JPS5929679A - Manufacture of maleic acid anhydride - Google Patents

Manufacture of maleic acid anhydride

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JPS5929679A
JPS5929679A JP57135055A JP13505582A JPS5929679A JP S5929679 A JPS5929679 A JP S5929679A JP 57135055 A JP57135055 A JP 57135055A JP 13505582 A JP13505582 A JP 13505582A JP S5929679 A JPS5929679 A JP S5929679A
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はn−メタンの無水マレイン酸への接触気相酸化
に関するものである。更に具体的には、本発明は無水マ
レイン酸の改良製造方法に関するものであり、その方法
においては、(1)n−ブタン成分の多い酸化用原料油
を、反応性に関して等級をつけた触媒の一つの固定床を
含む伝熱媒体で冷却された管状反応帯域の中で、n−ブ
タンの一貫流転化率を比較的低く、無水マレイン酸へ酸
化し、(2)反応器流出物を反応帯域から取り出し、無
水マレイン酸の大部分をそれから分離し、(3)分離後
に残る流出物の大部分を反応帯域へ循環させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the catalytic gas phase oxidation of n-methane to maleic anhydride. More specifically, the present invention relates to an improved method for producing maleic anhydride, in which (1) an oxidizing feedstock with a high n-butane content is treated with a catalyst graded for reactivity; (2) oxidize the reactor effluent to maleic anhydride at a relatively low co-flow conversion of n-butane in a heat transfer medium cooled tubular reaction zone containing one fixed bed; (3) removing the bulk of the maleic anhydride from it and recycling the bulk of the effluent remaining after separation to the reaction zone.

伝熱媒体で冷却された管状反応帯域中でのn−メタンの
無水マレイン酸への接触気相酸化はよく知られている。
Catalytic gas phase oxidation of n-methane to maleic anhydride in a tubular reaction zone cooled with a heat transfer medium is well known.

代表的には、分子状酸素、n−メタン及びバラス) (
ballast)ガスからなるガス状供給原料を一本ま
たは多管の反応管の中の酸化触媒の固定床の上に約30
0℃から約650℃の温度及び約10から約75 ps
ia (約07から約5.3 Kq/ 2 )において
通過させる。この酸化反応はきわめて発熱的であって、
所望の反応帯温度を維持するためには、油または溶融塩
のような熱媒体を反応管の周りに循環させる。代表的に
は、熱媒体の温度は反応帯の最も熱い点を適切に冷却す
るよう調節する。無水マレイン酸、副生酸化炭化水素、
不活性ガス及び未反応のn−ブタンと酸素、を代表的に
含む流出物が反応帯域から取り出され、無水マレイン酸
をそれから実質的に分離する。
Typically, molecular oxygen, n-methane and balas) (
A gaseous feedstock consisting of a ballast) gas is placed over a fixed bed of oxidation catalyst in a single or multi-tube reaction tube for about 30 minutes.
Temperatures from 0°C to about 650°C and about 10 to about 75 ps
ia (about 0.07 to about 5.3 Kq/2). This oxidation reaction is highly exothermic and
To maintain the desired reaction zone temperature, a heat transfer medium such as oil or molten salt is circulated around the reaction tube. Typically, the temperature of the heat transfer medium is adjusted to provide adequate cooling of the hottest point in the reaction zone. Maleic anhydride, by-product oxidized hydrocarbon,
An effluent typically containing inert gas and unreacted n-butane and oxygen is removed from the reaction zone and the maleic anhydride is substantially separated therefrom.

現在では、n−ブタンから無水マレイン酸を製造する既
知の経済的方法は、分子状酸素源として空気を使用し、
従って空気中の窒素含有分のために、反応帯域流出物中
の窒素の水準は、未反応n−ブタンから窒素の分離を行
なうときも、流出物の循環を経済的に不可能とする程度
に蓄積増大する、−貫流式空気酸化法として特徴づける
ことができる。n−メタンと空気との混合物の爆発性か
ら見て、−貫流中のn−ブタンの濃度は約1.8モル係
に制限され、これすらも爆発限界内に僅かながら入って
いる。供給原料中のn−ブタンについてのこのような制
約の結果として、反応帯域の単位容量当りについて製造
し得る無水マレイン酸の量が制限される。更に、未反応
n−メタンを循環することが不可能であることから、そ
れは代表的には廃棄されて消費n−ブタンの量あたりの
生成無水マレイン酸量は所望のものより低くなる。
Currently, a known economical method for producing maleic anhydride from n-butane uses air as the source of molecular oxygen;
Therefore, due to the nitrogen content of the air, the level of nitrogen in the reaction zone effluent is such that even when nitrogen is separated from unreacted n-butane, recycling of the effluent is not economically possible. It can be characterized as a flow-through air oxidation process. In view of the explosive nature of the mixture of n-methane and air, the concentration of n-butane in the flowthrough is limited to approximately 1.8 molar, which is even slightly within the explosive limits. As a result of these constraints on n-butane in the feed, the amount of maleic anhydride that can be produced per unit volume of reaction zone is limited. Additionally, because it is not possible to recycle unreacted n-methane, it is typically wasted, resulting in a lower amount of maleic anhydride produced per amount of n-butane consumed than desired.

生産性とn−ブタンの消費を改善するために、上述の一
貫流式空気酸化法において代表的に用い(7) られる濃度より高い濃度のn−メタンを含む酸化用供給
原料を用いること、及びまたは反応帯域流出物を循環さ
せること、が提唱されてきた。例えば米国特許第3,8
99,516号明細書(デイツカソン)は、無水マレイ
ン酸に対する空間・時間収率及び触媒選択率はn−ブタ
ンと実質上純粋(少くとも95%)の分子状酸素とを少
くとも1:4の分子比で、すなわち、少くとも20モル
係のn−ブタンと80モル係より少ない酸素を含む原料
の使用によって改善されることを開示している。共に譲
渡された米国特許第3.904.652号明細書(フラ
ンク)は、無水マレイン酸への選択率の改善とn−ブタ
ン終局転化率の改善を得るために、1.7モル係以上の
n−ブタン、6から16モル係の酸素、及び70から9
5モル係の不活性ガス好ましくは窒素、を含有する供給
原料を使用して、n−ブタンの60係から70係の一貫
流転化率で、かつ無水マレイン酸分離後の反応流出物の
再循環を併用することを開示している。同様に、米国特
許第4.044.027号明細書(アンダーンンら)(
8) は、無水マレイン酸の分解を避けかつ着色物の形成を避
けるように、反応器流出物を迅速冷却することによって
生成物の品質と収率を改善することを主として志向して
いるものであるが、少くとも1.5モル係のn−ブタン
と20モル係より少ない酸素とを含む原料を使用し、5
0%より低い貫流転化率と無水マレイン酸及び少くとも
いくらかの未反応D−ブタンを分離したあとの反応器流
出物の一部の循環とを併用することを開示している。
To improve productivity and consumption of n-butane, use an oxidation feedstock containing n-methane at a higher concentration than that typically used in the continuous flow air oxidation process described above (7); Alternatively, it has been proposed to recycle the reaction zone effluent. For example, U.S. Patent Nos. 3 and 8
No. 99,516 (Ditzkason) states that the space-time yield and catalyst selectivity for maleic anhydride are determined by combining n-butane and substantially pure (at least 95%) molecular oxygen in a ratio of at least 1:4. It is disclosed that improvements are achieved by the use of feedstocks containing at least 20 molar parts of n-butane and less than 80 molar parts of oxygen. Co-assigned U.S. Pat. No. 3,904,652 (Frank) discloses that 1.7 molar or higher n-butane, 6 to 16 moles of oxygen, and 70 to 9
Using a feed containing 5 molar parts of an inert gas, preferably nitrogen, with a continuous flow conversion of 60 parts to 70 parts of n-butane, and recycling the reaction effluent after maleic anhydride separation. Discloses that it can be used in combination with Similarly, U.S. Pat. No. 4.044.027 (Andern et al.)
8) is primarily aimed at improving product quality and yield by rapid cooling of the reactor effluent to avoid decomposition of maleic anhydride and avoid the formation of colored products. However, using a feedstock containing at least 1.5 molar n-butane and less than 20 molar oxygen,
The use of a once-through conversion of less than 0% in combination with recycling of a portion of the reactor effluent after separation of maleic anhydride and at least some unreacted D-butane is disclosed.

西独特許第2.544.972号明細書(ヘギスト)は
ブタン異性体混合物からの無水マレイン酸製造方法を開
示しているが、この方法においては、ブタンと空気との
供給原料を酸化し、続いて反応帯から流出物を取出し、
流出物から無水マレイン酸を分離し、分離後に残る流出
物の75%から98%を補給用空気及びブタンの添加と
ともに反応帯へ循環し、残りの2%から25%の流出物
から活性炭上にブタンを吸着させ、新鮮な空気でブタン
を脱着し、そのブタン含有空気を反応帯へ供給する。
German Patent No. 2.544.972 (Höggist) discloses a process for the production of maleic anhydride from a mixture of butane isomers, in which a feedstock of butane and air is oxidized, followed by to remove the effluent from the reaction zone.
The maleic anhydride is separated from the effluent, 75% to 98% of the effluent remaining after separation is recycled to the reaction zone with the addition of make-up air and butane, and the remaining 2% to 25% of the effluent is transferred onto activated carbon. Butane is adsorbed, fresh air is used to desorb the butane, and the butane-containing air is fed to the reaction zone.

上記諸特許に報告されている改善にも拘わらず、その改
善は伝熱媒体で冷却される反応帯域の操作という観点か
らは全く満足でとるものとはいえない。上記の通り、伝
熱媒体の温度は反応帯域の最も熱い点における温度を基
準として決定される。
Despite the improvements reported in the above-mentioned patents, the improvements are not entirely satisfactory from the point of view of the operation of the reaction zone cooled by a heat transfer medium. As mentioned above, the temperature of the heat transfer medium is determined with reference to the temperature at the hottest point of the reaction zone.

その点は、これはまた「ホットスポット」とよばれるが
、酸化速度が最大で反応が大部分発熱的である点におい
て存在する。反応速度の反応濃度への依存性が正である
場合には、反応帯域ホットスポットは代表的には反応帯
域の供給端に近(存在する。なぜならば、反応剤濃度が
最大である場所であるからである。上述のブタン分の多
い方法においては、供給端反応速度はn−ブタン濃度が
増しているため代表的な空気酸化法におけるよりも更に
大きい。n−ブタンのある濃度以上では、反応熱は反応
帯域中の熱伝達がよくないために除去し得ない。その結
果、触媒の損傷及びまたは酸化反応の熱的暴走がおこり
得る。n−ブタン濃度が熱的暴走をおこすほどに高くな
いとしても、熱媒体温度の調節によって反応帯域供給端
から反応熱を除去する試みは供給端から下流の問題につ
ながる。かくして、反応剤は反応帯域の供給端から出口
へすすむにつれて消費され、従って反応速度と放出され
る熱量が減少する。熱媒体は反応帯域ホットスポットの
近傍において適切な冷却を提供するが、供給端から下流
で放出される熱の減少量は供給端近くで与えられる冷却
度を補うのに不十分である。従って、反応帯域の供給端
から下流において、反応速度は減少した反応剤濃度によ
るのみならず、過大の冷却によって制限される。その結
果、生産性が損なわれる。
The point, also called the "hot spot", exists at the point where the oxidation rate is maximum and the reaction is largely exothermic. If the dependence of the reaction rate on the reactant concentration is positive, the reaction zone hotspot typically exists near the feed end of the reaction zone because it is where the reactant concentration is greatest. In the butane-rich process described above, the feed end reaction rate is even greater than in typical air oxidation processes due to the increased n-butane concentration. Above a certain n-butane concentration, the reaction rate Heat cannot be removed due to poor heat transfer in the reaction zone. As a result, catalyst damage and/or thermal runaway of the oxidation reaction may occur. The n-butane concentration is not high enough to cause thermal runaway. Even so, attempts to remove the heat of reaction from the reaction zone feed end by adjusting the heating medium temperature lead to problems downstream from the feed end.Thus, the reactants are consumed as they go from the reaction zone feed end to the exit, and thus the reaction The heat carrier provides adequate cooling in the vicinity of the reaction zone hot spot, but the reduced amount of heat released downstream from the feed end reduces the degree of cooling provided near the feed end. Therefore, downstream from the feed end of the reaction zone, the reaction rate is limited not only by the reduced reactant concentration, but also by excessive cooling, resulting in a loss of productivity.

発熱反応を含む各種の方法において温度の調節と操作を
反応帯域の長さ方向に沿って触媒活性を変えることによ
って改善することは提案されてきていて、そのような提
案は本発明と関連して興味のあるものである。英国特許
第721,412号明細書(ケムバテンツ)はオレフィ
ン、特にエチレンを、冷却媒体中に浸漬しかつ反応管の
入口から出口へ活性度が増加するように担持銀触媒を充
填した反応管の中で、酸化することを開示している。
It has been proposed to improve temperature control and operation in various processes involving exothermic reactions by varying the catalytic activity along the length of the reaction zone, and such proposals are in connection with the present invention. It's interesting. British Patent No. 721,412 (Chembatents) discloses that an olefin, particularly ethylene, is placed in a reaction tube immersed in a cooling medium and filled with a supported silver catalyst such that the activity increases from the inlet to the outlet of the reaction tube. It is disclosed that it oxidizes.

生成物除去後に残る流出物を希釈し次いでその希釈流出
物を循環させることもまた開示されている。
Diluting the effluent remaining after product removal and then recycling the diluted effluent is also disclosed.

