に配設され、流動層反応器1内部に酸素含有ガスを導入する酸素含有ガス導入管2と、原料ガス分散管5と所定距離をおいて、原料ガス分散管の下方に配設され、酸素ガス導入管2により流動層反応器1内に供給された酸素含有ガスを触媒層6内に分散させる酸素含有ガス分散板3と、流動層反応器1内の上方に配設された3段のサイクロン8a、8b、及び8cと、サイクロン8aの入り口に相当するサイクロン入口7と、各サイクロン8a、8b、及び8cと接続した3段のディプレッグ9a、9b、及び9cと、流動層反応器1の塔頂部に配設された生成ガス流出管10と、冷却コイル11と、空気(酸素含有ガス)分散板3と、原料ガス分散管5との間に施工により配設された断熱材12とを備えている。
触媒層6は、流動層反応器1の内部の下部に形成されている。触媒層6には、反応の種類に応じた流動層触媒が充填されている。流動層触媒としては、特に限定されず、例えば、シリカ等に担持された金属酸化物触媒が挙げられる。反応が、プロピレン及び/又はプロパンのアンモ酸化反応である場合、流動層触媒としては、Mo-V-(Sb及び/又はTi)系、Mo-V-Fe系、及びMo-Bi-Fe系の酸化物が挙げられ、90質量%以上の触媒粒子の粒子径が10~197μmであり、圧壊強度が10MPa以上であるものが好適に用いられる。
原料ガス分散管5は、触媒層6の下方に配設され、原料ガス供給器4により供給された原料ガスを触媒層6内に分散させる。原料ガス分散管5としては、原料ガスを触媒層6内に分散可能であり、管状の形態を有するのであれば特に限定されない。
酸素含有ガス導入管2は、流動層反応器1の底部に配設され、流動層反応器1内に酸素含有ガスを導入する。酸素含有ガス導入管2としては、酸素含有ガスを流動層反応器1内部に導入可能であり、管状の形態を有するのであれば特に限定されない。酸素含有ガスとしては、例えば、酸素及び空気が挙げられる。
酸素含有ガス分散板3は、原料ガス分散管5と所定距離をおいて、原料ガス分散管5の下方に配設され、酸素ガス導入管2により流動層反応器1内に供給された酸素含有ガスを触媒層6内に分散させる。酸素含有ガス分散板3としては、酸素含有ガスを触媒層6内に分散可能であり、板状の形態を有するものであれば特に限定されない。酸素含有ガス分散板3の具体例を図2に示す。図2は、図1の酸素含有ガス分散板3及び原料ガス分散管5近傍一例を示す部分概略図である。図2に示す酸素含有ガス分散板3は、酸素含有ガスを触媒層内に均一に分散させるように、複数の孔を有している。図2に示す複数の孔は、所定間隔をおいて均等に配置されている。ただし、本実施形態において、複数の孔の配置形態はこれに限定されない。
サイクロン8a~8cは、流動層反応器1内の上方に配設される。図1に示す流動層反応器1は、1系列のサイクロンを有するが、本実施形態の流動層反応器のサイクロンの系列数は、1であってもよく、複数であってもよい。
各ディプレッグ9a~9cは、各サイクロン8a~8cと接続している。図1に示す流動層反応器1は、1系列のディプレッグを有するが、本実施形態の流動層反応器のディプレッグの系列数は、1であってもよく、複数であってもよい。
生成ガス流出管10は、流動層反応器1の塔頂部に配設されており、生成ガスを外部に流出する。生成ガス流出管10としては、生成ガスを外部に流出可能であり、管状の形態を有するものであれば特に限定されない。
冷却コイル11としては、コイル状の形態を有し、流動層反応器内の温度を制御可能であれば特に限定されない。この例では、冷却コイルは、複数の除熱管等からなる。気相反応が発熱反応である場合は、流動層反応器1内に設けられた冷却コイル11を用いて反応熱が除熱されて反応温度が制御される。反応温度は反応温度を計測するための反応温度計測用温度計で測定されるが、ケミカルプラントにおいて通常用いられるものでよく、特に形式等は限定されない。流動層反応装置は、反応温度計測用温度計を触媒層の温度分布を把握できる箇所に複数個設置することが好ましい。
断熱材12は、酸素含有ガス分散板3と原料ガス分散管5との間に施工により配設されている。断熱材12は、図1及び図2に示すように、断面図において、複数の孔を覆わないように施工されている。流動層反応装置は、これにより、酸素ガス分散板3から原料ガス分散管5間で異常発熱があった場合、流動層反応装置に及ぼす熱的影響を緩和することができるとともに、酸素含有ガス及び原料ガスの触媒層6内への分散を阻害することがない。断熱材12は、図2に示すように、酸素含有ガス分散板3の上部に配設されてもよいし、図1に示すように酸素含有ガス分散板3上に配設され、かつ酸素含有ガス分散板3と原料ガス分散管5との間であって、流動層反応器1の内壁面に配設されてもよい。これにより、流動層反応器1の底面及び側壁における異常発熱時の熱的影響を緩和できる。なお、図2では、断熱材12を金属13で断熱材12表面をカバー(被覆)しているが、金属13は、流動層触媒による断熱材12の摩耗を防止する目的でカバーされているものであり、カバーは断熱材12に設置されることが好ましい。
