JPWO2016147950A1 - Method for packing catalyst in fluidized bed reactor and method for producing nitrile compound - Google Patents

Method for packing catalyst in fluidized bed reactor and method for producing nitrile compound Download PDF

Info

Publication number
JPWO2016147950A1
JPWO2016147950A1 JP2016521806A JP2016521806A JPWO2016147950A1 JP WO2016147950 A1 JPWO2016147950 A1 JP WO2016147950A1 JP 2016521806 A JP2016521806 A JP 2016521806A JP 2016521806 A JP2016521806 A JP 2016521806A JP WO2016147950 A1 JPWO2016147950 A1 JP WO2016147950A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
fluidized bed
bed reactor
gas
flow rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016521806A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6131480B2 (en
Inventor
博一 渡辺
博一 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp, Mitsubishi Rayon Co Ltd filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Publication of JPWO2016147950A1 publication Critical patent/JPWO2016147950A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6131480B2 publication Critical patent/JP6131480B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/0025Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor by an ascending fluid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818Feeding of the fluidising gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/24Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons
    • C07C253/26Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons containing carbon-to-carbon multiple bonds, e.g. unsaturated aldehydes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00Carboxylic acid nitriles
    • C07C255/01Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C255/06Carboxylic acid nitriles having cyano groups bound to acyclic carbon atoms of an acyclic and unsaturated carbon skeleton
    • C07C255/07Mononitriles
    • C07C255/08Acrylonitrile; Methacrylonitrile
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00716Means for reactor start-up
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00752Feeding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/30Details relating to random packing elements
    • B01J2219/308Details relating to random packing elements filling or discharging the elements into or from packed columns
    • B01J2219/3086Filling of the packing elements into the column or vessel, e.g. using a tube
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

本発明の触媒充填方法は、流動床反応器の有効断面積をB[m2]、前記流動床反応器内の温度をT[℃]、前記流動床反応器へ導入するガスの総流量をF[Nm3/h]、前記流動床反応器内の塔頂圧力をP[kPa]として下記式(1)に代入して得られる、前記流動床反応器内のガス流速U[m/s]で前記流動床反応器内への触媒の充填を開始し、その後前記Uを増加させる工程を含む。U=(F/B×((273+T)/273)/((101+P)/101))/3600・・・式(1)In the catalyst filling method of the present invention, the effective sectional area of the fluidized bed reactor is B [m2], the temperature in the fluidized bed reactor is T [° C.], and the total flow rate of the gas introduced into the fluidized bed reactor is F. [Nm3 / h], the gas flow rate U [m / s] in the fluidized bed reactor obtained by substituting the top pressure in the fluidized bed reactor into the following formula (1) as P [kPa] Starting the charging of the catalyst into the fluidized bed reactor and then increasing the U. U = (F / B × ((273 + T) / 273) / ((101 + P) / 101)) / 3600 (1)

Description

本発明は、例えば、炭化水素の気相酸化反応に用いる流動床反応器に、流動床用触媒を充填する方法及びニトリル化合物の製造方法に関する。   The present invention relates to, for example, a method for filling a fluidized bed reactor in a fluidized bed reactor used for hydrocarbon gas phase oxidation and a method for producing a nitrile compound.

炭化水素と、アンモニアと、酸素含有ガスとを原料として用い、気相酸化反応により含窒素化合物を製造する方法は種々知られている。特に、炭化水素とアンモニア及び酸素含有ガスとを原料とし、気相流動床反応によって不飽和ニトリル類を製造する方法はアンモ酸化反応として知られている。中でもプロピレンのアンモ酸化反応によるアクリロニトリルの製造は、工業的に広く実施されている。   Various methods for producing a nitrogen-containing compound by a gas phase oxidation reaction using hydrocarbons, ammonia, and an oxygen-containing gas as raw materials are known. In particular, a method for producing unsaturated nitriles by a gas phase fluidized bed reaction using hydrocarbons, ammonia and an oxygen-containing gas as raw materials is known as an ammoxidation reaction. Among them, the production of acrylonitrile by propylene ammoxidation is widely carried out industrially.

一般的にアンモ酸化反応には流動床用触媒が使用されている。大規模な工業スケールのアンモ酸化反応においては、流動床用触媒の性能が十分に発揮されるよう、組成、調製方法、形状、粒径、密度及び活性等を最適化されたものが開発されている。   In general, a fluidized bed catalyst is used for the ammoxidation reaction. In a large-scale industrial-scale ammoxidation reaction, an optimized composition, preparation method, shape, particle size, density, and activity have been developed so that the performance of a fluidized bed catalyst can be fully demonstrated. Yes.

触媒の組成及び調製方法等に関しても様々なものが提案されている。流動床用触媒の物性に関しては、粒子密度、形状、粒径等の好ましい物性が提案されており、特に粒径分布については44μm以下の微粉の割合を一定範囲に保つことで、触媒の流動状態が良好になることが知られており(非特許文献1)、これにより反応成績も変化する。   Various proposals have been made regarding the composition and preparation method of the catalyst. With regard to the physical properties of the fluidized bed catalyst, preferred physical properties such as particle density, shape and particle diameter have been proposed. In particular, with respect to the particle size distribution, the ratio of fine powders of 44 μm or less is kept within a certain range, so Is known to improve (Non-patent Document 1), and the reaction results also change.

また、流動床用触媒の充填方法については、酸素及び/又は可燃性ガスを実質的に含まない雰囲気で昇温する方法(特許文献1、2)、反応器以降のプロセスから排出されるガスを有効利用する方法(特許文献3)などが知られている。   As for the method for filling the fluidized bed catalyst, a method of raising the temperature in an atmosphere substantially free of oxygen and / or flammable gas (Patent Documents 1 and 2), a gas discharged from the process after the reactor An effective method (Patent Document 3) is known.

また、流動床反応器では反応器内のガス流速を流動床用触媒の終末速度以上の状態にして反応を行うため、流動床反応器から流動床用触媒の微粉の一部が反応塔内のガスに同伴され、反応器外に飛散する。このため微粉を多く含んだ触媒を反応中に補給しながら、反応器内の触媒の粒径分布を好ましい範囲に保つことで、長期にわたり良好な触媒の流動状態を維持する反応方法が通常採用されている(特許文献4)。   Also, in the fluidized bed reactor, the reaction is carried out with the gas flow rate in the reactor equal to or higher than the terminal velocity of the fluidized bed catalyst, so a part of the fine powder of the fluidized bed catalyst from the fluidized bed reactor is in the reaction tower. Entrained by gas and scattered outside the reactor. For this reason, a reaction method that maintains a good catalyst flow state over a long period of time is generally adopted by replenishing the catalyst containing a large amount of fine powder during the reaction and maintaining the catalyst particle size distribution in the reactor within a preferable range. (Patent Document 4).

特開2001−55355号公報JP 2001-55355 A 国際公開2012/096367号パンフレットInternational Publication 2012/096367 Pamphlet 特開2002−53519号公報JP 2002-53519 A 特開昭63−36831号公報JP 63-36831 A

化学工学 [10] p.1013−1019,Vol.34(1970)Chemical engineering [10] p. 1013-1019, Vol. 34 (1970)

流動床を用いた目的生成物の製造においては、触媒の最適化だけでなく、触媒の能力を十分に発揮させるために最適な運転条件を採用しなければ、最終的な反応成績の向上を達成することができない。特に、反応成績の向上を達成するためには触媒充填の際の条件選定が重要な因子となっている。   In the production of the target product using a fluidized bed, not only optimization of the catalyst but also improvement of the final reaction performance can be achieved if the optimum operating conditions are not adopted in order to fully utilize the capacity of the catalyst. Can not do it. In particular, in order to achieve improved reaction results, the selection of conditions during catalyst filling is an important factor.

特許文献1〜3の方法はいずれも、触媒、装置及び安全性に悪影響を与える酸素及び可燃性ガスを低減することを目的としている。また、特許文献4では、反応を開始させた後に、触媒の流動状態を良好に維持することを目的としている。流動床反応器に触媒を充填する際に反応器内に導入するためのガスを用いることがあるが、特許文献1〜4には、前記ガスの流速に関する記載はない。つまり、触媒の反応成績を向上させることを目的として、流動床反応器に触媒を充填する際の反応器内のガスの流速を最適化することについては、検討されていない。   All of the methods of Patent Documents 1 to 3 aim to reduce oxygen and flammable gases that adversely affect the catalyst, the device, and safety. Moreover, in patent document 4, it is aimed at maintaining the fluid state of a catalyst favorably after starting a reaction. A gas to be introduced into the reactor may be used when the fluid bed reactor is filled with the catalyst. However, Patent Documents 1 to 4 do not describe the flow rate of the gas. That is, for the purpose of improving the reaction performance of the catalyst, the optimization of the gas flow rate in the reactor when the fluid bed reactor is filled with the catalyst has not been studied.

本願発明者らが、反応器内のガスの流速について検討したところ、次のことが分かった。   The inventors of the present application have examined the gas flow rate in the reactor and found the following.

すなわち、触媒充填中の反応器内のガスの流速を速めることで、触媒の充填を短時間で完了させることはできる。しかし、触媒(特に微粉)の飛散量が増加し、飛散した触媒による配管の閉塞等のプラント操業トラブルが発生する可能性が高まる。   That is, the catalyst filling can be completed in a short time by increasing the gas flow rate in the reactor during the catalyst filling. However, the scattering amount of the catalyst (particularly fine powder) increases, and the possibility of occurrence of plant operation troubles such as blockage of piping due to the scattered catalyst increases.

触媒(特に微粉)を多量に飛散させた状態で流動させながら、触媒の充填及び充填後の反応を行うと、触媒の流動状態が悪化して反応が不安定になり、目的生成物の収率低下と部分的な触媒の劣化という工業上の問題を引き起こす。   When the catalyst (especially fine powder) is flowed in a state of being scattered in a large amount, if the catalyst is charged and the reaction after filling is performed, the flow state of the catalyst deteriorates and the reaction becomes unstable, yielding the desired product Causes industrial problems of lowering and partial catalyst degradation.

また、ガスの流速を遅くして触媒の充填時間を長くすることで、触媒の飛散量は抑制できる。しかし、触媒の充填が完了するまでに長時間を要し、反応器への導入ガスを予熱する際に使用する可燃性ガスなどにかかるエネルギーコストも過大となる。   Moreover, the amount of catalyst scattering can be suppressed by slowing the gas flow rate and extending the catalyst filling time. However, it takes a long time to complete the filling of the catalyst, and the energy cost for the flammable gas used when preheating the gas introduced into the reactor becomes excessive.