この特許権者によれば、等級づけした触媒は生産性を増
す結果となりスポラ)・形成なしに操業を持続させるこ
とを可能とするが、しかl、、触媒床の段階付けを爆発
範囲の炭化水素分の多い側での操作を可能とするのに用
いることができるという提案は全くなく、また生産性を
改善する手段として等級付けした触媒を用いることも開
示されていない。更に、エチレンの銀触媒酸化における
結果はn−ブタンの無水マレイン酸への酸化方法へすぐ
には移すことができない。
According to the patentee, the graded catalyst results in increased productivity and allows for sustained operation without the formation of sporanes, but it does not limit the grading of the catalyst bed to explosive range carbonization. There is no suggestion that it could be used to enable operation on the hydrogen rich side, nor is there any disclosure of the use of graded catalysts as a means of improving productivity. Furthermore, the results in the silver-catalyzed oxidation of ethylene are not readily transferable to the process for the oxidation of n-butane to maleic anhydride.

G、 F、フロメントはIndustria]and 
EngineeringChemistry、 59(
2k pp、 18−27 (1967)において、固
定床管状反応器中での炭化水素酸化について2元方式(
two−dimensional model)を提唱
し、触媒床の初期段階において不活性充填物で以て触媒
を適当に稀めることにより、ホットスポットを除き平均
の反応帯温度を増すことができることを提案している。
G, F, Froment is Industria] and
Engineering Chemistry, 59 (
2k pp, 18-27 (1967), a binary scheme (
proposed a two-dimensional model) and proposed that by appropriately diluting the catalyst with inert packing in the early stage of the catalyst bed, the average reaction zone temperature can be increased to eliminate hot spots. There is.

カルビラエルとカルダーバンクは、BritishCh
emical Engineerj、ng、  14 
(9)、 pp−1199−1201(1969)にお
いて、管状反応器中の温度調節の上述問題を論じており
、作業条件の変動に対して反応帯域をより敏感にさせる
ことなしに転化率増大を達成する手段として、反応帯域
ホットスポットの近傍において触媒を適切に稀釈するこ
とを提案している。この著者らはまた所望温度勾配を達
成させるのに必要とする触媒稀釈計算方程式を温度と転
化率の関数として仮定している。
Calvirael and Calderbank are British Ch.
chemical engineer, ng, 14
(9), pp-1199-1201 (1969), discusses the above-mentioned problem of temperature regulation in tubular reactors and attempts to increase conversion without making the reaction zone more sensitive to variations in operating conditions. Proper dilution of the catalyst in the vicinity of the reaction zone hot spot is proposed as a means of achieving this. The authors also assume that the catalyst dilution equation required to achieve the desired temperature gradient is a function of temperature and conversion.

カルダーバンク、カルドウエル及びロスは、Press
、 0xford、 pp、 9ろ−106(1971
)において、等級付は触媒を含む固定床反応器において
実施される発熱触媒反応の1元(one −dimen
sional )方式または6元(three −di
mensional )方式を示している。
Calderbank, Caldwell and Ross Press
, Oxford, pp. 9ro-106 (1971
), the grading is based on one-dimen
sional ) method or six-di
(mensional) method.

カルダーバンクとカド9ウエルは、Chθmj−Cal
Reaction Engineering、 Adv
ances in ChemistryF3erjθB
、   1 09 AC8,Washington  
D、C,、pp、   38 −43(1972)にお
いて、等級付は触媒を含む管状/ 反応管中で00−キシレンの無水フタル酸への酸化を論
じている。
Calderbank and quad 9 wells are Chθmj-Cal
Reaction Engineering, Adv
ances in ChemistryF3erjθB
, 1 09 AC8, Washington
D, C, pp. 38-43 (1972), Rating discusses the oxidation of 00-xylene to phthalic anhydride in a tubular/reaction tube containing a catalyst.

スミスとカーベリは、The Canadian Jo
urnalof Chemical Engineer
ing、  53. pp、  ろ47−349(19
75)において、無水フタル酸へのナフタリン酸化に主
として関連して、部分含浸触媒の使用を開示しており、
収率の改善、より高い平均反応帯域温度、及び触媒消費
量の減少が得られることを結論している。
Smith and Carvelli, The Canadian Jo
urnalof Chemical Engineer
ing, 53. pp, Ro47-349 (19
75) discloses the use of partially impregnated catalysts primarily in connection with the oxidation of naphthalene to phthalic anhydride;
It is concluded that improved yields, higher average reaction zone temperatures, and reduced catalyst consumption are obtained.

前述の英国特許の教示するところ及び引用諸文献におい
て示されている理論と数学的関係があるけれども、それ
らは爆発範囲の炭化水素分の多い側での滑らかな操業を
可能とする、あるいは、n−ブタンから無水マレイン酸
を製造する際に経済的に実際的な循環を行える手段とし
ても、等級付は触媒床の使用の開示または提案を行って
いない。
Although mathematically related to the teachings of the aforementioned British patents and the theories presented in the cited references, they do not permit smooth operation on the hydrocarbon-rich side of the explosion range, or The ratings do not disclose or suggest the use of catalyst beds as an economically practical means of recycling in the production of maleic anhydride from -butane.

これらの文献はまた、与えられた原料を与えられた条件
下で与えられた生成物へ酸化するのに有用である実際の
反応性勾配の開示ができていない。
These references also fail to disclose the actual reactivity gradients that are useful for oxidizing a given feedstock to a given product under given conditions.

更に、各文献によって名指されている特定の工程、例工
ば、エチレンのエチレンオキサイドへの酸化、O−キシ
レンの無水フタル酸への酸化、ナフタリンの無水フタル
酸への酸化、はこれら文献の教示及び理論なn−ブタン
酸化への直接的応用を予言するには十分に異っている。
Furthermore, the specific processes named by each document, such as the oxidation of ethylene to ethylene oxide, the oxidation of O-xylene to phthalic anhydride, and the oxidation of naphthalene to phthalic anhydride, are The teachings and theory are sufficiently different to predict direct application to n-butane oxidation.

例えば、ある与えられた容積のガスについて、爆発限界
の下限にある炭化水素濃度での操業が、n−ブタン酸化
の場合において、0−キシレンの無水フタル酸への酸化
の場合の2倍の発熱を引起こす。従って、前者の場合に
は熱除去の要請はより酷しい。
For example, for a given volume of gas, operation at a hydrocarbon concentration at the lower explosive limit results in twice the exotherm in the case of n-butane oxidation than in the case of oxidation of 0-xylene to phthalic anhydride. cause Therefore, in the former case, the requirements for heat removal are more severe.

上記のことから、n−ブタン分の多い酸化川原オ」の利
点をよりよく利用し得るマレイン酸製造法を提供するこ
とは望ましいことが認識できる。本発明の一つの目的は
このような方法を提供することである。本発明の更にも
う一つの目的はn−ブタンからの無水マレイン酸製造に
おいて反応帯容量の単位当りの生産性の増加を提供する
ことである。本発明の更に一つの目的はn−ブタンの利
用法改善を提供することである。本発明のもう一つの目
的は反応帯域流出物の循環を経済的に実施できるものに
することである。更に一つの目的は爆発範囲の炭化水素
分の多い側で安全に操業し得る方法を提供することであ
る。更に一つの目的は慣用的な一貫流式空気酸化設備に
おいて実質的な容量の無駄なしに実施し得る方法を提供
することである。本発明のその他の目的は以下の記述と
特許請求の範囲とから当業者にとっては明らかである。
From the foregoing, it can be recognized that it would be desirable to provide a process for producing maleic acid that can better utilize the advantages of oxidized Kawahara O's with a high n-butane content. One object of the invention is to provide such a method. Yet another object of the present invention is to provide increased productivity per unit of reaction zone volume in the production of maleic anhydride from n-butane. A further object of the present invention is to provide an improved use of n-butane. Another object of the invention is to make recycling the reaction zone effluent economically practicable. A further object is to provide a method that allows safe operation on the hydrocarbon-rich side of the explosive range. A further object is to provide a process that can be carried out in a conventional continuous flow air oxidation facility without substantial waste of capacity. Other objects of the invention will be apparent to those skilled in the art from the following description and claims.

我々は今、n−ブタン分の多い酸化用原料を反応性に関
して等級付けをした触媒を入れた熱媒体冷却管状反応帯
域の中で、比較的低いn−ブタン−貫流転化率において
触媒と接触させ、同時に無水マレイン酸を含まない反応
帯域流出物の大部分を反応帯域へ循環させることによっ
て、本発明の目的を達成し得ることを発見したのである
。有利なことに、等級付けした触媒と一緒にn−ブタン
分の多い原料を使用することは代表的な空気酸化法及び
等級付けをしない触媒を用いるn−ブタン分の多い方法
と比較して、無水マレイン酸の生産性改善をもたらす。
We now contact the n-butane-rich oxidation feedstock with the catalyst at a relatively low n-butane-through-flow conversion in a heat carrier-cooled tubular reaction zone containing a catalyst graded for reactivity. It has now been discovered that the objects of the present invention can be achieved by simultaneously recycling a large portion of the reaction zone effluent free of maleic anhydride to the reaction zone. Advantageously, the use of n-butane-rich feedstocks with graded catalysts compared to typical air oxidation processes and n-butane-rich processes using ungraded catalysts. Improves productivity of maleic anhydride.

更に、触媒床の等級付けは反応管の有効長にわたってよ
り均一な温度分布をもたらし反応帯域容量がよりよく利
用されるようになる。さらに、比較的低い一貫流転化率
における操業は無水マレイン酸に対する選択率の改善が
得られ、これは未反応n−ブタンの循環と合わせて、無
水マレイン酸の収率向上をもたらす。n−ブタンの最終
的な転化率も改善される。慣用の一貫流式空気酸化法と
比べて、本発明による操作は、ある力えられた反応帯域
容量についての生産高を2倍にまで高めることができ、
その際触媒床の等級付けな行うことによって触媒消費量
が減少する。
Furthermore, the grading of the catalyst bed provides a more uniform temperature distribution over the effective length of the reaction tube so that the reaction zone capacity is better utilized. Additionally, operation at relatively low co-flow conversions results in improved selectivity to maleic anhydride, which, in combination with recycling of unreacted n-butane, results in improved yields of maleic anhydride. The final conversion of n-butane is also improved. Compared to conventional integrated flow air oxidation processes, the operation according to the invention can increase the yield for a given reaction zone capacity by up to a factor of two;
Catalyst consumption is thereby reduced by grading the catalyst bed.

要するに、本発明は、(A)約2モルチから約10モル
係のn−ブタン、約8モルチから約20モル係の分子状
酸素及び残りの不活性ガスから成る供給原料を、n−ブ
タンの比較的低い一貫流転化率を与えるのに効果的な酸
化条件下に保たれた伝熱媒体冷却管状反応帯域中で、酸
化触媒させ、この触媒が反応帯域の有効長の少くとも一
部に沿って反応帯域の供給端に最も近くでの最低の反応
性から反応帯出口端に最も近くでの最高の反応性へ等級
がつけられており;(B)反応帯の出口端から無水マレ
イン酸、副生酸化炭化水素、不活性ガス、及び未反応の
酸素とn−ブタンから成る流出物をとり出し;反応帯域
流出物から無水マレイン酸と副生酸化炭化水素の大部分
を分離1. ; (D)無水マレイン酸と酸化炭化水素
副生物との回収後に残る流出物から、反応帯域中の不活
性ガス蓄積の速度に実質的に相当する速度放出流を取出
し; (:E)放出流抜き取り後に残る流出物をn−ブ
タンと分子状酸素とから成る補給用ガスの添加と一緒に
反応帯域へ循環させる;ことから成り立つ無水マレイン
酸製造方法を提供する。
In summary, the present invention provides a method for converting a feedstock consisting of (A) about 2 to about 10 moles of n-butane, about 8 to about 20 moles of molecular oxygen, and the remainder of an inert gas into n-butane. The oxidation catalyst is catalyzed in a heat transfer medium-cooled tubular reaction zone maintained under oxidizing conditions effective to provide a relatively low coherent flow conversion, the catalyst extending along at least a portion of the effective length of the reaction zone. (B) from the outlet end of the reaction zone to maleic anhydride; Remove the effluent consisting of by-product oxidized hydrocarbons, inert gas, and unreacted oxygen and n-butane; separate maleic anhydride and most of the by-product oxidized hydrocarbons from the reaction zone effluent.1. (D) removing from the effluent remaining after recovery of maleic anhydride and oxidized hydrocarbon by-products a rate discharge stream substantially corresponding to the rate of inert gas accumulation in the reaction zone; (:E) discharge stream; A process for producing maleic anhydride is provided, comprising: recycling the effluent remaining after withdrawal to the reaction zone together with the addition of a make-up gas consisting of n-butane and molecular oxygen.

更に詳細にいえば、本発明によって用いられる代表的な
熱媒体冷却の管状反応帯域は、長さ対直径の比が約25
から約500の範囲にあることが好ましい一本または一
本より多くの中空管から成り、このような管は循環する
熱伝達媒体を含んだ殻の内部にとっかこまれている。管
は炭素鋼または不銹鋼製であることが好ましいが、高度
の機械的強度、耐蝕性及び化学的不活性をもつ他の材料
も適している。管を取り囲む殻は任意の材料であってよ
いが、好ましくは炭素鋼でつくられる。殻は加熱装置例
えば外部電気コイルまたはヒーターを備え、熱媒体を所
望出発温度へ加熱する。スチームボイラーのような冷却
装置も酸化中の所望温度に熱媒体を保つようにまた備え
られている。管の周りの熱媒体の循環は攪拌機、ポンプ
及び邪魔板、など適当手段の使用によって便利に達成で
きる。
More specifically, a typical heat medium cooled tubular reaction zone used in accordance with the present invention has a length-to-diameter ratio of about 25.
to about 500, preferably in the range of about 500 mm, such tubes being enclosed within a shell containing a circulating heat transfer medium. The tube is preferably made of carbon or stainless steel, but other materials with high mechanical strength, corrosion resistance and chemical inertness are also suitable. The shell surrounding the tube may be of any material, but is preferably made of carbon steel. The shell is equipped with a heating device, for example an external electric coil or a heater, to heat the heating medium to the desired starting temperature. A cooling device such as a steam boiler is also provided to maintain the heating medium at the desired temperature during oxidation. Circulation of the heating medium around the tubes can be conveniently accomplished by the use of suitable means such as stirrers, pumps and baffles.

