JPH03176439A - Recovering of isobutane and methacrolein - Google Patents

Recovering of isobutane and methacrolein

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JPH03176439A
JPH03176439A JP31353589A JP31353589A JPH03176439A JP H03176439 A JPH03176439 A JP H03176439A JP 31353589 A JP31353589 A JP 31353589A JP 31353589 A JP31353589 A JP 31353589A JP H03176439 A JPH03176439 A JP H03176439A
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JP
Japan
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isobutane
methacrolein
organic solvent
gas
tower
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JP31353589A
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Kiyoshi Kawakami
川上 潔
Setsuo Yamamatsu
節男 山松
Tatsuo Yamaguchi
辰男 山口
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/78Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C45/81Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C45/783Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by gas-liquid treatment, e.g. by gas-liquid absorption

Abstract

PURPOSE:To simultaneously recycle both of isobutane and methacrolein by separating methacrylic acid by means of cooling the condensed vapor-phase catalytically oxidized gas of isobutane, bringing a gas containing unreacted isobutane and generated methacrolein into contact with an organic solvent and distilling the resultant absorbed solution. CONSTITUTION:Steam and supplementary isobutane are supplied from a line 6. Air, a large portion of isobutane and methacrolein are recycled from a distilling tower 5 through a line 15, then methacrylic acid and methacrolein are generated in a reactor 1. Methacrylic acid and high boiling matter are extracted from a line 8 in a quenching tower 2 and gas is introduced into an absorbing tower 3, then brought into contact with an organic solvent (e.g. n- paraffin) supplied from a line 13, thus absorbed and absorbed solution is pre- heated in a heat exchanger 4, then introduced into the distilling tower 5. Distillation is performed in the tower and isobutane and methacrolein are recovered, then recycled from the line 15. Organic solvent is recycled from lines 12 and 13.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、イソブタンを気相接触酸化して一段でメタク
リル酸および/またはメタクロレインをm造する際に、
該反応ガスから未反応イソブタンと生成メタクロレイン
を回収する経済的でしかも操業安定性に優れた方法に関
するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention provides a method for producing methacrylic acid and/or methacrolein in one step by catalytically oxidizing isobutane in a gas phase.
The present invention relates to an economical method with excellent operational stability for recovering unreacted isobutane and produced methacrolein from the reaction gas.

(従来技術) 従来、イソブタンのような飽和炭化水素は不活性ガスと
考えられていたが、近年になり、イソブタンをイソブチ
レンを経由することなく、触媒の存在下、高温(300
〜500℃)で接触酸化し、直接メタクロレインあるい
はメタクリル酸とする製造法が研究され、注目をあつめ
ている。たとえば、英国特許第1340891号明細書
、特開昭55−62041号公報、特開昭62−132
832号公報、特開昭63−145249号公報などに
示されている。これらの方法では特定の触媒を使用して
1反応性の乏しいイソブタンを直接メタクロレインある
いはメタクリル酸に転換させているが、いずれもイソブ
タンのone  pass転化率が10%以下ときわめ
て低い。そこで、イソブタン濃度を高くしても転化率が
変わらないことを利用して、高濃度のイソブタンを反応
させて。
(Prior art) In the past, saturated hydrocarbons such as isobutane were considered to be inert gases, but in recent years, isobutane has been processed at high temperatures (300°C) in the presence of a catalyst without passing through isobutylene.
A method of directly producing methacrolein or methacrylic acid through catalytic oxidation at temperatures of ~500°C has been studied and is attracting attention. For example, British Patent No. 1340891, JP-A-55-62041, JP-A-62-132
This method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 832, Japanese Patent Laid-Open No. 145249/1983, and the like. These methods use specific catalysts to directly convert isobutane, which has poor reactivity, into methacrolein or methacrylic acid, but in all of these methods, the one-pass conversion rate of isobutane is extremely low at 10% or less. Therefore, we took advantage of the fact that the conversion rate did not change even if the concentration of isobutane was increased, and reacted with a high concentration of isobutane.

反応ガス中の生成物濃度を高くし触媒の生産性を実用レ
ベルにまで向上させている。しかしながら、大半のイソ
ブタンが未反応のまま残るため、水沫の工業的実施のた
めには、特に未反応イソブタンを安価に回収しなければ
ならない。一方、メタクロレインは更に酸化させること
によりメタクリル酸に転化することができるため、生成
メタクロレインを安価に回収し、反応器にリサイクルす
ることが必要である。
By increasing the product concentration in the reaction gas, the productivity of the catalyst has been improved to a practical level. However, since most of the isobutane remains unreacted, unreacted isobutane must be recovered at a low cost, especially for industrial implementation of water droplets. On the other hand, since methacrolein can be converted into methacrylic acid by further oxidation, it is necessary to recover the produced methacrolein at low cost and recycle it to the reactor.

ところで、イソブタンは液化ガスの一種であり。By the way, isobutane is a type of liquefied gas.

