JPH0142249B2 - - Google Patents

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JPH0142249B2
JPH0142249B2 JP3906283A JP3906283A JPH0142249B2 JP H0142249 B2 JPH0142249 B2 JP H0142249B2 JP 3906283 A JP3906283 A JP 3906283A JP 3906283 A JP3906283 A JP 3906283A JP H0142249 B2 JPH0142249 B2 JP H0142249B2
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JP
Japan
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fraction
butadiene
column
conduit
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JP3906283A
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Japanese (ja)
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JPS59164730A (en
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Masatoshi Arakawa
Masao Yoshioka
Kazumi Nakazawa
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JSR Corp
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Japan Synthetic Rubber Co Ltd
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Publication date
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は改良された1,3−ブタジエン(以
下、ブタジエンと略称する)の製造方法に関し、
さらに詳しくは炭素数4(C4)の炭化水素原料か
らブタジエンを製造する方法に関する。 従来、1−ブテンおよび/または2−ブテン
(以下、n−ブテン類と称することがある)を選
択的触媒の存在下に脱水素または酸化脱水素して
ブタジエンを製造することは良く知られており、
また工業的規模でも実施されている。この方法に
おいて原料となるn−ブテン類は、n−ブタンの
脱水素、重質油の流動接触分解(FCC)設備か
らの副生、ナフサ、灯油、軽油等のスチームクラ
ツキング設備からの副出などの方法により広く製
造されている。 これらC4留分のうち、ナフサ等のスチームク
ラツキング設備から副生するものは、ブタジエン
を多量に(例えば25〜50重量%)含んでいるの
で、ブタジエンを抽出分離した残りの留分(スペ
ントC4留分)をn−ブテン類の供給源として用
いている。 前記FCC設備から副生するC4留分および前記
スチームクラツキング設備から得られるスペント
C4留分はn−ブテン類の他にi−ブタン、i−
ブテン、n−ブタン等を含んだ混合物であるが、
脱水素または酸化脱水素反応によりブタジエンを
製造するための原料はC4留分中のn−ブテン類
の濃度が高いだけでなく、i−ブテンを実質的に
含んでいないことが好ましい。例えばUOP、
1978Technology Conference−H−11にはブタ
ジエン製造用の原料としてのn−ブテン類の濃度
は約90%以上でよいが、i−ブテン濃度は約0.3
%以下にすることが必要であることが記載されて
いる。 C4留分中の特定の成分を分離、取得すること
は、第1表に示す如く沸点が近接していることか
ら、通常の蒸留では事実上不可能であり種々の方
法が研究開発されている。
The present invention relates to an improved method for producing 1,3-butadiene (hereinafter abbreviated as butadiene),
More specifically, the present invention relates to a method for producing butadiene from a hydrocarbon raw material having 4 carbon atoms (C 4 ). Conventionally, it is well known to produce butadiene by dehydrogenating or oxidatively dehydrogenating 1-butene and/or 2-butene (hereinafter sometimes referred to as n-butenes) in the presence of a selective catalyst. Ori,
It is also implemented on an industrial scale. The n-butenes used as raw materials in this method are by-products from n-butane dehydrogenation, fluid catalytic cracking (FCC) equipment for heavy oil, and by-products from steam cracking equipment for naphtha, kerosene, light oil, etc. It is widely produced by methods such as extraction. Among these C4 fractions, naphtha and other by-products from steam cracking equipment contain a large amount of butadiene (for example, 25 to 50% by weight), so the remaining fraction after extracting and separating butadiene ( Spent C4 fraction) is used as a source of n-butenes. C 4 fraction by-produced from the FCC equipment and spent from the steam cracking equipment
In addition to n-butenes, the C4 fraction contains i-butane, i-
It is a mixture containing butene, n-butane, etc.
It is preferable that the raw material for producing butadiene by dehydrogenation or oxidative dehydrogenation reaction not only has a high concentration of n-butenes in the C4 fraction but also substantially does not contain i-butene. For example, UOP,
1978 Technology Conference-H-11 states that the concentration of n-butenes as a raw material for butadiene production may be approximately 90% or more, but the concentration of i-butene is approximately 0.3.
% or less. As shown in Table 1, it is virtually impossible to separate and obtain specific components in the C4 fraction by ordinary distillation because their boiling points are close to each other, and various methods have been researched and developed. There is.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 また第2表はC4炭化水素の主要な分離法にお
けるC4パラフイン類およびオレフイン類の分離
状況を概念的に示したものであるが、本表からも
明らかな如く、工業的に供給可能な前記各種C4
留分から脱水素または酸化脱水素によるブタジエ
ン製造用の原料としてのi−ブテンを実質的に含
まず、しかもC4パラフイン類が大半除かれたn
−ブテン類を高収率で分離取得できる方法は単独