本発明による有用な熱媒体は当業者には周知であり、一
般には、工程温度において液体状態を保持し比較的高い
熱伝導度をもつ物質である。有用媒体の例としては各種
の熱伝達油及びアルカリ金属の硝酸塩及び亜硝酸塩のよ
うな塩類が挙げられるが、高沸点ということから塩が好
ましい。特に好ましい熱媒体は硝酸カリウム、硝酸ナト
リウム、及び亜硝酸ナトリウムの共融混合物であり、こ
れは望ましい高沸点をもつのみならず十分に低い凝固点
をもち、反応帯停止期間中でも液体状態を保ったままで
ある。
Heat carriers useful in accordance with the present invention are well known to those skilled in the art and are generally materials that maintain a liquid state at the process temperature and have relatively high thermal conductivity. Examples of useful media include various heat transfer oils and salts such as alkali metal nitrates and nitrites, with salts being preferred due to their high boiling points. A particularly preferred heat transfer medium is a eutectic mixture of potassium nitrate, sodium nitrate, and sodium nitrite, which not only has a desirable high boiling point but also has a sufficiently low freezing point that it remains in a liquid state even during reaction zone shutdowns. .

触媒は、有効な反応帯域の長さの少くとも一部にわたっ
て、反応帯域の供給端に最も近くでの最小の反応性から
出口端の最も近くでの最大の反応性へ反応性が増加する
ように、反応管の中に装填される。この目的のために、
反応帯域有効長は反応帯域の触媒含有部分と定義される
。好まI〜くは、有効長は全長の少くとも約75%であ
り、残りの長さは一つまたは二つの実質的に死んだ帯域
、例えば反応帯域の供給端及び(または)出口端におけ
触媒を含まない帯域を形成する。より好ましくは、反応
帯域有効長は全長の約80%から約100係である。供
給端の比帯域及び出目端死帯域としては、前者が好まし
く、なぜならば、供給端化帯域は反応帯中に導入される
酸化用原料の予熱帯として役立ち得るからである。
The catalyst is such that the reactivity increases over at least a portion of the length of the effective reaction zone from a minimum reactivity closest to the feed end of the reaction zone to a maximum reactivity closest to the outlet end. Then, it is loaded into the reaction tube. For this purpose,
The reaction zone effective length is defined as the catalyst-containing portion of the reaction zone. Preferably, the effective length is at least about 75% of the total length, with the remaining length being in one or two substantially dead zones, such as at the feed end and/or outlet end of the reaction zone. Forming a catalyst-free zone. More preferably, the reaction zone effective length is about 80% to about 100% of the total length. As for the feed end fractional band and the exit end dead zone, the former is preferred because the feed end dead zone can serve as a preheating zone for the oxidizing raw material introduced into the reaction zone.

好ましくは、反応帯域の全有効長は供給端に竜も近くの
最小反応性から出口端に最も近くの最大反応性にわたっ
て等級付けがなされる。しかし、反応帯域の有効長の一
部のみを、供給端に最も近くでの最小反応性から出口端
に最も近くでの最大最大反応性へ等級付けすることも考
えられる。例えば、反応帯域の供給端から出口端へ進む
とき、反応帯域有効長のはじめの一部分は高反応性また
は中尺応性をもちかつ有効長の残余の部分を最小反応性
から最大反応性へ等級付けることができる。
Preferably, the total effective length of the reaction zone is graded from minimum reactivity closest to the feed end to maximum reactivity closest to the outlet end. However, it is also conceivable to grade only a portion of the effective length of the reaction zone from minimum reactivity closest to the feed end to maximum maximum reactivity closest to the outlet end. For example, when proceeding from the feed end to the outlet end of a reaction zone, the first portion of the reaction zone effective length has high reactivity or medium reactivity and the remaining portion of the effective length is graded from minimum reactivity to maximum reactivity. be able to.

このはじめの高または中尺応性帯域は比較的短かくてか
つ酸化用原料の予熱帯域として役立つという好結果を与
え得ることが好ましい。このような反応性の勾配は第4
図に描かれており、あとで更に説明する。はじめの方の
部分にわたって最小反応性から最大反応性へ全長を等級
づげて、反応帯域出口端において中または低反応性を与
えることも考えられるが、最大反応性を最小反応剤濃度
の領域に与えることに関する利点が減殺されるので好ま
しい具体例ではない。これらの形態はまた、有効長の中
央部分のみに、供給端に最も近くでの最小反応性から出
口端に最も近くでの最大反応性へ等級づけるようが組合
わせを行うこともできる。
Preferably, this initial high- or medium-responsive zone is relatively short and can advantageously serve as a preheating zone for the feedstock for oxidation. Such a reactivity gradient is the fourth
It is depicted in the figure and will be further explained later. It is conceivable to grade the length from minimum to maximum reactivity over the first section, giving medium or low reactivity at the reaction zone outlet end, but it is also possible to This is not a preferred example because the benefits associated with providing this method are diminished. These configurations can also be combined to grade only the central portion of the effective length from minimum reactivity closest to the feed end to maximum reactivity closest to the outlet end.

その場合には、反応性は、反応帯域供給端に最も近くの
有効長の部分から中央部分の最小反応性部分へ減少し、
中央部分にまたがって増大し、そして中央部分の最大反
応性部分から出口端に最も近くの低反応性部分へ減少す
る。
In that case, the reactivity decreases from the part of the effective length closest to the reaction zone feed end to the least reactive part in the central part;
It increases across the central portion and decreases from the most reactive portion in the central portion to the less reactive portion closest to the outlet end.

供給端に最も近くでの最小反応性から出口端に最も近く
での最大反応性へ等級づけられた反応帯域有効長の部分
は、連続的に等級づけることができおよび/または階段
状に等級づけることができる。理想的には、反応性は最
小から最大の反応性へ連続的に増すが;しかし実際的観
点からは、二つまたはそれより多くの反応性帯域または
段階を反応帯域有効長の部分に沿って付与して最小反応
性から最大反応性へ等級づけるのが最も便利である。帯
域の数は2個から約20個の範囲にあることが好ましい
が、比較的均一な温度分布を得て従って過大な触媒装填
コストを伴うことなしに高生産性を得るという観点から
、約3個から約8個がより好ましい。
The portion of the reaction zone effective length graded from minimum reactivity closest to the feed end to maximum reactivity closest to the outlet end may be graded continuously and/or graded stepwise. be able to. Ideally, the reactivity increases continuously from minimum to maximum reactivity; however, from a practical point of view, two or more reactive zones or stages may be used along a portion of the effective length of the reaction zone. It is most convenient to assign and grade from least reactivity to most reactivity. The number of zones is preferably in the range of 2 to about 20, but from the point of view of obtaining a relatively uniform temperature distribution and thus high productivity without excessive catalyst loading costs, about 3 is preferred. 8 to about 8 is more preferred.

ある与えられた工程について、各種帯域の正確な位置、
長さ、及び相対的反応性は各種の要因、例えば、全体及
び有効の反応帯長、生産割合、触媒の選択、及び反応条
件、に応じて変り、以下に現われる実施例に従う実験に
よって決めることかできる。好ましくは、供給端に最も
近くの最小反応性帯域は反応帯域有効長の約10%から
約50チにわたってのびていて、反応性が出口端に最も
近くの最大反応性帯域における反応性の約10%から約
75%の範囲にあり、残余の有効長が反応性な増した一
つまたはそれより多くの帯域を含む。
For a given process, the exact location of the various bands,
The length and relative reactivity will vary depending on a variety of factors, such as total and effective reaction zone length, production rate, catalyst selection, and reaction conditions, and may be determined experimentally according to the examples that appear below. can. Preferably, the least reactive zone closest to the feed end extends from about 10% to about 50 inches of the effective length of the reaction zone and has a reactivity about 10% of the reactivity in the most reactive zone closest to the outlet end. % to about 75%, with the remaining effective length including one or more bands of increased reactivity.

この目的のために、反応性は、供給端に最も近くの最小
反応性から出口端に最も近くの最大反応性へ等級づけた
反応帯域有効長の部分の最大反応性部分へ100チの値
を割当てて、相対的基準において表現される。従って、
100チ帯域でのn−メタン転化率と相対的のn−ブタ
ン転化率を基準として他の部分へ高い値とか低い値を割
当てることができる。
For this purpose, reactivity is calculated by adding a value of 100 to the maximum reactivity portion of the reaction zone effective length graded from the minimum reactivity closest to the feed end to the maximum reactivity closest to the exit end. Assigned and expressed on a relative basis. Therefore,
Based on the n-methane conversion and relative n-butane conversion in the 100-inch band, higher or lower values can be assigned to other parts.

所望の反応性勾配を与えるための適当な手段はどれでも
本発明に従って考えられる。最も簡単には、はレット化
した酸化触媒を用い、所望の等級化は触媒イレットと不
活性固体との混合によって達成される。適当な不活性固
体は酸化妬において悪い影響を触媒性能に及ぼすことな
く、かつ寸法と形が触媒はレットと少くとも大雑把に類
似していて触媒床を通る実質的に均一なガス流が確保で
きるような物質を包括する。有用な固体稀釈剤の具体例
はシリカ、アルミナ、及びカーボランダムの投レットを
含む。連続的な反応性勾配は別々の可変速フィーダを用
いて反応管へ触媒投レットと不活性体とを供給すること
によって与えることかできる。階段的な勾配は触媒Rレ
ットと不活性体を適切量で回分的に混合することによっ
て与えることができる。
Any suitable means for providing the desired reactivity gradient is contemplated in accordance with the present invention. Most simply, a pelletized oxidation catalyst is used, and the desired grading is achieved by mixing the catalyst pellet with an inert solid. Suitable inert solids do not adversely affect catalyst performance during oxidation, and the catalyst is at least roughly similar in size and shape to the catalyst bed to ensure substantially uniform gas flow through the catalyst bed. It includes such substances. Examples of useful solid diluents include silica, alumina, and carborundum pellets. A continuous reactivity gradient can be provided by feeding catalyst pellets and inert to the reaction tube using separate variable speed feeders. A stepwise gradient can be provided by batchwise mixing the catalyst R-let and the inert in appropriate amounts.

所望の反応性勾配を得る一つの関連の方法は担持触媒を
用いることであり、その場合、担持割合は最小反応性帯
から最大反応性帯へ減少し、従って活性触媒の割合で増
加する。触媒による担体の部分含浸は選択性が代表的に
改善されるという特に良好な結果を与える。適当な担体
は以下に詳細に述べる。
One related method of obtaining the desired reactivity gradient is to use supported catalysts, where the proportion of support decreases from the least reactive zone to the most reactive zone and thus increases with the proportion of active catalyst. Partial impregnation of the support with catalyst gives particularly good results in that the selectivity is typically improved. Suitable carriers are discussed in detail below.

触媒床を等級づける第三の方法は個々の反応性帯域にお
いて異なる触媒を使用することを含み、出口端に最も近
い最大反応性帯域中に最大反応性触媒を用い、供給端に
最も近い最少反応帯域において最低反応性触媒を用い、
そして中間反応性の一つまたはそれより多い触媒を中間
反応性帯域の中に使用する。特に良好な結果は比較的低
い反応性の触媒が高い選択性をもつときに得られる。
A third method of grading catalyst beds involves using different catalysts in the individual reactive zones, with the most reactive catalyst in the most reactive zone closest to the outlet end and the least reactive catalyst closest to the feed end. using the least reactive catalyst in the zone;
One or more intermediately reactive catalysts are then used in the intermediately reactive zone. Particularly good results are obtained when relatively low reactivity catalysts have high selectivity.

所望勾配を得るもう一つの方法は、異なる反応性の帯域
中に個々の触媒の各種割合を含む、各種反応性の触媒混
合物を用いることである。
Another way to obtain the desired gradient is to use catalyst mixtures of various reactivity containing various proportions of individual catalysts in zones of different reactivity.

勿論、上記の技法またはその他の技法の各種組合わせも
、特定工程の設備または要請に応じた反応性勾配を得る
のに用いることができる。
Of course, various combinations of the above techniques or others may be used to obtain reactivity gradients depending on the particular process equipment or requirements.

本発明による有用な酸化触媒は当業者にとって既知であ
り、一般にはn−ブタンを酸化条件下で無水マレイン酸
へ酸化する触媒になり得る物質である。有用触媒の例は
以下に論するが、それは本発明実施における解説と案内
のためであることが理解されるであろう。
Oxidation catalysts useful in accordance with the present invention are known to those skilled in the art and are generally materials that can catalyze the oxidation of n-butane to maleic anhydride under oxidizing conditions. Examples of useful catalysts are discussed below, but it will be understood that they are for purposes of illustration and guidance in practicing the present invention.