容易に圧縮液化させ窒素ガスから分離することも可能で
あるが、非凝縮性ガス成分である窒素ガスなどの量が多
いと、これらに同伴されるイソブタンガスの損失が大き
くなる。このとき、イソブタンの損失を工業的に実施可
能な範囲にまで低減させようとすると、圧縮液化に要す
る動力あるいは、冷却費用の負担がきわめて大きくなり
実用的でなくなる。しかも、反応ガス中の酸素濃度によ
っては、イソブタンの圧縮液化によりイソブタンガス濃
度が低下する過程でガス組成が一時的にではあるが爆発
組成となる危険性があり、工業的実施にあたり問題とな
る。従って、圧縮液化により未反応イソブタンと生成メ
タクロレインを回収する方法は経済性、安全性という観
点からは、実用上の課題が多く好ましい方法とはいえな
い。
Although it is possible to easily compress and liquefy it and separate it from nitrogen gas, if the amount of nitrogen gas, which is a non-condensable gas component, is large, the loss of isobutane gas entrained therein will be large. At this time, if an attempt is made to reduce the loss of isobutane to an industrially practicable range, the power required for compression and liquefaction or the cost of cooling become extremely large, making it impractical. Moreover, depending on the oxygen concentration in the reaction gas, there is a risk that the gas composition will temporarily become explosive during the process in which the isobutane gas concentration decreases due to compression and liquefaction of isobutane, which poses a problem in industrial implementation. Therefore, the method of recovering unreacted isobutane and produced methacrolein by compression liquefaction has many practical problems from the viewpoint of economy and safety, and cannot be said to be a preferable method.

メタクロレインの回収方法についてはこれまでに種々提
案されており、例えば特公昭48−23409号公報、
特開昭55−100334号公報、特公昭60−416
54号公報、特公昭60−59891号公報などを挙げ
ることができる。これらはいずれもイソブチンまたはタ
ーシャリ−ブタノール(以下、イソブチン類と称する。
Various methods for recovering methacrolein have been proposed so far, such as Japanese Patent Publication No. 48-23409;
Japanese Patent Publication No. 55-100334, Japanese Patent Publication No. 60-416
54, Japanese Patent Publication No. 60-59891, and the like. All of these are isobutyne or tertiary-butanol (hereinafter referred to as isobutynes).

)の気相接触酸化にまり生成したメタクロレインを溶剤
で吸収し回収する方法であり、未反応のイソブチン類を
も回収しようとしたものではない。イソブチン類から、
メタクリル酸への接触酸化は二段反応であり、未反応イ
ソブチン類はむしろ溶剤に吸収させないで、同伴ガスと
共に第一段反応器にリサイクルし、メタクロレインは吸
収液から蒸留もしくはストリッピングなどの方法で回収
し第二段反応器ヘリサイクルする為、イソブチンとメタ
クロレインとは分離して回収する必要があった。
This method uses a solvent to absorb and recover the methacrolein produced during the gas phase catalytic oxidation of (2), and does not attempt to recover unreacted isobutins as well. From isobutins,
Catalytic oxidation to methacrylic acid is a two-stage reaction, and unreacted isobutyne is not absorbed in a solvent, but rather recycled to the first stage reactor together with accompanying gas, and methacrolein is extracted from the absorbed liquid by methods such as distillation or stripping. It was necessary to separate and recover isobutyne and methacrolein in order to recover them and recycle them to the second stage reactor.

しかるに、イソブタンを気相接触酸化した場合の未反応
イソブタンと生成メタクロレインはいずれも同一の反応
器ヘリサイクルする必要があるが、これまで、工業的に
威り立つ経済性の高いイソブタンとメタクロレインの回
収方法は提案されていなかった。
However, when isobutane is subjected to gas phase catalytic oxidation, both unreacted isobutane and methacrolein produced must be recycled to the same reactor. No recovery method was proposed.

(発明が解決しようとする課題) 従って本発明が目的とするところは、イソブタンを気相
接触酸化して一段でメタクリル酸および/またはメタク
ロレインを製造する際に、気相接触酸化反応ガスから未
反応イソブタンと生成メタクロレインを回収する経済的
でしかも操業安定性に優れた回収方法を提供することで
ある。
(Problems to be Solved by the Invention) Therefore, an object of the present invention is to produce methacrylic acid and/or methacrolein in one step by catalytically oxidizing isobutane in the gas phase, from the gas phase catalytic oxidation reaction gas. It is an object of the present invention to provide an economical recovery method for recovering reacted isobutane and produced methacrolein, which is also excellent in operational stability.

(課題を解決するための手段) 本発明者らはかかる111題に対処するため、鋭意研究
を重ねた結果、ある種の有機溶剤と該反応ガスとを接触
させイソブタンとメタクロレインを同時に吸収分離し、
得られた吸収液からイソブタンとメタクロレインを蒸留
で回収することによりこの目的が達成されることを見い
だし、本発明を完成させるに至った。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above 111 problems, the present inventors have conducted extensive research and found that isobutane and methacrolein are simultaneously absorbed and separated by bringing a certain organic solvent into contact with the reaction gas. death,
It has been discovered that this objective can be achieved by recovering isobutane and methacrolein from the obtained absorption liquid by distillation, and the present invention has been completed.

即ち1本発明はイソブタンを気相接触酸化して得られた
反応ガスから未反応イソブタンと生成メタクロレインを
回収するに際して、該反応ガスと有機溶剤とを接触させ
イソブタンとメタクロレインとを同時に吸収分離し、得
られた吸収液を蒸留処理し、有機溶剤から分離して得ら
れたイソブタンおよびメタクロレインを反応器にリサイ
クルすることを特徴とするイソブタンおよびメタクロレ
インの回収方法である。
That is, 1. When recovering unreacted isobutane and generated methacrolein from a reaction gas obtained by gas-phase catalytic oxidation of isobutane, the reaction gas is brought into contact with an organic solvent and isobutane and methacrolein are simultaneously absorbed and separated. This is a method for recovering isobutane and methacrolein, which is characterized in that the obtained absorption liquid is subjected to a distillation treatment, and the obtained isobutane and methacrolein are recycled to a reactor after being separated from the organic solvent.