には存在せず2つ以上の方法の組合せが必要であ
る。例えば石油化学工業ハンドブツク(朝倉書
店、1962年刊)、178頁、図7,6Bには、C4
分をまず硫酸吸収装置で処理してi−ブテンを除
いた後、抽出蒸留装置にかけてn−ブテン類を得
る工程図が示されている。またOil&Gas
Journal55(48)、87頁には、原料C4留分を硫酸吸
収装置と抽出蒸留装置から構成される原料調製工
程に送つてi−ブテン、i−ブタン、n−ブタン
を除いたn−ブテン留分を得、この留分を次に脱
水素装置および生成ガス処理装置から構成される
ブタジエン合成工程に送つて粗ブタジエン留分を
得、この留分のさらにブタジエン精製工程に送つ
てブタジエンを得るとともに、n−ブテン類を主
成分とする未反応C4留分をブタジエン精製工程
で分離回収し、ブタジエン合成工程および/また
は原料調製工程へリサイクルする方法が記載され
ている。さらにUOP、1978、Technology
Conference H−23には、原料C4留分をまず硫酸
吸収装置にかけてi−ブテンを除いた残留分を
C4 CLEX装置にかけてブタン類を除きn−ブテ
ン類を得る工程が記載されている。 以上例示した諸方法において、i−ブテンの除
去にはいずれも硫酸吸収法が用いられているが、
第2表から明らかな如く、エーテル化法、気相吸
着法、2量化法を硫酸吸収法にかえて用いうるこ
とは容易に類推出来るところである。 これらのn−ブテン類製造工程(原料調製工
程)を、脱水素または酸化脱水素法によるブタジ
エン合成工程および高純度ブタジエンを得るため
のブタジエン精製工程と組合せた全工程を示せ
ば、前記Oil&Gas Journal55(48)、87頁に示さ
れているように第1図のように表わされる。すな
わち、C4パラフイン類およびオレフイン類を含
むC4留分原料はまず原料調製工程に送られて、
実質的に全部のi−ブテンおよび大部分(または
実質的に全部)のC4パラフイン類が除かれる。
かくして得られたn−ブテン類留分はブタジエン
合成工程に送られ、一部のn−ブテン類はブタジ
エンに変換され、粗ブタジエン留分としてブタジ
エン精製工程に送られる。ブタジエン精製工程で
は未反応C4留分がブタジエンと分離され、前者
の留分はブタジエン合成工程に主にリサイクルさ
れるが、原料調製工程でC4パラフイン類の分離
が不十分な場合には、C4パラフイン類は、通常
のn−ブテン類の脱水素または酸化脱水素反応に
用いられる触媒下での反応では不活性であり、そ
のまま系中に存在して次第に蓄積し、運転に重大
な支障を来すことになる。このため、ブタジエン
精製工程からの該リサイクル流の一部または全部
を原料調製工程へリサイクルしている。 しかしながら、これら既存の技術の組合せによ
り、n−ブテン類を得ることは、単に工程が複雑
になり設備費が過大になるというだけでなく、運
転径費も過大となり、該n−ブテン類から製造さ
れるブタジエンをナフサ等のスチームクラツキン
グ設備から副生するC4留分中のブタジエンを分
離精製したものとの競合を考慮した場合、経済性
に大きな問題を生じ、改善を求められているのが
実情であつた。 本発明者らは、これら従来技術の問題点を解決
すべく検討の結果、脱水素または酸化脱水素によ
りブタジエンを製造するための原料調製工程は、
そこだけ独立してとらえるのではなく、C4留分
中の各成分の分離という点で共通の要素をもつて
いるブタジエン精製工程と合せて考えることによ
り、より合理的なプロセスを構成しうるのではな
いかという着想のもとに鋭意検討の結果、少なく
ともn−ブテン類を含有した原料C4留分(C4
外の軽質分および/または重質分が含まれている
場合には必要に応じ予め蒸留等により除いたも
の)を、後記脱水素または酸化脱水素工程から得
られたブタジエンを含んだC4留分を合せて、ま
たは別個に抽出蒸留塔の例えば中段に直接供給し
て、C4パラフイン類を主成分とする留分を塔頂
から留出させ、一方、脱水素または酸化脱水素工
程から得られるブタジエンを含んだC4留分を供
給する段と塔頂付近に供給される選択溶剤供給段
との間の段からn−ブテン類に富む側流を蒸気流
として抜き出し、さらに塔底からは選択溶剤とブ
タジエンを主成分とする留分を抜き出すことによ
り、C4パラフイン類の濃度を相対的に減じたn
−ブテン類が抽出蒸留塔の側流として得られ、こ
の留分から既知の方法でi−ブテンを除くことに
より、脱水素または酸化脱水素(ブタジエン合成
工程)の原料として使用しうることを見い出し、
本発明に到達したものである。 すなわち本発明は、少なくともn−ブテン類を
含有した炭素数4(C4)の炭化水素留分(D留
分)を抽出蒸留塔(B塔)に供給し、選択溶剤の
雰囲気下で蒸留を行い、塔頂からは炭化水素成分
としてC4パラフイン類を主成分とした留分を得、
後記するG留分の供給段の上側でかつ選択溶剤供
給段の下側の間の段から炭化水素成分として主に
C4オレフイン類を含んだ留分を側流として抜き
出し、該留分をi−ブテン除去工程(F工程)に
供給して実質的にi−ブテンを除いてn−ブテン
類を主成分とした留分を得、該留分を脱水素また
は酸化脱水素工程(A工程)に供給して、n−ブ
テン類を1,3−ブタジエンに変化せしめ、かく
して得られた1,3−ブタジエンを含有するC4
炭化水素留分(G留分)を、単独で又は前記D留
分とあわせて前記B塔に供給し、該塔の塔底から
炭化水素成分として主に1,3−ブタジエンから
なり、さらに選択溶剤を含んだ留分を抜き出し、
該留分から1,3−ブタジエンを分離することを
特徴とする。 本発明において、抽出蒸留塔の塔底から得られ
るブタジエンを主成分とする炭化水素と選択溶剤
からなる留分は、公知の方法、例えば
Encyclopedia of Chemical Processing and
Design、Vol.(Marcel Dekker、Inc.1977)第
144〜154頁に記載されている種々の1段ないし2
段抽出蒸留法により高純度のブタジエンに精製す
ることができる。 以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明す
る。 第2図は、本発明の主要工程を示す流れ図であ
るが、第1図の従来の工程と異なる点は、i−ブ
テン、i−ブタンおよびn−ブテンを含む原料を
直接、ブタジエン精製工程(抽出蒸留塔)に供給
し、原料C4炭化水素留分およびブタジエン合成
工程(脱水素または酸化脱水素工程)から得られ
たブタジエンを含有するC4炭化水素留分中のC4
パラフイン類の分離除去−C4オレフイン類の回
収−ブタジエンの濃縮分離を1つの抽出蒸留塔で
行うようにしたことである。また原料C4炭化水
素留分をi−ブテン除去工程の前に抽出蒸留塔
(ブタジエン精製工程)に通すことにより、原料
中にブタジエンを任意の割合で含んでいてもその
まま使用できることである。このため、ナフサ等
のステームクラツキング設備から副生する高濃度
のブタジエンを含んだC4留分をi−ブテン除去
工程の前に別置したブタジエン精製装置で処理す
る必要はなく、そのまま本発明の原料とすること
ができる。 次に第3図は、本発明に基づいたブタジエン製
造法の一実施例を示すフローシートであり、ブタ
ジエンの精製工程としては一段抽出蒸留法の例を
示したものである。図において、原料のC4炭化
水素留分は導管15により、または(および)ガ
ス処理装置10からの脱水素または酸化脱水素反
応により得られたブタジエンを含有するC4留分
は導管14により、ともにブタジエン精製工程の
中の抽出蒸留塔16に供給される。導管15から
供給される原料の供給位置は、その組成(主にブ
タジエン濃度)により、導管14の供給位置より
も上段、同一段または下段に適宜選ばれる。導管
15a,15b,15c、および15dはその適
宜段への配管を示したものである。なお、原料の
C4炭化水素留分中にC3以下またはC5以上の成分
が多い場合には、予め予備蒸留工程で除いた後、
導管15を経て供給することが好ましい。また原
料中にi−ブタンが多い場合には予め予備蒸留工
程でその一部または全部を除いてから、導管15
を経て抽出蒸留塔16に供給し、該塔の負荷を軽
減させることもできる。 抽出蒸留塔16の塔頂付近には選択溶剤が導管
17から供給される。選択溶剤としては、ブタン
類/ブテン類/ブタジエンの分離に使用し得るも
のであればよく、例えばアセトン、アセトニトリ
ル、ジメチルフオルムアミド、N−メチルピロリ
ドン、フルフラール等の単独もしくは2種以上、
または水との混合溶剤が好適に用いられる。 抽出蒸留塔16の塔頂からは蒸気流が導管18
を経て排出され、凝縮器19で濃縮された後、還
流槽20に入り、一部は還流として導管21を介
して塔頂部へ戻され、残りは塔頂留分として導管
22を経て系外に排出される。この塔頂留分は炭
化水素成分としてn−ブタン、i−ブタン等の
C4パラフイン類を主成分とするもので、C4オレ
フイン類のロスを低く抑えるように運転条件が選
択される。また用いられる選択溶剤の種類によつ
ては、これが一部、塔頂留分中に同伴してくるこ
とがあるため、必要に応じて水洗等の操作により
溶剤を回収するとともに炭化水素留分の精製を行
うことができる。 抽出蒸留塔16においては、ガス処理装置10
から得られたブタジエンを含むC4原料が供給さ
れる段と選択溶剤供給段との間の段から側流とし