特許文献1〜4に記載されている方法はいずれも、流動床反応器に触媒を充填する際に反応器内のガスの流速を最適化することには配慮がなされていなかったために、工業的に満足できるレベルまで触媒の反応成績を向上させることはできていなかった。   None of the methods described in Patent Documents 1 to 4 is industrial because no consideration was given to optimizing the flow rate of the gas in the reactor when the fluid bed reactor was charged with the catalyst. The reaction performance of the catalyst could not be improved to a level that satisfies the above.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、反応器外に飛散する触媒量を抑制し、且つ、より短時間で触媒の充填を行なうことで、より高い収率の反応をより高効率に行なうことを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and by suppressing the amount of catalyst scattered outside the reactor and filling the catalyst in a shorter time, a higher yield reaction can be achieved. The goal is to be efficient.

本願発明者が、流動床反応器への流動床用触媒の充填方法について鋭意検討した。その結果、触媒充填を開始してからガス流速を増加させるような操作を行なうことで、反応器外に飛散する触媒量を抑制し、触媒の流動状態の悪化を引き起こさずに高い目的生成物収率で反応を行うことが可能となることを見出し、本発明に到達した。また、ガス流速の増加は、サイクロン(触媒捕集器)の触媒導入配管であるディップレグ内に、ある程度の触媒量が充填されてからが良いことも見出した。   The inventor of the present application diligently studied a method for charging a fluidized bed catalyst into a fluidized bed reactor. As a result, by performing an operation to increase the gas flow rate after starting the catalyst filling, the amount of catalyst scattered outside the reactor is suppressed, and a high target product yield is obtained without causing deterioration of the flow state of the catalyst. It has been found that the reaction can be performed at a high rate, and the present invention has been achieved. It has also been found that the gas flow rate can be increased after a certain amount of catalyst is filled in the dipreg which is a catalyst introduction pipe of a cyclone (catalyst collector).

つまり、前記の課題を解決するために、本発明に係る流動床反応器に触媒を充填する方法(以下、「本発明に係る触媒充填方法という。」)は、前記流動床反応器の有効断面積をB[m]、前記流動床反応器内の温度をT[℃]、前記流動床反応器へ導入するガスの総流量をF[Nm/h]、前記流動床反応器内の塔頂圧力をP[kPa]として下記式(1)に代入して得られる、前記流動床反応器内のガス流速Uで前記流動床反応器内への前記触媒の充填を開始し、その後前記Uを増加させる工程を含むことを特徴としている。That is, in order to solve the above-mentioned problem, a method of filling a fluidized bed reactor according to the present invention with a catalyst (hereinafter referred to as “catalyst charging method according to the present invention”) is an effective disconnection of the fluidized bed reactor. The area is B [m 2 ], the temperature in the fluidized bed reactor is T [° C.], the total flow rate of the gas introduced into the fluidized bed reactor is F [Nm 3 / h], The charging of the catalyst into the fluidized bed reactor is started at the gas flow rate U in the fluidized bed reactor obtained by substituting the top pressure as P [kPa] into the following formula (1), and then It is characterized by including a step of increasing U.

U=(F/B×((273+T)/273)/((101+P)/101))/3600・・・式(1)
本発明に係る触媒充填方法では、前記Tの値が100〜500℃であることがより好ましい。また、本発明に係る触媒充填方法では、前記Fを増加させて前記Uが増加することがより好ましい。
U = (F / B × ((273 + T) / 273) / ((101 + P) / 101)) / 3600 (1)
In the catalyst filling method according to the present invention, the value of T is more preferably 100 to 500 ° C. Further, in the catalyst filling method according to the present invention, it is more preferable that U is increased by increasing F.

本発明に係る触媒充填方法では、前記流動床反応器内に触媒返送部が設けられており、前記触媒返送部は、前記流動床反応器内にて回収した前記触媒を、回収した位置より鉛直下側の位置から、前記流動床反応器内に返送するものであり、前記触媒返送部内部の、鉛直方向の位置が異なる少なくとも2カ所の圧力の差から触媒量を算出し、前記触媒量が予め定められた値となったときに、前記Uを増加させることがより好ましい。   In the catalyst filling method according to the present invention, a catalyst return unit is provided in the fluidized bed reactor, and the catalyst return unit is perpendicular to the position where the catalyst recovered in the fluidized bed reactor is recovered. The amount of catalyst is returned from the lower position into the fluidized bed reactor, and the amount of catalyst is calculated from the difference in pressure between at least two different positions in the vertical direction inside the catalyst return section. It is more preferable to increase the U when a predetermined value is reached.

本発明に係る触媒充填方法は、前記触媒がニトリル化合物の製造用触媒である形態に好適に採用することができる。   The catalyst filling method according to the present invention can be suitably employed in a form in which the catalyst is a catalyst for producing a nitrile compound.

また、本発明に係るニトリル化合物の製造方法は、上述の本発明に係る触媒充填方法を行なう工程を含むことを特徴としている。   Moreover, the manufacturing method of the nitrile compound which concerns on this invention is characterized by including the process of performing the catalyst filling method which concerns on the above-mentioned this invention.

本発明によれば、反応器外に飛散する触媒量を抑制し、且つ、より短時間で触媒の充填を行なうことで、触媒の流動状態を良好に保ち、ホットスポットを発生させず、またエネルギーコストを低減し、より高い収率の反応をより高効率に行なうことができるという効果を奏する。   According to the present invention, by suppressing the amount of catalyst scattered outside the reactor and filling the catalyst in a shorter time, the flow state of the catalyst is kept good, hot spots are not generated, and energy is There is an effect that the cost can be reduced and a higher yield reaction can be performed with higher efficiency.

本発明に係る触媒充填方法にて用いる流動床反応器の一実施形態の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of one Embodiment of the fluidized bed reactor used with the catalyst filling method which concerns on this invention.

(触媒充填方法)
本発明に係る触媒充填方法は、流動床反応器の有効断面積をB[m]、前記流動床反応器内の温度をT[℃]、前記流動床反応器へ導入するガスの総流量をF[Nm/h]、前記流動床反応器内の塔頂圧力をP[kPa]として下記式(1)に代入して得られる、前記流動床反応器内のガス流速Uで前記流動床反応器内への触媒の充填を開始し、その後前記Uを増加させる工程を含む。
(Catalyst filling method)
In the catalyst filling method according to the present invention, the effective cross-sectional area of the fluidized bed reactor is B [m 2 ], the temperature in the fluidized bed reactor is T [° C.], and the total flow rate of the gas introduced into the fluidized bed reactor. Is F [Nm 3 / h], and the top pressure in the fluidized bed reactor is P [kPa], and is obtained by substituting into the following formula (1), the flow rate at the gas flow rate U in the fluidized bed reactor. Starting the charging of the catalyst into the bed reactor and then increasing the U.

U=(F/B×((273+T)/273)/((101+P)/101))/3600・・・式(1)
なお、以下、流動床反応器内のガス流速U[m/s]を「ガス流速U」、流動床反応器の有効断面積をB[m]を「有効断面積B」、流動床反応器内の温度T[℃]を「温度T」、流動床反応器へ導入するガスを「導入ガス」、導入ガスの総流量F[Nm/h]を「導入ガスの総流量F」、流動床反応器内の塔頂圧力P[kPa]を「塔頂圧力P」ということもある。
U = (F / B × ((273 + T) / 273) / ((101 + P) / 101)) / 3600 (1)
Hereinafter, the gas flow rate U [m / s] in the fluidized bed reactor is set to “gas flow rate U”, the effective sectional area of the fluidized bed reactor is set to B [m 2 ] “effective sectional area B”, and the fluidized bed reaction. The temperature T [° C.] in the reactor is “temperature T”, the gas introduced into the fluidized bed reactor is “introduction gas”, the total flow rate F [Nm 3 / h] of the introduction gas is “total flow rate F of the introduction gas”, The top pressure P [kPa] in the fluidized bed reactor may be referred to as “top pressure P”.

例えば、触媒の充填を開始した後、触媒を充填する途中に、流動床反応器内のガス流速Uを増加させることで充填された触媒が流動床反応器外に飛散することを抑制することができる。触媒の粒子径が小さいものほど流動床反応器外に飛散しやすい。触媒全体の内、飛散する触媒が粒子径の小さいものに偏ると、粒度分布が充填する前に比べて変化して、触媒の流動状態の悪化を引き起こす。しかし、本発明によれば、触媒の流動状態の悪化を防止できるため、その後に行なう反応で、高い収率で目的生成物を得ることができる。また、短時間で充填を完了させることができるので、効率良く流動床反応器に触媒を充填することができる。また、粒子径の小さい触媒の飛散を防止して、触媒の流動状態の悪化を防止できる。このことから、触媒の流動状態が良好に保たれる。さらに、流動状態が良好に保たれることから、引き続いて行なう目的物の生成反応においても温度斑(ホットスポット)の発生が抑制される。また、短時間で充填を完了させることができるので、エネルギーコストを低減することができる。   For example, it is possible to prevent the packed catalyst from being scattered outside the fluidized bed reactor by increasing the gas flow rate U in the fluidized bed reactor during the catalyst filling process after starting the catalyst filling. it can. The smaller the catalyst particle size, the easier it is to fly out of the fluidized bed reactor. If the scattered catalyst is biased toward a particle having a small particle size, the particle size distribution is changed as compared with that before the catalyst is packed, and the flow state of the catalyst is deteriorated. However, according to the present invention, since the deterioration of the fluid state of the catalyst can be prevented, the target product can be obtained in a high yield by the subsequent reaction. Further, since the filling can be completed in a short time, the catalyst can be efficiently charged in the fluidized bed reactor. Moreover, scattering of the catalyst with a small particle diameter can be prevented, and deterioration of the flow state of the catalyst can be prevented. For this reason, the fluid state of the catalyst is kept good. Furthermore, since the fluid state is maintained well, the occurrence of temperature spots (hot spots) is suppressed even in the subsequent reaction of producing the target product. In addition, since the filling can be completed in a short time, the energy cost can be reduced.