本発明に従って有用な触媒の一つの種類は燐−バナジウ
ム−酸素の複合触媒である。このような触媒は代表的に
はバナジウム1原子当り約O15から約5原子の燐を含
み、燐及びバナジウムの化合物の水性または有機の媒体
中での反応とそれに続く生成固体の加熱によってつくら
れる。適当な燐化合物は五酸化燐、燐酸、正亜燐酸、三
塩化燐、三酸化燐及びトリエチルホスフェートを含み、
適当なバナジウム化合物は蓚酸バナジウム、蟻酸バナジ
ウム、メタバナジン酸アンモニウム、三塩化バナジル、
メタバナジン酸、硫酸バナジウム及び燐酸バナジウムを
含む。このような化合物の反応は水性または有機媒体中
で実施して固体反応生成物を形成させ、これを上澄液の
蒸発によって単離する。次いで、この固体を約300℃
から約600℃へ加熱することによって活性化し、粉砕
及び(または)ベレット化する。任意的には、使用前に
、触媒を適当な不活性担体例えば、アルファアルミナ、
または炭化珪素、と混合する。この種の燐−バナジウム
−酸素複合触媒に関する更に詳細は、米国特許第3.2
95.268号(ベルブマンら)及び第3,90Z70
7号(ラッフエルソンら)の明細書に見られ、本明細書
において含める。
One type of catalyst useful in accordance with the present invention is a phosphorus-vanadium-oxygen composite catalyst. Such catalysts typically contain from about O15 to about 5 atoms of phosphorus per atom of vanadium and are made by reaction of a compound of phosphorus and vanadium in an aqueous or organic medium followed by heating of the resulting solid. Suitable phosphorus compounds include phosphorus pentoxide, phosphoric acid, orthophosphorous acid, phosphorus trichloride, phosphorus trioxide and triethyl phosphate;
Suitable vanadium compounds include vanadium oxalate, vanadium formate, ammonium metavanadate, vanadyl trichloride,
Contains metavanadate, vanadium sulfate and vanadium phosphate. The reaction of such compounds is carried out in an aqueous or organic medium to form a solid reaction product, which is isolated by evaporation of the supernatant. This solid is then heated to about 300°C.
Activated by heating to about 600° C. and milled and/or pelletized. Optionally, prior to use, the catalyst is coated with a suitable inert support such as alpha alumina,
or mixed with silicon carbide. Further details regarding this type of phosphorus-vanadium-oxygen composite catalyst can be found in U.S. Pat.
No. 95.268 (Berbman et al.) and No. 3,90Z70
No. 7 (Raffelson et al.), incorporated herein.

燐−バナジウム−酸素複合触媒はまた米国特許第3.9
07.833号明細書(スリンキードら゛)において開
示されているように、五酸化バナジウムのマトリックス
中に五酸化燐を溶融し込むことによって作ることもでき
る。
The phosphorus-vanadium-oxygen composite catalyst is also disclosed in U.S. Pat.
They can also be made by melting phosphorus pentoxide into a matrix of vanadium pentoxide, as disclosed in Slinked et al.

有用な触媒の第二の種類は金属で促進された燐−バナジ
ウム−酸素複合物である。この種の触媒は代表的にはバ
ナジウム1原子あたり約05原子から約5原子の燐と、
その他に、バナジウム1原子あたり約o、ooi原子か
ら約5原子の少くとも一つの金属促進剤を含んでいる。
A second type of useful catalyst is a metal promoted phosphorus-vanadium-oxygen complex. Catalysts of this type typically contain about 0.5 to about 5 atoms of phosphorus per atom of vanadium;
Additionally, it contains at least one metal promoter at about o, ooi to about 5 atoms per vanadium atom.

有用な促進剤はアルカリ金属及びアルカリ土類金属、ス
カンジウム、ランタナム、イツトリウム、セシウム、ネ
オジウム、サマリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニ
ウム、ニオブ、タンタル、クロム、タングステン、モl
J7’テン、マンガン、レニウム、鉄、コバルト、ニッ
ケル、パラジウム、銅、銀、亜鉛、カドミウム、アルミ
ニウム、ガリウム、インジウム、珪素、ゲルマニウム、
錫、アンチモン、ヒスマス、テルル、トリウム及びウラ
ン、を含む。一般的に、これらの促進剤の一つまたはそ
れより多くのものが複合物形成反応の前、途中及び後に
お〜・て燐−バナジウム−酸素複合物の中に組込まれる
。このような触媒は担持させることができ或いは非担持
であることもできる。この種の触媒の更に詳細について
は、本明細書に引用している次の各特許の中に見られる
: 米国特許第3.862.146号明細書(Zr、 Bi
、 Gu、 Liで以て促進されたPVO); 米国特許第3,862,359号明細書CPVOFθ複
合体):米国特許第3,905,914;3,931,
046;及び6.962.305号明細書(PVOZr
複合体);米国特許第3.980.585号明細書(T
e、 Zr、 Ni、 Ce。
Useful promoters include the alkali and alkaline earth metals, scandium, lanthanum, yttrium, cesium, neodymium, samarium, titanium, zirconium, hafnium, niobium, tantalum, chromium, tungsten, mol.
J7' ten, manganese, rhenium, iron, cobalt, nickel, palladium, copper, silver, zinc, cadmium, aluminum, gallium, indium, silicon, germanium,
Contains tin, antimony, hismuth, tellurium, thorium and uranium. Generally, one or more of these promoters are incorporated into the phosphorus-vanadium-oxygen complex before, during, and after the complex-forming reaction. Such catalysts can be supported or unsupported. Further details of this type of catalyst can be found in the following patents cited herein: U.S. Pat. No. 3,862,146 (Zr, Bi
PVO promoted with , Gu, Li); U.S. Pat. No. 3,862,359 CPVOFθ complex): U.S. Pat. No. 3,905,914; 3,931,
046; and 6.962.305 (PVOZr
complex); U.S. Patent No. 3,980,585 (T
e, Zr, Ni, Ce.

W、 Pa、 Ag、 Mn、 Or、 Zn、 Mo
、 Re、 Sm、 La。
W, Pa, Ag, Mn, Or, Zn, Mo
, Re, Sm, La.

Hf、 Ta、 ’I’h、 Go、 U、またはSn
、及びその他にアルカリ金属とアルカリ土類金属、で以
て促進されたpvo); 米国特許第4.062.873号及び4.064.07
0号明細書(PVO8i複合体); 米国特許第4,147.661号明細書(W、 Sb、
 Nb、及び(または)Moで促進されたpvo);米
国特許第4,151,116号明細書(後沈着させたM
g、 Ca、 Se、 Y、 La、 U、 Ce、 
Or、 Mn、 Fe。
Hf, Ta, 'I'h, Go, U, or Sn
, and other alkali metals and alkaline earth metals); U.S. Pat. Nos. 4.062.873 and 4.064.07
Specification No. 0 (PVO8i complex); U.S. Patent No. 4,147.661 (W, Sb,
Nb and/or Mo promoted pvo); US Pat. No. 4,151,116 (post-deposited M
g, Ca, Se, Y, La, U, Ce,
Or, Mn, Fe.

Co、 Ni 、 Cu、 Zn、 AI、 Ga、 
In、 Si、 Ge。
Co, Ni, Cu, Zn, AI, Ga,
In, Si, Ge.

3n、 Bi、 Sb、またはTeによって促進された
PVO: 任意的には、Ti、 Zn、 Hf、 Lj、 Mg、
、 Ca。
PVO promoted by 3n, Bi, Sb, or Te: optionally Ti, Zn, Hf, Lj, Mg,
, Ca.

Fe、 Go、 Ni、 Cu、 Sn、 Bi、 U
、稀土類金属Cr、 Ca、またはAIを促進剤後沈着
の前に複合体中に加える); 米国特許第4.152,638号明細書(Nb、 Cu
、 Mo、 Ni。
Fe, Go, Ni, Cu, Sn, Bi, U
, rare earth metals Cr, Ca, or AI are added into the composite prior to post-promoter deposition); US Pat. No. 4,152,638 (Nb, Cu
, Mo, Ni.

Go、及びOrで促進され、好ましくは他にCe、 N
a、 Ba、 Hf、 U、 Ru、 Re、 Li、
またはMgを含有するpvo); 米国特許第4.152,339号明細書(Te、 Zr
、 N1. Ce。
promoted with Go, and Or, preferably in addition to Ce, N
a, Ba, Hf, U, Ru, Re, Li,
or Mg-containing pvo); U.S. Pat. No. 4,152,339 (Te, Zr
, N1. Ce.

W、 Pd、 Ag、 Mn、 Or、 zn、 Mo
、 Re、 Sm、 La。
W, Pd, Ag, Mn, Or, zn, Mo
, Re, Sm, La.

Hf、 Ta、 Th、 co、 IJ、または3nで
以て促進され、好ましくはまだアルカリ金属またはアル
カリ土類金属を含有するPVOCu) ;米国特許第4
.153.577号及び第4,158,671号(Cu
、 Mo、 Ni、 Go、 Cr、 Na、 Ce、
 Ba、 YまたはSmで以て促進されたPVO):英
国特許第1.403.395号明細書(任意的にWO3
及び(または) MoO3を含むPVOT1)。
PVOCu promoted with Hf, Ta, Th, co, IJ, or 3n, preferably still containing an alkali metal or alkaline earth metal; US Pat.
.. No. 153.577 and No. 4,158,671 (Cu
, Mo, Ni, Go, Cr, Na, Ce,
PVO promoted with Ba, Y or Sm): British Patent No. 1.403.395 (optionally WO3
and/or PVOT1 containing MoO3).

触媒の第三の群は第一義的金属がノくナジウム以外のも
のである触媒である。例えば、米国特許第2、691.
660号明細書はモリブデン及びコバル)またはニッケ
ルの酸化物を含み、任意的には硼素、燐、及びバナジウ
ムの酸化物、珪素、タングステン、チタン、ベリリウム
、ジルコニウム、クロム、及びウランから選ばれる促進
剤を含むブタン酸化触媒を開示している。米国特許第3
.92.8,392号明細tはアンチモン、モリブデン
、及びニッケル、コ〜ぐルト、銅または亜鉛、の酸化物
を含むメタン酸化触媒を開示している。米国特許第4.
 O65,468号明細書はアンチモン、モリブデン、
及びバナジウムまたは鉄の組合わせ酸化物から成り、任
意的にはその他に、アルミニウム、硼素、テルノペクロ
ム、コバルト、ニッケル、銅、ヒスマス、燐、チタンま
たはタングステンの一つまたはそれ」二り多い酸化物を
含むブタン酸化触媒を開示している。
A third group of catalysts are those in which the primary metal is other than sodium. For example, U.S. Pat. No. 2,691.
No. 660 contains oxides of molybdenum and cobal) or nickel, optionally promoters selected from oxides of boron, phosphorus, and vanadium, silicon, tungsten, titanium, beryllium, zirconium, chromium, and uranium. Discloses a butane oxidation catalyst comprising: US Patent No. 3
.. No. 92.8,392 discloses a methane oxidation catalyst containing antimony, molybdenum, and oxides of nickel, co-Glut, copper or zinc. U.S. Patent No. 4.
O65,468 specifies antimony, molybdenum,
and a combined oxide of vanadium or iron, optionally with one or more oxides of aluminium, boron, telnopechrome, cobalt, nickel, copper, hismuth, phosphorus, titanium or tungsten. discloses a butane oxidation catalyst comprising:

本発明に従って使用するのに現在好ましい触媒は米国特
許第3.862.146号明細書によるような、金属で
促進された燐−バナジウム−酸素複合体触媒である。
A presently preferred catalyst for use in accordance with the present invention is a metal promoted phosphorus-vanadium-oxygen complex catalyst, such as in accordance with U.S. Pat. No. 3,862,146.

本発明による酸化は、等級づけを行った触媒を含む上述
の熱媒体冷却管状反応帯域の中で、約2から約10モル
係のね一ブタン、約8から約20モル係の分子状酸素、
及び残りの不活性ガスから本質的に成り立つ原料を、n
−ブタンの一貫流転化率を比較的低(実現させるような
反応条件下で維持した反応帯域供給端の中に導入するこ
とによって実施される。無水マレイン酸、副生酸化炭化
水素、未反応のn−ブタンと酸素、及び不活性ガスから
成る流出物は反応帯出口端からとり出され、無水マレイ
ン酸及び酸化された炭化水素副生成物をそれから実質的
に分離し、その後、残りの流出物を、反応帯域中での不
活性物の蓄積を実質的に相殺する速度で除去される放出
流と、n−ブタン及び分子状酸素とから成る補給用ガス
と一緒に反応帯域へ循環される循環流とに分離する。
The oxidation according to the present invention is carried out in a heat medium cooled tubular reaction zone as described above containing a graded catalyst, about 2 to about 10 moles of butane, about 8 to about 20 moles of molecular oxygen,
and the remaining inert gas, n
- carried out by introducing butane into the reaction zone feed end maintained under reaction conditions such as to achieve a relatively low through-flow conversion of maleic anhydride, by-product oxidized hydrocarbons, unreacted An effluent consisting of n-butane, oxygen, and an inert gas is removed from the reaction zone outlet end, and the maleic anhydride and oxidized hydrocarbon byproducts are substantially separated therefrom, after which the remaining effluent is removed. , an effluent stream that is removed at a rate that substantially offsets the buildup of inerts in the reaction zone, and a recycle that is recycled to the reaction zone together with a make-up gas consisting of n-butane and molecular oxygen. Separate into two parts.