て蒸気流が導管23を経て抜き出され、ブテン回
収塔24の塔底部に供給される。一方、ブテン回
収塔24の塔底部からは導管25を経て液流が抜
き出され、抽出蒸留塔16の前記側流が抜き出さ
れた近傍段、特に好ましくは同一段に供給され
る。 一方、抽出蒸留塔16の塔底からはブタジエン
を主成分とする炭化水素成分と選択溶剤との混合
物が導管31を経て得られ、放射塔32の中段に
供給される。この塔底留分中の炭化水素成分中に
は、運転条件を適当に選ぶことにより、C4オレ
フイン類を実質的に含まないようにすることも可
能であるが、通常、少量の2−ブテンが混入して
くる。また導管14および導管15から供給され
る原料中にC4アセチレン類が含まれている場合
には、これらは全量この塔底留分中に混入してく
る。 ブテン回収塔24は、例えば5〜20段の棚段か
らなり、選択溶剤と炭化水素成分の分離を行うた
めのものである。塔頂から蒸気流が導管26を経
て抜き出され、凝縮器27で凝縮された後還流槽
28に入り、一部は還流として導管29を介して
ブテン回収塔24の塔頂へ戻され、残りは塔頂留
分として導管30を経てi−ブテン除去装置1に
供給される。なお、この塔頂留分は用いられる選
択溶剤の種類によつては、同伴する溶剤を一部含
んでいることがあり、このような場合には、水洗
等の操作により溶剤を除去した後、i−ブテン除
去装置1に供給される。 導管30を経て得られるブテン回収塔24の塔
頂留分中の炭化水素成分は、C4オレフイン類を
主成分とし、少量のC4パラフイン類を含むが、
ブタジエンの濃度は低く保たれるように条件設定
される。該導管30の中のC4パラフイン類の量
は、導管14および導管15を経て供給される流
れのC4パラフイン類の量の50%以下、好ましく
は30%以下に設定することが望ましい。この量が
50%より多いと、ブタジエン合成工程に供給され
る全炭化水素中のC4パラフイン類の濃度が高く
なり、ブタジエン合成上好ましくない。一方、導
管30を経て抜き出される流れの中のブタジエン
の量は導管14および導管15を経て供給される
ものの10%以下、好ましくは5%以下に設定する
ことが望ましい。この量が10%をこえると、i−
ブテンおよび/またはブタジエン合成工程で反応
等により失われる量が過大となるだけでなく、処
理コストも嵩むことになる。なお、ブテン回収塔
24の運転に必要な熱量は導管23からの蒸気流
により全量供給されるので、塔底部の再沸器は通
常、不要である。 ブテン回収塔24の塔頂留分は導管30を経て
i−ブテン除去装置1に送られるが、i−ブテン
除去方法としては、前述の第2表に示すような公
知の方法を用いることが可能である。例えばThe
Oil and Gas Journal、Dec.2、1957、第87〜95
頁に記載されているような硫酸吸収法、The Oil
and Sas Journal、第68〜71頁(1977年2月21
日)、Hydrocarbon Processing、第175〜179頁
(1979年5月)に記載されている異性化蒸留法、
直鎖炭化水素と分岐炭化水素の形状のちがいを利
用した気相吸着分離法、i−ブテンを2量化した
後蒸留により分離する方法等を用いることができ
る。 これらの内、硫酸吸収法においては、i−ブテ
ンの吸収溶剤として例えば45〜65重量%の硫酸水
素液が用いられる。例えばPetroleum Refiner、
Vol.33(5)第156〜159頁には65重量%硫酸水溶液を
用いる例が、また同誌Vol.41(5)第119〜123頁には
50重量%硫酸水溶液を用いる例が、また、同誌
Vol.48(9)第195〜198頁には45重量%硫酸水溶液を
用いる例が記載されている。これらの方法により
i−ブテンは硫酸水溶液に吸収されてn−ブテン
類を主成分とした炭化水素から分離され、さらに
ストリツピングされて導管2を経て系外に排出さ
れる。なお、i−ブテンの一部は吸収一放散の操
作中に重合してダイマーを主体としたオリゴマー
に変化するので、該オリゴマーは導管4を経て系
外に排出される。i−ブテンを除かれたn−ブテ
ン類を主成分としたC4炭化水素留分は導管5を
介してブタジエン合成装置7に供給される。 異性化蒸留法は、導管30の流れの中に含まれ
る1−ブテンと2−ブテンに異性化した後、蒸留
するものである。異性化反応器の中で1−ブテン
は大部分2−ブテンに変換された後、蒸留塔に供
給され、該塔の塔頂からはi−ブテン、未転化の
1−ブテン、およびi−ブタン(流れ30の中に
含まれていたものおよび異性化反応時一部のi−
ブテンが転化したもの)を主体とした流れが導管
2を経て系外に排出され、一方、該蒸留等の塔底
留分として導管5から2−ブテンを主成分とした
流れが得られ、この流れはブタジエン合成装置7
に供給される。 その他、導管30の流れの中に含まれるi−ブ
テンは、例えば陽イオン交換樹脂を触媒としてメ
タノール等のアルコールと反応せしめ、メチル・
ターシヤリ−ブチルエーテル(MTBE)等にし
て除くこともできる。この方法は、生成する
MTBEがガソリンのオクタン価向上剤として優
れた性能を有していることから注目されているも
のである。MTBE合成反応器で生成したMTBE
は蒸留により他のC4炭化水素類から分離されて
導管2を経て系外に排出される。なお、i−ブテ
ンの状態で回収したい場合には、例えば、
Hydrocarbon Prcoessing第101〜106頁(1981年
8月)に記載されているようにMTBEを触媒の
存在下で分解する装置を併置することにより、導
管2からi−ブテンとして回収することも可能で
ある。一方、i−ブテンをMTBEとして除去さ
れたn−ブテン類を主成分とした炭化水素留分中
にはメタノールが一部溶解し同伴してくるので、
水洗により除去した後、導管5を経て抜き出さ
れ、ブタジエン合成装置7に供給される。 ブタジエン合成装置7では脱水素反応または酸
化脱水素反応が行われるが、反応収率の上で酸化
脱水素法を用いることが好ましい。ここでは酸化
脱水素を例にとり説明する。ブタジエン合成装置
7へは、導管5からの炭化水素留分、または(お
よび)後述するブタジエン精製塔34の塔底から
抜き出される2−ブテンを主成分とする留分が導
管41を経て供給され、さらに導管6を経て酸化
剤としての酸素(通常は空気)および希釈剤とし
てのスチーム、窒素、炭酸ガス等の不活性ガス
(通常はスチーム)が供給される。なお、反応生
成ガスから炭化水素留分を回収した後の非凝縮性
ガスを希釈剤として用いることも可能である。 酸化脱水素法を用いたブタジエン合成装置およ
びガス処理装置については、例えばIndustrial
and Engineering Chemistry、Vol.62、No.5、第
42〜47頁(1970年)、The Oil and Gas
Journal、第60〜61頁(1971年8月2日)、
Hydrocarbon Processing、第133〜135頁(1974
年6月)、同誌、第131〜136頁(1978年11月)等
が参照される。 ブタジエン合成装置7において、n−ブテン類
から酸化脱水素反応によりブタジエンを生成する
反応は約30kcal/モルの発熱反応であり、さらに
一部のn−ブテン類はCO、CO2まで酸化される
が、これによる発熱も無視することができず、し
たがつて反応を円滑に行わせ得るためには温度制
御がきわめて重要である。反応器に供給する炭化
水素をスチーム等で大量に希釈して反応ガスの単
位発熱量を減じ、断熱型反応器を用いることもで
きるが、この場合、反応器出口ガスの温度は入口
温度よりはるかに高いものとなるので、固定床多
管式反応器または流動床型反応器を用いることが
触媒性能の維持の面だけでなく、反応器へ供給す
るガス中のn−ブテン類濃度を高めることがで
き、また反応生成ガスの処理が容易になるという
点からも好ましい。n−ブテン類の酸化脱水素触
媒としては、フエライト系、P−Sn系、Sn−Sb
系、Mo−Bi系等の公知のものが用いられるが、
特にMo−Bi系の触媒がきわめて優れた性能を示
す。酸化脱水素反応は通常250〜600℃、1〜
5atma、空間速度500〜3000hr-1の条件で一般に
行われるが触媒により最適反応条件が異なるのは
当然である。 ブタジエン合成装置7を出た反応生成ガスは、
例えば発熱ボイラーで熱回収された後、導管8を
経てガス処理装置10に供給される。 ガス処理装置10は、ブタジエン合成装置7で
生成した窒素、酸素、CO、CO2等の非凝縮性ガ
ス、水蒸気、ブタジエンを含むC4を主体とした
各種炭化水素、少量の含酸素有機化合物等からな
る流れから、炭化水素留分を回収するものであ
り、例えばIndustrial and Engineering
Chemistry、Vol.62、No.5、第42〜47頁(1970年
5月)、The Oil and Gas Journal、第60〜61頁
(1971年8月2日)に示されるような流れ図のも
のを採用することができる。上記ガス処理装置1
0には導管9から水が導入され、反応生成ガス中
に少量含まれる含酸素有機化合物が水洗除去され
る。この水は導管6から供給されたスチームおよ
び反応で生成したスチームが凝縮したものと合せ
られ、廃水として導管12を介して系外に排出さ
れる。反応生成ガスからスチームを凝縮させて除
去した流れについては、例えば芳香族系の吸収油