本実施形態のアクリロニトリルの製造方法は、触媒層を含む流動層反応器に、プロピレン及び/又はプロパン、並びにアンモニアを含む原料ガスと、空気又は酸素とを供給する工程(1)と、原料ガスを触媒層に通過させてアクリロニトリルを得る工程(2)と、を含み、流動層反応器は、原料ガスを供給する部位の近傍に断熱材が施工により配設されている。
工程(1)は、触媒層を含む流動層反応器に、プロピレン及び/又はプロパン、アンモニアを含む原料ガスと、酸素含有ガスを供給する工程である。原料ガスは、例えば、原料ガス供給器4により流動層反応器1に供給される。酸素含有ガスは、例えば、酸素含有ガス導入管2により流動層反応器1に供給される。酸素含有ガスは、安全性の観点から、原料ガスとは配管内で予め混合せず、酸素含有ガス導入管2を通じ、流動層反応器1の下部に設けられた酸素含有ガス分散板3から反応器に導入される。
工程(2)は、原料ガスを触媒層に通過させてアクリロニトリルを得る工程である。原料ガスは触媒層を通過しながら反応して、アクリロニトリル、アセトニトリル、シアン化水素等を含む生成ガスが得られる。
本実施形態におけるアクリロニトリルの製造方法は、断熱材12を用いて、原料ガスを供給する部位の近傍(例えば、原料供給器の近傍)の異常発熱による影響(例えば、熱的損傷)を緩和(又は抑制)する工程(3)を更に含むことが好ましい。緩和工程(3)は、工程(2)の前に行ってもよく、工程(2)の後に行ってもよい。
工程(4)は、生成ガスを触媒層から排出してサイクロンに導入したのち、前記生成ガスを流動層反応器1から排出する工程である。例えば、工程(2)で得られた生成ガスは触媒層から排出されてサイクロン入り口7からサイクロン8a、8b及び8cに導入されたのち、流動層反応器1から排出される。
工程(5)は、生成ガスがサイクロンに導入される際に同伴される触媒を回収して前記触媒層へ戻す工程である。生成ガスが触媒層から排出される際に、生成ガスに触媒が同伴されるため、触媒が飛散される。生成ガスと同伴して飛散された触媒を捕集して生成ガスと分離するために、例えば、図1に示すような第1段サイクロン8a、第2段サイクロン8b及び第3段サイクロン8cを用いる。触媒を同伴している生成ガスは図1のサイクロン入り口7に流入され、第1段サイクロン8a、第2段サイクロン8b、第3段サイクロン8cの順に通過して、生成ガスと触媒は分離される。分離された触媒は、それぞれのサイクロンに取り付けられた第1段ディプレッグ9a、第2段ディプレッグ9b及び第3段ディプレッグ9c中に回収され、触媒層6へ戻される。
(反応生成物の収率(%))=(生成物中の炭素質量(g))/(供給した反応原料である有機化合物中の炭素質量(g))×100
(未反応率(%))=(未反応の反応原料である有機化合物中の炭素質量(g))/(供給した反応原料である有機化合物中の炭素質量(g))×100
なお、GCの測定機器及び測定条件は以下のとおりとした。
ガスクロマトグラフィー:島津GC-14B
カラム:Porapack-QS(50~80Mesh)
検出器:FID
キャリヤーガス:窒素
反応の原料ガスであるプロピレン、アンモニア及び空気を図1に示す流動層反応器1に供給し、プロピレンのアンモ酸化反応を下記のとおりに行った。
実施例1と同様の装置を用いて、原料ガスのうちプロピレンをプロパンに変えて原料ガスを流動層反応器に供給し、プロパンのアンモ酸化反応を下記のとおりに行った。
断熱材12を施工しなかったこと以外は実施例1と同様の流動層反応装置で、実施例1と同様の触媒及び同流量のプロピレン、アンモニア及び空気で流動層反応装置を運転した。
2 酸素含有ガス導入管
3 酸素含有ガス分散板
4 原料ガス導入管
5 原料ガス分散管
6 触媒層
7 サイクロン入口
8c 第1段サイクロン
8b 第2段サイクロン
8a 第3段サイクロン
9c 第1段ディプレッグ
9b 第2段ディプレッグ
9a 第3段ディプレッグ
10 生成ガス流出管
11 冷却コイル
12 断熱材
13 金属
Claims (5)
- 触媒層を含む流動層反応器と、前記流動層反応器内に原料ガスを供給する原料ガス供給器と、を備え、アクリロニトリルを製造するために用いられる流動層反応装置であって、
前記原料ガス供給器の近傍に配設された断熱材を更に備えており、
前記流動層反応器が、前記触媒層の下方に配設され、前記原料ガス供給器により供給された原料ガスを前記触媒層内に分散させる原料ガス分散管と、前記原料ガス分散管と所定距離をおいて、前記原料ガス分散管の下方に配設され、前記流動層反応器内に供給された酸素含有ガスを前記触媒層内に分散させる酸素含有ガス分散板と、を備え、
前記断熱材の配設箇所が下記(A)を含む、
(A)前記酸素含有ガス分散板上
流動層反応装置。 - 前記酸素含有ガス分散板が、前記酸素含有ガスを前記触媒層内に均一に分散させるように、複数の孔を有し、