本発明に従って用いられる酸化用原料の組成はマレイン
酸の望ましい収率を得る観点からだけでなく、反応帯域
操作の安全性の点からも重要である。上記したように、
原料は爆発範囲の炭化水素分の多い側にあるn−ブタン
の水準を含むことが好ましい。n−ブタンの濃度と関係
なく、原料ガス濃度は爆発性混合物の形成を避けるよう
調節すべきである。一般的には、上述範囲の上部にある
n−ブタン濃度において、上述範囲の高い方の部分にあ
る酸素濃度が用いられる。逆に低い方のn−ブタン濃度
においては、低い方の酸素水準を用いるべきである。
The composition of the oxidizing feedstock used in accordance with the present invention is important not only from the standpoint of obtaining the desired yield of maleic acid, but also from the standpoint of safety of reaction zone operation. As mentioned above,
Preferably, the feedstock contains a level of n-butane that is on the hydrocarbon-rich side of the explosive range. Regardless of the concentration of n-butane, the feed gas concentration should be adjusted to avoid the formation of explosive mixtures. Generally, oxygen concentrations in the upper part of the above range are used, with n-butane concentrations in the upper part of the above range. Conversely, at lower n-butane concentrations, lower oxygen levels should be used.

原料組成に関するこれ以上の詳細は第1図に与えられて
いて、この図は分子状酸素、n−メタン及び残りの窒素
の室温大気圧における混合物についての爆発範囲を図示
している。点1は代表的な一貫流式空気酸化を示し、一
方、点2−4は本発明に従って用いられる原料組成を図
示している。
Further details regarding the feed composition are given in FIG. 1, which illustrates the explosion range for a mixture of molecular oxygen, n-methane and the balance nitrogen at room temperature and atmospheric pressure. Point 1 represents a typical continuous flow air oxidation, while points 2-4 illustrate the feed compositions used in accordance with the present invention.

点6と4は、原料が爆発範囲のn−ブタン分の多い側に
あり、従って改善された生産性をもたらす好ましい水準
のn−ブタンと酸素を含む原料を図示している。第1図
の爆発曲線は不活性ガスが窒素であるガス状混合物に特
定していることは認識されねばならない。本発明の好ま
しい具体例にあるように、二酸化炭素が不活性ガス中に
存在するときには、爆発範囲は多少減少する。昇温及び
昇圧は爆発範囲をひろげる。
Points 6 and 4 illustrate feedstocks with preferred levels of n-butane and oxygen that are on the n-butane-rich side of the explosive range and thus provide improved productivity. It must be recognized that the explosion curve of FIG. 1 is specific to a gaseous mixture in which the inert gas is nitrogen. When the carbon dioxide is present in the inert gas, as in the preferred embodiment of the invention, the explosion range is somewhat reduced. Increasing temperature and pressure increases the explosion range.

本発明によって使用するn−ブタンは実質的に純粋すな
わち少くとも約96%であることが好ましい。しかし、
イソブタン、ブテン類、またはブタジェン類のような一
つまたはそれ以上の他の酸化可能C4を原料中に約20
モル係まで含むことも考えられる。
It is preferred that the n-butane used in accordance with the present invention be substantially pure, ie, at least about 96% pure. but,
One or more other oxidizable C4s, such as isobutane, butenes, or butadienes, are present in the feedstock at about 20%
It is also conceivable that it may even include the mole staff.

本発明に従って用いる分子状酸素源は生産性に実質的影
響をもつ。実質的にすなわち少くとも95チの純粋な酸
素が好ましく、何故ならば、反応帯中での爆発性混合物
の形成を避けるために必要とするパラストガスの量は循
環流によって全部供給されるが、この場合には、循環前
に反応帯流出物から取出す放出流は酸化中に生成する酸
化炭素類の水準を相殺する程度に十分な大きさでありさ
えすればよい。一方低濃度の酸素を用いる場合には酸化
の結果としての酸化炭素類の形成のみならず分子状酸素
と一緒に導入された不活性ガスを相殺するために、より
大きい放出流を必要とする。
The molecular oxygen source used in accordance with the present invention has a substantial impact on productivity. Substantially i.e. at least 95 g of pure oxygen is preferred, since the amount of parasto gas required to avoid the formation of explosive mixtures in the reaction zone is supplied entirely by the circulation stream; In some cases, the effluent stream removed from the reaction zone effluent prior to recycling need only be large enough to offset the level of carbon oxides produced during oxidation. On the other hand, when lower concentrations of oxygen are used, a larger discharge flow is required to compensate not only for the formation of carbon oxides as a result of oxidation but also for the inert gas introduced along with the molecular oxygen.

反応帯域へ供給されるパラストガスは分子状酸素源に横
じて変動する。実質的に純粋な酸素を用いる場合には循
環流によって供給されるパラストガスは主として一酸化
炭素と二酸化炭素の混合物である。−酸化炭素対二酸化
炭素のモル比は触媒選択の関数であるが、一般には約0
.5:1から約2.5:1の範囲にある。放出流の必要
量を最小にすること以外に、実質的に純粋な酸素の使用
とパラストガス中での二酸化炭素の結果的存在は、二酸
化炭素の熱容量が大きいので温度調節を容易にする。使
用する分子状酸素源が空気である場合にはとラストガス
は勿論実質的量の窒素を含む。同様に、分子状酸素と一
つまたはそれより多くの不活性ガスとの混合物が分子状
酸素源を構成する場合には、パラストガスは酸素と一緒
に導入される不活性ガスを含む。循環流中で供給される
以外及び(または)酸素と一緒に反応帯域へ導入される
以外のパラストガスが原料組成を調節するために反応帯
域へ導入されねばならない場合には、窒素、−酸化炭素
、二酸化炭素またはこれらの混合物を使用することが好
ましい。爆発範囲を減らすために二酸化炭素を十分に含
む一酸化炭素と二酸化炭素の混合物がより好ましい。
The parasitic gas supplied to the reaction zone is varied across the source of molecular oxygen. When using substantially pure oxygen, the parasto gas supplied by the recycle stream is primarily a mixture of carbon monoxide and carbon dioxide. - The molar ratio of carbon oxide to carbon dioxide is a function of catalyst selection, but is generally about 0.
.. It ranges from 5:1 to about 2.5:1. In addition to minimizing effluent flow requirements, the use of substantially pure oxygen and the resulting presence of carbon dioxide in the parast gas facilitates temperature regulation due to the high heat capacity of carbon dioxide. If the molecular oxygen source used is air, the last gas will of course contain a substantial amount of nitrogen. Similarly, if a mixture of molecular oxygen and one or more inert gases constitutes the source of molecular oxygen, the palust gas comprises the inert gas introduced along with the oxygen. If parasitic gases other than those supplied in the recirculation stream and/or other than those introduced into the reaction zone together with oxygen have to be introduced into the reaction zone in order to adjust the feed composition, nitrogen, carbon oxides, Preference is given to using carbon dioxide or mixtures thereof. More preferred is a mixture of carbon monoxide and carbon dioxide that contains sufficient carbon dioxide to reduce the explosive range.

好ましくは、酸化用原料は約3から8モル係のn−ブタ
ン、約10から約18モル−の分子状酸素、及び約74
から約87モル係のパラストガスを含む。実質上純粋な
酸素を分子状酸素源として使用するときには、パラスト
ガスは約30から約50モル係の一酸化炭素、約65か
ら約55モル係の二酸化炭素、及び約1モル係より少な
い窒素から成ることが好ましい。空気が分子状酸素源で
ある場合には、パラストガスは約70から約85モル係
の窒素、約5モル係までの二酸化炭素、及び約1から約
10モル襲の一酸化炭素を含むことが好ましい。5.5
%のn−ブタン、14モモル係酸素、並びに残りが約1
.1 : 10モル比の一酸化炭素と二酸化炭素との混
合物を含む原料に対しては、爆発限界に関して、1.2
モル係のn−ブタンまたは1.6係の酸素の安全幅が存
在している。
Preferably, the oxidizing feedstocks include about 3 to 8 moles of n-butane, about 10 to about 18 moles of molecular oxygen, and about 74 moles of molecular oxygen.
Contains approximately 87 moles of palastogas. When substantially pure oxygen is used as the source of molecular oxygen, the palast gas consists of about 30 to about 50 molar parts of carbon monoxide, about 65 to about 55 molar parts of carbon dioxide, and less than about 1 molar part of nitrogen. It is preferable. When air is the source of molecular oxygen, the pallast gas preferably includes about 70 to about 85 molar parts of nitrogen, up to about 5 molar parts of carbon dioxide, and about 1 to about 10 molar parts of carbon monoxide. . 5.5
% n-butane, 14 momoles of oxygen, and the remainder ca.
.. For feedstocks containing a mixture of carbon monoxide and carbon dioxide in a 1:10 molar ratio, the explosion limit is 1.2.
A safety margin of molar n-butane or 1.6 molar oxygen exists.

酸化用原料は、n−ブタンの比較的低い一貫流転化率を
得るために効果的な反応条件下で維持した反応帯域の供
給端の中へ導入される。この目的のために、−貫流転化
率は酸化されたn−ブタン分子数を原料中のn−ブタン
の分子数で割ったものを100%倍したものと定義する
。好ましくは一貫流転化率は、無水マレイン酸への良好
な選択率をもちながら高い最終的転化率を達成するため
には、約10から約70係、より好ましくは約60から
約55%の範囲である。反応条件は、温度、圧力、空間
速度、及び以下に詳述するその他を含む。
The oxidizing feedstock is introduced into the feed end of the reaction zone maintained under effective reaction conditions to obtain a relatively low consistent flow conversion of n-butane. For this purpose, the through-flow conversion is defined as the number of n-butane molecules oxidized divided by the number of n-butane molecules in the feedstock times 100%. Preferably the continuous flow conversion ranges from about 10 to about 70%, more preferably from about 60 to about 55%, to achieve high final conversions with good selectivity to maleic anhydride. It is. Reaction conditions include temperature, pressure, space velocity, and others detailed below.

反応帯域温度は合理的反応速度を得るのに十分に高いが
、しかし酸化触媒を損傷したり望ましくない副反応を促
進するほどに高くはない。好ましい温度は約300℃か
ら約650℃の範囲であり、約650℃から約500℃
がより好ましい。最小反応性から最大反応性へ等級づけ
をした触媒床の部分の上へ原料を通す前に反応温度の約
100℃以内へ酸化用原料を予熱することが望ましい。
The reaction zone temperature is high enough to obtain reasonable reaction rates, but not so high as to damage the oxidation catalyst or promote undesirable side reactions. Preferred temperatures range from about 300°C to about 650°C, and from about 650°C to about 500°C.
is more preferable. It is desirable to preheat the oxidation feed to within about 100° C. of the reaction temperature before passing the feed over the portion of the catalyst bed that is graded from least reactive to most reactive.

反応帯域圧力は臨界的ではないが、実際的観点からは約
10から約7psia(約0,7から約”” ”cm2
)で操作するのが好ましい。
The reaction zone pressure is not critical, but from a practical standpoint it ranges from about 10 to about 7 psia (about 0.7 to about "" cm2
) is preferable.

酸化用原料はn−ブタンの比較的低い一貫流転化率が得
られるような割合で反応帯へ供給される。
The oxidizing feedstock is fed to the reaction zone at a rate such that a relatively low continuous flow conversion of n-butane is achieved.

好ましくは、原料の容積的空間速度をま約1000から
約30004の範囲である。より好ましくは、容積的空
間速度は約15DOから約2500/R=であり、反応
帯の供給端から出口端への過大な圧力降下をおこさずに
望ましい生産性をもたらすからである。約1500から
約25004の容積空間速度において、n−ブタンの一
貫流転化率は代表的には約60から約50%である。反
応帯中の接触時間は空間速度と圧力とに依存し、代表的
には約0.5から約4秒の範囲である。
Preferably, the volumetric space velocity of the feedstock ranges from about 1,000 to about 30,004. More preferably, the volumetric space velocity is from about 15 DO to about 2500/R=, as this provides desirable productivity without excessive pressure drop from the feed end to the outlet end of the reaction zone. At volume hourly velocities of about 1,500 to about 25,004, the consistent flow conversion of n-butane is typically about 60 to about 50%. Contact time in the reaction zone depends on space velocity and pressure and typically ranges from about 0.5 to about 4 seconds.

反応帯域の出口端から、無水マレイン酸、副生ずる酸化
炭化水素、不活性ガス及び未反応のn−ブタンと酸素、
を含む流出物をとり出す。主な副生の酸化炭化水素は酢
酸とアクリル酸を含み、これらは代表的には慣習的の一
貫流式空気酸化におけるよりもやや多い量で生成される
。流出物を分離帯へ通し、そこで無水マレイン酸と副生
ずる酸化炭化水素とが実質的に回収される。残りの流出
物は放出流と循環流とに分け、後者を酸素とn−ブタン
を含む補給用ガスと一緒に反応帯域へ戻す。
From the outlet end of the reaction zone, maleic anhydride, by-produced oxidized hydrocarbons, inert gas and unreacted n-butane and oxygen,
Remove any effluent containing. The major by-product oxidized hydrocarbons include acetic acid and acrylic acid, which are typically produced in slightly higher amounts than in conventional continuous flow air oxidation. The effluent is passed to a separator zone where maleic anhydride and by-product oxidized hydrocarbons are substantially recovered. The remaining effluent is divided into a discharge stream and a recycle stream, the latter being returned to the reaction zone together with make-up gas containing oxygen and n-butane.

反応帯域流出物からの無水マレイン酸と副生の酸化炭化
水素の分離は任意の適当な手段で達成できる。例えば、
流出物を水性液例えばマレイン酸水溶液で洗い落し、得
られるスクラバー溶液を脱水し、マレイン酸を無水マレ
イン酸へ転換させる。
Separation of maleic anhydride and by-product oxidized hydrocarbons from the reaction zone effluent can be accomplished by any suitable means. for example,
The effluent is washed with an aqueous liquid, such as an aqueous solution of maleic acid, and the resulting scrubber solution is dehydrated to convert the maleic acid to maleic anhydride.