本発明の要点は、前記気相接触酸化して得られる反応ガ
スを冷却し、メタクリル酸を凝縮分離した後の未反応イ
ソブタンと生成メタクロレインを含有したガスに、有機
溶剤を接触させ、イソブタンとメタクロレインとを同時
に吸収分離し、得られた吸収液から、イソブタンとメタ
クロレインの回収を蒸留により行うことにある。従って
、イソブタンとメタクロレインとを別々に回収する場合
に比較し工程が短縮され、吸収溶剤も一種類で賄うこと
ができる。また蒸留条件を操作することにより、回収さ
れたイソブタンおよびメタクロレイン中の有機溶剤量を
容易に低減することが出来る。
The gist of the present invention is to cool the reaction gas obtained by the gas phase catalytic oxidation, and to contact the gas containing unreacted isobutane and produced methacrolein after condensing and separating methacrylic acid with an organic solvent, The purpose is to simultaneously absorb and separate methacrolein and recover isobutane and methacrolein from the resulting absorption liquid by distillation. Therefore, compared to the case where isobutane and methacrolein are recovered separately, the process is shortened and one type of absorption solvent can be used. Furthermore, by manipulating the distillation conditions, the amount of organic solvent in the recovered isobutane and methacrolein can be easily reduced.

更に、反応器ヘフイードするイソブタンおよびメタクロ
レイン量の変動は、反応成績に少なからず影響を与える
が、ストリッピング方式では、吸収液中イソブタンおよ
びメタクロレイン濃度、空気供給量、放散塔温度、圧力
の変動により、反応器へ供給されるイソブタンおよびメ
タクロレイン量が変動を受は易い。一方、蒸留方式では
、回収イソブタンおよびメタクロレインを一旦蓄えてお
くことが可能であり、ガスまたは、液としてのイソブタ
ンおよびメタクロレインの供給量を精度良く管理するこ
とができ操業安定性に優れた方法である。
Furthermore, fluctuations in the amount of isobutane and methacrolein fed to the reactor have a considerable effect on the reaction results, but in the stripping method, fluctuations in the concentration of isobutane and methacrolein in the absorption liquid, air supply amount, stripping tower temperature, and pressure Therefore, the amounts of isobutane and methacrolein supplied to the reactor are likely to fluctuate. On the other hand, with the distillation method, it is possible to temporarily store the recovered isobutane and methacrolein, and the supply amount of isobutane and methacrolein in the form of gas or liquid can be controlled with precision, making it a method with excellent operational stability. It is.

従って、本発明の方法によれば、 (1)イソブタンと
メタクロレインとを同時に回収するため工程が短縮され
、吸収溶剤も一種類で賄うことができる。(2)イソブ
タンのone  pass転化率が10%程度と低い場
合でも、極めて経済性の高い実用的なイソブタンとメタ
クロレインの回収方法を提供できる。 (3)回収した
イソブタンおよびメタクロレインを反応器へ精度良く供
給することができ、操業安定性の優れたプロセスである
Therefore, according to the method of the present invention: (1) Since isobutane and methacrolein are recovered at the same time, the process is shortened and one type of absorption solvent can be used. (2) Even when the one-pass conversion rate of isobutane is as low as about 10%, it is possible to provide an extremely economical and practical method for recovering isobutane and methacrolein. (3) The recovered isobutane and methacrolein can be supplied to the reactor with high precision, making it a process with excellent operational stability.

以下、本発明についてざらに詳穎に説明する。Hereinafter, the present invention will be roughly explained in detail.

イソブタンを水蒸気の存在下に分子状酸素含有ガス(多
くは空気)により気相接触酸化すると目的物であるメタ
クリル酸、メタクロレインの他に酢酸、−酸化炭素、二
酸化炭素、未反応イソブタン、未反応酸素及び窒素など
を含む高温の反応ガスが得られる。この反応ガスは、そ
のまま有機溶剤と接触させてもよいが、通常行われてい
るように、適当な方法により、該反応ガスを冷却または
、水に接触させ、気相と液相とに分離させる。この冷却
工程により、反応で生成したメタクリル酸、高沸点生成
物、それに水蒸気を気相から予め低下させた後、有機溶
剤と接触させるのが好ましい。本発明で使用する有機溶
剤よりも沸点の高い反応ガス威勢は、冷却工程で実質上
完全に除去するのがより好ましい。このようにして得ら
れた気相は未反応イソブタン、メタクロレイン、アセト
ン、窒素、酸素、−酸化炭素、二酸化炭素および水蒸気
などを含む、この気相を吸収工程に導き有機溶剤と接触
させる。これにより未反応イソブタンおよび生成メタク
ロレインをほぼ完全に分離したガス体を塔頂から、また
塔底からは、イソブタン、メタクロレイン、および場合
によっては若干の酸化副生物を吸収した吸収液を得るこ
とができる。
When isobutane is catalytically oxidized in the vapor phase with a molecular oxygen-containing gas (mostly air) in the presence of water vapor, in addition to the target products methacrylic acid and methacrolein, acetic acid, carbon oxide, carbon dioxide, unreacted isobutane, and unreacted are produced. A high temperature reaction gas containing oxygen, nitrogen, etc. is obtained. This reaction gas may be brought into contact with the organic solvent as it is, but the reaction gas may be cooled or brought into contact with water to be separated into a gas phase and a liquid phase by an appropriate method, as is usually done. . It is preferable that the methacrylic acid, high-boiling products, and water vapor produced in the reaction be lowered in advance from the gas phase by this cooling step, and then brought into contact with the organic solvent. It is more preferable that the reaction gas having a boiling point higher than that of the organic solvent used in the present invention is substantially completely removed in the cooling step. The gas phase thus obtained contains unreacted isobutane, methacrolein, acetone, nitrogen, oxygen, carbon oxides, carbon dioxide and water vapor, etc. This gas phase is passed to an absorption step and brought into contact with an organic solvent. As a result, a gaseous body from which unreacted isobutane and produced methacrolein have been almost completely separated is obtained from the top of the column, and an absorption liquid which has absorbed isobutane, methacrolein, and some oxidized by-products from the bottom of the column is obtained from the column bottom. I can do it.