により非凝縮性ガスと炭化水素留分とを分離した
後、非凝縮性ガスは導管11から系外に排出され
る。一方、炭化水素留分は、吸収油と分離された
後、必要に応じてブタジエン合成装置7またはガ
ス処理装置10で生じた重質分を分離し、これを
導管13を経て系外に排出した後、導管14を経
て前記抽出蒸留塔16の中段に供給される。 放散塔32は塔16または24と同様に塔頂部
に凝縮器、還流槽を設け、独立した塔としてもよ
いが、例えば特開昭56−128724号公報に記載され
ているように、ブタジエン精製塔34と熱的に結
合することが省エネルギーの観点から好ましい。
この際、放散塔32の塔頂から蒸気流が導管33
により抜き出され、ブタジエン精製塔34の中段
にそのまま供給され、一方、ブタジエン精製塔3
4からは導管33の供給段の近傍段、好ましくは
同一段から液流が側流として抜き出され、導管3
5を経て放散塔32への還流として塔頂部へ供給
される。 放散塔32の塔底部からは実質的に選択溶剤か
らなる流れが抜き出され、図示されていない熱回
収のための熱交換器および冷却器を経て適当な温
度まで冷却された後、道管17により抽出蒸留塔
16へ再循環される。なお、選択溶剤は循環使用
中に重質分が徐々に蓄積してきて、そのままでは
運転に支障を来すので、循環流の一部を抜き出
し、図示されていない溶剤精製工程で精製した
後、循環系に戻すことが好ましい。 ブタジエン精製塔34の塔頂からは蒸気流が導
管36を経て抜き出され、凝縮器37で凝縮され
た後、還流槽38に入り、一部は還流として導管
39によりブタジエン精製塔34の塔頂部に戻さ
れ、残りは塔頂留分として導管40を経て系外に
排出される。この留分は実質的にブタジエンから
なるもので、通常、そのまま製品ブタジエンとす
ることができるが、この留分がアセチレン類を多
量に含んでいる場合には、さらに抽出蒸留等によ
り脱アセチレンされた後、製品ブタジエンとされ
る。一方、ブタジエン精製塔34の塔底部からは
少量のブタジエンを含む主に2−ブテンからなる
留分が導管41を経て得られ、通常ブタジエン合
成装置7に再循環されるが、2−ブテンの濃度が
低く重質分が多い場合には導管41′により系外
に排出することもできる。 なお第3図において、塔16,32および34
には図示を省略したが、必要に応じて塔の運転に
必要な熱を供給するための再沸器等が設けられて
いる。また各配管系に設ける弁などは図示を省略
されている。 以下、具体的実施例により本発明をさらに詳細
に説明する。 実施例 1 第3図の流れにしたがつて、実質的にブタジエ
ンを含有しないC4炭化水素留分を原料として本
発明を実施した。導管15から第3表に示す組成
を有するC4炭化水素留分23131Kg/hrを道管15
aに示す位置から、また酸化脱水素工程から得ら
れた、第3表に示す組成を有する、ブタジエンを
含有するC4炭化水素留分8571Kg/hrを導管14
から、それぞれ抽出蒸留塔16に供給した。また
該塔の塔頂付近に選択溶剤としてのアセトニトリ
ル92重量%および水8重量%からなる溶剤166265
Kg/hrが53℃の温度で導管17を通して供給され
た。抽出蒸留塔16は塔頂圧5.0気圧、塔頂温度
42℃、塔底温度109℃で運転され、塔頂留分とし
て第3表に示す組成を有する、C4パラフイン類
を主成分とする留分11754Kg/hrが導管22を経
て得られた。また抽出蒸留塔16の塔底からはブ
タジエンを主成分とする炭化水素成分と選択溶剤
からなる流れ171512Kg/hrが導管31を経て抜き
出され、放散塔32の中央部に供給された。なお
第3図には図示されていないが、還流槽20に
は、水に富む相が少量分離してくるのでこれを層
分離し、653Kg/hrの流量で系外に排出した。こ
の流れはアセトニトリル7重量%を含む水溶液で
あつた。また導管22から抜き出される流れはア
セトニトリルをかなり含んでいるため、図示され
ていない水洗塔でアセトニトリルを水洗除去した
後、系外に排出した。 抽出蒸留塔16の原料の供給されている段(導
管14および導管15aによる)の中間の段から
側流を蒸気流として導管23から抜き出してブテ
ン回収塔24の塔底部に供給し、一方、ブテン回
収塔24の塔底留分38222Kg/hrを導管25によ
り、前記側流として抜き出した同一段に供給し
た。ブテン回収塔24は塔頂圧4.5気圧、塔頂温
度48℃で運転され、かくして塔頂留分として、第
3表に示した組成のC4パラフイン類から主に構
成される留分13815Kg/hrを導管30により抜き
出した。この流れはアセトニトリルをかなり含ん
でいるので、図には示していない水洗塔でアセト
ニトリルを水洗除去した後、i−ブテン除去装置
1に供給した。また図は示していないが、還流槽
28には水に富んだ相が少量分離してくるので、
これを層分離し、233Kg/hrの流量で系外へ排出
した。この流れはアセトニトリル4重量%を含ん
だ水溶液であつた。 イソブテン除去装置1では65%硫酸水溶液をi
−ブテン吸収溶剤として用いる方法を採用した。
かくして導管5から第3表に示した組成を有する
n−ブテン類を主成分とした留分9573Kg/hrが得
られ、この流れは、述する蒸留塔34の塔底から
導管41を経て得られる留分106Kg/Hrと合流さ
れて、酸化脱水素反応装置7へ供給された。 酸化脱水素反応装置(ブタジエン合成装置)7
には導管6から空気24249Kg/Hrおよびスチーム
3998Kg/Hrが供給された。 酸化脱水素反応器は、内径28mmの管から構成さ
れた多管式反応器であり、管内には、例えば特公
昭53−41648号公報に記載されているように、
Mo−Bi−Fe−Co−Sb(3価)−Sb(5価)の複合
酸化物を粒径4mmのα−アルミナ担体に担持させ
て粒径約5mmとした球状触媒が充填され、また管
外には溶融塩が循環され(入口温度335℃)、反応
温度が調節される。反応器入口の圧力を1.7気圧
として反応させたところ、反応器に供給されたn
−ブテン類の85%が反応し、そのうち90%がブタ
ジエンに変換された。 酸化脱水素装置7を出た反応生成ガスは導管8
を経てガス処理装置10に供給される。ガス処理
装置10では反応生成ガスの急冷、圧縮、反応で
副生した含酸素有機化合物の水洗除去、吸収油に
よる非凝縮性ガスから炭化水素留分の回収等の操
作が行われている。含酸素有機化合物と水洗除去
するための洗浄水31553Kg/Hrが導管9から系に
供給される一方、含酸有機化合物を含む廃水
38684Kg/Hrが導管12から、また重質分38Kg/
Hrが導管13から、および非凝縮性ガスを主成
分とする流れ22186Kg/Hrが導管11からそれぞ
れ系外に排出され、かくして導管14からブタジ
エンを含有するC4留分8541Kg/Hrが得られ、こ
の流れは前述の如く抽出蒸留塔16に供給され
た。 放散塔32は塔頂圧5.2気圧、塔頂温度47℃、
塔底温度134℃で運転され、塔頂からは蒸気流が
導管33により22903Kg/Hr抜き出され、ブタジ
エン精製塔34の中央部に供給された。一方、ブ
タジエン精製塔34へ導管33が接続している同
一段からは液流が導管35により16297Kg/Hr抜
き出されて放散塔32の塔頂部へ還流として供給
された。放散塔32の塔底部からは炭化水素を含
まない溶剤164906Kg/Hrが抜き出され、導管1
7を経て抽出蒸留塔16に再循環された。この循
環溶剤流は、使用中に重質油等が蓄積してきてそ
のままでは円滑な運転に支障をきたすので、165
Kg/Hr(循環流の1%に相当する)が抜き出さ
れ、図示されていない溶剤精製部で処理された
後、溶剤循環流に戻された。導管22および導管
30の流れを水洗して回収されたアセトニトリル
水溶液、ならびに還流槽20および還流槽28の
炭化水素層から分離された水層は、一括処理して
アセトニトリルを濃縮回収し、溶剤循環系に示し
た。 ブタジエン精製塔34は、塔頂圧4.4気圧、塔
頂温度41℃塔底温度50℃で運転され、塔頂および
塔底留分として第3表に示した組成を有する留分
が、導管40および導管41を経てそれぞれ6413
Kg/Hrおよび106Kg/Hr得られた。前者の流れ
は必要に応じてさらに精製されるが、本実施例で
示した酸化脱水素の触媒系を用いた場合には、
C4アセチレン類の生成がわめてわずかであるた
め、これ以上の精製を要することなく、高純度の
製品ブタジエンとすることができた。一方、後者
の流れは酸化脱水素装置7に再循環された。
[Table] Table 2 conceptually shows the separation status of C 4 paraffins and olefins in the main separation methods for C 4 hydrocarbons. Various types of C4 that can be supplied
The fraction contains substantially no i-butene, which is used as a raw material for the production of butadiene by dehydrogenation or oxidative dehydrogenation, and most of the C4 paraffins have been removed.