本発明に係る触媒充填方法は、炭素数が1〜6である炭化水素のアンモ酸化反応によるニトリル類を合成する際の触媒の充填に好適に適用することができる。中でも、プロピレン及び/又はプロパンのアンモ酸化反応によるアクリロニトリルの合成、イソブチレン及び/イソブタンのアンモ酸化反応によるメタクリロニトリルの合成のための触媒の充填方法としてさらに好適に適用される。   The catalyst filling method according to the present invention can be suitably applied to the filling of a catalyst when synthesizing nitriles by ammoxidation of a hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms. Among them, the present invention is more suitably applied as a catalyst filling method for the synthesis of acrylonitrile by the ammoxidation reaction of propylene and / or propane, and the synthesis of methacrylonitrile by the ammoxidation reaction of isobutylene and / or isobutane.

(反応器内のガス流速U[m/s]を増加させる工程)
本発明に係る触媒充填方法は、前記式(1)で示されるガス流速Uを増加させる工程を含む。
(Step of increasing the gas flow rate U [m / s] in the reactor)
The catalyst filling method according to the present invention includes a step of increasing the gas flow rate U represented by the above formula (1).

流動床反応器内のガス流速は、導入ガスの流量を有効断面積で除した値を温度補正及び圧力補正した値である。Uの具体的な値の範囲としては、0.07m/s以上が好ましく、0.10m/s以上がより好ましく、また、0.46m/s以下が好ましく、0.43m/s以下がより好ましい。前記範囲内であれば、反応器内のガス流速が大きい程、短時間で反応器に触媒を充填することができ、反応の生産性を高くすることができる。また、前記範囲内であれば、反応器内のガス流速が小さい程、触媒の充填中の触媒の飛散を抑制することができ、反応器内温度の低下を抑制することができる。   The gas flow rate in the fluidized bed reactor is a value obtained by temperature correction and pressure correction of a value obtained by dividing the flow rate of the introduced gas by the effective sectional area. As a specific value range of U, 0.07 m / s or more is preferable, 0.10 m / s or more is more preferable, 0.46 m / s or less is preferable, and 0.43 m / s or less is more preferable. . Within the above range, the larger the gas flow rate in the reactor, the faster the reactor can be filled with the catalyst and the higher the productivity of the reaction. Moreover, if it is in the said range, the scattering of the catalyst during the filling of a catalyst can be suppressed, and the fall of the temperature in a reactor can be suppressed, so that the gas flow rate in a reactor is small.

(流動床反応器の有効断面積B[m])
有効断面積Bは、流動床反応器を水平方向に切断してみたときの断面積から内装物の断面積を減じた面積をいう。具体的には、有効断面積とは、例えば、後述する原料ガスを導入する位置(高さ)よりも上の、原料ガスと触媒との反応が起こる部分(反応部又は濃厚層)における断面積であり、ディップレグなどの内装物の断面積を減じた断面積をいう。
(Effective cross-sectional area B [m 2 ] of fluidized bed reactor)
The effective sectional area B refers to an area obtained by subtracting the sectional area of the interior from the sectional area when the fluidized bed reactor is cut in the horizontal direction. Specifically, the effective cross-sectional area is, for example, a cross-sectional area in a portion (reaction portion or concentrated layer) where the reaction between the source gas and the catalyst occurs above the position (height) at which the source gas to be described later is introduced (height). It means the cross-sectional area obtained by reducing the cross-sectional area of interior objects such as diplegs.

本発明に係る触媒充填方法で使用される流動床反応器の大きさは特に限定されないが、工業製造用であれば反応器の有効断面積として通常、10〜200mの範囲内である。前記範囲内であれば、有効断面積が大きい程、目的生成物の生産性を高くすることができる。また、前記範囲内であれば、有効断面積が小さい程、温度制御などの装置の操作性を良くすることができる。The size of the fluidized bed reactor used in the catalyst filling method according to the present invention is not particularly limited, but for industrial production, the effective sectional area of the reactor is usually in the range of 10 to 200 m 2 . If it is in the said range, productivity of a target product can be made high, so that an effective cross-sectional area is large. Moreover, if it is in the said range, operativity of apparatuses, such as temperature control, can be improved, so that an effective area is small.

(流動床反応器内の温度T[℃])
温度Tは、流動床反応器内の温度を測定することによって求められる。測定箇所は、例えば、後述する原料ガスを導入する位置(高さ)よりも上の、触媒との反応が起こる部分(反応部又は濃厚層)とすればよい。温度Tは、ガス流速Uを増加させる工程を行なうことによって温度が変化することがあれば、その変化後の温度である。前記式(1)は、導入ガスの総流量Fを有効断面積Bで除することで求められる、単位有効断面積あたりの導入ガスの流量(F/B)に、(273+T)/273を乗ずることによって、温度の変化による影響を補正している。温度の変化による影響とは、例えば、温度が変化することによるガスの体積の変化、ひいては流速の変化等が考えられる。従って、温度Tを変えることによっても、ガス流速Uを増加させることが可能である。例えば、温度Tを増加させることでガス流速Uを増加させることが可能である。なお、「273」はセルシウス温度(℃)を熱力学温度(K)で計算するための値の近似値である。
(Temperature T [° C] in the fluidized bed reactor)
The temperature T is determined by measuring the temperature in the fluidized bed reactor. What is necessary is just to make a measurement location into the part (reaction part or rich layer) where reaction with a catalyst above the position (height) which introduces the source gas mentioned later, for example. The temperature T is the temperature after the change, if the temperature is changed by performing the process of increasing the gas flow rate U. The equation (1) is obtained by multiplying the flow rate (F / B) of the introduced gas per unit effective sectional area, which is obtained by dividing the total flow rate F of the introduced gas by the effective sectional area B, by (273 + T) / 273. Thus, the influence of temperature change is corrected. The influence of the change in temperature may be, for example, a change in gas volume due to a change in temperature, and a change in flow velocity. Therefore, the gas flow rate U can be increased also by changing the temperature T. For example, the gas flow rate U can be increased by increasing the temperature T. “273” is an approximate value of a value for calculating the Celsius temperature (° C.) by the thermodynamic temperature (K).

本発明の流動床用触媒の充填方法における触媒充填時の流動床反応器内の温度Tは通常、100〜500℃の範囲内である。前記範囲内であれば、温度が高い程、充填後、速やかに反応を開始することができ、また、触媒の流動状態が良好になる。また、前記範囲内であれば、温度が低い程、触媒充填中に流動床反応器へ導入するガスの加熱のために使用する単位時間当たりの燃料コストを低く抑えることができる。   The temperature T in the fluidized bed reactor at the time of catalyst filling in the fluidized bed catalyst filling method of the present invention is usually in the range of 100 to 500 ° C. Within the above range, the higher the temperature, the sooner the reaction can be started after filling, and the better the flow state of the catalyst. Moreover, if it is in the said range, the fuel cost per unit time used for the heating of the gas introduced into a fluidized bed reactor during catalyst filling can be restrained low, so that temperature is low.

(流動床反応器内の塔頂圧力P[kPa])
塔頂圧力Pは、流動床反応器の塔頂で圧力を測定することによって求められる。塔頂圧力Pは、ガス流速Uを増加させる工程を行なうことによって温度が変化することがあれば、その変化後の塔頂圧力である。前記式(1)は、単位有効断面積あたりの導入ガスの流量(F/B)を(101+P)/101で除することによって、圧力の変化による影響を補正している。圧力の変化による影響とは、例えば、圧力が変化することによるガスの体積の変化、ひいては流速の変化等が考えられる。従って、塔頂圧力Pを変えることによっても、ガス流速Uを増加させることが可能である。例えば、塔頂圧力Pを減少させることでガス流速Uを増加させることが可能である。なお、「101」は単位がパスカルである値を標準大気圧で計算するための値の近似値である。
(Top pressure P [kPa] in fluidized bed reactor)
The top pressure P is determined by measuring the pressure at the top of the fluidized bed reactor. The tower top pressure P is the tower top pressure after the change, if the temperature is changed by performing the process of increasing the gas flow rate U. The equation (1) corrects the influence of the change in pressure by dividing the flow rate (F / B) of the introduced gas per unit effective cross-sectional area by (101 + P) / 101. The influence of the change in pressure may be, for example, a change in gas volume due to a change in pressure, and a change in flow velocity. Therefore, the gas flow rate U can be increased also by changing the tower top pressure P. For example, the gas flow rate U can be increased by decreasing the tower top pressure P. Note that “101” is an approximate value of a value for calculating a value whose unit is Pascal at the standard atmospheric pressure.

(流動床反応器へ導入するガスの総流量F[Nm/h])
流動床反応器へ導入するガスとしては、例えば、流動床反応器10内に充填された触媒を流動させるための流動用ガス、触媒を流動床反応器まで運ぶための触媒搬送用ガスが挙げられる。これらのガスの流量は使用者が設定するものであるので、導入ガスの総流量Fは使用者が設定したガスの流量を合計することで求められる。
(Total flow rate F [Nm 3 / h] of gas introduced into the fluidized bed reactor)
Examples of the gas introduced into the fluidized bed reactor include a fluidizing gas for fluidizing the catalyst charged in the fluidized bed reactor 10 and a catalyst transporting gas for transporting the catalyst to the fluidized bed reactor. . Since the flow rates of these gases are set by the user, the total flow rate F of the introduced gas can be obtained by summing the gas flow rates set by the user.

流動用ガス及び触媒搬送用ガスの種類に関しては特に限定されないが、例えば、純酸素、空気、純酸素と空気の混合ガス等を挙げることができる。また、これらのガスは、他のガスで希釈されていてもよい。希釈するためのガスとしては特に限定されないが、触媒性能及び気相酸化反応に悪影響を与えないものであればよく、例えば、空気、窒素、ヘリウム等を挙げることができる。一般的には、空気、酸素ガス、又は、不活性ガスにより任意の濃度に希釈された酸素含有ガスを用いることがある。   Although it does not specifically limit regarding the kind of gas for flow and gas for catalyst conveyance, For example, pure oxygen, air, the mixed gas of pure oxygen and air, etc. can be mentioned. These gases may be diluted with other gases. The gas for dilution is not particularly limited, and may be any gas that does not adversely affect the catalyst performance and the gas phase oxidation reaction. Examples thereof include air, nitrogen, and helium. In general, air, oxygen gas, or an oxygen-containing gas diluted to an arbitrary concentration with an inert gas may be used.

なお、導入ガスの総流量Fには、流動用ガス及び触媒搬送用ガス以外に流動床反応器に導入されるガスがあれば、その流量も含まれる。このようなガスとしては、例えば、原料ガスライン又は各差圧測定用ラインへのパージガス等が挙げられる。   It should be noted that the total flow rate F of the introduced gas includes the flow rate of any gas introduced into the fluidized bed reactor in addition to the flowing gas and the catalyst carrying gas. Examples of such a gas include a purge gas to a source gas line or each differential pressure measurement line.

