JPH03157355A - α・β―不飽和ニトリルの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプロピレン又はイソブチレン又は第三ブチルア
ルコールをアンモキシデージョンによって原料オレフィ
ン又は第三級アルコールと同じ炭素数を有するα・β−
不飽和ニトリルを高収率で。

製造する装置に関するものである。更に詳しくは流動層
でアンモニア、酸素含有ガス、およびオレフィン又は第
三級アルコールを気相反応させて不飽和ニトリル例えば
アクリロニトリルやメタクリロニトリルを製造するに際
し、酸素含有ガス分散板あるいは分散管、オレフィン又
は第三級アルコールとアンモニアの混合ガス（以後この
混合ガスを「オレフィン混合ガス」と略記する）分散管
を有する反応器の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より気相接触反応によってアンモニア、酸素含有ガ
ス、及びオレフィン又は第三級アルコールを反応させて
不飽和二）　ＩＪルを製造する場合には流動層が広く採
用されている。この際反応器内に供給されるガスの組成
は、それらをあらかじめ混合すると爆発範囲内の組成と
なることから、「オレフィン混合ガス」は酸素含有ガス
の供給口とは別個の供給口から供給する必要がある。ま
た反応は発熱反応であるから流動層内部には酸素含有ガ
ス分散板又は分散管、［オレフィン混合ガス」分散管以
外に除熱コイルが設置されている。

かくして、反応器内の相対的位置は、下部より順次、酸
素ガス分散板又は分散管、「オレフィン混合ガス」分散
管、除熱コイルの順序となっているのが通常である。ま
た一方反応器内に於ける「オレフィン混合ガス」と酸素
含有ガスの混合の善し悪しは反応収率及び触媒の劣化に
著しく影響することは広く知られており、その−例とし
て特公昭４９−２９１６８号公報に置いては酸素含有ガ
スの多孔板の孔によって形成されるジェット内にオレフ
ィンを導入し、オレフィンと酸素含有ガスを向流混合す
ることによって無水マレイン酸の収率向上を計る提案が
なされている。

しかしながら特公昭４９−２９６１８号公報に示すよう
な向流混合方法をアクリルニトリル又はメタクリロニト
リルの製造に応用した場合には、「オレフィン混合ガス
ｊ吹出孔（又は酸素含有ガス吹出孔）の摩耗と触媒の了
トリッションの増大という新たな問題を生来する。

すなわち上記の向流混合方法では「オレフィン混合ガス
」吹出孔は酸素含有ガス吹出孔に形成されるジェット内
で対向開孔しており、換言すれば、「オレフィン混合ガ
ス」吹出孔と酸素含有ガス吹出孔いずれもが高速なジェ
ット内に位置していることになる。通常「オレフィン混
合ガス」吹出孔からのガスの吹出速度及び酸素含有ガス
吹出孔からのガスの吹出速度は触媒の流動性及び触媒の
摩耗の観点から２０ｍ、／ｓｅｃ〜８０　ｒｎ／ｓｅａ
の範囲にあり、又ジェット内部には希薄ではあるが流動
触媒が存在する。従って「オレフィン混合ガス」吹出速
度と酸素含有ガス吹出速度の差が大きい時には、わずか
ではあるが存在する触媒が対向する低速側の吹出孔内部
にまで侵入することになる。この内部に侵入した触媒が
流動層内に再噴出する際に「オレフィン混合ガス」吹出
孔（又は酸素含有ガス吹出孔」を摩耗させ、又触媒のア
トリッションによって触媒ロスの増大を招く結果となる
。

また商業規模の流動層反応器のスタートアップ時には、
通常は酸素含有ガスを予熱ヒーターで昇温する方法をと
るが、この際には酸素含有ガスのジェットが「オレフィ
ン混合ガス」の吹出孔に衝突する事になり、オレフィン
混合ガスの吹出孔の摩耗を招来する。

〔発明が解決しようとする課題〕

かくして、本発明は、アンモオキシデーション法の流動
層において、「オレフィン混合ガス」及び酸素含有ガス
の吹出孔の摩耗と触媒ア）　ＩＪッションの問題を一挙
に解決し、ひいては触媒・運転効率を向上せしめる反応
装貿を提供するものである。

〔課題を達成するための手段〕

本発明者らは流動層による不飽和二）　ＩＪルの製造装
置について鋭意研究を重ねた結果、酸素含有ガスの各々
のジェットに対し、一対の「オレフィン混合ガス」のノ
ズルを用いる事により上記の欠点を一挙に解決し本発明
に至った。