吸収に用いる有機溶剤としては、炭化水素類、ハロゲン
化炭化水素類、ケトン類、エーテル類などが使用可能で
はあるが、吸収溶剤の選択は極めて重要であり、経済性
、安全性、有機溶剤の安定性などを考慮して決めねばな
らない。特にケトン類、エーテル類などは、過酸化物を
生じ易くこれはラジカル重合を引き起こす要因となり、
該反応ガス中にメタクロレインなどのように極めて重合
しやすい物質が残っている場合には好ましい有機溶剤と
はならない。好ましいのは、炭化水素類であり、中でも
炭素数6〜20個からなる脂肪族炭化水素、脂肪族環式
炭化水素および/または芳香族炭化水素が好ましい、よ
り好ましくは、炭素数7〜18個からなる脂肪族炭化水
素、脂肪族環式炭化水素および/または芳香族炭化水素
である。
Hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, ketones, ethers, etc. can be used as organic solvents for absorption, but the selection of the absorption solvent is extremely important, considering economic efficiency, safety, and organic solvent content. It must be decided taking into account stability and other factors. In particular, ketones and ethers tend to generate peroxides, which can cause radical polymerization.
If a substance that is extremely easily polymerized, such as methacrolein, remains in the reaction gas, it will not be a preferred organic solvent. Preferred are hydrocarbons, especially aliphatic hydrocarbons, aliphatic cyclic hydrocarbons, and/or aromatic hydrocarbons having 6 to 20 carbon atoms, more preferably 7 to 18 carbon atoms. aliphatic hydrocarbons, aliphatic cyclic hydrocarbons and/or aromatic hydrocarbons.

炭素数が5以下の有機溶剤ではメタクロレインと有機溶
剤との比揮発度が小さく、蒸留によりイソブタンおよび
メタクロレインを回収する場合に。
When using an organic solvent having 5 or less carbon atoms, the relative volatility of methacrolein and the organic solvent is low, and when isobutane and methacrolein are recovered by distillation.

多くの蒸留塔段数を必要とし、また、多くの熱エネルギ
ーを必要とする。また、イソブタンとメタクロレインを
該有機溶剤で吸収する場合には、該有機溶剤のロスによ
る経済性の悪化、および反応器へ該有機溶剤をフィード
することによる反応への悪影響などが考えられる。一方
、炭素数が20を越えると常用の吸収塔の操作温度では
、高粘度となり吸収効率が極めて悪化するため使用する
ことができない。好適な有機溶剤としては、例えば、ヘ
キサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ジメチル
シクロヘキサン、トリメチルへブタン、デカン、ドデカ
ン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサ
デカン、ヘプタデカン、オクタデカン、エイコサン、シ
クロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチル
ベンゼン、ブチルベンゼン、シメン、デュレン、メチル
ナフタレン、エチルナフタレン、プロピルナフタレン、
ジメチルナフタレン、ジフェニールなどが挙げられるが
、これらだけに限定されるものではない。これらは、そ
れぞれ、単独であるいは混合物の形で使用できる。また
、酸化反応副生物などの高沸点成分が蓄積してきた有機
溶剤は、連続的あるいは間欠的に抜き出し蒸留操作など
により、精製することもできる。
It requires a large number of distillation column plates and a large amount of thermal energy. In addition, when isobutane and methacrolein are absorbed by the organic solvent, economic efficiency may deteriorate due to the loss of the organic solvent, and feeding the organic solvent to the reactor may have an adverse effect on the reaction. On the other hand, if the number of carbon atoms exceeds 20, the viscosity becomes high and the absorption efficiency becomes extremely poor at the operating temperature of a conventional absorption tower, so that it cannot be used. Suitable organic solvents include, for example, hexane, heptane, octane, isooctane, dimethylcyclohexane, trimethylhebutane, decane, dodecane, tridecane, tetradecane, pentadecane, hexadecane, heptadecane, octadecane, eicosane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, Ethylbenzene, butylbenzene, cymene, durene, methylnaphthalene, ethylnaphthalene, propylnaphthalene,
Examples include, but are not limited to, dimethylnaphthalene and diphenyl. Each of these can be used alone or in the form of a mixture. Further, the organic solvent in which high-boiling components such as oxidation reaction by-products have accumulated can be purified by continuously or intermittently extracting it and distilling it.