(温度T、塔頂圧力P及び導入ガスの総流量Fの好ましい組み合わせ)
温度T、塔頂圧力P及び導入ガスの総流量Fの値は、流動床反応器の大きさ、構造等によって異なるので特に限定されない。ガス流速Uは、有効断面積Bを定めたうえで、温度T、塔頂圧力P及び導入ガスの総流量Fの3つの値の組み合わせが決定されることによって算出される。
(Preferable combination of temperature T, tower top pressure P and total flow rate F of introduced gas)
The values of the temperature T, the top pressure P, and the total flow rate F of the introduced gas are not particularly limited because they vary depending on the size and structure of the fluidized bed reactor. The gas flow rate U is calculated by determining the effective cross-sectional area B and determining a combination of three values of the temperature T, the top pressure P, and the total flow rate F of the introduced gas.

(流動床反応器内のガス流速U[m/s]を増加させる時期)
ガス流速Uを増加させる時期については、目的とする充填時間、どれくらいの触媒の飛散を抑制するかなどに応じて適宜設定することができ、触媒の充填を開始して、充填する触媒の一部が流動床反応器内に入った後であればよい。
(Time to increase the gas flow rate U [m / s] in the fluidized bed reactor)
The timing of increasing the gas flow rate U can be set as appropriate according to the target filling time, how much catalyst scattering is to be suppressed, etc. May be after it enters the fluidized bed reactor.

また、流動床反応器は、触媒の捕集効率を上げるため、複数のサイクロンが連結・設置されていることが多い。通常、サイクロンにはディップレグが設けられている。ディップレグは、流動床反応器内にて回収した触媒を、流動床反応器の下部(回収した位置より鉛直下側の位置)から、流動床反応器内に返送する装置である。   In addition, fluidized bed reactors are often connected and installed with a plurality of cyclones in order to increase the catalyst collection efficiency. Usually, a cyclone is provided with a dipleg. The dipreg is an apparatus for returning the catalyst recovered in the fluidized bed reactor from the lower part of the fluidized bed reactor (a position vertically below the recovered position) into the fluidized bed reactor.

一般的には、ディップレグの第1段目は触媒の循環量が多いことなどから、最下部が反応器内に開放(又は反転板などが設置)されており、第2、3段目のサイクロンに設けられているディップレグの下端部にはトリクル弁(触媒排出量調節設備)等が設置されている。   In general, the first stage of the dipleg has a large amount of catalyst circulation, so the bottom part is open in the reactor (or a reversing plate is installed), and the second and third stage cyclones. A trickle valve (catalyst discharge amount adjusting facility) and the like are installed at the lower end portion of the dipreg provided in the housing.

本発明に係る触媒充填方法において、流動床反応器内のガス流速U[m/s]を増加させる時期は、ディップレグ中の触媒量に基づくことが好ましく、ディップレグの中でも上述の第1段目のディップレグ(最下部が開放されているか、又は、反転板等が設置されており、トリクル弁は無いもの)中の触媒量に基づいて、前記時期を設定することが好ましい。また、ディップレグ中の触媒量が、予め定められた値になったときに、流動床反応器内のガス流速Uを増加させることもより好ましい。前記値としては、例えば、0.1容量%以上とすることが好ましく、より好ましくは0.3容量%以上である。ディップレグに触媒が無い場合、ディップレグ下端開放部から流動床反応器内に導入したガス及び触媒が入り込み(逆流)、それがサイクロン部まで上昇到達し、そのまま系外へと触媒が飛散してしまうことがある。ディップレグ下端部が触媒でシールされれば、このガス及び触媒の入り込みを防止することができる。シールされたことが差圧で確認できる、第1段目のディップレグの触媒量の最小限の値は、好ましくは0.1容量%以上、より好ましくは0.3容量%以上である。つまり、ディップレグの下端部がシールされたことを確認した上で、ガス流速Uを増加させることで、より効率的に触媒の飛散を抑え、且つ、充填時間を短時間にすることができる。   In the catalyst filling method according to the present invention, the timing for increasing the gas flow rate U [m / s] in the fluidized bed reactor is preferably based on the amount of catalyst in the dipreg. It is preferable to set the time based on the amount of catalyst in the dipreg (the bottom is open, or a reversing plate or the like is installed and there is no trickle valve). It is also preferable to increase the gas flow rate U in the fluidized bed reactor when the amount of catalyst in the dipleg reaches a predetermined value. As said value, it is preferable to set it as 0.1 volume% or more, for example, More preferably, it is 0.3 volume% or more. When there is no catalyst in the dipreg, the gas and catalyst introduced into the fluidized bed reactor enter from the open end of the dipleg (back flow), and it reaches the cyclone and reaches the cyclone, and the catalyst scatters out of the system. There is. If the lower end of the dipreg is sealed with a catalyst, the gas and the catalyst can be prevented from entering. The minimum value of the catalyst amount of the first stage dipreg that can be confirmed by the differential pressure is preferably 0.1% by volume or more, more preferably 0.3% by volume or more. That is, after confirming that the lower end portion of the dipreg is sealed, the gas flow rate U is increased, so that the scattering of the catalyst can be suppressed more efficiently and the filling time can be shortened.

例えば、ガスの総流量Fを一定にしておき、時間と共に変化する温度及び圧力はそのまま変化させる状態にしておく。その状態でディップレグ下端が触媒で覆われたことを確認して、ガスの総流量Fを増加させて、ガス流速Uを増加させればよい。また、ガス流速Uを増加させる目的以外で、ガスの総流量Fの調整を行ってもよい。例えば、流量計機器性能(特性)又は触媒の流動特性等の影響を抑えるための調整を適宜行ってもよい。   For example, the total gas flow rate F is kept constant, and the temperature and pressure that change with time are kept unchanged. In this state, it is confirmed that the lower end of the dipreg is covered with the catalyst, the total gas flow rate F is increased, and the gas flow rate U is increased. The total gas flow rate F may be adjusted for purposes other than increasing the gas flow rate U. For example, the adjustment for suppressing the influence of the flow meter device performance (characteristic) or the flow characteristic of the catalyst may be appropriately performed.

ディップレグ中の触媒量を測定する方法としては、特に限定されないが、ディップレグ中において、高さ(鉛直方向の位置)の異なる2カ所、例えば、サイクロンとの接続箇所付近と、最下部の触媒の返送口付近との圧力の差から算出することができる。   The method for measuring the amount of catalyst in the dipreg is not particularly limited, but in the dipreg, two places with different heights (vertical positions), for example, the vicinity of the connection with the cyclone and the return of the catalyst at the bottom It can be calculated from the difference in pressure from the vicinity of the mouth.

(流動床反応器内のガス流速U[m/s]を増加させる量)
ガス流速Uを増加させる量については、目的とする充填時間、どれくらいの触媒の飛散を抑制するかなどに応じて適宜設定することができる。
(Amount to increase the gas flow rate U [m / s] in the fluidized bed reactor)
The amount by which the gas flow rate U is increased can be appropriately set according to the target filling time, how much catalyst scattering is suppressed, and the like.

充填を開始した後で、流動床反応器内のガス流速Uを少しでも上げれば、初期は飛散を抑制しながら触媒を充填させることができ、流動床反応器内のガス流速Uを増加させた後、より短時間で充填を終えることができる。   After starting the packing, if the gas flow rate U in the fluidized bed reactor is increased even a little, the catalyst can be initially charged while suppressing scattering, and the gas flow rate U in the fluidized bed reactor is increased. Later, the filling can be completed in a shorter time.

増加させる量の具体的な数値としては、例えば、ガス流速増加による明確な効果の発現の観点から充填開始時の値に対して2%以上が好ましく、4%以上がより好ましい。また触媒飛散抑制の観点から200%以下が好ましく、150%以下がより好ましい。   The specific value of the amount to be increased is preferably 2% or more, more preferably 4% or more, relative to the value at the start of filling, for example, from the standpoint of producing a clear effect by increasing the gas flow rate. Moreover, from a viewpoint of catalyst scattering suppression, 200% or less is preferable and 150% or less is more preferable.

(流動床反応器内のガス流速U[m/s]を増加させる方法)
ガス流速Uを増加させる方法としては特に限定されないが、導入ガスの総流量Fを増加させる操作を行なうことがより好ましい。容易にガス流速Uを増加させることができるからである。
(Method of increasing the gas flow rate U [m / s] in the fluidized bed reactor)
The method for increasing the gas flow rate U is not particularly limited, but it is more preferable to perform an operation for increasing the total flow rate F of the introduced gas. This is because the gas flow rate U can be easily increased.

ただし、ガス流速Uが増加するまで、導入ガスの総流量Fを増加させることが必要である点に留意すべきである。つまり、導入ガスの総流量Fを増加させる操作を行なっても、その増加の影響で、温度T、塔頂圧力Pが変化して、その結果、ガス流速Uが増加しない場合もある。しかしながら、本発明に係る触媒充填方法ではガス流速Uを増加させることが必要である。従って、導入ガスの総流量Fを増加させる操作を行なったときには、温度T及び塔頂圧力Pを測定し、必要に応じてこれらをガス流速Uが増加する方向に操作することが好ましい。そして、前記式(1)に従ってガス流速Uを算出して、増加していることを確認することがより好ましい。   However, it should be noted that it is necessary to increase the total flow rate F of the introduced gas until the gas flow rate U increases. That is, even if the operation for increasing the total flow rate F of the introduced gas is performed, the temperature T and the top pressure P change due to the increase, and as a result, the gas flow rate U may not increase. However, it is necessary to increase the gas flow rate U in the catalyst filling method according to the present invention. Therefore, when an operation for increasing the total flow rate F of the introduced gas is performed, it is preferable to measure the temperature T and the tower top pressure P and operate them in the direction in which the gas flow rate U increases as necessary. It is more preferable to calculate the gas flow rate U according to the formula (1) and confirm that it has increased.