即ち本発明は 「プロピレン又はイソブチレン又は第三級ブチルアルコ
ールをアンモニアと酸素含有ガスと共に高温かつ気相で
流動層反応触媒によって接触反応させて原料オレフィン
又は第三級アルコールと同じ炭素数を有するα・β−不
飽和ニトリルを製造する際に使用する反応器に於いて、
反応器下部より酸素含有ガス分散板又は分散管、オレフ
ィン又ま第三級アルコールとアンモニアの混合ガス分散
管及び除熱コイルを配置させ、酸舅含有ガス分散板又は
分散管の吹出孔上に形成されるジェット内に原料オレフ
ィン又は第三級アルコールとアンモニアの混合ガスを導
入して、酸素含有ガスと、原料オレフィン又は第三級ア
ルコールとアンモニアの混合ガスとを向流混合する際に
、各々の酸素含有ガスの吹出孔に対し原料オレフィン又
は第三級アルコールとアンモニアの混合ガスの分散管の
ノズルを２個配置する事を特徴とするα・β−１不飽和
ニトリルの製造装置」を提供するものである。

次に、本発明装置の一例を第１図、第２図を用いて説明
する。第１図は本発明方法によって用いられる流動層反
応器の一例であり、図中１は流動層反応器本体、２は除
熱コイル、３は「オレフィン混合ガス」分散管、４は酸
素含有ガス分散板を示す。第２図は本発明を特徴づけて
いる各ノズルの位置関係、および酸素含有ガスのジェッ
トの流れの概念の例を示しており、図中５は「オレフィ
ン混合ガス」分散管のノズル、６は酸素含有ガス分散管
の吹出孔、７は酸素含有ガス分散板の吹出孔によって形
成されるジェット、８は７のジェット中の特にガス流速
の早い部分を示す。また図中θ、は酸素含有ガスのジェ
ットの中心線に対する外周部の角度、θ２は酸素含有ガ
スのジェットの中心線に対する「オレフィン混合ガス」
分散管のノズルの取付角度を示す。本発明方法において
は、各々の酸素含有ガスの吹出孔に対して、「オレフィ
ン混合ガス」の吹出ノズルを二個配置するが、この際当
該二個の吹出ノズルは酸素含有ガス吹出孔真上のジェッ
ト内の極めて流速の速い部分は避けて配置することが好
ましい。この酸素含有ガス吹出孔真上のジェット内の極
めて流速の速い部分とは、酸素含有ガスの吹出孔の真上
に形成される概略円柱状の部分であり、直径は大略吹出
孔と同等で、高さは吹出孔直径の約５〜８倍である。−
方「オレフィン混合ガス」分散管のノズルは、当該ノズ
ルの先端に形成されるジェットが、酸素含有ガスの吹出
孔に衝突することがないように、酸素含有ガス吹出孔の
斜上方に設置することが好ましい。これらにより、ガス
の吹出孔の摩耗や触媒のアトリッションによる損失が大
幅に抑制される。

また混合を効果的に行うためには、酸素含有ガスと「オ
レフィン混合ガス」のジェット同志が出来るだけ、高速
で衝突することが好ましい。このため「オレフィン混合
ガス」のジェットを出来るだけ、酸素含有ガスのジェッ
トの内の掻めて流速の速い部分に近づけることとさらに
「オレフィン混合ガスｊの吹出速度および流量を同一に
し、且つ当該混合ガスの二つのジェットのベクトルが垂
直下方に向き、酸素含をガス吹出孔の中心線と一致する
ように配置することが好ましい。ここで酸素含有ガスの
吹出孔の鉛直線に対する「オレフィン混合ガス」のノズ
ルの取付角度θ２は、いかなる角度でも採りうるが前述
の諸条件を満足させる必要がある。

ここで「オレフィン混合ガスＪのノズルを酸素含をガス
の各々の吹出孔に対し三個以上配置する方法も本発明方
法と同等の効果を発渾すると思われるが、構造が複雑に
なり、費用も増大するため実用的ではない。

本発明方法に使用し得る触媒としてはオレフィンのアン
モキシデージョン用触媒として公知の流動層反応触媒は
すべて使用できる。

本発明において反応器に供給する原料空気はオレフィン
又は第三級アルコールに対して５〜１９モル比、好まし
くは７〜１４モル比であり、供給アンモニアはオレフィ
ン又は第三級アルコールに対し１〜２モル比、好ましく
は１〜１．５モル比の範囲である。