- There is no single method that can separate and obtain butenes in high yield; a combination of two or more methods is required. For example, in Petrochemical Industry Handbook (Asakura Shoten, 1962), p. 178, Figures 7 and 6B, the C4 fraction is first treated with a sulfuric acid absorption device to remove i-butene, and then subjected to an extractive distillation device to remove n-butene. A process diagram for obtaining butenes is shown. Also Oil & Gas
Journal 55 (48), p. 87, states that the raw material C4 fraction is sent to a raw material preparation process consisting of a sulfuric acid absorption device and an extractive distillation device to remove i-butene, i-butane, and n-butane. A fraction is obtained, and this fraction is then sent to a butadiene synthesis process consisting of a dehydrogenation device and a product gas treatment device to obtain a crude butadiene fraction, and this fraction is further sent to a butadiene purification process to obtain butadiene. Additionally, a method is described in which an unreacted C4 fraction containing n-butenes as a main component is separated and recovered in a butadiene purification step and recycled to a butadiene synthesis step and/or a raw material preparation step. Further UOP, 1978, Technology
At Conference H-23, the 4 fractions of raw material C were first subjected to a sulfuric acid absorption device to remove i-butene, and the remaining fraction was removed.
A process for removing butanes and obtaining n-butenes through a C 4 CLEX apparatus is described. In the methods exemplified above, the sulfuric acid absorption method is used to remove i-butene, but
As is clear from Table 2, it can be easily inferred that the etherification method, gas phase adsorption method, and dimerization method can be used in place of the sulfuric acid absorption method. The entire process of combining these n-butene production processes (raw material preparation process) with a butadiene synthesis process by dehydrogenation or oxidative dehydrogenation and a butadiene purification process to obtain high-purity butadiene can be described in Oil & Gas Journal 55 ( 48), page 87, as shown in Figure 1. That is, the C4 fraction raw material containing C4 paraffins and olefins is first sent to the raw material preparation process,
Substantially all i-butene and most (or substantially all) C4 paraffins are removed.
The n-butene fraction thus obtained is sent to a butadiene synthesis step, and some n-butenes are converted to butadiene, which is sent as a crude butadiene fraction to a butadiene purification step. In the butadiene purification process, unreacted C 4 fraction is separated from butadiene, and the former fraction is mainly recycled to the butadiene synthesis process. However, if the separation of C 4 paraffins is insufficient in the raw material preparation process, C4 paraffins are inactive in the reaction under the catalyst used for normal dehydrogenation or oxidative dehydrogenation of n-butenes, and they remain in the system as they are, gradually accumulating and causing a serious hindrance to operation. will come. For this reason, part or all of the recycle stream from the butadiene purification process is recycled to the raw material preparation process. However, obtaining n-butenes by combining these existing technologies not only complicates the process and increases equipment costs, but also increases operating diameter costs. Considering the competition between the butadiene produced by separating and refining the butadiene in the C4 fraction, which is a by-product from steam cracking equipment such as naphtha, a major economic problem arises, and improvements are required. That was the reality. As a result of studies to solve the problems of these conventional techniques, the present inventors found that the raw material preparation process for producing butadiene by dehydrogenation or oxidative dehydrogenation is as follows:
Rather than looking at it independently, we can construct a more rational process by considering it in conjunction with the butadiene purification process, which has a common element in terms of separating each component in the C4 fraction. As a result of intensive studies based on the idea that this might be the case, we found that the raw material C4 fraction containing at least n-butenes (if it contains light fractions and/or heavy fractions other than C4 , it is necessary to (removed in advance by distillation etc.), together with a C 4 fraction containing butadiene obtained from the dehydrogenation or oxidative dehydrogenation step described below, or separately, directly feeding it to, for example, the middle stage of an extractive distillation column, A fraction containing C 4 paraffins as a main component is distilled from the top of the column, while a stage for supplying a C 4 fraction containing butadiene obtained from the dehydrogenation or oxidative dehydrogenation step and a column near the top of the column are distilled. A side stream rich in n-butenes is extracted as a vapor stream from a stage between the selective solvent supply stage and a selective solvent and a fraction mainly composed of butadiene are extracted from the bottom of the column. The concentration of n is relatively reduced.
- It has been found that butenes are obtained as a side stream of an extractive distillation column and that by removing i-butene from this fraction by known methods, it can be used as a raw material for dehydrogenation or oxidative dehydrogenation (butadiene synthesis step),
This has led to the present invention. That is, in the present invention, a C4 hydrocarbon fraction (D fraction) containing at least n-butenes is supplied to an extractive distillation column (B column), and distilled in an atmosphere of a selective solvent. At the top of the column, a fraction containing C4 paraffins as the main component was obtained as a hydrocarbon component.
Mainly as a hydrocarbon component from the stage between the upper side of the G fraction supply stage and the lower side of the selective solvent supply stage, which will be described later.
The fraction containing C4 olefins is extracted as a side stream, and the fraction is fed to the i-butene removal step (F step) to substantially remove the i-butene and make n-butenes the main component. A fraction is obtained, and the fraction is supplied to a dehydrogenation or oxidative dehydrogenation step (Step A) to convert n-butenes into 1,3-butadiene, containing the 1,3-butadiene thus obtained. C 4
A hydrocarbon fraction (G fraction) is supplied alone or together with the D fraction to the B column, and from the bottom of the column, the hydrocarbon component mainly consists of 1,3-butadiene, and further selected Extract the fraction containing the solvent,
It is characterized by separating 1,3-butadiene from the fraction. In the present invention, the fraction consisting of hydrocarbons containing butadiene as a main component and a selective solvent obtained from the bottom of the extractive distillation column is obtained by a known method, e.g.
Encyclopedia of Chemical Processing and
Design, Vol. (Marcel Dekker, Inc.1977) No.
Various 1st to 2nd paragraphs listed on pages 144-154
It can be purified to high purity butadiene by stage extractive distillation. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart showing the main steps of the present invention. The difference from the conventional process shown in FIG. C 4 in the C 4 hydrocarbon fraction containing the raw C 4 hydrocarbon fraction and butadiene obtained from the butadiene synthesis process (dehydrogenation or oxidative dehydrogenation process)
Separation and removal of paraffins, recovery of C4 olefins, and concentration and separation of butadiene are performed in one extractive distillation column. Furthermore, by passing the raw material C4 hydrocarbon fraction through an extractive distillation column (butadiene purification step) before the i-butene removal step, it can be used as is even if the raw material contains butadiene in any proportion. Therefore, there is no need to process the C4 fraction containing high concentrations of butadiene, which is produced as a by-product from naphtha and other steam cracking equipment, in a separate butadiene purification equipment before the i-butene removal process, and the C4 fraction is directly recycled into the main stream. It can be used as a raw material for inventions. Next, FIG. 3 is a flow sheet showing an example of the butadiene production method based on the present invention, and shows an example of a one-stage extractive distillation method as the butadiene purification process. In the figure, the C 4 hydrocarbon fraction of the raw material is supplied via conduit 15 and/or the C 4 fraction containing butadiene obtained by dehydrogenation or oxidative dehydrogenation from gas treatment device 10 is supplied via conduit 14. Both are supplied to the extractive distillation column 16 in the butadiene purification process. The supply position of the raw material supplied from the conduit 15 is appropriately selected to be higher, the same level, or lower than the supply position of the conduit 14, depending on its composition (mainly butadiene concentration). Conduits 15a, 15b, 15c, and 15d show piping to the appropriate stages. In addition, the raw material
If there are many C 3 or less or C 5 or more components in the C 4 hydrocarbon fraction, after removing them in advance in a preliminary distillation step,
Preferably, it is supplied via conduit 15. In addition, if there is a large amount of i-butane in the raw material, remove part or all of it in advance in a preliminary distillation step, and then
It is also possible to reduce the load on the extractive distillation column 16 by supplying it to the extractive distillation column 16 via the column. A selective solvent is supplied from a conduit 17 near the top of the extractive distillation column 16 . Any selective solvent may be used as long as it can be used to separate butanes/butenes/butadiene, such as acetone, acetonitrile, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, furfural, etc. alone or in combination,
Alternatively, a mixed solvent with water is preferably used. From the top of the extractive distillation column 16, a vapor stream enters conduit 18.
After being concentrated in a condenser 19, it enters a reflux tank 20, where a portion is returned to the top of the column via a conduit 21 as reflux, and the remainder is sent out of the system via a conduit 22 as an overhead fraction. It is discharged. This column overhead fraction contains n-butane, i-butane, etc. as hydrocarbon components.