また、ガス流速Uが増加するのであれば必ずしも導入ガスの総流量Fを増加させる必要が無い点についても留意すべきである。導入ガスの総流量Fを意図的に一定の範囲内に収まるように制御してガス流速Uが増加するのであれば本発明に係る触媒充填方法の範疇である。例えば、ガスの総流量Fを一定にすることで、ガス流速Uが、ハンチングで一定の範囲で増加と減少を繰り返す。このように所定の範囲でガスの総流量Fを一定にすることによっても、所望の時間で、所望の程度に飛散を抑制して触媒を充填することができる。このような操作も本発明に係る触媒充填方法の範疇である。   It should also be noted that if the gas flow rate U increases, it is not always necessary to increase the total flow rate F of the introduced gas. If the gas flow rate U increases by intentionally controlling the total flow rate F of the introduced gas to be within a certain range, it is within the category of the catalyst filling method according to the present invention. For example, by making the total gas flow rate F constant, the gas flow rate U repeatedly increases and decreases within a certain range by hunting. Thus, by making the total gas flow rate F constant within a predetermined range, the catalyst can be charged while suppressing scattering to a desired degree in a desired time. Such an operation is also a category of the catalyst filling method according to the present invention.

ガス流速Uを増加させるための操作は、一回でもよく、二回以上行なってもよい。例えば、増加後のガス流速Uの目的値まで、一回の操作で増加させてもよく、複数回に渡って段階的に増加させてもよい。回数は、目的とする触媒の流動状態、充填時間等に応じて適宜設定できる。   The operation for increasing the gas flow rate U may be performed once or twice or more. For example, it may be increased by a single operation up to the target value of the increased gas flow rate U, or may be increased stepwise over a plurality of times. The number of times can be appropriately set according to the flow state of the target catalyst, the filling time and the like.

また、ガス流速Uは短時間で増加させてもよく、緩やかに増加させてもよい。   Further, the gas flow rate U may be increased in a short time or may be increased gradually.

(流動床反応器)
本発明に係る触媒充填方法に用いる流動床反応器は、流動床反応に用いる従来公知の流動床反応器を任意に選択して採用することができる。ここで、本発明に係る触媒充填方法に用いる流動床反応器の一実施形態について図1を用いて説明する。図1は流動床反応器10を備える流動床反応装置1の概略構成を示す図である。
(Fluidized bed reactor)
As the fluidized bed reactor used in the catalyst filling method according to the present invention, a conventionally known fluidized bed reactor used for fluidized bed reaction can be arbitrarily selected and employed. Here, an embodiment of a fluidized bed reactor used in the catalyst filling method according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fluidized bed reactor 1 including a fluidized bed reactor 10.

本実施形態において、流動床反応装置1は炭化水素をアンモ酸化することによりアクリロニトリルを製造するための装置である。   In this embodiment, the fluidized bed reactor 1 is an apparatus for producing acrylonitrile by ammoxidizing hydrocarbons.

流動床反応器10は、縦型円筒型流動床反応器である。流動床反応器10にはガス供給導管16が接続されている。流動床反応器10内には、サイクロン12及びガス分散板19が設けられている。また、流動床反応器10にはガス供給口20が設けられている。また、流動床反応器10には触媒ホッパー2が接続されている。また、流動床反応器10内には、複数の圧力測定点が設けられており(図示せず)、測定した圧力差から、流動床反応器10内に存在している触媒量の全量を算出することができる。   The fluidized bed reactor 10 is a vertical cylindrical fluidized bed reactor. A gas supply conduit 16 is connected to the fluidized bed reactor 10. In the fluidized bed reactor 10, a cyclone 12 and a gas dispersion plate 19 are provided. The fluidized bed reactor 10 is provided with a gas supply port 20. A catalyst hopper 2 is connected to the fluidized bed reactor 10. The fluidized bed reactor 10 is provided with a plurality of pressure measurement points (not shown), and the total amount of catalyst present in the fluidized bed reactor 10 is calculated from the measured pressure difference. can do.

(触媒ホッパー2)
触媒ホッパー2は、流動床反応器に充填するための触媒を貯留するためのものである。触媒ホッパー2から供出される触媒x1は触媒搬送用ガスx2によって運ばれる。つまり、触媒x1と触媒搬送用ガスx2とが合流した触媒含有ガスXが流動床反応器10内に供給される。
(Catalyst Hopper 2)
The catalyst hopper 2 is for storing a catalyst for filling the fluidized bed reactor. The catalyst x1 delivered from the catalyst hopper 2 is carried by the catalyst carrying gas x2. That is, the catalyst-containing gas X obtained by joining the catalyst x1 and the catalyst transport gas x2 is supplied into the fluidized bed reactor 10.

(触媒)
本発明に係る触媒充填方法を適用する触媒としては特に限定されないが、当該方法は、炭素数が1〜6である炭化水素のアンモ酸化反応及び/又は酸化反応に使用される触媒等に好適に適用することができる。このような触媒としては、例えば、モリブデン、ビスマスを含有する金属酸化物触媒、鉄、アンチモンを含有する金属酸化物触媒、モリブデン、バナジウムを含有する金属酸化物触媒、ウラン、アンチモンを含有する金属酸化物触媒等を挙げることができる。中でも、ニトリル化合物の製造用触媒により好適に適用することができる。
(catalyst)
Although it does not specifically limit as a catalyst which applies the catalyst filling method which concerns on this invention, The said method is suitable for the catalyst etc. which are used for the ammoxidation reaction and / or oxidation reaction of the C1-C6 hydrocarbon. Can be applied. Examples of such catalysts include metal oxide catalysts containing molybdenum and bismuth, metal oxide catalysts containing iron and antimony, metal oxide catalysts containing molybdenum and vanadium, metal oxides containing uranium and antimony. And physical catalysts. Especially, it can apply suitably with the catalyst for manufacture of a nitrile compound.

触媒の形状としては、特に限定されないが、粉末状のものであることがより好ましい。また、粒子径は5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、また、200μm以下が好ましく、180μm以下がより好ましい。   The shape of the catalyst is not particularly limited, but it is more preferably a powder. Further, the particle diameter is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and preferably 200 μm or less, more preferably 180 μm or less.

(ガス供給導管16)
ガス供給導管16は、触媒を充填した後に目的生成物を製造する反応を行なうときに、原料ガスZを流動床反応器10に供給するためのものである。原料ガスZは、ガス状炭化水素化合物、ガス状アンモニア及び水蒸気を含む。流動床反応器10の下方に設けられ、複数の枝管部17に分岐している。各枝管部17の先には、流動床反応器10の底面に向って開口したニップル部(原料散布ノズル)18が接続されている。
(Gas supply conduit 16)
The gas supply conduit 16 is used to supply the raw material gas Z to the fluidized bed reactor 10 when a reaction for producing a target product is performed after filling the catalyst. The raw material gas Z contains a gaseous hydrocarbon compound, gaseous ammonia and water vapor. It is provided below the fluidized bed reactor 10 and branches into a plurality of branch pipe portions 17. A nipple portion (raw material spray nozzle) 18 that opens toward the bottom surface of the fluidized bed reactor 10 is connected to the end of each branch pipe portion 17.

(原料ガスZ)
原料ガスZとしては、炭素数1〜6である炭化水素、例えば、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、n−ブタン、イソブタン等のブタン類、n−ブチレン、イソブチレン等のブチレン類、n−ペンタン、イソペンタン等のペンタン類、n−ペンテン、イソペンテン等のペンテン類、n−ヘキサン、イソヘキサン等のヘキサン類、n−ヘキセン、イソヘキセン等のヘキセン類等を挙げることができる。
(Raw gas Z)
As the source gas Z, hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms, for example, butanes such as methane, ethane, ethylene, propane, propylene, n-butane, and isobutane, butylenes such as n-butylene and isobutylene, n- Examples thereof include pentanes such as pentane and isopentane, pentenes such as n-pentene and isopentene, hexanes such as n-hexane and isohexane, and hexenes such as n-hexene and isohexene.

(サイクロン12)
サイクロン12は、ガスと触媒とを分離するためのものである。サイクロン12には、ガスと触媒とをサイクロン12内に取り込む流入口13と、分離したガスを流動床反応器10の外に導出するガス流出管15と、分離した触媒を反応器内の触媒流動床11に返送するディップレグ14とが設けられている。
(Cyclone 12)
The cyclone 12 is for separating gas and catalyst. The cyclone 12 has an inlet 13 for taking gas and catalyst into the cyclone 12, a gas outflow pipe 15 for leading the separated gas out of the fluidized bed reactor 10, and the separated catalyst flowing through the catalyst in the reactor. A dipleg 14 to be returned to the floor 11 is provided.

流動床反応器内には、図1に示すように3つのサイクロン12が連結したものを、反応器内部に複数系列有している(ただし、図1中では、3つのサイクロン12が連結した1つの系列のみ図示している。)。また、図1に示すように二つのサイクロン12が一つのガス流出管15で連結しており、また、別の一つのガス流出管15は流動床反応器10外にガスを導出する。   As shown in FIG. 1, the fluidized bed reactor has a series of three cyclones 12 connected to each other inside the reactor (however, in FIG. Only one series is shown.) Further, as shown in FIG. 1, two cyclones 12 are connected by one gas outflow pipe 15, and another one gas outflow pipe 15 leads gas out of the fluidized bed reactor 10.

(ガス分散板19)
ガス分散板19は、ガス供給口20から供給された酸素含有ガスYを流動床反応器10内に分散させるためのものである。ガス分散板19は、ガス供給口20とガス供給導管16との間に設けられている。
(Gas dispersion plate 19)
The gas dispersion plate 19 is for dispersing the oxygen-containing gas Y supplied from the gas supply port 20 in the fluidized bed reactor 10. The gas dispersion plate 19 is provided between the gas supply port 20 and the gas supply conduit 16.

(ガス供給口20)
ガス供給口20は、酸素含有ガスYを流動床反応器10に供給するためのものである。ガス供給口20は、流動床反応器10の底部に設けられている。
(Gas supply port 20)
The gas supply port 20 is for supplying the oxygen-containing gas Y to the fluidized bed reactor 10. The gas supply port 20 is provided at the bottom of the fluidized bed reactor 10.

(酸素含有ガスY)
酸素含有ガスYは、触媒充填時では触媒を流動床反応器10内で流動させるための流動ガスであり、反応時では反応に供させる酸素を供給するガスである。
(Oxygen-containing gas Y)
The oxygen-containing gas Y is a fluid gas for causing the catalyst to flow in the fluidized bed reactor 10 at the time of catalyst filling, and is a gas for supplying oxygen to be used for the reaction at the time of reaction.

触媒充填時の流動ガスとしての酸素含有ガスYと、反応時の酸素を供給するガスとしての酸素含有ガスYとでは、同じガスであってもよいし、別のガスであってもよい。酸素含有ガスYの具体的な種類としては、上述の流動用ガスの説明に準じる。   The oxygen-containing gas Y as a flowing gas at the time of catalyst filling and the oxygen-containing gas Y as a gas for supplying oxygen at the time of reaction may be the same gas or different gases. The specific type of the oxygen-containing gas Y conforms to the above description of the flow gas.