酢酸とアクリル酸は、これらも洗滌によって流出物から
除かれるが、脱水中に塔頂を通過して分溜、抽出、ある
いは他の適当手段によって回収することができる。
Acetic acid and acrylic acid, which are also removed from the effluent by washing, can be passed overhead during dewatering and recovered by fractional distillation, extraction, or other suitable means.

流出物から無水マレイン酸を回収する別の方法は流出物
の洗滌とマレイン酸の脱水の前に流出物から無水物の一
部を凝縮させることである。洗滌に先立つ部分凝縮は、
より少ない量の無水物が酸に転化し、従ってフマル酸へ
の不可逆的異性化に役立つ酸がより少ないという点で、
無水マレイン酸収率に関して都合の良い結果を与え得る
。更にマレイン酸及びフマル酸の水準が低いことは、こ
れらの酸が回収条件下で固体であって工程装置を閉塞さ
せ得るものであるので、利点がある。
Another method of recovering maleic anhydride from the effluent is to condense a portion of the anhydride from the effluent prior to washing the effluent and dehydrating the maleic acid. Partial condensation prior to washing is
in that less anhydride is converted to acid and therefore less acid is available for irreversible isomerization to fumaric acid.
Favorable results can be given in terms of maleic anhydride yield. Additionally, lower levels of maleic and fumaric acids are advantageous since these acids are solids under recovery conditions and can clog process equipment.

無水マレイン酸と副生の酸化炭化水素を回収するもう一
つの適当な方法は、水に対する吸収能力が低く無水マレ
イン酸に対する吸収能力が大きい有機溶剤を流出物と接
触させ、次いで溶剤ら無水マレイン酸を追い出すことで
ある。このようにして、無水マレイン酸の酸への加水分
解は実質的にさけられ、従って無水マレイン酸の収率改
善をもたらす。有用な吸収剤は各種の有機溶剤を含み、
その特定例は米国特許第3,891,680号(カッモ
トら)及び第4,118,403号(ホワイト)の明細
書において見出される。
Another suitable method for recovering maleic anhydride and by-product oxidized hydrocarbons is to contact the effluent with an organic solvent that has a low absorption capacity for water and a high absorption capacity for maleic anhydride, and then removes the maleic anhydride from the solvent. It is to drive out. In this way, hydrolysis of maleic anhydride to acid is substantially avoided, thus resulting in an improved yield of maleic anhydride. Useful absorbents include various organic solvents,
Specific examples thereof are found in the specifications of US Pat. No. 3,891,680 (Kamoto et al.) and No. 4,118,403 (White).

無水マレイン酸及び副生の酸化炭化水素を実質的に回収
したあとに残る流出物は、不活性ガスと未反応のn−ブ
タンと酸素とから成るが、放出流と循環流とに分けられ
る。放出流は反応帯域中の不活性物の蓄積を実質的に相
殺する割合で取出される。正確な放出割合は、各種の要
因、例えば分子状酸素源、生産速度、反応帯域容量、触
媒の選択、及び酸化条件のような当業者にとって考え得
る要因に依存する。実質上純粋な酸素を分子状酸素源と
して使用するときには、好ましい放出割合は流出ガスの
約1から約20モル係の範囲である。
The effluent remaining after substantially recovering the maleic anhydride and by-product oxidized hydrocarbons, consisting of inert gas, unreacted n-butane and oxygen, is divided into a discharge stream and a recycle stream. The effluent stream is removed at a rate that substantially offsets the buildup of inerts in the reaction zone. The exact rate of release depends on a variety of factors that will occur to those skilled in the art, such as the molecular oxygen source, production rate, reaction zone volume, catalyst selection, and oxidation conditions. When substantially pure oxygen is used as the source of molecular oxygen, the preferred rate of release ranges from about 1 to about 20 molar parts of the effluent gas.

もし空気が分子状酸素源であるならば、約20から約7
5モル係の放出割合が好ましい。
If air is the source of molecular oxygen, about 20 to about 7
A release rate of 5 molar is preferred.

放出流除去の後、残りの流出物を反応帯域へ循環させる
。上記した通り、実質上純粋な酸素を分子状酸素源とし
て使用する場合には、n−ブタンと酸素のみを補給用ガ
スとして反応帯域へ供給すればよく、なぜならば循環流
が酸化用原料に適切水準の不活性ガスを与えるからであ
る。もし空気または低純度酸素が分子状酸素源である場
合には、不活性ガスは補給用酸素と同伴する。
After removal of the effluent, the remaining effluent is recycled to the reaction zone. As mentioned above, when substantially pure oxygen is used as the source of molecular oxygen, only n-butane and oxygen need be supplied as make-up gases to the reaction zone, since the recycle flow is suitable for the oxidizing feedstock. This is because it provides a level of inert gas. If air or low purity oxygen is the source of molecular oxygen, an inert gas is entrained with the makeup oxygen.

本発明による好ましい操作方式を図面と関連させてより
詳細に述べる。
A preferred mode of operation according to the invention will be described in more detail in connection with the drawings.

第2図を参照して、始動にあたって、n−ブタンと空気
を各々の源(図示せず)から計量してそれぞれ配管5及
び7を経て配管16へ供給する。
Referring to FIG. 2, for start-up, n-butane and air are metered from respective sources (not shown) and supplied to line 16 via lines 5 and 7, respectively.

この供給原料を反応器15の供給端の中に導入する。反
応器は反応管17と19を示すためにその壁の一部を切
りとって示されている。反応器はまた循環する溶融塩(
図示せず)を含んでいる。管19の壁の一部は中央にの
びている温度測定管21を示すために切りとられている
。管17と19は反応性に関して等級づけをした触媒(
図示せず)を装填しである。
This feedstock is introduced into the feed end of reactor 15. The reactor is shown with a portion of its wall cut away to show reaction tubes 17 and 19. The reactor also circulates molten salt (
(not shown). A portion of the wall of tube 19 has been cut away to show temperature measuring tube 21 extending centrally. Tubes 17 and 19 contain catalysts graded for reactivity (
(not shown) is loaded.

好ましい反応性の勾配分布は第6図と4図に示されてい
て、反応帯域長さは横軸にプロットされ、0%は供給端
に対応し100%は出口端に対応し、そして相対的反応
性は縦軸にプロットされている。
The preferred reactivity gradient distribution is shown in Figures 6 and 4, where the reaction zone length is plotted on the horizontal axis, with 0% corresponding to the feed end and 100% corresponding to the outlet end, and the relative Reactivity is plotted on the vertical axis.

第3図の分布図によると、反応帯域の全体の有効長は供
給端に最も近くの最小反応性から出口端に最も近くの最
大反応性へ段階づけがなされている。
According to the distribution diagram of FIG. 3, the overall effective length of the reaction zone is graded from minimum reactivity closest to the feed end to maximum reactivity closest to the outlet end.

死帯域は、反応性は0%であり、全反応帯長の最初の1
0%を構成し、酸化用原料の予熱帯域として役立つ。第
4図に図示する反応性分布は、全反応帯長と有効反応帯
長とが等しくて、有効長の一部だけが供給端に最も近く
の最小反応性から出口端に最も近(の最大反応性へ段階
づけをされているという点において、第3図の分布と異
なっている。反応帯のはじめの15%が中尺応性帯域で
あり、第6図の死帯域と同様に予熱帯として役立つ。
The dead zone has a reactivity of 0% and is the first one of the total reaction zone length.
0% and serves as a preheating zone for the raw material for oxidation. The reactivity distribution illustrated in Figure 4 is such that the total reaction zone length is equal to the effective reaction zone length, and only a portion of the effective length ranges from the minimum reactivity closest to the feed end to the maximum reactivity closest to the outlet end. It differs from the distribution in Figure 3 in that it is graded into reactivity.The first 15% of the reaction zone is a meso-responsive zone, and like the dead zone in Figure 6, it serves as a pre-war zone. Helpful.

第2図を再び参照して、空気とn−ブタンの供給原料は
酸化条件下にある管17と19の中に通って触媒と接触
し、それによってn−ブタンは無水マレイン酸と副生成
物へ酸化される。供給端から出口端へは、反応器流出物
が反応器の出口端から出て配管26を経てスクラバー2
5へ通過するよう、圧力降下がある。
Referring again to FIG. 2, the air and n-butane feeds are passed through tubes 17 and 19 under oxidizing conditions to contact the catalyst, whereby the n-butane is converted into maleic anhydride and by-products. oxidized to From the feed end to the outlet end, the reactor effluent exits the outlet end of the reactor and passes through line 26 to scrubber 2.
There is a pressure drop as it passes to 5.

スクラバーにおいて、流出物はマレイン酸水溶液と向流
式で接触し、この水溶液はスクラバー溶液タンク29か
ら配管61と36、ポンプ35、配管67、冷却器ろ9
、及び配管40、を経て、スクラバー頂部へポンプ移送
する。流出物からの無水マレイン酸と副生の酸化炭化水
素はスクラ・ミー溶液によって吸収され、重力によって
配管27を通ってスクラバー溶液タンクへ通る。スクラ
バ−水溶液の使用は無水マレイン酸のマレイン酸への実
網的加水分解を伴なう。スクラバー溶液タンク中に捕集
されたマレイン酸の大部分は配管31を経て生成物回収
及び精製部分(図示せず)へ通る。
In the scrubber, the effluent is contacted in countercurrent fashion with an aqueous maleic acid solution, which flows from the scrubber solution tank 29 through lines 61 and 36, pump 35, line 67, and cooler filter 9.
, and piping 40 to the top of the scrubber. Maleic anhydride and by-product oxidized hydrocarbons from the effluent are absorbed by the scrubber solution and pass by gravity through line 27 to the scrubber solution tank. The use of an aqueous scrubber solution involves the net hydrolysis of maleic anhydride to maleic acid. Most of the maleic acid collected in the scrubber solution tank passes via line 31 to a product recovery and purification section (not shown).

スクラバー25からのガス状流出物は、不活性ガス、未
反応のn−ブタン及び酸素、及びスクラバー液によって
除去されなかった無水マレイン酸と副生の酸化炭化水素
、を含むが、スクラバー25から配管41を経てコンデ
ンサー43へ頭頂物として通り、そこで揮発スクラバー
液が流出物から凝縮される。
The gaseous effluent from scrubber 25, which includes inert gas, unreacted n-butane and oxygen, and maleic anhydride and by-product oxidized hydrocarbons not removed by the scrubber liquid, is piped from scrubber 25. 41 and passes as overhead to condenser 43 where volatile scrubber liquid is condensed from the effluent.

コンデンサーから、流出物は配管45を経てフィルター
53へ通りこの配管はまた放出配管47へ通じている。
From the condenser, the effluent passes via line 45 to filter 53 which also leads to discharge line 47.

放出配管は背圧バルブ49をDtfftており、これは
生成物回収部分の圧力を調節する。
The discharge line has a back pressure valve 49 Dtfft which regulates the pressure in the product recovery section.

放出流は背圧バルブから配管51を通じて焼却機または
他の廃棄装置(図示せず)へ通る。配管45からの残り
の流出物はフィルター53へ通り、そこで固体例えばマ
レイン酸とフマル酸がガス流から除かれる。
The discharge stream passes from the backpressure valve through line 51 to an incinerator or other disposal device (not shown). The remaining effluent from line 45 passes to filter 53 where solids such as maleic acid and fumaric acid are removed from the gas stream.

濾過された流出物は配管55を経てコンプレッサー57
へ通る。圧縮された流出物は循環供給配管11へ循環配
管59を経て送られる。
The filtered effluent is passed through pipe 55 to compressor 57
Pass through. The compressed effluent is sent to the circulation supply line 11 via the circulation line 59.

工程が進行するにつれて、循環ガス中で反応器へ供給さ
れる不活性ガスの水準が蓄積し、不活性体が反応器への
全供給物の適切割合、好ましくは約70から約95モル
係に達するとき、空気の供給を中断し、放出流要請量を
減らしそれによって反応器へ循環されるn−ブタンの量
を増すために酸素を配管9と16を経て反応器へ供給す
る。別法としては、空気供給を単純に続ける。始動時に
空気の代りに酸素を用いることも考えられる。
As the process progresses, the level of inert gas fed to the reactor in the cycle gas accumulates until the inert is present in an appropriate proportion of the total feed to the reactor, preferably from about 70 to about 95 moles. When reached, the air supply is interrupted and oxygen is supplied to the reactor via lines 9 and 16 in order to reduce the discharge flow requirement and thereby increase the amount of n-butane recycled to the reactor. Alternatively, simply continue the air supply. It is also conceivable to use oxygen instead of air during startup.

以下の実施例は本発明を解説するものであるがこれは説
明目的のためのものであり、制限をつけるものではない
ことが理解される。
Although the following examples illustrate the invention, it is understood that they are for illustrative purposes and are not intended to be limiting.

一般的実験方法 (A)  熔融塩−冷却の管状反応帯 すべての実験において使用する反応帯は長さ8フイー)
(2,44m)で内径1.049インチ(266t−n
l)の垂直の不銹鋼管であった。外径0.375インチ
(0,953z)の温度測定管を反応管の軸に沿って取
付けである。温度測定管は1フイ一ト間隔の8個の個別
熱電対から成る可動式の熱電対集合体を含んでいた。酸
化実験中は、反応管は熔融塩浴中に浸漬され、この浴は
硝酸す) IJウム、亜硝酸ナトリウム、及び硝酸カリ
ウムの共融混合物から成り、長さ8フイート(2,44
m)で内径4インチ(10,2crn)の不銹鋼製殻の
中に入れられていた。
General Experimental Method (A) Molten Salt-Cooled Tubular Reaction Zone The reaction zone used in all experiments is 8 feet long)
(2,44m) with an inner diameter of 1.049 inches (266t-n)
l) was a vertical stainless steel pipe. A temperature measuring tube with an outside diameter of 0.375 inches (0.953 z) is attached along the axis of the reaction tube. The temperature measurement tube contained a movable thermocouple assembly consisting of eight individual thermocouples spaced one foot apart. During oxidation experiments, the reaction tube is immersed in a molten salt bath, consisting of a eutectic mixture of nitric acid, sodium nitrite, and potassium nitrate, 8 feet long (2,44
m) and was housed in a stainless steel shell with an internal diameter of 4 inches (10,2 crn).