The main component is C 4 paraffins, and operating conditions are selected to keep the loss of C 4 olefins low. Also, depending on the type of selective solvent used, some of this may be entrained in the overhead fraction, so if necessary, recover the solvent by washing with water, etc., and remove the hydrocarbon fraction. Purification can be carried out. In the extractive distillation column 16, the gas treatment device 10
A vapor stream is withdrawn as a side stream via conduit 23 from the stage between the stage in which the C 4 feed containing butadiene obtained from is fed and the selective solvent feed stage is fed to the bottom of the butene recovery column 24. Ru. On the other hand, a liquid stream is withdrawn from the bottom of the butene recovery column 24 via a conduit 25, and is supplied to a nearby stage, particularly preferably the same stage, from which the side stream of the extractive distillation column 16 was withdrawn. On the other hand, a mixture of a hydrocarbon component containing butadiene as a main component and a selective solvent is obtained from the bottom of the extractive distillation column 16 via a conduit 31, and is supplied to the middle stage of the radiant column 32. It is possible to make the hydrocarbon components in the bottom fraction substantially free of C4 olefins by appropriately selecting operating conditions, but usually a small amount of 2-butene is added. is mixed in. Further, if the raw materials supplied from conduit 14 and conduit 15 contain C 4 acetylenes, the entire amount thereof is mixed into the bottom fraction. The butene recovery column 24 consists of, for example, 5 to 20 trays, and is used to separate the selective solvent and hydrocarbon components. A vapor stream is withdrawn from the top of the column via conduit 26, condensed in a condenser 27 and then entered into a reflux tank 28, a portion of which is returned as reflux to the top of the butene recovery column 24 via conduit 29, and the remainder is fed as an overhead fraction to the i-butene removal unit 1 via conduit 30. Note that depending on the type of selective solvent used, this column overhead fraction may contain some of the entrained solvent, and in such cases, after removing the solvent by washing with water etc. The i-butene removal device 1 is supplied. The hydrocarbon component in the overhead fraction of the butene recovery column 24 obtained via the conduit 30 is mainly composed of C 4 olefins and contains a small amount of C 4 paraffins.
Conditions are set such that the concentration of butadiene is kept low. The amount of C 4 paraffins in the conduit 30 is desirably set to less than 50%, preferably less than 30%, of the amount of C 4 paraffins in the stream supplied via conduits 14 and 15. This amount
When it is more than 50%, the concentration of C 4 paraffins in the total hydrocarbons supplied to the butadiene synthesis step becomes high, which is not preferable in terms of butadiene synthesis. On the other hand, it is desirable to set the amount of butadiene in the stream withdrawn via conduit 30 to less than 10%, preferably less than 5%, of that supplied via conduits 14 and 15. If this amount exceeds 10%, i-
Not only will the amount lost by reaction etc. in the butene and/or butadiene synthesis step become excessive, but the processing cost will also increase. Incidentally, since the amount of heat necessary for operating the butene recovery column 24 is entirely supplied by the vapor flow from the conduit 23, a reboiler at the bottom of the column is usually not required. The top fraction of the butene recovery column 24 is sent to the i-butene removal device 1 through the conduit 30, and the known methods shown in Table 2 above can be used to remove the i-butene. It is. For example, the
Oil and Gas Journal, Dec.2, 1957, No. 87-95
The sulfuric acid absorption method, as described on page The Oil
and Sas Journal, pp. 68-71 (February 21, 1977)
The isomerization distillation method described in Hydrocarbon Processing, pp. 175-179 (May 1979);
A gas phase adsorption separation method that takes advantage of the difference in shape between straight-chain hydrocarbons and branched hydrocarbons, a method in which i-butene is dimerized and then separated by distillation, etc. can be used. Among these, in the sulfuric acid absorption method, for example, a 45 to 65% by weight hydrogen sulfate solution is used as an i-butene absorption solvent. For example, Petroleum Refiner,
Vol. 33(5), pages 156-159, contains an example using a 65% sulfuric acid aqueous solution, and Vol. 41(5), pages 119-123,
An example using a 50% by weight sulfuric acid aqueous solution is also reported in the same magazine.
Vol. 48(9), pages 195 to 198, describes an example using a 45% by weight aqueous sulfuric acid solution. By these methods, i-butene is absorbed into an aqueous sulfuric acid solution, separated from hydrocarbons mainly composed of n-butenes, and further stripped and discharged from the system through conduit 2. Incidentally, a part of i-butene is polymerized during the absorption-diffusion operation and changes into oligomers mainly composed of dimers, so the oligomers are discharged from the system through the conduit 4. The C 4 hydrocarbon fraction containing n-butenes as a main component from which i-butene has been removed is supplied to a butadiene synthesis unit 7 via a conduit 5 . The isomerization distillation method involves isomerizing the stream in conduit 30 into 1-butene and 2-butene, which are then distilled. In the isomerization reactor, 1-butene is mostly converted to 2-butene and then fed to a distillation column, from the top of which are i-butene, unconverted 1-butene, and i-butane. (contained in stream 30 and some i- during the isomerization reaction)
A stream mainly composed of 2-butene (converted butene) is discharged from the system through conduit 2, while a stream mainly composed of 2-butene is obtained from conduit 5 as the bottom fraction of the distillation, etc. Flow is from butadiene synthesizer 7
is supplied to In addition, the i-butene contained in the flow of the conduit 30 may be reacted with an alcohol such as methanol using a cation exchange resin as a catalyst, for example, to react with an alcohol such as methanol.
It can also be removed using tertiary butyl ether (MTBE) or the like. This method generates
MTBE is attracting attention because of its excellent performance as a gasoline octane number improver. MTBE produced in MTBE synthesis reactor
is separated from other C 4 hydrocarbons by distillation and discharged from the system via conduit 2. In addition, if you want to recover it in the state of i-butene, for example,
It is also possible to recover it as i-butene from conduit 2 by co-locating a device for decomposing MTBE in the presence of a catalyst as described in Hydrocarbon Prcoessing, pages 101-106 (August 1981). . On the other hand, methanol is partially dissolved and entrained in the hydrocarbon fraction mainly composed of n-butenes from which i-butene is removed as MTBE.
After being removed by water washing, it is extracted through a conduit 5 and supplied to a butadiene synthesis device 7. Although a dehydrogenation reaction or an oxidative dehydrogenation reaction is performed in the butadiene synthesis apparatus 7, it is preferable to use an oxidative dehydrogenation method in view of the reaction yield. Here, oxidative dehydrogenation will be explained as an example. The hydrocarbon fraction from the conduit 5 or (and) the fraction containing 2-butene as a main component extracted from the bottom of the butadiene purification column 34 (described later) is supplied to the butadiene synthesis apparatus 7 via the conduit 41. Further, via a conduit 6, oxygen (usually air) as an oxidizing agent and an inert gas (usually steam) such as steam, nitrogen or carbon dioxide as a diluent are supplied. Note that it is also possible to use a non-condensable gas after recovering the hydrocarbon fraction from the reaction product gas as a diluent. For butadiene synthesis equipment and gas treatment equipment using the oxidative dehydrogenation method, for example, Industrial
and Engineering Chemistry, Vol.62, No.5, No.
pp. 42-47 (1970), The Oil and Gas
Journal, pp. 60-61 (August 2, 1971),
Hydrocarbon Processing, pp. 133-135 (1974
(June 1978), the same magazine, pp. 131-136 (November 1978). In the butadiene synthesis device 7, the reaction of producing butadiene from n-butenes by oxidative dehydrogenation is an exothermic reaction of approximately 30 kcal/mol, and some n-butenes are further oxidized to CO and CO2. The heat generated by this cannot be ignored, and therefore temperature control is extremely important in order to allow the reaction to proceed smoothly. It is also possible to use an adiabatic reactor by diluting a large amount of hydrocarbons supplied to the reactor with steam or the like to reduce the unit calorific value of the reaction gas, but in this case, the temperature of the reactor outlet gas is much higher than the inlet temperature. Therefore, using a fixed bed multitubular reactor or a fluidized bed reactor not only maintains catalyst performance but also increases the concentration of n-butenes in the gas supplied to the reactor. This method is preferable from the viewpoint that the reaction product gas can be easily treated. Examples of oxidative dehydrogenation catalysts for n-butenes include ferrite, P-Sn, and Sn-Sb.
Known materials such as Mo-Bi system, Mo-Bi system, etc. are used.