イソブタンとメタクロレインを含む反応ガスと上記有機
溶剤との接触の方式は、向流式でも並流式でも良く、ま
た、−段でも多段でも良いが、吸収効率を上げるために
は、多段向流接触がより好ましい。吸収塔の形式は、充
填塔、多孔板塔、泡鐘塔、スプレー塔などのいずれの形
式をもとることができる。
The method of contacting the reaction gas containing isobutane and methacrolein with the above organic solvent may be a countercurrent method or a cocurrent method, and may also be a two-stage or multistage method. Contact is more preferred. The absorption tower can be of any type, such as a packed tower, perforated plate tower, bubble bell tower, or spray tower.

有機溶剤の供給量は、吸収塔の操作温度、操作圧力、ガ
ス量および有機溶剤の種類などにより変化するので、一
義的に規定するのは困難であるが、メタクロレインはイ
ソブタンに比較し少量である上に吸収され易いため、一
般には反応ガス中のイソブタンに着目し設定すればよく
、未反応イソブタン1モルに対して、有機溶剤を0.5
から100モル、好ましくはlか620モル供給するの
がよい。このように適正な量の有機溶剤を供給すること
によって、実質全量の未反応イソブタンと生成メタクロ
レインを回収することが可能である。
The amount of organic solvent supplied varies depending on the absorption tower operating temperature, operating pressure, gas amount, type of organic solvent, etc., so it is difficult to define it unambiguously, but methacrolein is small compared to isobutane. Generally, it is sufficient to focus on isobutane in the reaction gas and set the amount of organic solvent at 0.5% per mole of unreacted isobutane.
It is preferable to supply 100 moles, preferably 1 to 620 moles. By supplying an appropriate amount of organic solvent in this manner, it is possible to recover substantially the entire amount of unreacted isobutane and produced methacrolein.

吸収塔の操作温度は、吸収塔の内部または外部にクーラ
ーを設置するなどして制御することができ、好ましくは
一20℃から100℃、より好ましくは20℃から50
’Cの範囲から選ぶことができる。操作圧力は、吸収塔
単独の最適化条件だけから設定されるべきものではない
が、有機溶剤の吸収効率を向上させるため、加圧下で操
作し、操作圧力を1から 10kg/cm2G程度の範
囲内で選ぶのが好ましい。
The operating temperature of the absorption tower can be controlled by installing a cooler inside or outside the absorption tower, preferably from -20°C to 100°C, more preferably from 20°C to 50°C.
You can choose from a range of 'C. The operating pressure should not be set solely from the optimization conditions of the absorption tower alone, but in order to improve the absorption efficiency of organic solvents, it should be operated under pressure and the operating pressure should be within the range of about 1 to 10 kg/cm2G. It is preferable to choose.

また、加圧下で吸収塔を操作する場合には吸収塔以前の
反応器などすべての機器の操作圧力を吸収塔の操作圧力
を高くした分だけ昇圧して運転することも可能である。
In addition, when operating the absorption tower under pressure, it is also possible to operate by increasing the operating pressure of all equipment such as the reactor before the absorption tower by the amount that increases the operating pressure of the absorption tower.

イソブタンおよびメタクロレインの吸収液は。Isobutane and methacrolein absorption liquid.

次いで蒸留塔に供給され、イソブタンおよびメタクロレ
インを溶剤から分離する。その際、蒸留塔塔頂には、凝
縮器を設置し還流をかけ成分の分離を良くし、イソブタ
ンおよびメタクロレインを液として回収することができ
るが、イソブタンおよびメタクロレインとの比揮発度の
大きい有機溶剤を使用した場合には、部分凝縮器を設置
し、大半のイソブタン及びメタクロレインをガスとして
反応器にリサイクルすることは、エネルギー的に有利な
方法である。反応器にリサイクルするイソブタンおよび
メタクロレイン中に有機溶剤成分が含まれると、有機溶
剤の損失につながる。また1反応に悪影響を与える場合
もあるため、塔頂から得られるガスおよび/または液中
の溶剤量が1容量z以下、より好ましくは100容量p
pm以下に抑える。
It is then fed to a distillation column to separate isobutane and methacrolein from the solvent. At that time, a condenser is installed at the top of the distillation column to apply reflux to improve the separation of components, and isobutane and methacrolein can be recovered as a liquid. If organic solvents are used, installing a partial condenser and recycling most of the isobutane and methacrolein as gas to the reactor is an energetically advantageous method. The presence of organic solvent components in the isobutane and methacrolein recycled to the reactor leads to organic solvent losses. In addition, since it may have an adverse effect on one reaction, the amount of solvent in the gas and/or liquid obtained from the top of the column should be 1 volume or less, more preferably 100 volume p.
Keep it below pm.

一方、塔底から得られる、はぼ全量のイソブタンおよび
大半のメタクロレインを分離した有機溶剤は、再度、吸
収塔の吸収溶剤として使用される。
On the other hand, the organic solvent obtained from the bottom of the column, from which almost all the isobutane and most of the methacrolein have been separated, is used again as an absorption solvent in the absorption column.