なお、反応温度は３５０℃〜６００℃、好ましくは４０
０℃〜５００℃、圧力は３　ｋｇ　／　ｃ１１！以下、
好ましくは０．２〜１．５　ｋｇ／　ｃｎｆ、接触時間
は１〜１０秒、好ましくは２〜６秒の条件下で行われる
。

〔本発明の効果〕

本発明方法によりガスの吹出孔の摩耗や触媒のアトリッ
ションによるロスが防止できる他に、「オレフィン混合
ガス」の吹出孔の数を二倍に増したことにより、当該混
合ガス側の分散性が改善されるという効果を得た。

次に本発明方法を比較例及び実施例により更に説明する
。

比較例 使用した反応器は直径３．７ｍで、触媒は粒径１０〜１
００μ、平均粒径６０μのモリブデン−ビスマス系シリ
カ担体触媒である。

反応ガスの接触時間が触媒の静止層高基準で３ｓｅｃに
なるように上記触媒を反応器に充填し、流動層の下部に
は空気分散板を設置し、更にプロピレン・Ｔンモニγ分
散管を、その開口部の上部に位置させプロピレンとアン
モニアの混合ガスと空気の吹出孔の間隔を５０ｍｍとし
完全に対向させた。

空気／（プロピレン・アンモニア混合ガス）吹出速度比
を２．９とした。

空気分散板下部より空気を、プロピレン・アンモニアｌ
管よりプロピレンとアンモニアの混合ガスを空気との混
合ガス中のプロピレン濃度が１０容景％になるように導
入し、反応温度４６０℃で運転を行った。

運転当初より触媒ロスが多く、毎月５００〜６００ｋｇ
の触媒をロスした。反応を止めプロピレン分散管を点検
したところ、分散管の吹出孔の先端部がすべて摩耗して
いた。

実施例 比較例と同じ反応器において空気分散板の各々の空気吹
出孔の上方に、プロピレン・アンモニア混合ガスの吹出
ノズル−組づつを、その混合ガスのジェットのベクトル
が垂直下方且つ空気吹出孔の中心線に一致する様に規則
的に配置した。空気吹出孔の中心線に対するプロピレン
・アンモニア混合ガスのノズルの角度は３０°であり、
上記ノズルの先端と空気吹出孔の垂直高さは５０闘に配
置した。また上記−組のノズル同志は先端の水平距離で
２０ｍｍに配置した。これらの条件以外は、比較例と同
様の条件で同様の反応を行ったところ、触媒ロスは毎月
３５０ｋｇ〜４００ｋｇに低下した。

また反応を止めた後の点検において、分散管のノズルの
摩耗は認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明装置の一態様を表す模式図で
ある。図において １は流動層反応器本体 ２は除熱コイル ３は「オレフィン混合ガス」分散管 ４は酸素含有ガス分散板 ５は「オレフィン混合ガス」分散管のノズル６は酸素含
有ガスのノズル ７は酸素含有ガスのノズルによって形成されるジェット ８は７のジェット中の特にガス流速の速い部分θ１は酸
素含有ガスのジェットの中心線に対する外周部の角度 θ２は酸素含有ガスのジェットの中心線に対する「オレ
フィン混合ガス」分散管ノズルの取付角度 を示す。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プロピレン又はイソブチレン又は第三級ブチルア
   ルコールをアンモニアと酸素含有ガスと共に高温かつ気
   相で流動層反応触媒によって接触反応させて原料オレフ
   ィン又は第三級アルコールと同じ炭素数を有するα・β
   −不飽和ニトリルを製造する際に使用する反応器に於て
   、反応器下部より酸素含有ガス分散板又は分散管、オレ
   フィン又は第三級アルコールとアンモニアの混合ガス分
   散管及び除熱コイルを配置させ、酸素含有ガス分散板又
   は分散管の吹出孔上に形成されるジェット内に原料オレ
   フィン又は第三級アルコールとアンモニアの混合ガスを
   導入して、酸素含有ガスと、原料オレフイン又は第三級
   アルコールとアンモニアの混合ガスとを向流混合する際
   に、各々の酸素含有ガスの吹出孔に対し原料オレフィン
   又は第三級アルコールとアンモニアの混合ガスの分散管
   のノズルを二個配置する事を特徴とするα・β−不飽和
   ニトリルの製造装置。