In particular, Mo-Bi catalysts show extremely excellent performance. Oxidative dehydrogenation reaction is usually 250-600℃, 1-
The reaction is generally carried out under conditions of 5 atma and a space velocity of 500 to 3000 hr -1 , but it goes without saying that the optimum reaction conditions vary depending on the catalyst. The reaction product gas leaving the butadiene synthesizer 7 is
For example, after the heat is recovered in a heat generating boiler, it is supplied to the gas treatment device 10 via a conduit 8. The gas treatment device 10 is configured to process non-condensable gases such as nitrogen, oxygen, CO, and CO 2 generated in the butadiene synthesis device 7, water vapor, various hydrocarbons mainly composed of C 4 including butadiene, small amounts of oxygen-containing organic compounds, etc. It is used to recover hydrocarbon fractions from streams consisting of
Chemistry, Vol. 62, No. 5, pp. 42-47 (May 1970), The Oil and Gas Journal, pp. 60-61 (August 2, 1971). Can be adopted. The above gas treatment device 1
Water is introduced from the conduit 9 into the reactor 0, and a small amount of oxygen-containing organic compound contained in the reaction product gas is washed away with water. This water is combined with the steam supplied from the conduit 6 and the condensed steam generated by the reaction, and is discharged out of the system via the conduit 12 as waste water. For the stream obtained by condensing and removing steam from the reaction product gas, for example, after separating the non-condensable gas and the hydrocarbon fraction using an aromatic absorption oil, the non-condensable gas is discharged from the system through the conduit 11. be done. On the other hand, after the hydrocarbon fraction was separated from the absorbed oil, heavy components generated in the butadiene synthesis device 7 or the gas treatment device 10 were separated as necessary, and this was discharged outside the system through the conduit 13. Thereafter, it is supplied to the middle stage of the extractive distillation column 16 via a conduit 14. The stripping column 32 may be provided with a condenser and a reflux tank at the top of the column like the columns 16 or 24, and may be an independent column. 34 is preferable from the viewpoint of energy saving.
At this time, the vapor flow from the top of the stripping tower 32 to the conduit 33
is extracted from the butadiene purification column 34 and supplied as it is to the middle stage of the butadiene purification column 34
4, a liquid stream is withdrawn as a side stream from a stage adjacent to, preferably the same as, the supply stage of conduit 33, and
5 and is supplied to the top of the column as reflux to the stripping column 32. A stream consisting essentially of the selective solvent is withdrawn from the bottom of the stripping column 32 and cooled to a suitable temperature through a heat exchanger and a cooler (not shown) for heat recovery, and then passed through the pipe 17. is recycled to the extractive distillation column 16. Note that heavy components gradually accumulate in selective solvents during cyclic use, which can cause problems in operation, so a portion of the circulating flow is extracted and purified in a solvent purification process (not shown) before being recycled. It is preferable to return it to the system. A vapor stream is withdrawn from the top of the butadiene purification column 34 through a conduit 36, condensed in a condenser 37, and then entered into a reflux tank 38, and a portion is passed through a conduit 39 as reflux to the top of the butadiene purification column 34. The remainder is discharged outside the system via conduit 40 as an overhead fraction. This fraction essentially consists of butadiene, and can usually be used as a product butadiene as is, but if this fraction contains a large amount of acetylenes, it may be further deacetylated by extractive distillation, etc. After that, the product was made into butadiene. On the other hand, a fraction mainly consisting of 2-butene containing a small amount of butadiene is obtained from the bottom of the butadiene purification column 34 via a conduit 41 and is normally recycled to the butadiene synthesis apparatus 7, but the concentration of 2-butene is If the weight is low and the heavy content is large, it can be discharged out of the system through the conduit 41'. In addition, in FIG. 3, columns 16, 32 and 34
Although not shown in the figure, a reboiler or the like is provided to supply the heat necessary for the operation of the tower as necessary. Also, valves and the like provided in each piping system are omitted from illustration. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to specific examples. Example 1 The present invention was carried out according to the flow shown in FIG. 3 using a C 4 hydrocarbon fraction containing substantially no butadiene as a raw material. 23,131 kg/hr of C4 hydrocarbon fraction having the composition shown in Table 3 is transferred from conduit 15 to conduit 15.
8571 Kg/hr of a butadiene-containing C 4 hydrocarbon fraction obtained from the position shown in a and having the composition shown in Table 3 obtained from the oxidative dehydrogenation process was introduced into conduit 14.
These were respectively supplied to the extractive distillation column 16. In addition, a solvent 166265 consisting of 92% by weight of acetonitrile and 8% by weight of water as a selective solvent was placed near the top of the column.
Kg/hr was fed through conduit 17 at a temperature of 53°C. The extractive distillation column 16 has a top pressure of 5.0 atm and a top temperature of 5.0 atm.
It was operated at a temperature of 42° C. and a bottom temperature of 109° C., and 11,754 kg/hr of a C 4 paraffin-based fraction having the composition shown in Table 3 was obtained as an overhead fraction via conduit 22. Further, from the bottom of the extractive distillation column 16, a stream of 171,512 kg/hr consisting of a hydrocarbon component mainly composed of butadiene and a selective solvent was extracted through a conduit 31 and supplied to the center of the stripping column 32. Although not shown in FIG. 3, a small amount of water-rich phase was separated in the reflux tank 20, so this was separated into layers and discharged to the outside of the system at a flow rate of 653 kg/hr. This stream was an aqueous solution containing 7% by weight acetonitrile. Further, since the flow extracted from the conduit 22 contained a considerable amount of acetonitrile, the acetonitrile was washed away with water in a water washing tower (not shown) and then discharged to the outside of the system. A side stream from an intermediate stage of the raw material-supplied stages of the extractive distillation column 16 (via conduits 14 and 15a) is extracted as a vapor stream through conduit 23 and fed to the bottom of the butene recovery column 24, while the butene A bottom fraction of 38,222 Kg/hr from the recovery column 24 was supplied via a conduit 25 to the same stage from which it was extracted as the side stream. The butene recovery column 24 is operated at a top pressure of 4.5 atm and a top temperature of 48°C, and thus a top fraction of 13,815 kg/hr is obtained, which is mainly composed of C 4 paraffins having the composition shown in Table 3. was extracted through conduit 30. Since this stream contained a considerable amount of acetonitrile, the acetonitrile was washed away with water in a water washing tower (not shown) and then fed to the i-butene removal apparatus 1. Although not shown in the figure, a small amount of water-rich phase separates into the reflux tank 28, so
This was separated into layers and discharged to the outside of the system at a flow rate of 233 Kg/hr. This stream was an aqueous solution containing 4% by weight acetonitrile. In isobutene removal equipment 1, a 65% sulfuric acid aqueous solution is
- The method of using butene as an absorption solvent was adopted.
In this way, 9573 kg/hr of a fraction mainly composed of n-butenes having the composition shown in Table 3 is obtained from conduit 5, and this stream is obtained from the bottom of distillation column 34 through conduit 41. It was combined with a fraction of 106 Kg/Hr and supplied to the oxidative dehydrogenation reactor 7. Oxidation dehydrogenation reactor (butadiene synthesis equipment) 7
24249Kg/Hr of air and steam from conduit 6
3998Kg/Hr was supplied. The oxidation dehydrogenation reactor is a multitubular reactor composed of tubes with an inner diameter of 28 mm, and inside the tubes, as described in Japanese Patent Publication No. 53-41648,
The composite oxide of Mo-Bi-Fe-Co-Sb (trivalent) and Sb (pentavalent) was supported on an α-alumina carrier with a particle size of 4 mm, and a spherical catalyst with a particle size of about 5 mm was filled. Molten salt is circulated outside (inlet temperature 335°C) to control the reaction temperature. When the reaction was carried out with the pressure at the reactor inlet set to 1.7 atm, the n supplied to the reactor
-85% of the butenes were reacted, of which 90% was converted to butadiene. The reaction product gas leaving the oxidation dehydrogenation device 7 is transferred to the conduit 8
The gas is supplied to the gas processing device 10 through the. The gas processing device 10 performs operations such as quenching and compressing the reaction product gas, washing and removing oxygen-containing organic compounds produced by the reaction with water, and recovering hydrocarbon fractions from the non-condensable gas using absorbed oil. While 31,553 Kg/Hr of washing water for removing oxygen-containing organic compounds and washing with water is supplied to the system from conduit 9, wastewater containing acid-containing organic compounds
38684Kg/Hr from conduit 12, and 38Kg/Hr of heavy
Hr is discharged from the conduit 13 and a flow of 22186 Kg/Hr mainly composed of non-condensable gases is discharged from the system from the conduit 11, and thus a C 4 fraction containing butadiene of 8541 Kg/Hr is obtained from the conduit 14. This stream was fed to extractive distillation column 16 as described above. The stripping tower 32 has a top pressure of 5.2 atm, a top temperature of 47°C,
The column was operated at a bottom temperature of 134° C., and a vapor stream of 22,903 Kg/Hr was extracted from the top of the column through conduit 33 and fed to the center of the butadiene purification column 34. On the other hand, a liquid stream of 16,297 Kg/Hr was extracted through a conduit 35 from the same stage to which the conduit 33 was connected to the butadiene purification column 34, and was supplied to the top of the stripping column 32 as reflux. From the bottom of the stripping tower 32, 164,906 Kg/Hr of solvent that does not contain hydrocarbons is extracted and transferred to the conduit 1.