(ニトリル化合物の製造方法)
本発明に係るニトリル化合物の製造方法は、上述した本発明に係る触媒充填方法を行なう工程を含む。本発明に係る触媒充填方法を採用していることにより、流動床反応器内の触媒の流動状態が良好であり、微小な触媒粒子も飛散せずに流動床反応器内に多く存在している。よって、高い収率でニトリル化合物を得ることができる。
(Method for producing nitrile compound)
The manufacturing method of the nitrile compound which concerns on this invention includes the process of performing the catalyst filling method which concerns on this invention mentioned above. By adopting the catalyst filling method according to the present invention, the flow state of the catalyst in the fluidized bed reactor is good, and there are many fine catalyst particles in the fluidized bed reactor without scattering. . Therefore, a nitrile compound can be obtained with a high yield.

本発明に係る触媒充填方法を行なった後は、使用者の任意の時期にて、ニトリル化合物を生成するための反応を開始すればよい。例えば、流動床反応器内の触媒の流動状態が定常状態になったことを確認するなどしてから反応を開始すればよい。反応を開始すると発熱により反応温度が上昇し、圧力も変動し、触媒の流動状態が変わることがある。反応開始前にこれらの状態の変動が大きく不安定である場合には、各々の状態の変動が所定の範囲になって状態が安定したところで反応を開始することが安全面から好ましい。また、ニトリル化合物を生成する反応の前に、反応による上昇温度を予測して、反応開始前に温度を下げておいてもよい。   After performing the catalyst filling method according to the present invention, a reaction for producing a nitrile compound may be started at any time of the user. For example, the reaction may be started after confirming that the flow state of the catalyst in the fluidized bed reactor has reached a steady state. When the reaction starts, the reaction temperature rises due to heat generation, the pressure fluctuates, and the flow state of the catalyst may change. In the case where the fluctuations in these states are large and unstable before the reaction starts, it is preferable from the safety aspect that the reaction is started when the fluctuations in the respective states are within a predetermined range and the state is stabilized. Further, before the reaction for producing the nitrile compound, the temperature rise due to the reaction may be predicted, and the temperature may be lowered before the reaction starts.

流動床反応器に供給される原料ガスは、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスや飽和炭化水素、アルコール類等で希釈してもよく、また、酸素濃度を高めて用いてもよい。   The raw material gas supplied to the fluidized bed reactor may be diluted with an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide, saturated hydrocarbons, alcohols, or the like, or may be used with an increased oxygen concentration.

本発明に係るニトリル化合物の製造方法において、気相酸化反応に用いられる原料ガスの組成比は特に限定されないが、目的生成物の収率を高くすることから、上述した炭素数1〜6の炭化水素から選ばれる少なくとも一つの化合物/アンモニア/酸素のモル比を、1/0.5〜2.0/1.0〜5.0の範囲内とすることがより好ましい。   In the method for producing a nitrile compound according to the present invention, the composition ratio of the raw material gas used for the gas phase oxidation reaction is not particularly limited. However, since the yield of the target product is increased, the carbonization having 1 to 6 carbon atoms described above is performed. More preferably, the molar ratio of at least one compound selected from hydrogen / ammonia / oxygen is in the range of 1 / 0.5 to 2.0 / 1.0 to 5.0.

本発明に係るニトリル化合物の製造方法において適用される、気相酸化反応条件は特に限定されないが、一般的に、反応温度は350〜500℃、反応圧力は常圧〜500kPaである。   The gas phase oxidation reaction conditions applied in the method for producing a nitrile compound according to the present invention are not particularly limited, but in general, the reaction temperature is 350 to 500 ° C., and the reaction pressure is normal pressure to 500 kPa.

本発明において、炭素数1〜6である前記炭化水素から選ばれる少なくとも一つの化合物と、アンモニアと、酸素含有ガスの反応器内への供給方法に関しては、特に限定されるものではなく、スパージャー方式、分散板を通じて供給する方式等、一般的に用いられる方法を使用することができる。   In the present invention, the method for supplying at least one compound selected from the hydrocarbons having 1 to 6 carbon atoms, ammonia, and an oxygen-containing gas into the reactor is not particularly limited. Commonly used methods such as a method and a method of supplying through a dispersion plate can be used.

また、炭素数1〜6の炭化水素から選ばれる少なくとも一つの化合物と、アンモニアと、酸素含有ガスとは、分割して流動床反応器に供給してもよく、全部又は一部を混合して供給してもよい。安全性等の配慮から、炭素数1〜6の炭化水素から選ばれる少なくとも一つの化合物と、アンモニアと、酸素含有ガスとは分割して流動床反応器内に供給される方法が一般的である。   In addition, at least one compound selected from hydrocarbons having 1 to 6 carbon atoms, ammonia, and oxygen-containing gas may be divided and supplied to the fluidized bed reactor, or may be mixed in whole or in part. You may supply. In consideration of safety and the like, a method in which at least one compound selected from hydrocarbons having 1 to 6 carbon atoms, ammonia, and an oxygen-containing gas are divided and supplied into the fluidized bed reactor is common. .

また、効率性の観点から上述の通り前記触媒を充填した後、引き続きニトリル化合物の製造を行なってもよい。   Moreover, after filling the catalyst as described above from the viewpoint of efficiency, the nitrile compound may be subsequently produced.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の記載によって限定されるものではない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in the embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited by the following description, unless the summary is exceeded.

[実施例1]
(反応器への流動床用触媒の充填)
流動床用触媒(触媒組成、Fe10Sb20Mo0.50.4Te1.4CuNi0.51.8Cr0.3Mn0.10.1(SiO60;ここで、xは、シリカを除く前記各成分の原子価を満足するのに必要な酸素の原子数)110トンを触媒ホッパーから内径8.0m(有効断面積B47m)の縦型円筒型流動床反応器内への充填を開始した。
[Example 1]
(Charging the reactor with fluid bed catalyst)
Fluidized bed catalyst (catalyst composition, Fe 10 Sb 20 Mo 0.5 W 0.4 Te 1.4 Cu 3 Ni 1 P 0.5 B 1.8 Cr 0.3 Mn 0.1 K 0.1 O x (SiO 2 ) 60 ; where x is the number of oxygen atoms necessary to satisfy the valence of each of the above components excluding silica) 110 tons from the catalyst hopper to an inner diameter of 8.0 m (effective sectional area B47 m 2 ) Was charged into the vertical cylindrical fluidized bed reactor.

流動床反応器及びこれを備える流動床反応装置、触媒のホッパーとしては、上述の図1に示すものを用いた。   As the fluidized bed reactor, the fluidized bed reactor equipped with this, and the catalyst hopper, the one shown in FIG. 1 was used.

流動床反応器への流動用ガス及び触媒搬送用ガスとして空気を用い、ガスの総流量F12×10Nm/h、反応器内温度T420℃、反応器内塔頂圧力P8kPaの条件で反応器への触媒の充填を開始した。充填開始時(充填時間0時間)の反応器内のガス流速Uは0.17m/sであった。なお、触媒搬送用ガスの流量は触媒を搬送できる流量であればよいが、実施例及び比較例においては、流動用ガスの流量は、触媒搬送用ガスの流量に比べて極めて大きいため、前記ガスの総流量Fは流動用ガスの流量とほぼ同じとした(以下の実施例及び比較例でも同様である)。Air is used as the gas for flowing into the fluidized bed reactor and the gas for transporting the catalyst, and the reaction is performed under the conditions of the total gas flow rate F12 × 10 3 Nm 3 / h, the reactor internal temperature T420 ° C., and the reactor top pressure P8 kPa. Filling of the vessel with catalyst was started. The gas flow rate U in the reactor at the start of filling (filling time 0 hour) was 0.17 m / s. The flow rate of the catalyst transport gas may be any flow rate that can transport the catalyst. However, in the examples and comparative examples, the flow rate of the flow gas is extremely large compared to the flow rate of the catalyst transport gas. The total flow rate F was set to be substantially the same as the flow rate of the flow gas (the same applies to the following examples and comparative examples).

触媒の充填開始11.5時間後、ディップレグ中の触媒充填が1.6容量%となったときに、流動床反応器への触媒の充填量が64トンになったところで、流動床反応器への流動用ガスを増加させてガスの総流量Fを37×10Nm/hとした。11.5 hours after the start of catalyst filling, when the catalyst charge in the dipreg reached 1.6% by volume, when the catalyst charge in the fluidized bed reactor reached 64 tons, the fluidized bed reactor was The total gas flow rate F was set to 37 × 10 3 Nm 3 / h.

流動用ガスの増加後(11.7時間)は、反応器内の温度Tは345℃、塔頂圧力Pは21kPa、ガス流速Uは0.41m/sとなった。   After the increase of the flow gas (11.7 hours), the temperature T in the reactor was 345 ° C., the top pressure P was 21 kPa, and the gas flow rate U was 0.41 m / s.

最終的に12.9時間の触媒充填時間で触媒充填を完了することができた。触媒充填量は110トンであり、ほぼ全量の触媒が反応器に充填されていることが確認できた。なお、触媒充填完了後の触媒充填量は、流動床反応器内の、塔底部及び原料ガスを導入する位置より上で反応が行われている箇所にて測定した圧力の差により求めた。   Finally, the catalyst filling could be completed with a catalyst filling time of 12.9 hours. The catalyst filling amount was 110 tons, and it was confirmed that almost the entire amount of catalyst was filled in the reactor. The catalyst charge after completion of catalyst charge was determined from the difference in pressure measured at the bottom of the fluidized bed reactor and the position where the reaction was performed above the position where the raw material gas was introduced.

なお、充填開始後から充填完了までの各値を表1に示す。   Table 1 shows each value from the start of filling to the completion of filling.

Figure 2016147950
Figure 2016147950

(触媒充填後のアンモ酸化反応)
触媒の充填が完了した流動床反応器を用いてアンモ酸化反応を行なった。酸素源として空気を用い、組成がプロピレン:アンモニア:酸素=1:1.1:2.3(モル比)である原料ガスを反応塔内に送入した。反応圧力は180〜220kPa、反応温度は455〜465℃、反応器内のガス流速は50〜70cm/secとした。
(Ammoxidation reaction after catalyst filling)
The ammoxidation reaction was carried out using a fluidized bed reactor in which the catalyst charge was completed. Air was used as an oxygen source, and a raw material gas having a composition of propylene: ammonia: oxygen = 1: 1.1: 2.3 (molar ratio) was fed into the reaction tower. The reaction pressure was 180 to 220 kPa, the reaction temperature was 455 to 465 ° C., and the gas flow rate in the reactor was 50 to 70 cm / sec.