このとき、蒸留塔の塔底の操作温度が低いと、イソブタ
ンおよびメタクロレインの切れが悪くなり。
At this time, if the operating temperature at the bottom of the distillation column is low, isobutane and methacrolein will not be cut properly.

この溶剤を吸収塔にリサイクルした場合には該吸収塔の
塔頂でイソブタンおよびメタクロレイン損失が大きくな
るとともに、吸収効率が低下する。
When this solvent is recycled to the absorption tower, losses of isobutane and methacrolein increase at the top of the absorption tower, and the absorption efficiency decreases.

このため、塔底から抜き出される溶剤中のイソブタン濃
度は1重量e以下、より好ましくは100重量ppm以
下、メタクロレイン濃度は10重j1%以下、より好ま
しくは0.1重量%以下になるように塔底温度を設定す
る。
For this reason, the isobutane concentration in the solvent extracted from the bottom of the column is 1% by weight or less, more preferably 100% by weight or less, and the methacrolein concentration is 1% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or less. Set the bottom temperature to .

また、蒸留塔は加圧下で操作することもでき、この場合
は吸収塔および場合によっては反応器も同時に加圧で操
作することも可能で、プロセス全体を一貫して加圧下で
操作することもできる。
The distillation column can also be operated under pressure, in which case the absorption column and possibly the reactor can also be operated simultaneously under pressure, and the entire process can also be operated under pressure throughout. can.

本発明の好ましい実施態様の一例として、第1図にメタ
クリル酸製造プロセスのフローシートを示し、それに従
って、以下に説明する。
As an example of a preferred embodiment of the present invention, a flow sheet of a methacrylic acid manufacturing process is shown in FIG. 1, and will be described below accordingly.

反応器1へは、蒸留塔5の塔頂よりライン15を通り反
応原料であるイソブタンの大半およびメタクロレインが
リサイクルされる。ライン6からは空気、スチームおよ
び補給分のイソブタンが供給され、イソブタンは反応器
1で主としてメタクリル酸およびメタクロレインに酸化
される。生成したメタクリル酸を含む反応ガスはライン
7を通り急冷浴2に入り、メタクリル酸と高沸点物は凝
縮され、ライン8より抜き出される。一方、未反応イソ
ブタンおよびメタクロレイン含有ガスは、ライン9を通
り、吸収塔3へ導かれ、ここでライン13より供給され
た有機溶剤に接触させ、ライン10よりイソブタンおよ
びメタクロレインの吸収液が得られる。そして排ガスは
ライン11を通り、ガス焼却器で処理された後に大気に
排出される。イソブタンおよびメタクロレインの吸収液
は熱交換器4で予熱された後、ライン14を通り、蒸留
塔5に入り、吸収液中のイソブタンおよびメタクロレイ
ンが蒸留により回収される。この回収されたイソブタン
およびメタクロレインは、ライン15を通って反応器1
にリサイクルされることになる。ライン12より抜き出
された有機溶剤は、熱交換器4で冷却された後、ライン
エ3を通り吸収塔3にリサイクルされる。
Most of the isobutane and methacrolein, which are reaction raw materials, are recycled to the reactor 1 from the top of the distillation column 5 through a line 15. Line 6 supplies air, steam and make-up isobutane, which is oxidized in reactor 1 primarily to methacrylic acid and methacrolein. The generated reaction gas containing methacrylic acid passes through line 7 and enters quenching bath 2, where methacrylic acid and high-boiling substances are condensed and extracted through line 8. On the other hand, the unreacted isobutane and methacrolein-containing gas is led to the absorption tower 3 through line 9, where it is brought into contact with the organic solvent supplied from line 13, and an isobutane and methacrolein absorption liquid is obtained from line 10. It will be done. The exhaust gas then passes through line 11 and is treated in a gas incinerator before being discharged into the atmosphere. After the isobutane and methacrolein absorption liquid is preheated in the heat exchanger 4, it passes through the line 14 and enters the distillation column 5, where the isobutane and methacrolein in the absorption liquid are recovered by distillation. The recovered isobutane and methacrolein pass through line 15 to reactor 1.
will be recycled. The organic solvent extracted from the line 12 is cooled in the heat exchanger 4 and then passed through the line 3 and recycled to the absorption tower 3.

次に実施例を挙げて1本発明を更に明確に説明する。Next, the present invention will be explained more clearly with reference to Examples.

(実施例) 実施例1 イソブタンの気相接触酸化反応で生成した反応ガスを急
冷浴に導き、メタクリル酸および高沸点物を除いた後、
次のようなガス組成が得られた。
(Example) Example 1 After introducing the reaction gas generated in the gas phase catalytic oxidation reaction of isobutane to a quenching bath and removing methacrylic acid and high boiling point substances,
The following gas composition was obtained.