7 and then recycled to the extractive distillation column 16. This circulating solvent flow accumulates heavy oil during use and interferes with smooth operation, so 165
Kg/Hr (corresponding to 1% of the recycle stream) was withdrawn and treated in a solvent purification section (not shown) before being returned to the solvent recycle stream. The acetonitrile aqueous solution recovered by washing the streams in the conduits 22 and 30 with water, and the aqueous layer separated from the hydrocarbon layer in the reflux tanks 20 and 28 are collectively processed to concentrate and recover acetonitrile, and the solvent circulation system It was shown to. The butadiene purification column 34 is operated at a top pressure of 4.4 atm and a top temperature of 41 degrees centigrade and a bottom temperature of 50 degrees centigrade, and fractions having the compositions shown in Table 3 as top and bottom fractions are passed through conduit 40 and 6413 each via conduit 41
Kg/Hr and 106 Kg/Hr were obtained. The former stream is further purified if necessary, but when using the oxidative dehydrogenation catalyst system shown in this example,
Since the production of C 4 acetylenes was extremely small, a highly pure butadiene product could be obtained without the need for further purification. Meanwhile, the latter stream was recycled to the oxidative dehydrogenation unit 7.

【表】【table】

【表】 実施例 2 第3図の流れにしたがつて、かなりの量のブタ
ジエンを含有したC4炭化水素留分(ナフサのス
チームクラツキングにより生成したC4留分を選
択的水添装置で処理して該留分中のアセチレン類
を水添除去したもの)を原料とし、導管15から
第4表に示す組成を有するC4炭化水素留分を導
管15bに示す位置から供給した以外は実施例1
と同様にして本発明を実施した。主な導管中の流
れの組成および流量を第4表および第5表に示し
た。 導管40を経て得られる留分は、これ以上の精
製を要することなく高純度のブタジエン製品とす
ることができた。
[Table] Example 2 According to the flow shown in Figure 3, a C 4 hydrocarbon fraction containing a considerable amount of butadiene (a C 4 fraction produced by steam cracking of naphtha) was processed in a selective hydrogenation unit. except that a C 4 hydrocarbon fraction having the composition shown in Table 4 was supplied from conduit 15 from the position shown in conduit 15b. Example 1
The present invention was carried out in the same manner. Flow compositions and flow rates in the main conduits are shown in Tables 4 and 5. The fraction obtained via conduit 40 could be made into a high purity butadiene product without the need for further purification.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 以上、本発明によれば、C4炭化水素原料から
i−ブテンを除去することなく、直接、抽出蒸留
工程(ブタジエン精製工程)に送り、ここでブテ
ン類の回収、パラフイン類の分離除去およびブタ
ジエンの濃縮を同時に行うとともに、ブテン類は
i−ブテン除去工程でi−ブテンを除去した後、
ブタジエン合成工程および同精製工程に送るよう
にしたので、従来、ブタジエン合成工程の前にお
かれたパラフイン類の除去工程が不要になり、プ
ロセスの簡略化、設備費、運転費の軽減等が達成
され、また原料はi−ブテン等を除去することな
く直接、抽出蒸留工程に供給されるので、例えば
高濃度のブタン類、ブタジエン等を含む原料でも
使用可能になり、プロセスの汎用性を高めること
ができる。
[Table] As described above, according to the present invention, i-butene is not removed from the C4 hydrocarbon raw material and is directly sent to the extractive distillation process (butadiene purification process), where butenes are recovered and paraffins are separated. In addition to simultaneously removing and concentrating butadiene, butenes are removed in the i-butene removal step, and then
Since it is sent to the butadiene synthesis process and the same purification process, the paraffin removal process that was conventionally placed before the butadiene synthesis process is no longer necessary, simplifying the process and reducing equipment costs and operating costs. Furthermore, since the raw material is directly supplied to the extractive distillation process without removing i-butene, etc., it is possible to use raw materials containing high concentrations of butanes, butadiene, etc., increasing the versatility of the process. Can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、従来の1,3−ブタジエンの製造工
程を示す流れ図、第2図は本発明の主要工程を示
す流れ図、第3図は、本発明の一実施例を示す具
体的製造工程の流れ図である。 1……イソブテン除去装置、7……ブタジエン
合成装置、10……ガス処理装置、16……抽出
蒸留塔、24……ブテン回収塔、32……放散
塔、34……ブタジエン精留塔。
Figure 1 is a flowchart showing the conventional manufacturing process of 1,3-butadiene, Figure 2 is a flowchart showing the main steps of the present invention, and Figure 3 is a flowchart showing the specific manufacturing process of an embodiment of the present invention. This is a flowchart. 1... Isobutene removal device, 7... Butadiene synthesis device, 10... Gas processing device, 16... Extractive distillation column, 24... Butene recovery column, 32... Stripping column, 34... Butadiene rectification column.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくともn−ブテン類を含有した炭素数4
(C4)の炭化水素留分(D留分)を抽出蒸留塔
(B塔)に供給し、選択溶剤の雰囲気下で蒸留を
行い、塔頂からは炭化水素成分としてC4パラフ
イン類を主成分とした留分を得、後記するG留分
の供給段の上側でかつ選択溶剤供給段の下側の間
の段から炭化水素成分として主にC4オレフイン
類を含んだ留分を側流として抜き出し、該留分を
i−ブテン除去工程(F工程)に供給して実質的
にi−ブテンを除いてn−ブテン類を主成分とし
た留分を得、該留分を脱水素または酸化脱水素工
程(A工程)に供給して、n−ブテン類を1,3
−ブタジエンに変化せしめ、かくして得られた
1,3−ブタジエンを含有するC4炭化水素留分
(G留分)を、単独で又は前記D留分とあわせて
前記B塔に供給し、該塔の塔底から炭化水素成分
として主に1,3−ブタジエンからなり、さらに
選択溶剤を含んだ留分を抜き出し、該留分から
1,3−ブタジエンを分離することを特徴とする
改良された1,3−ブタジエンの製造方法。 2 特許請求の範囲第1項において、炭化水素成
分として主にC4オレフイン類を含んだ留分を側
流として突き出し、前記F工程に供給するにあた
り、抜き出した側流を別の蒸留塔(E塔)の塔底
部に供給し、E塔の塔頂留分としてC4オレフイ
ン類がさらに濃縮された炭化水素留分を得て、F
工程に供給すると同時にE塔の塔底留分をB等の
前記側流を抜き出した段の近傍段に戻すことを特
徴とする1,3−ブタジエンの製造方法。
[Claims] 1. 4 carbon atoms containing at least n-butenes
The ( C4 ) hydrocarbon fraction (D fraction) is supplied to the extractive distillation column (B column), where it is distilled in an atmosphere of a selective solvent, and from the top of the column, mainly C4 paraffins are extracted as hydrocarbon components. A fraction containing mainly C 4 olefins as a hydrocarbon component is obtained as a side stream from a stage between the upper side of the G-fraction supply stage and the lower side of the selective solvent supply stage, which will be described later. This fraction is then supplied to the i-butene removal step (F step) to substantially remove the i-butene to obtain a fraction mainly composed of n-butenes, and the fraction is subjected to dehydrogenation or The n-butenes are supplied to the oxidative dehydrogenation step (A step) to convert 1,3
- A C 4 hydrocarbon fraction (G fraction) containing 1,3-butadiene obtained in this way is supplied to the B column either alone or together with the D fraction, and An improved 1. Method for producing 3-butadiene. 2 In claim 1, when a fraction containing mainly C 4 olefins as a hydrocarbon component is pushed out as a side stream and supplied to the F process, the extracted side stream is passed through another distillation column (E A hydrocarbon fraction in which C 4 olefins are further concentrated is obtained as an overhead fraction of the E column.
1. A method for producing 1,3-butadiene, which comprises returning the bottom fraction of column E to a stage near the stage from which the side stream such as B was withdrawn at the same time as being supplied to the process.
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