前記条件にて反応中、複数箇所に設置した熱電対温度計で反応温度を検知したが、反応中の温度斑(ホットスポット)は見られず、触媒は良好な流動状態であった。尚、アクリロニトリルの平均収率は77.4%であった。   During the reaction under the above conditions, the reaction temperature was detected with thermocouple thermometers installed at a plurality of locations, but no temperature spots (hot spots) were observed during the reaction, and the catalyst was in a good fluid state. The average yield of acrylonitrile was 77.4%.

[実施例2]
(反応器への流動床用触媒の充填)
実施例1と同様の操作により、図1に示す流動床反応器内へ流動床用触媒の充填を開始した。流動床反応器への流動用ガス及び触媒搬送用ガスとして空気を用い、それらのガスの総流量Fを23×10Nm/hとした。充填開始時(充填時間0時間)の反応器内のガス流速Uは0.30m/sであった。流動床反応器内の温度T420℃、流動床反応器内の塔頂圧力P15kPaの条件で、流動床反応器への触媒の充填を開始した。
[Example 2]
(Charging the reactor with fluid bed catalyst)
By the same operation as in Example 1, the fluidized bed catalyst was charged into the fluidized bed reactor shown in FIG. Air was used as the gas for flowing into the fluidized bed reactor and the gas for transporting the catalyst, and the total flow rate F of these gases was 23 × 10 3 Nm 3 / h. The gas flow rate U in the reactor at the start of filling (filling time 0 hour) was 0.30 m / s. Filling of the fluidized bed reactor with the catalyst was started under the conditions of a temperature T420 ° C. in the fluidized bed reactor and a top pressure P15 kPa in the fluidized bed reactor.

触媒の充填開始4.6時間後、ディップレグ中の触媒充填が1.7容量%となったときに、流動床反応器への触媒の充填量が66トンになったところで、反応器への流動用ガスを増加させて総流量Fを30×10Nm/hとした。After 4.6 hours from the start of catalyst filling, when the catalyst charge in the dipreg reached 1.7 vol%, when the catalyst charge in the fluidized bed reactor reached 66 tons, the flow to the reactor The working gas was increased so that the total flow rate F was 30 × 10 3 Nm 3 / h.

流動用ガスの増加後(5.3時間)は、反応器内の温度Tは280℃、塔頂圧力Pは15kPa、ガス流速Uは0.31m/sとなった。   After the increase of the flow gas (5.3 hours), the temperature T in the reactor was 280 ° C., the top pressure P was 15 kPa, and the gas flow rate U was 0.31 m / s.

最終的に6.1時間の触媒充填時間で触媒充填を完了することができた。触媒充填完了後の触媒充填量は109トンであり、ほぼ全量の触媒が反応器に充填されていることが確認できた。   Finally, the catalyst filling could be completed with a catalyst filling time of 6.1 hours. The catalyst filling amount after completion of catalyst filling was 109 tons, and it was confirmed that almost the entire amount of catalyst was filled in the reactor.

(触媒充填後のアンモ酸化反応)
流動床用触媒充填後の流動床反応器(図1参照)を用いて、実施例1と同様の条件にてアンモ酸化反応を行なった。反応中、複数個所に設置した熱電対温度計で反応温度を検知したが、反応中の温度斑(ホットスポット)は見られず、触媒は良好な流動状態であった。尚、アクリロニトリルの平均収率は77.1%であった。
(Ammoxidation reaction after catalyst filling)
An ammoxidation reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 using a fluidized bed reactor (see FIG. 1) after charging the fluidized bed catalyst. During the reaction, the reaction temperature was detected by thermocouple thermometers installed at a plurality of locations, but no temperature spots (hot spots) were observed during the reaction, and the catalyst was in a good fluid state. The average yield of acrylonitrile was 77.1%.

[比較例1]
(反応器への流動床用触媒の充填)
実施例1と同様の操作により流動床用触媒の流動床反応器(図1参照)内への充填を開始した。流動床反応器への流動用ガス及び触媒搬送用ガスとして空気を用い、それらのガスの総流量Fを40×10Nm/hとした。充填開始時(充填時間0時間)の反応器内のガス流速Uは0.48m/sであった。流動床反応器内温度T420℃、流動床反応器内塔頂圧力P26kPaの条件で流動床反応器への触媒の充填を開始した。
[Comparative Example 1]
(Charging the reactor with fluid bed catalyst)
In the same manner as in Example 1, charging of the fluidized bed catalyst into the fluidized bed reactor (see FIG. 1) was started. Air was used as the gas for flowing into the fluidized bed reactor and the gas for transporting the catalyst, and the total flow rate F of these gases was 40 × 10 3 Nm 3 / h. The gas flow rate U in the reactor at the start of filling (filling time 0 hour) was 0.48 m / s. Filling of the fluidized bed reactor with the catalyst was started under conditions of a fluidized bed reactor temperature T420 ° C. and a fluidized bed reactor top pressure P26 kPa.

導入ガスの総流量Fは一定として、増加は行わなかった。1.1時間後のディップレグ中の触媒充填は1.3容量%であった。最終的に2.1時間の触媒充填時間で触媒充填を完了した。なお、触媒充填完了後の触媒充填量は105トンであり、充填に供した触媒の約5質量%が反応器外に飛散していることが判明した。   The total flow rate F of the introduced gas was constant and no increase was made. The catalyst loading in the dipreg after 1.1 hours was 1.3% by volume. Finally, the catalyst loading was completed with a 2.1 hour catalyst loading time. The catalyst filling amount after completion of catalyst filling was 105 tons, and it was found that about 5% by mass of the catalyst used for filling was scattered outside the reactor.

(触媒充填後のアンモ酸化反応)
流動床用触媒充填後の流動床反応器(図1参照)を用いて、実施例1と同様の条件にてアンモ酸化反応を行なった。反応中、複数個所に設置した熱電対温度計で反応温度を検知したところ、反応器内に温度斑(ホットスポット)が見られ、触媒の流動状態が悪化していることが判明した。尚、アクリロニトリルの平均収率は73.4%であり、反応後停止した反応器からは還元劣化(変色)した触媒が観察された。
(Ammoxidation reaction after catalyst filling)
An ammoxidation reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 using a fluidized bed reactor (see FIG. 1) after charging the fluidized bed catalyst. During the reaction, when the reaction temperature was detected by thermocouple thermometers installed at a plurality of locations, temperature spots (hot spots) were observed in the reactor, and it was found that the flow state of the catalyst was deteriorated. The average yield of acrylonitrile was 73.4%. From the reactor stopped after the reaction, a catalyst that was reduced and deteriorated (discolored) was observed.

[比較例2]
(反応器への流動床用触媒の充填)
実施例1と同様の操作により流動床用触媒の流動床反応器(図1参照)内への充填を開始した。流動床反応器への流動用ガス及び触媒搬送用ガスとして空気を用い、それらのガスの総流量Fを3×10Nm/hとした。充填開始時(充填時間0時間)の反応器内のガス流速Uは0.04m/sであった。流動床反応器内温度T420℃、流動床反応器内塔頂圧力P2kPaの条件で流動床反応器への触媒の充填を開始した。
[Comparative Example 2]
(Charging the reactor with fluid bed catalyst)
In the same manner as in Example 1, charging of the fluidized bed catalyst into the fluidized bed reactor (see FIG. 1) was started. Air was used as the gas for flowing into the fluidized bed reactor and the gas for transporting the catalyst, and the total flow rate F of these gases was 3 × 10 3 Nm 3 / h. The gas flow rate U in the reactor at the start of filling (filling time 0 hour) was 0.04 m / s. Filling of the fluidized bed reactor with the catalyst was started under the conditions of a fluidized bed reactor temperature T420 ° C. and a fluidized bed reactor top pressure P2 kPa.

触媒の充填中、導入ガスの総流量Fは一定として増加は行わなかった。7.9時間後のディップレグ中の触媒充填は1.3容量%であった。最終的に触媒充填を完了するのに17.8時間の触媒充填時間を要した。触媒充填完了後の触媒充填量は110トンであり、ほぼ全量の触媒が反応器に充填されていることが確認できたが、実施例1及び2に対して約5〜12時間長く充填時間を要したために、その間に反応器内の温度を加熱するために要したエネルギーコスト(例えば、充填時間が5時間長くなった場合、燃料として供給したプロピレン400Nm×5時間=2000Nmの使用量)が増大した。During the filling of the catalyst, the total flow rate F of the introduced gas was kept constant and was not increased. The catalyst loading in the dipreg after 7.9 hours was 1.3% by volume. The catalyst filling time of 17.8 hours was finally required to complete the catalyst filling. The catalyst filling amount after completion of catalyst filling was 110 tons, and it was confirmed that almost the whole amount of catalyst was filled in the reactor, but the filling time was longer by about 5 to 12 hours than in Examples 1 and 2. The energy cost required to heat the temperature in the reactor during that time (for example, if the charging time is increased by 5 hours, the amount of propylene used as fuel is 400 Nm 3 × 5 hours = 2000 Nm 3 used) Increased.

(触媒充填後のアンモ酸化反応)
流動床用触媒充填後の流動床反応器(図1参照)を用いて、実施例1と同様の条件にてアンモ酸化反応を行なった。反応中、複数個所に設置した熱電対温度計で反応温度を検知したが、反応中の温度斑(ホットスポット)は見られず、触媒は良好な流動状態であった。尚、アクリロニトリルの平均収率は77.3%であったが、前記のとおり充填時間を要したためにその間、アクリロニトリル製造における機会損失を生じた。
(Ammoxidation reaction after catalyst filling)
An ammoxidation reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 using a fluidized bed reactor (see FIG. 1) after charging the fluidized bed catalyst. During the reaction, the reaction temperature was detected by thermocouple thermometers installed at a plurality of locations, but no temperature spots (hot spots) were observed during the reaction, and the catalyst was in a good fluid state. In addition, although the average yield of acrylonitrile was 77.3%, since the filling time was required as described above, an opportunity loss in acrylonitrile production occurred during that time.