この塩浴を殻の外部に取付けた電気コイルで以て加熱し
た。窒素を約l 5CFH(28,3t4)の速度で塩
浴中を気泡として通過させて反応管周りの循環を与えた
The salt bath was heated with an electric coil attached to the outside of the shell. Nitrogen was bubbled through the salt bath at a rate of about 1 5 CFH (28,3 t4) to provide circulation around the reaction tube.

(B)  等級づけ触媒床 すべての実験において使用した触媒は、バナジウム1原
子当り1,19原子の燐と0.2原子の亜鉛を含み、米
国特許第3.862.146号明細書の実施例1に実質
的に従ってつくった、亜鉛で促進された燐−バナジウム
−酸素複合体である。触媒は長さ%インチ(0,48m
)で直径%インチ(0,48c1n)の円筒状Rレット
の形で使用した。装填したとき、触媒の嵩密度は67.
4ポントン立方フイー)(1,082/3)であった。
(B) Graded Catalyst Bed The catalyst used in all experiments contained 1,19 atoms of phosphorus and 0.2 atoms of zinc per atom of vanadium and was similar to the example of U.S. Pat. No. 3,862,146. 1, a zinc-promoted phosphorus-vanadium-oxygen complex prepared substantially in accordance with No. 1. The catalyst has a length of % inches (0,48 m
) in the form of a cylindrical R-let with a diameter of % inch (0.48 c1n). When loaded, the bulk density of the catalyst is 67.
4 ponton cubic fee) (1,082/3).

触媒の等級づけは触媒とそれと同じ形及び寸法のアルミ
ナベレット(ツートン社商標「デンス)−ン」)との秤
量重量を混合することによって実施した。触媒−デンス
トーン混合物の嵩密度は純触媒のそれと同じであった。
Catalyst grading was performed by mixing the catalyst with a basis weight of an alumina pellet of the same shape and size (TwoTone trademark "Dens"). The bulk density of the catalyst-denstone mixture was the same as that of the pure catalyst.

反応帯は1フイート(0,3m)の供給端死帯域と%フ
ィート(’0.15m)の出口端死帯域とをもち、とも
にデンス)−ン投レットのみを含んでいた。有効長は6
%フィート(1,98m)で、その全体は供給端に最も
近くの最小反応性から出口端に最も近くの最大反応性へ
次の姿に従って段階づけがなされた: 1  2.6 (0,79m)    208   2
08    50m   1.3 (0,40m)  
  131    77    63m   1.3 
(0,40m)    1/)6    42    
80(C)  原料ガス 商業級n−ブタンを全実験において使用した。
The reaction zone had a 1 foot (0.3 m) feed end dead zone and a % foot ('0.15 m) exit end dead zone, both of which contained only dense pellets. Effective length is 6
% feet (1,98 m), and the whole was graded according to the following form: from the lowest reactivity closest to the feed end to the highest reactivity closest to the outlet end. ) 208 2
08 50m 1.3 (0.40m)
131 77 63m 1.3
(0,40m) 1/)6 42
80(C) Feed Gas Commercial grade n-butane was used in all experiments.

モルチで示す代表的分析値は次の通りである。Typical analytical values expressed in mulch are as follows.

エタン      0−0.05% プロパン    0.09−0.54係j−ブタン  
  1.63−1.77チn−ブタン    96.7
−96.84%ブテン−10−0,038% 1−ブテン    O−0,028% j−投ンテン  0.06−1.04%t−ノテンー2
  0−0.067% C−ブテン−20,040−0,74%C5以上   
0−0.480% 酸素は、使用するときには、最低純度996%の特別乾
燥縁であり、空気は、使用するときには最大の湿分含有
量は0.3%であった。
Ethane 0-0.05% Propane 0.09-0.54 J-Butane
1.63-1.77 n-butane 96.7
-96.84% Butene-10-0,038% 1-Butene O-0,028% J-Notene 0.06-1.04% T-Notene-2
0-0.067% C-butene-20,040-0,74%C5 or more
0-0.480% oxygen was used with a minimum purity of 996% and special dry edge, and air was used with a maximum moisture content of 0.3%.

CD)  操作 全実験について、インテグラルオリフィス(integ
ral orifice)をもつDPセルを酸素、空気
及び循環ガスを供給するのに使用した。n−ブタンは内
径0069インチ(0,18,−m)で長さ90フイー
)(27,4m)の毛細管を用いて反応管へ計り込み、
この毛細管は層流と適当な圧力降下を維持するのに役立
った。n−ブタン室を150F(66℃)の浴中に設は
供給速度の再現性を保証させた。
CD) Operation For all experiments, the integral orifice (integ
A DP cell with a ral orifice was used to supply oxygen, air and circulation gas. n-Butane was metered into the reaction tube using a capillary tube with an internal diameter of 0,18,-m and a length of 90 feet (27,4 m).
This capillary helped maintain laminar flow and adequate pressure drop. The n-butane chamber was set up in a 150F (66C) bath to ensure repeatability of the feed rate.

反応管中へ導入する前に、供給ガスを混合して350’
7;”(177℃)へ加熱した。この供給原料を次に1
5 peigC1,05Kq/cm” )に保った反応
管の頂部へ供給した。供給組成、反応条件及び供給速度
は以下の表に示しである。
The feed gas is mixed and heated for 350' prior to introduction into the reaction tube.
7” (177°C). This feedstock was then heated to 1.
The feed composition, reaction conditions and feed rate are shown in the table below.

流出物は14 I)Big (0,98Kr/crn2
)の圧力にある反応管底部を出て、随伴する触媒粒子を
除くためにフィルターに通された。濾過した流出物を次
に圧力調節パルプを通過させ、そこから長さ2%フィー
)(0,76m)で内径4インチ(10,2crn)の
ガラス管で8インチ(1,6α)のセラミック質のサド
ル(5add、1e )を詰めたガラス管から成る第一
スクラバーへ通させる。この第一スクラバー中で、流出
物はマレイン酸水溶液と向流式に接触する。流出物中の
無水マレイン酸の大部分は第一スクラバー中で除かれる
。スクラバーにかけた流出物は第一スクラバーから、長
さ2フイート(0,61m’)で内径4インチ(1,0
,2cm)のガラス管で8インチ(0,95crn)の
セラミック質サドルを詰めたガラス管から成る第ニスク
ラバーへ通される。この第ニスクラバーの下半分は水が
詰っており、−勇士半分は随伴防止室として役立ってい
る。第一スクラバから出た流出物はこの水の中を気泡と
して通過させられて無水マレイン酸及び副生酸化炭化水
素を更に除去することとなる。
The effluent is 14 I) Big (0,98Kr/crn2
) at the bottom of the reaction tube and passed through a filter to remove entrained catalyst particles. The filtered effluent was then passed through a pressure-controlled pulp, from which it was passed through an 8-inch (1,6α) ceramic tube in a 4-inch (10,2 crn) internal diameter glass tube with a length of 2% fee (0,76 m). through a first scrubber consisting of a glass tube filled with a saddle (5add, 1e). In this first scrubber, the effluent contacts the aqueous maleic acid solution in a countercurrent manner. Most of the maleic anhydride in the effluent is removed in the first scrubber. The scrubbered effluent is collected from the first scrubber in a 2 ft (0.61 m') long and 4 in. (1.0 m') internal diameter.
, 2 cm) glass tube is passed through a second varnish scrubber consisting of a glass tube filled with an 8 inch (0.95 crn) ceramic saddle. The lower half of this scrubber is filled with water, and the heroic half serves as an anti-entanglement chamber. The effluent from the first scrubber is bubbled through this water to further remove maleic anhydride and by-product oxidized hydrocarbons.

スクラバーにかけられた流出物は、その一部を約598
1g(0,35に?/cm2)に保った背圧バルブヲ通
じて、そこから放出流量を測定する湿式テストメーク−
へ通過させることによって、放出流と循環流とに区分さ
れた。循環式実験においては、循環流は沖過し、25 
psig (1,76Kq/cm2)へダイアフラム圧
縮機中で圧縮し、そして反応管へ戻した。
A portion of the effluent that was scrubbed was approximately 598.
A wet test make where the discharge flow rate is measured through a back pressure valve maintained at 1g (0.35?/cm2).
The flow was divided into a discharge flow and a circulation flow. In the circulation experiment, the circulation flow passed offshore, and 25
psig (1,76 Kq/cm2) in a diaphragm compressor and returned to the reaction tube.

−貫流方式で行った比較実験においては、スクラバーに
かけた全流出物をこの湿式テストメーターに通した。管
を通る空間速度は循環ガス流量を調節することによって
調節した。
- In a comparative experiment carried out in flow-through mode, the entire scrubbered effluent was passed through this wet test meter. The space velocity through the tube was adjusted by adjusting the circulating gas flow rate.

(E)  分析と収率計算 全実験について、原料供給ガスと流出ガスを二重カラム
のフィッシャー−ハミルトンのモデル1200ガスクロ
マトグラフを用いて分析した。
(E) Analysis and Yield Calculations For all experiments, feed gases and effluent gases were analyzed using a dual column Fisher-Hamilton model 1200 gas chromatograph.

容積空間速度(以後は”vsv”と略記する)は0℃及
び1気圧での容積的供給割合を反応帯容積で割ることに
よって決めた。
Volumetric space velocity (hereinafter abbreviated as "vsv") was determined by dividing the volumetric feed rate by the reaction zone volume at 0° C. and 1 atm.

無水マレイン酸の収量はスクラバー溶液の試料の電位差
アミン滴定によって決定した。
The yield of maleic anhydride was determined by potentiometric amine titration of a sample of the scrubber solution.

無水マレイン酸の生産性は回収無水マレイクーの計算重
量を(1)時間(auration )と(2)触媒及
び稀釈剤の合計重量の積で割ることによって決定した。
Maleic anhydride productivity was determined by dividing the calculated weight of recovered maleic anhydride by the product of (1) auration and (2) the total weight of catalyst and diluent.

無水マレイン酸への選択率は無水マレイン酸モル収量を
転化したn〜ブタンのモル数で割って100チ倍するこ
とによって計算した。全炭化水素供給物を基準にした選
択率はn−メタン基準の選択率に0.96を掛けること
によって計算できる。
Selectivity to maleic anhydride was calculated by dividing the molar maleic anhydride yield by the number of moles of n-butane converted and multiplying by 100. The selectivity based on the total hydrocarbon feed can be calculated by multiplying the selectivity based on n-methane by 0.96.

実施例 上 一連の酸化を数日間にわたって実施した。供給組成、操
作方式、反応条件、及び結果は第1表に示す通りである
EXAMPLE The above series of oxidations were carried out over several days. The feed composition, operating mode, reaction conditions, and results are shown in Table 1.

(1)本表、笈び以後の諸表において”OTA”は−貫
流式空気酸化を表す。
(1) In this table and the following tables, "OTA" stands for once-through air oxidation.

(2)本表及び以後の諸表において“RA”は分子状酸
素源として空気を用いた循環式実験を表す。
(2) In this table and the following tables, "RA" represents a circulation experiment using air as the molecular oxygen source.

(3)本表及び以後の諸表において”MAN”は無水マ
レイン酸を表す。
(3) In this table and the following tables, "MAN" represents maleic anhydride.

(4)本表及び以後の諸表においてMAN生産性はMA
Nの2数/〔(触媒+稀釈剤)の7〕(時間)として報
告する。
(4) In this table and subsequent reports, MAN productivity is MAN
Report as 2 of N/[7 of (catalyst + diluent)] (hours).

(5)本表及び以後の諸表において”MAN”選択率は
モルチとして報告する。
(5) In this table and the following tables, "MAN" selectivity is reported as molti.

実施例 2゜ 4日間にわたって一連の4個の実験を行った。Example 2゜ A series of four experiments were conducted over four days.

詳細は第2表に報されている。Details are reported in Table 2.

実施例 6゜ 空気を用いて第三の系統の一貫流式及び循環式の実験を
数日にわたって実施した。詳細は第6表に報告する。
EXAMPLE A third series of continuous flow and circulation experiments using 6° air were conducted over several days. Details are reported in Table 6.

−貫流式一空気(○TA)と循環式−空気CRA)の実
験の、実施例1−6及び第1表−第6表における比較は
、後者における生産性が一貫流式よりも実質的に大きく
、但しその他の点においては結果は一般的に同等である
ことを示している。
- Comparison of the experiments of once-through type one air (○TA) and circulating type - air CRA) in Examples 1-6 and Tables 1 to 6 shows that the productivity of the latter is substantially higher than that of the continuous flow type. large, but otherwise indicate that the results are generally equivalent.

実施例1−3における触媒の不完全活性化のために、反
応速度は低く、数回の短時間の温度暴走が起った。暴走
はn−ブタン供給速度と塩浴温度を僅かに減らすことに
よって容易に制御された。
Due to incomplete activation of the catalyst in Examples 1-3, the reaction rate was low and several short temperature excursions occurred. Runaway was easily controlled by slightly reducing the n-butane feed rate and salt bath temperature.

触媒を十分に活性化したのちは(実施例乙の実験4)、
暴走はおこらなかった。
After sufficiently activating the catalyst (Experiment 4 of Example B),
There was no runaway.