すなわち、イソブタン36.5モル2、メタクロレイン
0.4モルぶ、酸素7.5モル%、その他窒素、−酸化
炭素、二酸化炭素、アセトン、水蒸気類が55.6モル
2であった。このガスを8.1Nl/minの流量で内
径1.5B、長さ150cm (充填物としてDixo
n Packing(径3mm、長さ4I)を充填した
。)の吸収塔下部から送入し、上部からn−パラフィン
を4.5kg/hrで供給した。このn−パラフィンは
デカン、ウンデカン、ドデカンの混合物であり、含有率
は、それぞれ22重量%、52重量%、26重重量であ
った。吸収塔の外套管に一12°Cの冷媒を′a環させ
常圧で操作したところメタクロレインのほぼ全量および
未反応イソブタンの99.5%を回収することができた
。このようにして得られた吸181液を内径3B、長さ
100cm (充填物としてDixon Packin
g(径3m+a、長さ4m+a)を充填した。)の蒸留
塔中段へ4.9 kg/hrで供給し、蒸留塔塔底の外
套管に6kg/cm2Gのスチームを供給し蒸留塔を常
圧で操作したところ、吸収液中メタクロレインの92%
およびイソブタンの99.9%を回収することができた
。蒸留塔の塔頂から出てきたイソブタンおよびメタクロ
レインは、反応器へ供給し、新たに補給したイソブタン
と共に、気相接触酸化反応に供した。なお、イソブタン
およびメタクロレインに同伴されたn−パラフィンは1
00重量ρρ目以下であった。
That is, 36.5 mol 2 of isobutane, 0.4 mol 2 of methacrolein, 7.5 mol % of oxygen, and 55.6 mol 2 of nitrogen, carbon oxide, carbon dioxide, acetone, and steam. This gas was supplied at a flow rate of 8.1Nl/min to a tube with an inner diameter of 1.5B and a length of 150cm (Dixo
n Packing (diameter 3 mm, length 4I). ) from the bottom of the absorption tower, and n-paraffin was fed from the top at a rate of 4.5 kg/hr. This n-paraffin was a mixture of decane, undecane, and dodecane, and the contents were 22% by weight, 52% by weight, and 26% by weight, respectively. When a refrigerant at -12°C was placed in the outer tube of the absorption tower and operated at normal pressure, almost the entire amount of methacrolein and 99.5% of unreacted isobutane could be recovered. The suction 181 liquid thus obtained was packed into a tube with an inner diameter of 3B and a length of 100cm (Dixon Packin as a filling material).
g (diameter 3 m+a, length 4 m+a) was filled. ) was supplied to the middle stage of the distillation column at a rate of 4.9 kg/hr, and 6 kg/cm2G of steam was supplied to the outer tube at the bottom of the distillation column, and the distillation column was operated at normal pressure. As a result, 92% of the methacrolein in the absorption liquid was
and 99.9% of isobutane could be recovered. Isobutane and methacrolein discharged from the top of the distillation column were supplied to the reactor and subjected to a gas phase catalytic oxidation reaction together with newly supplied isobutane. Note that the n-paraffin accompanying isobutane and methacrolein is 1
00 weight ρρth or less.

方、塔底からは、少量のメタクロレインとごく微量のイ
ソブタンを含有したn−パラフィンが得られ、この液は
、再び吸収塔での吸収液として使用した。
On the other hand, n-paraffin containing a small amount of methacrolein and a very small amount of isobutane was obtained from the bottom of the tower, and this liquid was used again as an absorption liquid in the absorption tower.

実施例2 イソブタンの気相接触酸化反応を2.4kg/cI11
2Gの加圧下で実施し、生成した反応ガスを実施例上と
同様に急冷浴に導きメタクリル酸および高沸点物を除い
たところ、次のようなガス組成が得られた。
Example 2 Gas phase catalytic oxidation reaction of isobutane at 2.4 kg/cI11
The reaction was carried out under a pressure of 2 G, and the resulting reaction gas was introduced into a quenching bath in the same manner as in the example above to remove methacrylic acid and high-boiling substances, and the following gas composition was obtained.

すなわち、イソブタン37.7モル%、メタクロレイン
0.4モ+目、酸素5.7七−目、その他窒素、−酸化
炭素、二酸化炭素、アセトン、水蒸気類が56.Hル%
であった。このガスを実施例1と同一の吸収塔に8.2
N1/minで送入し、キシレンを3.0kg/hrで
供給した。吸収塔の外套管に5℃の冷水を循環させ2.
0kg/cc+2Gで操作したところメタクロレインの
ほぼ全量および未反応イソブタンの99.7%を回収す
ることができた。
That is, 37.7 mol% of isobutane, 0.4 mol% of methacrolein, 5.7 mol% of oxygen, and 56% of other nitrogen, carbon oxide, carbon dioxide, acetone, and water vapor. Hle%
Met. 8.2 This gas was transferred to the same absorption tower as in Example 1.
N1/min was fed, and xylene was supplied at 3.0 kg/hr. 2. Circulate cold water at 5°C through the jacket tube of the absorption tower.
When operated at 0 kg/cc+2G, almost the entire amount of methacrolein and 99.7% of unreacted isobutane could be recovered.