前記の実施例、比較例より明らかなように、反応器内のサイクロン下部のディップレグ内にある程度の触媒量が充填されるまでの触媒充填初期段階は反応器内のガス流速を小さくして、触媒充填途中から反応器内のガス流速を増加させて反応器に触媒の充填と充填後の反応を行うことで、反応器外に飛散する触媒量を抑制し、触媒の流動状態の悪化を引き起こさずに高い目的生成物収率で反応を行うことが可能となることが示された。   As is clear from the above-mentioned examples and comparative examples, the catalyst filling initial stage until the catalyst amount of a certain amount is filled in the dipleg below the cyclone in the reactor is reduced by reducing the gas flow rate in the reactor. By increasing the gas flow rate in the reactor in the middle of filling and performing the reaction after filling the reactor with the catalyst, the amount of catalyst scattered outside the reactor is suppressed, and the flow state of the catalyst is not deteriorated. It was shown that the reaction can be performed with a high yield of the desired product.

1 流動床反応装置
2 触媒ホッパー
10 流動床反応器
11 触媒流動床
12 サイクロン
13 流入口
14 ディップレグ
15 ガス流出管
16 ガス供給導管
17 枝管部
18 ニップル部
19 ガス分散板
20 ガス供給口
X 触媒含有ガス
Y 酸素含有ガス
Z 原料ガス
x1 触媒
x2 触媒搬送用ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fluidized bed reactor 2 Catalytic hopper 10 Fluidized bed reactor 11 Catalytic fluidized bed 12 Cyclone 13 Inlet 14 Dipreg 15 Gas outlet pipe 16 Gas supply conduit 17 Branch pipe part 18 Nipple part 19 Gas distribution plate 20 Gas supply port X Catalyst containing Gas Y Oxygen-containing gas Z Raw material gas x1 Catalyst x2 Catalyst transport gas

Claims (11)

流動床反応器に触媒を充填する方法であって、前記流動床反応器の有効断面積をB[m]、前記流動床反応器内の温度をT[℃]、前記流動床反応器へ導入するガスの総流量をF[Nm/h]、前記流動床反応器内の塔頂圧力をP[kPa]として下記式(1)に代入して得られる、前記流動床反応器内のガス流速U[m/s]について、前記流動床反応器内への前記触媒の充填を開始した後、前記Uを増加させる工程を含む方法。
U=(F/B×((273+T)/273)/((101+P)/101))/3600・・・式(1)
A method of charging a fluidized bed reactor with a catalyst, wherein the effective sectional area of the fluidized bed reactor is B [m 2 ], the temperature in the fluidized bed reactor is T [° C.], and the fluidized bed reactor is supplied to the fluidized bed reactor. The total flow rate of the gas to be introduced is F [Nm 3 / h] and the top pressure in the fluidized bed reactor is substituted into P [kPa] and is obtained by substituting into the following formula (1). A method including increasing the U after starting the charging of the catalyst into the fluidized bed reactor with respect to a gas flow rate U [m / s].
U = (F / B × ((273 + T) / 273) / ((101 + P) / 101)) / 3600 (1)
前記Tの値が100〜500℃である請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the value of T is 100 to 500 ° C. 前記Fを増加させることにより前記Uを増加させる請求項1又は請求項2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the U is increased by increasing the F. 前記T及び前記Pのうち少なくとも一方を変化させることにより前記Uを増加させる請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the U is increased by changing at least one of the T and the P. 前記流動床反応器内に触媒返送部が設けられており、
前記触媒返送部は、前記流動床反応器内にて回収した前記触媒を、回収した位置より鉛直下側の位置から、前記流動床反応器内に返送するものであり、
前記触媒返送部内部の、鉛直方向の位置が異なる少なくとも2カ所の圧力の差から触媒量を算出し、前記触媒量が予め定められた値となったときに、前記Uを増加させる請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
A catalyst return section is provided in the fluidized bed reactor,
The catalyst return section returns the catalyst recovered in the fluidized bed reactor from the position vertically below the recovered position to the fluidized bed reactor,
2. The catalyst amount is calculated from a difference in pressure between at least two different positions in the vertical direction inside the catalyst return unit, and the U is increased when the catalyst amount reaches a predetermined value. The method of any one of -4.
前記ガスが前記触媒を流動させるための流動用ガス及び触媒を流動床反応器まで運ぶための触媒搬送用ガスの内の少なくとも一つである請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the gas is at least one of a fluidizing gas for fluidizing the catalyst and a catalyst transporting gas for transporting the catalyst to a fluidized bed reactor. . 前記Uを増加させる工程において充填開始時の前記Uに対して2%以上、200%以下増加させる請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein in the step of increasing U, the amount is increased by 2% or more and 200% or less with respect to U at the start of filling. 前記Uを増加させる工程において充填開始時の前記Uに対して4%以上、150%以下増加させる請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein in the step of increasing U, the amount is increased by 4% or more and 150% or less with respect to U at the start of filling. 前記触媒がニトリル化合物の製造用触媒である請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the catalyst is a catalyst for producing a nitrile compound. 請求項1〜9に記載の方法を行なう工程を含むことを特徴とするニトリル化合物の製造方法。   The manufacturing method of the nitrile compound characterized by including the process of performing the method of Claims 1-9. 請求項1〜9に記載の方法を行った後、引き続きニトリル化合物の製造を行うことを特徴とするニトリル化合物の製造方法。   A method for producing a nitrile compound, wherein the production of a nitrile compound is subsequently carried out after the method according to claim 1 is carried out.
JP2016521806A 2015-03-13 2016-03-08 Method for packing catalyst in fluidized bed reactor and method for producing nitrile compound Active JP6131480B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015051449 2015-03-13
JP2015051449 2015-03-13
PCT/JP2016/057143 WO2016147950A1 (en) 2015-03-13 2016-03-08 Method for packing catalyst into fluidized bed reactor, and process for producing nitrile compound

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016147950A1 true JPWO2016147950A1 (en) 2017-04-27
JP6131480B2 JP6131480B2 (en) 2017-05-24

Family

ID=56918958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016521806A Active JP6131480B2 (en) 2015-03-13 2016-03-08 Method for packing catalyst in fluidized bed reactor and method for producing nitrile compound

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6131480B2 (en)
KR (1) KR101950629B1 (en)
CN (2) CN115957702A (en)
TW (1) TWI619552B (en)
WO (1) WO2016147950A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109429489B (en) * 2017-06-22 2019-12-24 旭化成株式会社 Method for producing reaction product gas and fluidized bed gas phase reaction apparatus
WO2019008924A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-10 旭化成株式会社 Method for producing unsaturated nitrile
JP6427723B1 (en) * 2017-07-03 2018-11-21 旭化成株式会社 Method for producing unsaturated nitrile
JP2020200274A (en) * 2019-06-11 2020-12-17 旭化成株式会社 Method for producing acrylonitrile

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0824623A (en) * 1994-07-13 1996-01-30 Fuji Oil Co Ltd Fluidized bed catalytic reactor
JPH10249178A (en) * 1997-03-14 1998-09-22 Nippon Oil Co Ltd Mixing deivce
JP2001187771A (en) * 1999-10-18 2001-07-10 Mitsubishi Rayon Co Ltd Method for producing acrylonitrile
JP2005325068A (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Daiyanitorikkusu Kk Method for ammoxidation of organic compound

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6336831A (en) 1986-07-28 1988-02-17 Kawasaki Steel Corp Method for operating fluidized bed catalytic reactor
KR960704626A (en) * 1994-02-08 1996-10-09 미우라 아끼라 Temperature control method of fluidized bed reactor and fluidized bed reactor
KR0130715B1 (en) * 1995-02-01 1998-04-08 유미꾸라 레이이찌 Process for using fluidized bed and reactor
TW335360B (en) * 1995-11-08 1998-07-01 Mitsubishi Chem Corp Method for operating a fluidized bed reactor to produce maleic anhydride
US6186658B1 (en) * 1997-03-14 2001-02-13 Nippon Mitsubishi Oil Corporation Apparatus for mixing a fluid feedstock with particles
JP2001055355A (en) 1999-08-18 2001-02-27 Mitsubishi Chemicals Corp Vapor phase catalytic oxidation reaction of hydrocarbon
US6642405B1 (en) * 1999-10-18 2003-11-04 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Method for producing acrylonitrile, catalyst for use therein and method for preparing the same
JP4871441B2 (en) 2000-08-07 2012-02-08 株式会社日本触媒 Reactor startup method
KR100687671B1 (en) * 2003-03-05 2007-03-02 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤 Particulate Porous Ammoxidation Catalyst
AU2003242067A1 (en) * 2003-06-09 2005-01-04 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Catalyst for oxidation or ammoxidation
JP5779192B2 (en) 2011-01-13 2015-09-16 旭化成ケミカルズ株式会社 Process for producing unsaturated nitrile

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0824623A (en) * 1994-07-13 1996-01-30 Fuji Oil Co Ltd Fluidized bed catalytic reactor
JPH10249178A (en) * 1997-03-14 1998-09-22 Nippon Oil Co Ltd Mixing deivce
JP2001187771A (en) * 1999-10-18 2001-07-10 Mitsubishi Rayon Co Ltd Method for producing acrylonitrile
JP2005325068A (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Daiyanitorikkusu Kk Method for ammoxidation of organic compound

Also Published As

Publication number Publication date
CN107206362A (en) 2017-09-26
CN115957702A (en) 2023-04-14
JP6131480B2 (en) 2017-05-24
TWI619552B (en) 2018-04-01
KR101950629B1 (en) 2019-02-20
KR20170093913A (en) 2017-08-16
TW201707781A (en) 2017-03-01
WO2016147950A1 (en) 2016-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6131480B2 (en) Method for packing catalyst in fluidized bed reactor and method for producing nitrile compound
JP5770195B2 (en) Vapor phase exothermic reaction method and vapor phase exothermic reactor
US10053402B2 (en) Method for producing conjugated diolefin
JP2007063089A (en) Method and device for producing nitrile compound
KR102000899B1 (en) Method for producing unsaturated nitrile
JP6064033B2 (en) Method for producing butadiene
US20210238049A1 (en) Method for Producing Hydrocyanic Acid and Device for Producing Hydrocyanic Acid
RU2732413C1 (en) Method of producing unsaturated nitrile
JP7320346B2 (en) Process for producing unsaturated nitrile
JP6427723B1 (en) Method for producing unsaturated nitrile
JP2012072076A (en) Production method of conjugated diolefin
JP2019098269A (en) Reaction method

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170314

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170327

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6131480

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151