実施例 4゜ 本実施例においては、酸素による一連の循環式実、験を
行いそれに続いて一貫流式空気酸化実験を行った。詳細
は第4表に報告する。
Example 4 In this example, a series of circulation experiments using oxygen were conducted, followed by a continuous flow air oxidation experiment. Details are reported in Table 4.

(1)木表及び以後の表において、“R○″は96チの
純酸素を用いた循環式実験を表わす。
(1) In the tree table and the following tables, "R○" represents a circulation experiment using 96 t pure oxygen.

実施例 5゜ 実施例4における実験のあとで、酸化触媒を、404℃
の触媒上へ0.077 SCFM C2,2t/f’j
)の窒素の中で9−の四塩化炭素を15分間にわたって
通すことによって再生した。四塩化炭素と窒素は反応管
の出口端の中に導入した。
Example 5 After the experiment in Example 4, the oxidation catalyst was heated to 404°C.
onto the catalyst of 0.077 SCFM C2,2t/f'j
) was regenerated by passing 9-carbon tetrachloride in nitrogen for 15 minutes. Carbon tetrachloride and nitrogen were introduced into the outlet end of the reaction tube.

再生に続いて、四つの循環式実験を酸素を用いて実施し
た。詳細は第5表に報告する。
Following regeneration, four cycling experiments were performed with oxygen. Details are reported in Table 5.

実施例5と第5表は本発明に従う操作の一つ好ましい方
式を説明している。見られる通り、約94係から97%
の範囲のn−ブタンの終局的転化率は約90%の無水マ
レイ゛ン酸収率が達成されるのに十分な高い選択率にお
いて得られた。実験6及び4におゆる生産性は前実施例
における一貫流式空気酸化の生産性の約2倍であった。
Example 5 and Table 5 illustrate one preferred mode of operation in accordance with the present invention. As you can see, about 94 to 97%
Final conversions of n-butane in the range of 90% were obtained at sufficiently high selectivities that maleic anhydride yields of about 90% were achieved. The productivity in Runs 6 and 4 was approximately twice that of the continuous flow air oxidation in the previous example.

実施例 6、 酸素を用いる循環式実験のもう一つの系列を5日間にわ
たって実施し、次いで一貫流式空気酸化を実施した。詳
細は第6表に報告されている。
Example 6. Another series of circulation experiments using oxygen was carried out over a period of 5 days, followed by continuous flow air oxidation. Details are reported in Table 6.

実施例 Z 実施例5の方法に従って触媒を再生したのち、−貫流式
空気酸化を実施し、次に酸素を用いる5個の循環式実験
を5日間にわたって実施した。詳細は第7表に示されて
いる。
Example Z After regenerating the catalyst according to the method of Example 5, - once-through air oxidation was carried out and then five circulation experiments with oxygen were carried out over a period of 5 days. Details are shown in Table 7.

表から、選択率はn−ブタン濃度に応じて多少変動する
ことが見られる。これらの実施例において使用した触媒
について、選択率はn−ブタン濃度が約5モル係であっ
た。
From the table, it can be seen that the selectivity varies somewhat depending on the n-butane concentration. For the catalysts used in these examples, the selectivity was about 5 molar n-butane concentrations.

実施例 8゜ 酸素を用いる循環式実験の別の系列を実施しその後に空
気を用いる一貫流式実験を行った。詳細は第8表に報告
している。
EXAMPLE 8 Another series of circulation experiments using oxygen was conducted followed by a continuous flow experiment using air. Details are reported in Table 8.

前出の諸実施例及び諸表から、本発明による操作は代表
的な一貫流式空気酸化操作よりも実質的改善をもたらす
ことが認識できる。これらの改良の中で、ある場合にお
ける100チ以上の反応器生産性の増加及び生成物単位
重量あたりのn−ブタン消費量の減少がある。
It can be seen from the foregoing Examples and Tables that operation according to the present invention provides a substantial improvement over typical continuous flow air oxidation operations. Among these improvements are an increase in reactor productivity of more than 100 inches in some cases and a decrease in n-butane consumption per unit weight of product.

【図面の簡単な説明】 第1図はn−ブタン、酸素及び窒素の系についての爆発
限界を示すものであり、第2図は工程線図を図示し、第
3図及び第4図は好ましい触媒反応性勾配を図示してい
る。 第2図において、 15・・・・・・反応器、   17,19・・−二゛
反応管。 25・・・・・・スクラバー、  29・・・・・・ス
クラバー液タンク。 46・・・・・コンデンサー、   49・・・・・背
圧パルプ。 56・・・・・・フィルター、   57・・・・・・
コンプレッサー。 FIG、 1 酸素 (モノV ’/ )
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] Figure 1 shows the explosion limits for the n-butane, oxygen and nitrogen system, Figure 2 shows the process diagram, and Figures 3 and 4 show the preferred Figure 2 illustrates a catalytic reactivity gradient. In Fig. 2, 15...reactor, 17, 19...-2 reaction tubes. 25... Scrubber, 29... Scrubber liquid tank. 46... Condenser, 49... Back pressure pulp. 56...Filter, 57...
compressor. FIG, 1 oxygen (mono V'/)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、  (A)  約2から約10モルチのn−ブタン
、8から約20モルチの分子状酸素、及び残りの少くと
も一種類の不活性ガスから本質的に成り立つ供給原料を
、n−ブタンの比較的低い一貫流転化率を生ぜしめるの
に有効な酸化条件下に保たれ伝熱媒体で冷却された管状
反応帯域中で酸化触媒と接触させ、反応帯域供給端の最
も近くで最小反応性をそして反応帯域出口端の最も近く
で最大反応性を提供するよう、反応帯域の有効長の少(
とも一部に沿ってこの触媒が等級づけられ; (B)  反応帯域から無水マレイン酸、副生物の醸化
炭化水素類、酸化炭素類、n−ブタン、及び酸素から成
る流出物をとり出し; (C)  無水マレイン酸と酸化炭化水素副生物との大
部分を上記流出物から分離し; ■)無水マレイン酸と酸化炭化水素副生成物とを回収し
た後に残る流出物から、反応帯域中の不活性ガスの蓄積
速度に実質的に対応した速度で放出流をとり出し;そし
て (ト)放出流取出し後に残る流出物を、n −ブタン及
び酸素から成る補給用ガスの添加と一緒に反応帯域へ循
環させる; ことから成る、無水マレイン酸の製造方法。 2、分子状酸素が実質上純粋であって、不活性ガスが一
酸化炭素と二酸化炭素との混合物から本質的に成り立っ
ている、特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3、反応帯域有効長の一部だけが供給端に最も近くでの
最小反応性から出口端に最も近くでの最大反応性へと等
級づけられ、有効長の残りが供給端に位置して供給原料
の予熱帯として役立つ、特許請求の範囲第2項に記載の
方法。 4、反応帯の全有効長が供給端に最も近くでの最小反応
性から出口端に最も近くでの最大反応性へ等級づけられ
る、特許請求の範囲第2項に記載の方法。 5 供給原料が約6から約8モル係のn−ブタン、約8
から18モル係の分子酸素、約60から約50モル−の
−酸化炭素、約65から約55モル係の二酸化炭素、及
び約1モル係より少ない窒素、から本質的に成り立つ、
特許請求の範囲第4項に記載の方法。 6 供給端に最も近くでの最小反応1牛漸域が反応帯有
効長の約10から約50%にわたってのび、この帯域中
の反応性が出口端に最も近くでの最大反応性における反
応性の約10%から約75係の範囲にある、特許請求の
範囲第5項に記載の方法。 7 酸素源が空気であり供給原料中に含まれる不活性ガ
スが窒素から本質的に成り立つ、特許請求の範囲第1項
に記載の方法。 8 反応帯域有効長の一部だけが供給端に最も近くでの
最小反応性から出口端に最も近くでの最大反応性へと等
級づけられ、有効長の残りが供給端に位置して供給原ネ
」の予熱帯域として役立つ、特許請求の範囲第7項に記
載の方法。 9、反応帯域の全有効長が供給端に最も近くでの最小反
応性から出口端に最も近くでの最大反応性へと等級づけ
られて(・る、特許請求の範囲第7項に記載の方法。 10、供給原料が約6から8モル係のn−ブタン、約1
0から約18モル係の分子状酸素、約1から約10モル
係の一酸化炭素、約5モル係までの二酸化炭素、及び約
70から約85モル係の窒素、から本質的に成り立って
いる、特許請求の範囲第9項に記載の方法。 11、供給端に最も近い最小反応性帯域が反応帯域有効
長の約10から約50%にわたってのびており、その帯
域中の反応性が出口端に最も近くでの最大反応性帯域に
おける反応性の約10%から約75%の範囲にある、特
許請求の範囲第10項に記載の方法。 12  酸fヒ触媒が燐−バナジウム−酸素複合体であ
る、特許請求の範囲第1項に記載の方法。 13、  酸化触媒が金属で活性化した燐−バナジウム
−酸素複合体である特許請求の範囲第1項記載の方法。 ]40反応性に関する触媒の等級付けが触媒と不活性体
との混合によって達成される、特許請求の範囲第1−1
3項の何れかに記載の方法。 15、反応性に関する触媒の等級付けが触媒担体の部分
含浸によって達成される、特許請求の範囲第1−13項
の回れかに記載の方法。 16、反応性に関する触媒の等級付けが異なる活性度を
もつ触媒の使用を通じて達成される、特許請求の範囲第
1−16項の何れかに記載の方法。 17、反応性に関する触媒の等級付けが異なる反応性を
もつ触媒の混合によって達成される、特許請求の範囲第
1−16項の何れかに記載の方法。
Claims: 1. (A) A feedstock consisting essentially of about 2 to about 10 moles of n-butane, 8 to about 20 moles of molecular oxygen, and the remainder at least one inert gas. is contacted with an oxidation catalyst in a tubular reaction zone cooled with a heat transfer medium and maintained under oxidizing conditions effective to produce a relatively low consistent flow conversion of n-butane, the most of the feed end of the reaction zone being The effective length of the reaction zone is small (
(B) removing from the reaction zone an effluent consisting of maleic anhydride, by-product fermented hydrocarbons, carbon oxides, n-butane, and oxygen; (C) separating the majority of the maleic anhydride and oxidized hydrocarbon by-products from the effluent; s) separating the bulk of the maleic anhydride and oxidized hydrocarbon by-products from the effluent remaining after recovering the maleic anhydride and oxidized hydrocarbon by-products; remove the effluent stream at a rate substantially corresponding to the rate of accumulation of inert gas; and (g) combine the effluent remaining after removal of the effluent stream with the addition of make-up gas consisting of n-butane and oxygen into the reaction zone. A method for producing maleic anhydride, comprising: circulating it to; 2. The method of claim 1, wherein the molecular oxygen is substantially pure and the inert gas consists essentially of a mixture of carbon monoxide and carbon dioxide. 3. Only a portion of the effective length of the reaction zone is graded from minimum reactivity closest to the feed end to maximum reactivity closest to the outlet end, with the remainder of the effective length being located at the feed end and feeding. The method according to claim 2, which serves as a pre-heating zone for the raw material. 4. The method of claim 2, wherein the total effective length of the reaction zone is graded from minimum reactivity closest to the feed end to maximum reactivity closest to the outlet end. 5 Feedstock is about 6 to about 8 molar n-butane, about 8
consisting essentially of about 18 to 18 moles of molecular oxygen, about 60 to about 50 moles of carbon oxide, about 65 to about 55 moles of carbon dioxide, and less than about 1 mole of nitrogen;
A method according to claim 4. 6 Minimum Reaction Closest to the Feed End 1 The gradient zone extends over about 10 to about 50% of the effective length of the reaction zone, such that the reactivity in this zone is equal to the reactivity at the maximum reactivity closest to the outlet end. 6. The method of claim 5, in the range of about 10% to about 75%. 7. The method of claim 1, wherein the oxygen source is air and the inert gas contained in the feed consists essentially of nitrogen. 8 Only a portion of the reaction zone effective length is graded from minimum reactivity closest to the feed end to maximum reactivity closest to the outlet end, with the remainder of the effective length being located at the feed end and graded from the feed source. 8. The method according to claim 7, which serves as a preheating zone for a 100% carbon fiber. 9. The total effective length of the reaction zone is graded from minimum reactivity closest to the feed end to maximum reactivity closest to the exit end. Method: 10. The feedstock is about 6 to 8 molar n-butane, about 1
Consists essentially of 0 to about 18 molar parts of molecular oxygen, about 1 to about 10 molar parts of carbon monoxide, up to about 5 molar parts of carbon dioxide, and about 70 to about 85 molar parts of nitrogen. , the method according to claim 9. 11. The least reactive zone closest to the feed end extends from about 10 to about 50% of the reaction zone effective length such that the reactivity in that zone is approximately equal to the reactivity in the most reactive zone closest to the outlet end. 11. The method of claim 10, in the range of 10% to about 75%. 12. The method according to claim 1, wherein the acid catalyst is a phosphorus-vanadium-oxygen complex. 13. The method according to claim 1, wherein the oxidation catalyst is a metal-activated phosphorus-vanadium-oxygen complex. ]40 The grading of the catalyst with respect to reactivity is achieved by mixing the catalyst with an inert body, Claim 1-1
The method described in any of Section 3. 15. A method according to any of claims 1 to 13, wherein the grading of the catalyst with respect to reactivity is achieved by partial impregnation of the catalyst support. 16. A method according to any of claims 1-16, wherein the grading of catalysts with respect to reactivity is achieved through the use of catalysts with different degrees of activity. 17. A method according to any of claims 1 to 16, wherein the grading of the catalysts with respect to reactivity is achieved by mixing catalysts with different reactivities.
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