前記断熱材が、前記複数の孔を覆わないように配設された、請求項1に記載の流動層反応装置。 - 前記断熱材が、前記流動層反応器の側壁の内壁面に配設された、請求項1又は2に記載の流動層反応装置。
- 触媒層を含む流動層反応器に、プロピレン及び/又はプロパン、並びにアンモニアを含む原料ガスと、酸素含有ガスとを供給する工程(1)と、
前記原料ガスを前記触媒層に通過させてアクリロニトリルを得る工程(2)と、
を含み、
前記流動層反応器は、前記原料ガスを供給する部位の近傍に断熱材が配設され、前記断熱材の配設箇所が前記酸素含有ガスを前記触媒層内に分散させる酸素含有ガス分散板上であることを含む、アクリロニトリルの製造方法。 - 前記断熱材を用いて、前記原料ガスを供給する部位の近傍の異常発熱による影響を緩和する工程(3)を更に含む、請求項4に記載のアクリロニトリルの製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018076676A JP7094760B2 (ja) | 2018-04-12 | 2018-04-12 | 流動層反応装置及びアクリロニトリルの製造方法 |
CN201821111768.6U CN208679101U (zh) | 2018-04-12 | 2018-07-13 | 流化床反应装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018076676A JP7094760B2 (ja) | 2018-04-12 | 2018-04-12 | 流動層反応装置及びアクリロニトリルの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019182795A JP2019182795A (ja) | 2019-10-24 |
JP7094760B2 true JP7094760B2 (ja) | 2022-07-04 |
Family
ID=65881074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018076676A Active JP7094760B2 (ja) | 2018-04-12 | 2018-04-12 | 流動層反応装置及びアクリロニトリルの製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7094760B2 (ja) |
CN (1) | CN208679101U (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003504180A (ja) | 1999-07-13 | 2003-02-04 | ザ・スタンダード・オイル・カンパニー | 流体床反応器への酸素導入用スパージャー |
JP2007016032A (ja) | 1995-02-01 | 2007-01-25 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 流動床反応器およびこれを用いた反応方法 |
WO2012035881A1 (ja) | 2010-09-14 | 2012-03-22 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 気相発熱反応方法及び気相発熱反応装置 |
JP2015139736A (ja) | 2014-01-28 | 2015-08-03 | 三菱レイヨン株式会社 | 流動床反応器及びそれを用いたニトリル化合物の製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57140697U (ja) * | 1981-02-28 | 1982-09-03 | ||
US5256810A (en) * | 1992-10-14 | 1993-10-26 | The Standard Oil Company | Method for eliminating nitriding during acrylonitrile production |
-
2018
- 2018-04-12 JP JP2018076676A patent/JP7094760B2/ja active Active
- 2018-07-13 CN CN201821111768.6U patent/CN208679101U/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007016032A (ja) | 1995-02-01 | 2007-01-25 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 流動床反応器およびこれを用いた反応方法 |
JP2003504180A (ja) | 1999-07-13 | 2003-02-04 | ザ・スタンダード・オイル・カンパニー | 流体床反応器への酸素導入用スパージャー |