このようにして得られた吸収液を実施例1と同一の蒸留
塔に3.4kg/hrで送り、蒸留塔塔底の外套管に6
kg/ca2Gのスチームを供給し蒸留塔塔頂圧力を1
.4kg/c’Gで操作したところ、吸収液中メタクロ
レインの90%およびイソブタンの99.8%を回収す
ることができた。蒸留塔の塔頂から出てきたイソブタン
およびメタクロレインは、実施例1と同様に反応器へ供
給し反応に供した。なお、イソブタンおよびメタクロレ
インに同伴されたキシレンは100重量ppm以下であ
った。一方、塔底からは、少量のメタクロレインとごく
微量のイソブタンを含有したキシレンが得られ、この液
は、再び吸収塔での吸収液として使用した。
The absorption liquid thus obtained was sent to the same distillation column as in Example 1 at a rate of 3.4 kg/hr, and was transferred to the jacket tube at the bottom of the distillation column at a rate of 6.4 kg/hr.
kg/ca2G of steam is supplied, and the pressure at the top of the distillation column is increased to 1.
.. When operated at 4 kg/c'G, 90% of methacrolein and 99.8% of isobutane in the absorption liquid could be recovered. Isobutane and methacrolein discharged from the top of the distillation column were supplied to a reactor and subjected to reaction in the same manner as in Example 1. Note that the amount of xylene entrained in isobutane and methacrolein was 100 ppm by weight or less. On the other hand, xylene containing a small amount of methacrolein and a very small amount of isobutane was obtained from the bottom of the tower, and this liquid was used again as an absorption liquid in the absorption tower.

実施例3 イソブタン34.3モル2、メタクロレイン0.4モル
Xを含んだガスを、実施例2と同様な操作温度、圧力に
制御された吸収塔の下部へガスj18.2Nl/min
で送入し、上部からジメチルシクロヘキサンを4.0k
g/hrで供給し吸収させたところ、メタクロレインの
ほぼ全量および未反応イソブタンの99.8%を回収す
ることができた。このようにして得られた吸収液を、実
施例2と同様な操作温度、圧力に制御された蒸留塔へ4
.4kg/hrで供給したところ、吸収液中のメタクロ
レインの92%およびイソブタンの99.9%を回収す
ることができた。なお、イソブタンおよびメタクロレイ
ン、に同伴されたジメチルシクロヘキサンは100重t
 ppm以下であった。
Example 3 A gas containing 34.3 mol 2 of isobutane and 0.4 mol
4.0k of dimethylcyclohexane from the top.
When it was fed and absorbed at a rate of g/hr, almost the entire amount of methacrolein and 99.8% of unreacted isobutane could be recovered. The absorption liquid thus obtained was transferred to a distillation column controlled at the same operating temperature and pressure as in Example 2.
.. When supplied at a rate of 4 kg/hr, 92% of methacrolein and 99.9% of isobutane in the absorption liquid could be recovered. Note that dimethylcyclohexane entrained in isobutane and methacrolein weighs 100 tons.
It was less than ppm.

(発明の効果) 本発明の方法によれば、 (1)イソブタンとメタクロ
レインとを同時に回収するため工程が短縮され、吸収溶
剤も一種類で賄うことができる。
(Effects of the Invention) According to the method of the present invention: (1) Since isobutane and methacrolein are recovered at the same time, the process is shortened and one type of absorption solvent can be used.

(2)イソブタンの one  pass転化率が10
%程度と低い場合でも、極めて経済性の高い実用的なイ
ソブタンとメタクロレインの回収方法を提供できる。 
(3)回収したイソブタンおよびメタクロレインを反応
器へ精度良く供給することができ、操業安定性の優れた
プロセスである。
(2) One pass conversion rate of isobutane is 10
%, it is possible to provide an extremely economical and practical method for recovering isobutane and methacrolein.
(3) The recovered isobutane and methacrolein can be supplied to the reactor with high precision, making it a process with excellent operational stability.

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

第1図は、本発明の好ましい一実施態様を示すフローシ
ートである1図中1は反応器、2は急伶塔、3は吸収塔
、4は熱交換器、5は蒸留塔を示す。
FIG. 1 is a flow sheet showing a preferred embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a reactor, 2 is a recovery column, 3 is an absorption column, 4 is a heat exchanger, and 5 is a distillation column.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、イソブタンを気相接触酸化して得られた反応ガスか
ら未反応イソブタンと生成メタクロレインを回収するに
際して、該反応ガスと有機溶剤とを接触させイソブタン
とメタクロレインとを同時に吸収分離し、得られた吸収
液を蒸留処理し、有機溶剤から分離して得られたイソブ
タンおよびメタクロレインを反応器にリサイクルするこ
とを特徴とするイソブタンおよびメタクロレインの回収
方法。 2、該有機溶剤として、炭素数6〜20の脂肪族炭化水
素、脂肪族環式炭化水素および/または芳香族炭化水素
を用いることを特徴とする特許請求範囲第1項に記載の
方法。
[Claims] 1. When recovering unreacted isobutane and methacrolein produced from the reaction gas obtained by gas-phase catalytic oxidation of isobutane, isobutane and methacrolein are separated by contacting the reaction gas with an organic solvent. A method for recovering isobutane and methacrolein, which comprises simultaneously performing absorption separation, distilling the obtained absorption liquid, and recycling the obtained isobutane and methacrolein to a reactor after separation from an organic solvent. 2. The method according to claim 1, wherein an aliphatic hydrocarbon, an aliphatic cyclic hydrocarbon, and/or an aromatic hydrocarbon having 6 to 20 carbon atoms is used as the organic solvent.
JP31353589A 1989-12-04 1989-12-04 Recovering of isobutane and methacrolein Pending JPH03176439A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006306731A (en) * 2005-04-26 2006-11-09 Asahi Kasei Chemicals Corp Method for continuously producing unsaturated carboxylic ester using alkane as raw material
JP2020521737A (en) * 2017-05-25 2020-07-27 ローム アンド ハース カンパニーRohm And Haas Company Process for preparing methacrolein

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