WO2012035881A1 (ja) | 2010-09-14 | 2012-03-22 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | 気相発熱反応方法及び気相発熱反応装置 |
JP2015139736A (ja) | 2014-01-28 | 2015-08-03 | 三菱レイヨン株式会社 | 流動床反応器及びそれを用いたニトリル化合物の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019182795A (ja) | 2019-10-24 |
CN208679101U (zh) | 2019-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5155390B2 (ja) | 触媒気相反応のための機器および方法ならびにその使用 | |
EP3077099B1 (en) | Plasma reactor and method for decomposing a hydrocarbon fluid | |
EP2393595B1 (en) | Utilization of baffles in chlorination zone for continuous catalyst regeneration | |
CA2899624C (en) | Low shear gas mixer | |
JP2007503463A (ja) | ガスクーラーを有する流動床反応器 | |
TWI516471B (zh) | 方法 | |
JP6322637B2 (ja) | 水蒸気改質反応器−交換器のためのバヨネット管に触媒を濃密に装填するためのガスを供給する取り外し可能な管を有する気体システム | |
JP2022505350A (ja) | ガス置換プロセス、ガス置換装置およびニトロ化合物の水素化反応プロセス | |
JP7094760B2 (ja) | 流動層反応装置及びアクリロニトリルの製造方法 | |
JP2019156737A (ja) | 流動層反応装置及びアクリロニトリルの製造方法 | |
JP5448471B2 (ja) | 気相反応方法及び気相反応装置 | |
JP2016536127A (ja) | 円錐形ガス分配器を含む流動床反応器、および関連するフッ素化の方法 | |
JP6341919B2 (ja) | 水蒸気改質反応器−交換器のためのバヨネット管に触媒を濃密に装填するための固体粒を供給する補助管を用いる気体システム | |
JP5805360B2 (ja) | 気相反応方法及び気相反応装置 | |
KR101923231B1 (ko) | 병합된 스팀 발생 다발을 갖는 수소 제조용 교환기-반응기 | |
JP2015098455A (ja) | 不飽和ニトリルの製造方法 | |
CN109894059B (zh) | (甲基)丙烯腈的制备方法 | |
RU2501600C1 (ru) | Устройство для получения серы | |
JP6045404B2 (ja) | 連続式固定床触媒反応装置及びこれを用いた触媒反応方法 | |
JP6789462B2 (ja) | 触媒反応装置及び触媒反応方法 | |
JPH0219370A (ja) | 無水マレイン酸の製造法 | |
CN114456846A (zh) | 一种化学链气化反应装置及其方法 | |
KR101909990B1 (ko) | 발열 촉매 반응을 수행하기 위한 방법 및 그 방법에 사용하기 위한 반응기 | |
US20160136604A1 (en) | Reactor for partial oxidation of hydrocarbon gases | |
JPH06218270A (ja) | 縦型流動層触媒反応器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210108 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220111 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220307 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220331 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220603 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220622 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7094760 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |