JP5780124B2 - Method for producing conjugated diene - Google Patents
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Description
本発明は共役ジエンの製造方法に係り、特にn−ブテン等の炭素原子数4以上のモノオレフィンの接触酸化脱水素反応でブタジエン等の共役ジエンを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a conjugated diene, and more particularly to a method for producing a conjugated diene such as butadiene by a catalytic oxidative dehydrogenation reaction of a monoolefin having 4 or more carbon atoms such as n-butene.
n−ブテン等のモノオレフィンを触媒の存在下に酸化脱水素反応させてブタジエン等の共役ジエンを製造する方法は、従来公知である。
この反応は例えば以下の反応式に従って進行し、水が副生する。
C4H8+1/2O2→C4H6+H2O
A method for producing a conjugated diene such as butadiene by subjecting a monoolefin such as n-butene to an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst is conventionally known.
This reaction proceeds, for example, according to the following reaction formula, and water is by-produced.
C 4 H 8 + 1 / 2O 2 → C 4 H 6 + H 2 O
n−ブテンの接触酸化脱水素反応によるブタジエンの製造は、工業的にはナフサ分解で副生するC4留分(C4炭化水素混合物。以下、「BB」と称す場合がある。)からのブタジエンの抽出分離プロセスにおいて、抽出蒸留塔でブタジエンを分離して得られた、1−ブテンの他、2−ブテン、ブタン等を含む混合物(以下、この混合物を「BBSS]と称す場合がある。)中に含まれるブテンからブタジエンを製造する方法が提案されている。 The production of butadiene by catalytic oxidative dehydrogenation of n-butene is industrially produced from C4 fraction (C4 hydrocarbon mixture, hereinafter sometimes referred to as “BB”) produced as a by-product in naphtha cracking. In a mixture containing 1-butene, 2-butene, butane, and the like (hereinafter, this mixture may be referred to as “BBSS”) obtained by separating butadiene in an extractive distillation column in the extractive separation process. Has been proposed for producing butadiene from butene contained in.
上記反応式のように、原料のブテンから酸化脱水素反応によりブタジエンを製造する際、副生物としてアルデヒド類が生成することも知られている。これらの副生物は容易に重合してポリマーとなるため、反応器後段の後処理工程(反応器出口から得られるブタジエンを含む生成ガスを吸収溶剤と接触させて共役ジエンを含む溶液を得る工程、その共役ジエンを含む溶液を蒸留によって精製されたブタジエンを分離する工程)において、ポリマー閉塞による運転トラブルを引き起こす可能性があることから、これらのアルデヒド類を除去する方法が従来から検討されてきた。具体的には、反応器出口から得られるブタジエンを含む生成ガスを、ハロゲン化合物を含む吸収溶剤で処理する方法(特許文献1)や、アルカリ性吸収溶剤で処理する方法(特許文献2)、更には酸性溶剤を用いて処理する方法(特許文献3)などがある。 It is also known that aldehydes are produced as a by-product when butadiene is produced from raw material butene by oxidative dehydrogenation as in the above reaction formula. Since these by-products are easily polymerized into a polymer, a post-treatment step after the reactor (a step of bringing a product gas containing butadiene obtained from the reactor outlet into contact with an absorbing solvent to obtain a solution containing a conjugated diene, In the process of separating the butadiene purified by distillation of the solution containing the conjugated diene, there is a possibility of causing operational troubles due to polymer blockage, and thus a method for removing these aldehydes has been studied. Specifically, a method of treating the product gas containing butadiene obtained from the reactor outlet with an absorbing solvent containing a halogen compound (Patent Document 1), a method of treating with an alkaline absorbing solvent (Patent Document 2), and There exists the method (patent document 3) etc. which process using an acidic solvent.
上記特許文献1〜3の方法は、反応器出口から得られるブタジエンを含む生成ガスからブタジエンを分離する前に予めアルデヒド類を除去する方法であるが、この生成ガス中にはN2やO2等の非凝縮性ガスも多く含まれていることから、これらの非凝縮性ガスの分だけアルデヒド類が希釈され、除去の対象となるアルデヒド類が極めて低濃度となっているため、アルデヒド類の分離効率および処理設備サイズの観点から、工業的規模でブタジエンを製造するプロセスにおいては十分に有利な方法とは言えなかった。また、ハロゲン化合物を含む吸収溶剤を用いると、装置材料に対する腐食を起こしやすく、長期の使用に耐えるには、装置の構成材料として高価な特殊金属を必要とする問題がある。また、アルカリ溶剤を用いると、アルデヒド類の縮合反応が進み、固形浮遊物が生じて安定な操業に支障をきたすなどの問題があることが判明した。 The above method of Patent Documents 1 to 3, the reactor but from the product gas containing butadiene obtained from the outlet and removing the pre-aldehydes before separating butadiene, this product gas N 2 and O 2 Since aldehydes are diluted by the amount of these non-condensable gases, the aldehydes to be removed are extremely low in concentration. From the viewpoint of separation efficiency and processing equipment size, it has not been a sufficiently advantageous method in a process for producing butadiene on an industrial scale. Further, when an absorption solvent containing a halogen compound is used, there is a problem that corrosion of the device material is likely to occur, and an expensive special metal is required as a component material of the device to withstand long-term use. Further, it has been found that when an alkaline solvent is used, the condensation reaction of aldehydes progresses, and solid suspended matters are generated, which hinders stable operation.
本発明は、上記従来の問題点を解決し、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスとを、触媒の存在下に酸化脱水素反応させて得られる共役ジエンを含む生成ガスから、反応で副生するアルデヒド類を工業的に有利な処理方法により効率的に除去して共役ジエンを高収率で回収する共役ジエンの製造方法を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a conjugated diene obtained by subjecting a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas to an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst. It is an object of the present invention to provide a method for producing a conjugated diene in which aldehydes by-produced by the reaction are efficiently removed from the contained gas by an industrially advantageous treatment method to recover the conjugated diene in a high yield.
本発明者らは、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスとを、触媒の存在下に酸化脱水素反応させて得られる共役ジエンを含む生成ガスから、目的生成物である共役ジエンのロスを抑制しながらアルデヒド類を効率的に除去し得る経済的に有利な精製方法について鋭意検討を進めた結果、従来法のように、反応器出口で得られる共役ジエンを含む生成ガスからブタジエンを分離する前にアルデヒドを除去する方法ではなく、生成ガスを有機溶剤に吸収させて得た共役ジエンを含む溶液を蒸留して精製共役ジエンを得た後、この精製共役ジエンに含まれるアルデヒドを特定の条件を満足する溶剤で処理することにより、精製共役ジエン中のアルデヒド類を効率的に除去することができることを知見した。
即ち、本発明の要旨は、以下の[1]〜[4]に存する。
The present inventors have produced a target product from a product gas containing a conjugated diene obtained by subjecting a source gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas to an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst. As a result of earnest study on an economically advantageous purification method that can efficiently remove aldehydes while suppressing loss of conjugated diene, the conjugated diene obtained at the reactor outlet as in the conventional method Rather than removing aldehyde before separating butadiene from the product gas, the purified conjugated diene is obtained by distilling a solution containing the conjugated diene obtained by absorbing the product gas in an organic solvent to obtain a purified conjugated diene. It has been found that the aldehydes in the purified conjugated diene can be efficiently removed by treating the aldehyde contained in the solution with a solvent that satisfies specific conditions.
That is, the gist of the present invention resides in the following [1] to [4].
[1] 炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスとを、触媒の存在下に酸化脱水素反応させて得られる共役ジエンを含む生成ガスを、該生成ガスからアルデヒドを除去する操作を行うことなく、有機溶剤Aに吸収させて、非凝集性ガスを分離した該共役ジエンを含む溶液Bを得る生成ガス吸収工程と、該共役ジエンを含む溶液Bを蒸留することにより、アルデヒドを含有する共役ジエンDと、有機溶剤A及び高沸分とを分離する共役ジエン分離工程と、該アルデヒドを含有する共役ジエンDと、25℃におけるアルデヒドの無限希釈活量係数γ∞が6.0以下の溶剤Cとを接触させて、溶剤吸収により該共役ジエンD中のアルデヒドを除去するアルデヒド分離工程とを含むことを特徴とする共役ジエンの製造方法。 [1] A product gas containing a conjugated diene obtained by subjecting a source gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas to an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst is converted from the product gas to an aldehyde. A product gas absorption step of obtaining a solution B containing the conjugated diene by absorbing the organic solvent A without separating the organic solvent A, and distilling the solution B containing the conjugated diene Conjugated diene D containing aldehyde , organic solvent A and high-boiling fraction, conjugated diene separation step, conjugated diene D containing aldehyde, and infinite dilution activity coefficient γ ∞ of aldehyde at 25 ° C Comprising a aldehyde separation step in which a solvent is absorbed with a solvent C of 6.0 or less and the aldehyde in the conjugated diene D is removed by solvent absorption. Law.
[2] 更に、前記アルデヒドを含有する共役ジエンDと接触させた溶剤C中に溶解した共役ジエンを回収する共役ジエン回収工程を有することを特徴とする[1]に記載の共役ジエンの製造方法。 [2] The method for producing a conjugated diene according to [1], further comprising a conjugated diene recovery step of recovering the conjugated diene dissolved in the solvent C brought into contact with the conjugated diene D containing the aldehyde. .
[3] 前記共役ジエン回収工程が、抽出又は蒸留により行われることを特徴とする[2]に記載の共役ジエンの製造方法。 [3] The method for producing a conjugated diene according to [2], wherein the conjugated diene recovery step is performed by extraction or distillation.
[4] 前記原料ガスが、エチレンの2量化により得られる1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン若しくはこれらの混合物を含有するガス、n−ブタンの脱水素若しくは酸化脱水素反応により生成するブテン留分、又は重油留分を流動接触分解する際に得られる炭素原子数が4の炭化水素を多く含むガスであることを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の共役ジエンの製造方法。 [4] Gas containing 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene or a mixture thereof obtained by dimerization of ethylene as the raw material gas, n-butane dehydrogenation or oxidative dehydrogenation reaction Any one of [1] to [3], which is a gas containing a large amount of hydrocarbons having 4 carbon atoms, which is obtained when fluidizing and cracking a butene fraction or a heavy oil fraction produced by The manufacturing method of conjugated diene of description.
本発明によれば、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスとを、触媒の存在下に酸化脱水素反応させて得られる共役ジエンを含む生成ガスから、反応で副生するアルデヒド類を、目的生成物である共役ジエンのロスを抑制しつつ、効率的に除去して、共役ジエンを高収率で回収し得る、工業的かつ経済的に有利な共役ジエンの製造方法が提供される。 According to the present invention, a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas are reacted from a product gas containing a conjugated diene obtained by an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst. An industrially and economically advantageous conjugated diene that can efficiently recover aldehydes by-products while efficiently recovering the conjugated diene while suppressing loss of the conjugated diene that is the target product. A manufacturing method is provided.
即ち、本発明では、従来法のように、反応器出口で得られる共役ジエンを含む生成ガスからブタジエンを分離する前にアルデヒドを除去する方法ではなく、生成ガスを有機溶剤に吸収させて、非凝縮性ガスを分離した共役ジエンを含む溶液を得、これを蒸留して精製共役ジエン(後述のアルデヒド含有共役ジエンガスD)を得、この精製共役ジエンに含まれるアルデヒドを除去するようにし、除去対象のアルデヒドをある程度濃縮させた状態で除去するため、アルデヒドの分離除去効率を高めることができる。また、この精製共役ジエンからのアルデヒドの分離に際しては、特定の溶剤を用いて、溶剤吸収によりアルデヒドを分離することにより、効率的なアルデヒドの分離除去を行える。 That is, the present invention is not a method of removing aldehyde before separating butadiene from a product gas containing a conjugated diene obtained at the reactor outlet as in the conventional method, but the product gas is absorbed in an organic solvent, A solution containing the conjugated diene from which the condensable gas is separated is obtained, and this is distilled to obtain a purified conjugated diene (aldehyde-containing conjugated diene gas D described later). The aldehyde contained in the purified conjugated diene is removed, and the removal target Since the aldehyde is removed in a state of being concentrated to some extent, the separation and removal efficiency of the aldehyde can be enhanced. In the separation of the aldehyde from the purified conjugated diene, the aldehyde can be separated and removed efficiently by separating the aldehyde by solvent absorption using a specific solvent.
以下に本発明の共役ジエンの製造方法の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はこれらの内容に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the method for producing a conjugated diene of the present invention will be described in detail. However, the description described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is limited to these contents. Not.
なお、後掲の実施例においては、本発明の処理対象となる共役ジエンの製造方法の中でも、代表的なn−ブテンからブタジエンを製造する場合を例として、本発明を具体的に説明するが、本発明はn−ブテン(1−ブテン、2−ブテン)からのブタジエンの製造に限らず、ペンテン、メチルブテン、ジメチルブテン等の炭素原子数4以上、好ましくは炭素原子数4〜6のモノオレフィンの接触酸化脱水素反応による対応する共役ジエンの製造に有効に適用される。これらのモノオレフィンは必ずしも単離した形で使用する必要はなく、必要に応じて任意の混合物の形で用いることができる。例えば、n−ブテン(1−ブテン、2−ブテン)から1,3−ブタジエンを製造しようとする場合には、高純度の1−ブテン又は2−ブテンを原料とすることもできるが、ナフサ分解で副生するC4留分(BB)からブタジエン及びi−ブテンを分離して得られるn−ブテン(1−ブテン及び2−ブテン)を主成分とする留分(BBSS)やn−ブタンの脱水素又は酸化脱水素反応により生成するブテン留分を使用することもできる。また、エチレンの2量化により得られる高純度の1−ブテン、シス−2−ブテン、トランス−2−ブテン又はこれらの混合物を含有するガスを原料ガスとして使用しても差し支えない。尚、このエチレンはエタン脱水素、エタノール脱水、又はナフサ分解などの方法で得られるエチレンを使用することができる。更に、石油精製プラントなどで原油を蒸留した際に得られる重油留分を、流動層状態で粉末状の固体触媒を使って分解し、低沸点の炭化水素に変換する流動接触分解(Fluid Catalytic Cracking)から得られる炭素原子数4の炭化水素類を多く含むガス(以下、FCC−C4と略記することがある)をそのまま原料ガスとすることもでき、また、このFCC−C4からリンや砒素などの不純物を除去したものを原料ガスとして使用しても差し支えない。
なお、ここでいう「主成分」とは、原料ガスに対して、通常40vol%以上、好ましくは50vol%以上、より好ましくは60vol%以上、特に好ましくは70vol%以上を占める成分を指す。
In the examples described later, the present invention will be described in detail by taking, as an example, a case where butadiene is produced from typical n-butene among the methods for producing conjugated dienes to be treated according to the present invention. The present invention is not limited to the production of butadiene from n-butene (1-butene, 2-butene), but is a monoolefin having 4 or more carbon atoms, preferably 4 to 6 carbon atoms, such as pentene, methylbutene and dimethylbutene. It is effectively applied to the production of the corresponding conjugated diene by catalytic oxidative dehydrogenation of These monoolefins do not necessarily need to be used in an isolated form, and can be used in the form of any mixture as required. For example, when 1,3-butadiene is to be produced from n-butene (1-butene, 2-butene), high-purity 1-butene or 2-butene can be used as a raw material. C 4 fraction obtained by separating butadiene and i- butene from (BB) n- butenes (1-butene and 2-butene) fraction as a main component which in-product (BBSS) and n- butane A butene fraction produced by dehydrogenation or oxidative dehydrogenation can also be used. Further, a gas containing high-purity 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene or a mixture thereof obtained by dimerization of ethylene may be used as a raw material gas. As the ethylene, ethylene obtained by a method such as ethane dehydrogenation, ethanol dehydration, or naphtha decomposition can be used. Furthermore, fluid catalytic cracking (Fluid Catalytic Cracking) in which the heavy oil fraction obtained when distilling crude oil at an oil refining plant, etc. is decomposed using a powdered solid catalyst in a fluidized bed state and converted into low-boiling hydrocarbons. The gas containing a large number of hydrocarbons having 4 carbon atoms obtained from (hereinafter sometimes abbreviated as FCC-C4) can be used as a raw material gas, and from this FCC-C4, phosphorus, arsenic, etc. A material from which these impurities are removed may be used as a raw material gas.
The “main component” as used herein refers to a component that occupies usually 40 vol% or more, preferably 50 vol% or more, more preferably 60 vol% or more, and particularly preferably 70 vol% or more with respect to the raw material gas.
また、原料ガス中には、本発明の効果を阻害しない範囲で、任意の不純物を含んでいても良い。含んでいても良い不純物として、具体的には、イソブテンなどの分岐型モノオレフィン;プロパン、n−ブタン、i−ブタン、ペンタンなどの飽和炭化水素;プロピレン、ペンテンなどのオレフィン;1,2−ブタジエンなどのジエン;メチルアセチレン、ビニルアセチレン、エチルアセチレンなどのアセチレン類等が挙げられる。原料ガス中のこれらの不純物の量は、通常40vol%以下、好ましくは20vol%以下、より好ましくは10vol%以下、特に好ましくは1vol%以下である。原料ガス中の不純物量が多すぎると、主原料である1−ブテンや2−ブテンの濃度が下がって反応が遅くなったり、目的生成物の収率が低下する傾向にある。 Further, the source gas may contain an arbitrary impurity as long as the effects of the present invention are not impaired. Specific examples of impurities that may be included include branched monoolefins such as isobutene; saturated hydrocarbons such as propane, n-butane, i-butane, and pentane; olefins such as propylene and pentene; 1,2-butadiene. And acetylenes such as methyl acetylene, vinyl acetylene, and ethyl acetylene. The amount of these impurities in the raw material gas is usually 40 vol% or less, preferably 20 vol% or less, more preferably 10 vol% or less, and particularly preferably 1 vol% or less. If the amount of impurities in the raw material gas is too large, the concentration of 1-butene or 2-butene, which are the main raw materials, decreases and the reaction becomes slow, or the yield of the target product tends to decrease.
反応器内で酸化脱水素反応によって生成した共役ジエンは、反応器出口から流出する生成ガス中に含まれるが、その生成ガス中に含まれる共役ジエンの濃度は、原料ガス中に含まれるモノオレフィンの濃度に依存するが、通常1〜15vol%、好ましくは、2〜13vol%、更に好ましくは3〜11vol%である。生成ガス中の共役ジエンの濃度が大きいほど、回収コストが低いというメリットがあり、小さいほど反応器以降の後段の工程で圧縮したときに重合などの副反応が起き難いというメリットがある。また、生成ガス中には未反応のモノオレフィンも含まれていてもよく、その濃度は、通常0〜7vol%、好ましくは、0〜4vol%、更に好ましくは0〜2vol%である。 The conjugated diene produced by the oxidative dehydrogenation reaction in the reactor is contained in the product gas flowing out from the reactor outlet, and the concentration of the conjugated diene contained in the produced gas is the monoolefin contained in the raw material gas. Although it depends on the concentration of, it is usually 1 to 15 vol%, preferably 2 to 13 vol%, more preferably 3 to 11 vol%. The higher the concentration of the conjugated diene in the product gas, the lower the recovery cost, and the lower the lower the advantage, the lower the side reaction such as polymerization when compression is performed in the subsequent stage after the reactor. In addition, unreacted monoolefin may also be contained in the product gas, and the concentration thereof is usually 0 to 7 vol%, preferably 0 to 4 vol%, more preferably 0 to 2 vol%.
本発明において、生成ガス中に含まれる副生物としては、特に限定されないが、主として、本発明の除去対象であるアルデヒド類などが挙げられる。これらの量は、通常、生成ガス中に0.20〜1.00wt%、好ましくは0.21〜0.30wt%である。アルデヒド類の代表的なものとしてはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アクロレインならびにメタクロレイン等が挙げられる。 In the present invention, the by-product contained in the product gas is not particularly limited, but mainly includes aldehydes to be removed in the present invention. These amounts are usually 0.20 to 1.00 wt%, preferably 0.21 to 0.30 wt% in the product gas. Representative examples of aldehydes include formaldehyde, acetaldehyde, acrolein and methacrolein.
本発明の共役ジエンの製造方法は、反応器で炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスとを、触媒の存在下に酸化脱水素反応させて得られる共役ジエンを含む生成ガスを、有機溶剤Aに吸収させて、該共役ジエンを含む溶液Bを得る生成ガス吸収工程と、該共役ジエンを含む溶液Bを蒸留することにより、アルデヒドを含有する共役ジエンDを分離する共役ジエン分離工程と、該アルデヒドを含有する共役ジエンDと、25℃におけるアルデヒドの無限希釈活量係数γ∞が6.0以下の溶剤Cとを接触させて、溶剤吸収により該共役ジエンD中のアルデヒドを除去するアルデヒド分離工程とを経て、アルデヒドを除去して共役ジエンを回収する。
本発明では更に、生成ガス吸収工程の前段に、反応器からの生成ガスを冷却する冷却工程を有していてもよく、また、アルデヒド分離工程の後段に、アルデヒド分離工程でアルデヒドを含有する共役ジエンDと接触させた溶剤C中に溶解した共役ジエンを回収する共役ジエン回収工程を有していてもよい。
In the method for producing a conjugated diene of the present invention, a conjugated diene obtained by subjecting a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas to an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst in a reactor. The produced gas absorption step is performed by absorbing the produced gas in the organic solvent A to obtain the solution B containing the conjugated diene, and the conjugated diene D containing the aldehyde is separated by distilling the solution B containing the conjugated diene. A conjugated diene separation step, a conjugated diene D containing the aldehyde, and a solvent C having an infinite dilution activity coefficient γ ∞ of 6.0 or less at 25 ° C. The aldehyde is removed through an aldehyde separation step for removing the aldehyde therein, and the conjugated diene is recovered.
The present invention may further include a cooling step for cooling the product gas from the reactor before the product gas absorption step, and a conjugate containing an aldehyde in the aldehyde separation step after the aldehyde separation step. A conjugated diene recovery step for recovering the conjugated diene dissolved in the solvent C brought into contact with the diene D may be provided.
図1は、本発明の共役ジエンの製造方法の実施の形態の一例を示す系統図であり、炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスは、反応器1に導入され、触媒の存在下に酸化脱水素反応して、共役ジエンを含む生成ガスが得られる。この生成ガスを、冷却塔2で冷却した後(冷却工程)、吸収塔3で有機溶剤Aに吸収させて、共役ジエンを含む溶液Bを得る(生成ガス吸収工程)。吸収塔3からの共役ジエンを含む溶液Bを、脱気塔4で脱気処理した後、蒸留塔5で蒸留することにより、アルデヒドを含有する共役ジエンDと、有機溶剤Aとを蒸留分離する(共役ジエン分離工程)。ここで分離された有機溶剤Aは、精製手段6で精製して吸収塔3に循環使用することができる。一方、蒸留塔5で得られたアルデヒドを含有する共役ジエンのガスDは、吸収塔7で、25℃におけるアルデヒドの無限希釈活量係数γ∞が6.0以下の溶剤Cと接触して、溶剤吸収により共役ジエンガスD中のアルデヒドが除去される(アルデヒド分離工程)。アルデヒドが除去された共役ジエンは、必要に応じて脱水処理等の更なる精製処理が施された後、製品として回収される。また、吸収塔7でアルデヒド含有共役ジエンガスDと接触した後の溶剤Cは、アルデヒドと共に共役ジエンを含むものであるため、共役ジエン回収塔8に送給され、抽出又は蒸留等により共役ジエンが回収され(共役ジエン回収工程)、回収された共役ジエンは、その回収形態に応じて適宜吸収塔7からの共役ジエンと共に製品とされるか、前段の工程へ循環される。また、この場合において、このようにして溶剤Cから共役ジエンが除去された後のアルデヒドを含む溶剤Cを再生する工程(溶剤再生工程)を有していてもよい。
以下、各工程について説明する。
FIG. 1 is a system diagram showing an example of an embodiment of a method for producing a conjugated diene of the present invention. A raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms is introduced into a reactor 1 in the presence of a catalyst. A product gas containing a conjugated diene is obtained by oxidative dehydrogenation. After this product gas is cooled in the cooling tower 2 (cooling step), it is absorbed by the organic solvent A in the absorption tower 3 to obtain a solution B containing a conjugated diene (product gas absorption step). The solution B containing the conjugated diene from the absorption tower 3 is deaerated in the degassing tower 4 and then distilled in the distillation tower 5 to distill and separate the conjugated diene D containing aldehyde and the organic solvent A. (Conjugated diene separation step). The organic solvent A separated here can be purified by the purification means 6 and recycled to the absorption tower 3. On the other hand, the conjugated diene gas D containing the aldehyde obtained in the distillation column 5 is in contact with the solvent C having an infinite dilution activity coefficient γ ∞ of 6.0 or less at 25 ° C. in the absorption column 7. The aldehyde in the conjugated diene gas D is removed by solvent absorption (aldehyde separation step). The conjugated diene from which the aldehyde has been removed is collected as a product after further purification treatment such as dehydration treatment as necessary. In addition, since the solvent C after contacting the aldehyde-containing conjugated diene gas D in the absorption tower 7 contains the conjugated diene together with the aldehyde, the solvent C is fed to the conjugated diene recovery tower 8 to recover the conjugated diene by extraction or distillation ( Conjugated diene recovery step), the recovered conjugated diene is appropriately made into a product together with the conjugated diene from the absorption tower 7 according to the recovery form, or is circulated to the preceding step. Moreover, in this case, you may have the process (solvent reproduction | regeneration process) which reproduces | regenerates the solvent C containing the aldehyde after conjugated diene is removed from the solvent C in this way.
Hereinafter, each step will be described.
<冷却工程>
冷却工程は、反応器1の出口から得られる通常200〜400℃程度の生成ガスを冷却できる工程であれば、特に限定されないが、通常の冷却操作にはスプレー塔や充填塔、段塔などが用いられる。
好適には、冷却媒体と生成ガスとを冷却塔2の中で直接接触させて冷却させる方法が用いられる。冷却媒体としては、特に限定されないが、好ましくは水やアルカリ水溶液であり、最も好ましくは水である。また、このような冷却塔2で冷却する前後に、熱交換器等の冷却器で冷却してもよい。なお、この冷却の前後で、吸収塔3への生成ガス供給のために圧縮機で生成ガスを昇圧してもよく、冷却→圧縮→冷却の工程を経てもよい。
<Cooling process>
The cooling step is not particularly limited as long as it is a step that can cool the product gas of about 200 to 400 ° C. obtained from the outlet of the reactor 1, but a normal cooling operation includes a spray tower, a packed tower, a plate tower, and the like. Used.
Preferably, the cooling medium and the product gas are directly contacted in the cooling tower 2 and cooled. Although it does not specifically limit as a cooling medium, Preferably it is water and alkaline aqueous solution, Most preferably, it is water. Moreover, you may cool with coolers, such as a heat exchanger, before and after cooling with such a cooling tower 2. FIG. In addition, before and after this cooling, the product gas may be pressurized by a compressor to supply the product gas to the absorption tower 3, and a process of cooling → compression → cooling may be performed.
冷却後のガス温度としては、反応器1からの生成ガスを次工程の操作を効率的に行える温度に設定される。具体的には、生成ガスの冷却温度は、反応器出口から得られる生成ガス温度や冷却媒体の種類などによって異なるが、通常5〜100℃、好ましくは10〜60℃、更に好ましくは15〜50℃に設定される。例えば冷却媒体として工業用水を使用する事を想定すると、冷却後の最終温度を30〜50℃(工業用水との温度差ΔTを10℃に設定した場合)に設定することができる。 The gas temperature after cooling is set to a temperature at which the product gas from the reactor 1 can be efficiently operated in the next step. Specifically, the cooling temperature of the product gas varies depending on the product gas temperature obtained from the outlet of the reactor, the kind of the cooling medium, and the like, but is usually 5 to 100 ° C, preferably 10 to 60 ° C, and more preferably 15 to 50. Set to ° C. For example, assuming that industrial water is used as the cooling medium, the final temperature after cooling can be set to 30 to 50 ° C. (when the temperature difference ΔT with respect to industrial water is set to 10 ° C.).
この冷却温度が高いほど、冷却塔の建設費と運転に要するコストを下げられる傾向にあり、低いほど、次の圧縮工程の負荷を下げられる傾向にある。
生成ガスを冷却塔で冷却する場合、冷却塔内の圧力は、特に限定されないが、通常0.01〜0.05MPaG、例えば0.03MPaGである。
The higher the cooling temperature, the lower the cost for construction and operation of the cooling tower, and the lower the temperature, the lower the load for the next compression process.
When the product gas is cooled by the cooling tower, the pressure in the cooling tower is not particularly limited, but is usually 0.01 to 0.05 MPaG, for example, 0.03 MPaG.
生成ガス中に高沸点副生物が多く含まれていると、高沸点副生物同士の重合や、工程内での高沸点副生物に起因する固形析出物の堆積が起きやすくなる。また、冷却塔で使用される冷却媒体は、循環使用されることが多いため、共役ジエンの製造を連続的に継続すると、固形析出物での閉塞が起きることがある。そのため、可能な限り、生成ガス中の高沸点副生物を冷却工程に持ち込ませないようにすることが好ましい。このためには、反応器1において原料転化率を高くし過ぎない事や、反応器内温度を適切に設定することが好ましい。 If the product gas contains a large amount of high-boiling by-products, polymerization between the high-boiling by-products and deposition of solid precipitates due to the high-boiling by-products in the process are likely to occur. Moreover, since the cooling medium used in the cooling tower is often circulated, clogging with solid precipitates may occur when the production of the conjugated diene is continued. For this reason, it is preferable to avoid introducing high-boiling by-products in the product gas into the cooling process as much as possible. For this purpose, it is preferable not to increase the raw material conversion rate in the reactor 1 or to set the temperature in the reactor appropriately.
<生成ガス吸収工程>
必要に応じて上記の冷却工程を経た生成ガスは、生成ガス吸収工程に送給される。
生成ガス吸収工程では、通常、吸収塔3にて、生成ガスを有機溶剤Aと接触させることにより、生成ガス中の共役ジエンおよび未反応原料等を有機溶剤Aに吸収させて、共役ジエンを含む溶液Bを得る。即ち、生成ガスに含まれる共役ジエン、未反応原料、アルデヒド類および他の微量不純物を有機溶剤Aに吸収させる一方、窒素や酸素等の無機ガスを吸収塔3の塔頂より排出する。これらの無機ガスは適切な処理の後に反応器1に循環使用される。
<Production gas absorption process>
The produced gas that has undergone the cooling process as described above is fed to the produced gas absorption process.
In the product gas absorption step, the product gas is brought into contact with the organic solvent A in the absorption tower 3 so that the conjugated diene and unreacted raw materials in the product gas are absorbed by the organic solvent A, and the conjugated diene is contained. Solution B is obtained. That is, conjugated dienes, unreacted raw materials, aldehydes and other trace impurities contained in the product gas are absorbed by the organic solvent A, while inorganic gases such as nitrogen and oxygen are discharged from the top of the absorption tower 3. These inorganic gases are recycled to the reactor 1 after appropriate treatment.
共役ジエンおよび未反応原料等を吸収するために用いられる有機溶剤Aは、溶剤ロスの削減および共役ジエン類の吸収効率の観点から、共役ジエンに対する溶解性が高く、且つ高沸点のものが好ましい。有機溶剤Aとしては、炭素数6〜10の飽和炭化水素や炭素数6〜8の芳香族炭化水素、アミド化合物などが用いられる。具体的には、例えばジメチルホルムアミド(DMF)、トルエン、キシレン、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等を用いることができる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの中でも、好ましくは、無機ガスを溶解しにくいことから炭素数6〜8の芳香族炭化水素が好ましく、特にトルエンが好ましい。 The organic solvent A used for absorbing the conjugated diene, the unreacted raw material and the like preferably has a high solubility in the conjugated diene and a high boiling point from the viewpoint of reduction of solvent loss and absorption efficiency of the conjugated diene. As the organic solvent A, a saturated hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon having 6 to 8 carbon atoms, an amide compound, or the like is used. Specifically, for example, dimethylformamide (DMF), toluene, xylene, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and the like can be used. These may use only 1 type and may mix and use 2 or more types. Among these, an aromatic hydrocarbon having 6 to 8 carbon atoms is preferable because it is difficult to dissolve the inorganic gas, and toluene is particularly preferable.
生成ガスの吸収に用いる有機溶剤Aの使用量は特に制限はないが、吸収塔3を大型化することなく吸収効率の向上を図るために、吸収液量と生成ガス量の比率である液ガス比を0.5〜10L−液/Nm3−ガスとすることが一般的である。 The amount of the organic solvent A used for the absorption of the product gas is not particularly limited, but in order to improve the absorption efficiency without increasing the size of the absorption tower 3, the liquid gas is a ratio of the absorption liquid amount and the generation gas amount. The ratio is generally 0.5 to 10 L-liquid / Nm 3 -gas.
<共役ジエン分離工程>
有機溶剤Aによる吸収で得られる共役ジエンを含む溶液Bは、同伴する微量の非凝縮性ガス(主に窒素、酸素等)を脱気塔4にて除去した後、蒸留塔(共役ジエン分離塔)5にて、共役ジエン及び未反応原料と有機溶剤Aに分離される。この分離離操作は共役ジエンを高純度で回収できることから、蒸留により行われるのが好ましい。
<Conjugated diene separation step>
The solution B containing the conjugated diene obtained by absorption with the organic solvent A is obtained by removing a small amount of accompanying non-condensable gas (mainly nitrogen, oxygen, etc.) with a degassing tower 4 and then a distillation tower (conjugated diene separation tower). ) 5 to separate into conjugated diene and unreacted raw material and organic solvent A. This separation / separation operation is preferably carried out by distillation because the conjugated diene can be recovered with high purity.
共役ジエン分離のための蒸留塔5の塔頂からは、共役ジエンを主成分とし更にアルデヒドを含有する共役ジエンのガスDが得られる。なお、このガスDはブテンやフランを含んでいてもよい。ガスD中には、一般に共役ジエン30〜90wt%が存在し、共役ジエンと原料オレフィン類の総量として50〜99wt%、好ましくは70〜99wt%含まれる。また不純物であるアルデヒド類は0.01〜20wt%、好ましくは5wt%以下含まれている。 From the top of the distillation column 5 for separating the conjugated diene, a conjugated diene gas D containing a conjugated diene as a main component and further containing an aldehyde is obtained. The gas D may contain butene or furan. The gas D generally contains 30 to 90 wt% of conjugated diene, and is contained in an amount of 50 to 99 wt%, preferably 70 to 99 wt% as a total amount of the conjugated diene and the raw material olefins. Further, aldehydes as impurities are contained in an amount of 0.01 to 20 wt%, preferably 5 wt% or less.
一方、蒸留塔5の塔底から得られる塔底液は、有機溶剤Aと、アルデヒド含有共役ジエンガス中の共役ジエン以外の高沸分を含むものであり、蒸留等の精製手段で有機溶剤A以外の低沸点成分(主にアルデヒド類)および高沸点成分(例えばアルデヒド由来高沸成分)を除去して精製した後、生成ガス吸収塔3に循環される。 On the other hand, the column bottom liquid obtained from the column bottom of the distillation column 5 contains an organic solvent A and a high-boiling component other than the conjugated diene in the aldehyde-containing conjugated diene gas, and other than the organic solvent A by purification means such as distillation. The low-boiling components (mainly aldehydes) and high-boiling components (for example, aldehyde-derived high-boiling components) are removed and purified, and then recycled to the product gas absorption tower 3.
<アルデヒド分離工程>
蒸留塔5で分離されたアルデヒドを含有する共役ジエンのガスDは、アルデヒド吸収塔7に供給して、含有されるアルデヒド類を除去し、共役ジエンを主成分としアルデヒド類を含有しないガスを得る。
<Aldehyde separation process>
The conjugated diene gas D containing the aldehyde separated in the distillation column 5 is supplied to the aldehyde absorption tower 7 to remove the aldehydes contained therein, thereby obtaining a gas containing the conjugated diene as a main component and containing no aldehydes. .
本発明において、このアルデヒド含有共役ジエンガスDからのアルデヒド類の除去は、溶剤吸収により行う。即ち、分離対象となる共役ジエンとアルデヒドとの沸点差が十分に大きく、且つ共沸点をもたない条件では、蒸留操作の適用も可能となるが、例えば、アセトアルデヒドやホルムアルデヒドなどの低沸点アルデヒド類とブタジエン等の分離に際しては、沸点差が極めて小さいことに加え、共沸点を持つために、蒸留は適していない。そのため、本発明では溶剤吸収を採用する。 In the present invention, the aldehydes are removed from the aldehyde-containing conjugated diene gas D by solvent absorption. That is, distillation conditions can be applied under conditions where the difference in boiling point between the conjugated diene to be separated and the aldehyde is sufficiently large and does not have an azeotropic point. For example, low-boiling aldehydes such as acetaldehyde and formaldehyde In the separation of butadiene and butadiene, distillation is not suitable because the boiling point difference is extremely small and the azeotropic point is present. Therefore, solvent absorption is employed in the present invention.
吸収操作を行う場合の吸収液として好ましい溶剤は、アルデヒド(溶質)の吸収溶剤(溶剤)に対する無限希釈活量係数γ∞≦6.0を満たす溶剤(溶剤C)であり、更に好ましくはγ∞≦6.0を満たし、且つ共役ジエンの該溶剤に対する無限希釈活量係数γ∞(以下「γ∞B」と記す。)と、アルデヒドの該溶剤に対する無限希釈活量係数γ∞(以下「γ∞A」と記す。)の比である分離係数S(=γ∞B/γ∞A)が1.5以上である溶剤である。 A preferable solvent as an absorbing liquid when performing an absorption operation is a solvent (solvent C) satisfying an infinite dilution activity coefficient γ∞ ≦ 6.0 with respect to the absorbing solvent (solvent) of aldehyde (solute), more preferably γ∞. ≦ 6.0 and an infinite dilution activity coefficient γ∞ (hereinafter referred to as “γ∞ B ”) of the conjugated diene to the solvent, and an infinite dilution activity coefficient γ∞ (hereinafter referred to as “γ” of the aldehyde to the solvent). ∞ a "and referred. the ratio at which the separation factor S of) (= γ∞ B / γ∞ a ) is a solvent having 1.5 or more.
なお、本発明において、無限希釈活量係数γ∞とは、25℃において溶質成分の溶剤成分中における濃度が限りなく低濃度の場合の溶質成分の活量係数を意味する。一般に、活量係数は溶剤成分と溶質成分の親和性を表す指標として理解することができ、この値が大きいほど溶剤成分と溶質成分の間の化学的性質が異なる為親和性が低く、活量係数の値が小さいほど親和性が大きいことが知られている。
例えばアルデヒドと溶剤を例にとると、γ∞Aが小さい程、アルデヒドを吸収する能力が高い溶剤であり、且つ先に述べた分離係数Sが大きいほど、共役ジエンに比べてアルデヒドをより選択的に吸収することを意味する。無限希釈活量係数γ∞を計算するにはNRTLモデルやUNIFACモデルなどの活量係数モデルが一般的に用いられ、代表的なものとして、具体的には、UNIFAC−Dortmund(DDBST社DDBSP ver10)などが挙げられる。
In the present invention, the infinite dilution activity coefficient γ∞ means the activity coefficient of the solute component when the concentration of the solute component in the solvent component at 25 ° C. is extremely low. In general, the activity coefficient can be understood as an index indicating the affinity between the solvent component and the solute component. The larger the value, the lower the affinity between the solvent component and the solute component, and the lower the affinity. It is known that the smaller the coefficient value, the greater the affinity.
For example, taking an aldehyde and a solvent as an example, the smaller the γ∞ A is, the higher the ability to absorb the aldehyde, and the larger the separation factor S described above, the more selective the aldehyde over the conjugated diene. Means to absorb. In order to calculate the infinite dilution activity coefficient γ∞, an activity coefficient model such as an NRTL model or a UNIFAC model is generally used. As a typical example, UNIFAC-Dortmund (DDBST company DDSP ver 10) Etc.
吸収溶剤Cとしては、特にγ∞A≦6.0、S≧1.5のものが好ましい。このような溶剤Cとしては、上記条件を満足するものであればよく、H2O、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、1,4−ジオキサン等が挙げられ、特にH2Oが好適である。なお、溶剤Cは、2種以上の溶剤の混合溶剤であってもよい。 As the absorbing solvent C, those having γ∞ A ≦ 6.0 and S ≧ 1.5 are particularly preferable. Examples of such a solvent C, as long as it satisfies the above conditions, H 2 O, methanol, ethanol, propanol, acetone, 1,4-dioxane and the like, is particularly preferred H 2 O. The solvent C may be a mixed solvent of two or more solvents.
吸収塔7の運転条件(操作温度、操作圧力、ガス液比率)は所望のアルデヒド除去率や共役ジエン類のロス率を考慮した上で、一般の吸収塔の設計方法に従って設計される。例えば、吸収塔の操作圧力を高くする事によりアルデヒド類の吸収溶剤に対する溶解性が高められるため、より少ない吸収溶剤量で所望のアルデヒド除去率を達成する事が可能となる。一方で、共役ジエン類の溶解度も高くなるため、共役ジエン類のロスも大きくなる。一般的には操作圧力を常圧〜1MPaの範囲で設定し、特に前工程の蒸留塔(共役ジエン分離塔)5の操作圧力や吸収溶剤Cの温度(好ましくは工業用水との温度差ΔTが10℃とした場合の30〜45℃程度)、所望のアルデヒド類除去率に必要な吸収溶剤量を総合的に考慮して決定される。 The operating conditions (operating temperature, operating pressure, gas-liquid ratio) of the absorption tower 7 are designed according to a general absorption tower design method in consideration of a desired aldehyde removal rate and loss rate of conjugated dienes. For example, by increasing the operating pressure of the absorption tower, the solubility of aldehydes in the absorbing solvent can be increased, so that a desired aldehyde removal rate can be achieved with a smaller amount of absorbing solvent. On the other hand, since the solubility of conjugated dienes increases, the loss of conjugated dienes also increases. Generally, the operating pressure is set in the range of normal pressure to 1 MPa, and in particular, the operating pressure of the distillation column (conjugated diene separation column) 5 in the previous step and the temperature of the absorbing solvent C (preferably a temperature difference ΔT with industrial water) And about 30 to 45 ° C. when the temperature is 10 ° C.), the amount of the absorbing solvent necessary for the desired aldehyde removal rate is comprehensively determined.
なお、アルデヒドの吸収に用いる溶剤Cの供給量は、吸収塔7の運転条件によっても異なるが、一般的に吸収塔7を大型化することなく、吸収効率を十分に高くするために、吸収塔7に導入されるアルデヒド含有共役ジエンガスDの1Nm3/hr当たり、アルデヒドの吸収に用いる溶剤Cの供給量は0.5〜10L/hr程度とすることが好ましい。 The supply amount of the solvent C used for aldehyde absorption varies depending on the operating conditions of the absorption tower 7, but in general, in order to sufficiently increase the absorption efficiency without increasing the size of the absorption tower 7, the absorption tower 7 It is preferable that the supply amount of the solvent C used for absorption of the aldehyde is about 0.5 to 10 L / hr per 1 Nm 3 / hr of the aldehyde-containing conjugated diene gas D introduced into 7.
<共役ジエン回収工程>
アルデヒド分離工程において、吸収塔7で、アルデヒド含有共役ジエンガスDと接触してガスD中のアルデヒドを吸収除去した溶剤Cが共役ジエンを含む場合、この溶剤C中の共役ジエンはロスとなって共役ジエンの回収率を低下させる。アルデヒド分離工程における共役ジエン類のロスが無視できない場合には、アルデヒド分離工程からの溶剤Cは、共役ジエン回収工程に供される。
<Conjugated diene recovery process>
In the aldehyde separation step, when the solvent C that has contacted the aldehyde-containing conjugated diene gas D in the absorption tower 7 and absorbed and removed the aldehyde in the gas D contains conjugated diene, the conjugated diene in the solvent C becomes a loss and is conjugated. Reduces diene recovery. When the loss of conjugated dienes in the aldehyde separation step cannot be ignored, the solvent C from the aldehyde separation step is subjected to a conjugated diene recovery step.
溶剤Cからの共役ジエンの回収方法としては特に制限はないが、抽出操作や蒸留操作が挙げられる。本発明における最も好ましい実施形態において、アルデヒド吸収溶剤CとしてはH2Oであり、その場合において、共役ジエン類の回収に有機溶剤を用いた抽出操作が好適である。 Although there is no restriction | limiting in particular as a collection method of the conjugated diene from the solvent C, Extraction operation and distillation operation are mentioned. In the most preferred embodiment of the present invention, the aldehyde-absorbing solvent C is H 2 O, and in that case, an extraction operation using an organic solvent is suitable for recovering the conjugated dienes.
以下、この共役ジエン回収工程について、図2,3を参照して説明する。図2は、抽出操作による共役ジエン回収工程を示す系統図であり、図3は蒸留操作による共役ジエン回収工程を示す系統図である。 Hereinafter, this conjugated diene recovery step will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a system diagram showing a conjugated diene recovery step by an extraction operation, and FIG. 3 is a system diagram showing a conjugated diene recovery step by a distillation operation.
抽出操作で溶剤Cに溶解した共役ジエン類を回収する場合においては、図2に示す如く、吸収塔7から流出する溶剤Cを抽出槽10に送給して、溶剤C(H2O)と相互溶解性の低い(即ち、2液相を形成する)溶剤(以下「抽出溶剤E」と称す場合がある。)と接触させ、溶剤C中の共役ジエン類を高回収率で抽出溶剤Eに溶解させる。この際の共役ジエン類の回収率は通常50〜100%、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは80〜100%である。抽出操作は完全混合槽で実施しても抽出塔で実施しても良く、接触方式は向流方式もしくは並流方式のいずれでも良い。これらの接触方式ならびに装置サイズは液液分離に要する時間や処理液量に応じて選択することが出来る。 When recovering the conjugated dienes dissolved in the solvent C by the extraction operation, as shown in FIG. 2, the solvent C flowing out from the absorption tower 7 is fed to the extraction tank 10, and the solvent C (H 2 O) and It is brought into contact with a solvent having low mutual solubility (that is, forming a two-liquid phase) (hereinafter sometimes referred to as “extraction solvent E”), and the conjugated diene in the solvent C is converted into the extraction solvent E with a high recovery rate. Dissolve. The recovery rate of conjugated dienes at this time is usually 50 to 100%, preferably 70 to 100%, more preferably 80 to 100%. The extraction operation may be performed in a complete mixing tank or an extraction tower, and the contact method may be either a countercurrent method or a cocurrent method. These contact methods and apparatus sizes can be selected according to the time required for liquid-liquid separation and the amount of processing liquid.
抽出を行う際の温度に特に制約はなく通常0〜50℃、好ましくは30〜45℃である。
また、圧力は常圧で操作することが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular in the temperature at the time of extracting, Usually, 0-50 degreeC, Preferably it is 30-45 degreeC.
Moreover, it is preferable to operate at a normal pressure.
抽出操作で用いる溶剤は、アルデヒド吸収で用いた溶剤Cと2液相を形成する溶剤であれば特に制約はないが、生成ガス吸収工程において、酸化脱水素反応の生成ガスの吸収に使用する溶剤、即ち、有機溶剤Aと同じ溶剤を抽出溶剤Eとして用いるのがプロセスコスト削減の観点から好ましい。その場合、抽出槽10から得られた共役ジエン類を含む抽出溶剤Eを、生成ガス吸収工程の吸収塔3にリサイクルすることが出来るため、共役ジエン類のロスを抑制することができる。
抽出溶剤Eとして有機溶剤A以外のものを用いる場合には、共役ジエン類と抽出溶剤Eとの分離操作(再生処理)を行った後で、抽出溶剤Eとして再利用するのが好ましい。
The solvent used in the extraction operation is not particularly limited as long as it is a solvent that forms a two-liquid phase with the solvent C used in aldehyde absorption, but in the product gas absorption process, the solvent used to absorb the product gas in the oxidative dehydrogenation reaction. That is, it is preferable to use the same solvent as the organic solvent A as the extraction solvent E from the viewpoint of reducing the process cost. In that case, since the extraction solvent E containing the conjugated diene obtained from the extraction tank 10 can be recycled to the absorption tower 3 in the product gas absorption step, loss of the conjugated diene can be suppressed.
When a solvent other than the organic solvent A is used as the extraction solvent E, it is preferably reused as the extraction solvent E after a separation operation (regeneration treatment) between the conjugated diene and the extraction solvent E.
一方、抽出により共役ジエンが除去され、アルデヒド類のみを含んだ溶剤Cについては再生処理をした後再利用するか、もしくは廃液処理に供することができる。溶剤Cを再生処理を行わずに再利用する場合においては、溶剤C中のアルデヒド濃度が高くなると吸収操作におけるアルデヒド回収率が低下する為、一部系外に排出するなどの処理を行うのが好ましい。 On the other hand, the conjugated diene is removed by extraction, and the solvent C containing only aldehydes can be reused after being regenerated or subjected to waste liquid treatment. In the case of reusing the solvent C without performing the regeneration treatment, if the aldehyde concentration in the solvent C is increased, the aldehyde recovery rate in the absorption operation is lowered, and therefore, a treatment such as partial discharge from the system is performed. preferable.
抽出溶剤Eの使用量は、吸収塔7からの溶剤C中の共役ジエンを効率良く抽出して回収することができる程度の量であればよく、特に制限はないが、抽出槽10を大型化することなく、高い抽出効率を得るために、抽出槽10に導入される溶剤Cに対して0.5〜2.0倍(質量基準)程度を目安とすることが好ましい。 The use amount of the extraction solvent E is not particularly limited as long as it is an amount capable of efficiently extracting and recovering the conjugated diene in the solvent C from the absorption tower 7, but the extraction tank 10 is enlarged. In order to obtain high extraction efficiency without doing this, it is preferable to use about 0.5 to 2.0 times (mass basis) as a guide for the solvent C introduced into the extraction tank 10.
蒸留操作で上記吸収溶剤Cに溶解した共役ジエンを回収する場合においては、図3に示す如く、吸収塔7から流出する吸収溶剤Cを蒸留塔11に供給し、共役ジエンと溶剤Cを各々塔頂および塔底より回収する。この蒸留操作を行う際の運転条件(理論段数、運転圧力、運転温度、還流比、塔内ガス液比率)に制約はないが、前工程のアルデヒド分離工程にて溶剤C中に吸収したアルデヒドが回収共役ジエンに混入しないように運転条件を選定する必要がある。蒸留塔の運転圧力は、塔頂における冷却操作および塔底における加熱操作に要する用役費用や使用される材質の耐圧等を考慮して決定され、好ましくは塔頂温度が30〜50℃となるよう操作圧力を選定する。 In the case of recovering the conjugated diene dissolved in the absorption solvent C by distillation operation, as shown in FIG. 3, the absorption solvent C flowing out from the absorption tower 7 is supplied to the distillation tower 11, and the conjugated diene and the solvent C are respectively supplied to the tower. Collect from the top and bottom. Although there are no restrictions on the operating conditions (theoretical plate number, operating pressure, operating temperature, reflux ratio, gas-liquid ratio in the tower) when performing this distillation operation, the aldehyde absorbed in the solvent C in the aldehyde separation step of the previous step It is necessary to select operating conditions so as not to be mixed into the recovered conjugated diene. The operation pressure of the distillation column is determined in consideration of the utility cost required for the cooling operation at the top of the column and the heating operation at the bottom of the column, the pressure resistance of the material used, etc., and preferably the column top temperature is 30 to 50 ° C. Select the operating pressure so that
蒸留操作後に塔底から得られる、共役ジエンが回収除去されアルデヒドを含んだ溶剤Cは、再生処理をした後再利用するか、もしくは廃液処理に供することができる。溶剤Cを再生処理を行わずに再利用する場合においては、溶剤C中のアルデヒド濃度が高くなると吸収操作におけるアルデヒド回収率が低下する為、一部系外に排出するなどの処理を行うのが好ましい。 The solvent C obtained by recovering and removing the conjugated diene and containing the aldehyde obtained from the bottom of the column after the distillation operation can be reused after being regenerated or subjected to waste liquid treatment. In the case of reusing the solvent C without performing the regeneration treatment, if the aldehyde concentration in the solvent C is increased, the aldehyde recovery rate in the absorption operation is lowered, and therefore, a treatment such as partial discharge from the system is performed. preferable.
<溶剤再生工程>
上記の共役ジエン回収工程で溶剤Cから共役ジエンを回収して得られるアルデヒドを含む溶剤Cからアルデヒドを除去して再生する方法としては、図3に示す如く、放散塔12でアルデヒドを放散させて除去する方法が挙げられる。このアルデヒドの放散手段としては蒸留操作が挙げられる。蒸留塔におけるアルデヒド放散の運転条件に制約はないが、通常80〜100%、好ましくは90〜100%のアルデヒド類を除去できるように設定するのが良い。放散によりアルデヒドを除去した溶剤Cは、必要に応じて一部が系外に排出されて廃液処理に供され、残部は、アルデヒド分離工程である吸収塔7に循環使用される。
<Solvent regeneration process>
As a method for removing aldehyde from the solvent C containing aldehyde obtained by recovering the conjugated diene from the solvent C in the above conjugated diene recovery step, the aldehyde is diffused in the
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
以下において、略号はそれぞれ以下のものを示すものとする。
1BTE:1−ブテン
t2BTE:トランス−2−ブテン
c2BTE:シス−2−ブテン
isoBTE:イソブテン
n−BTA:n−ブタン
isoBTA:イソブタン
isoBTY:イソブチレン
TOL:トルエン
1,3−BD:1,3−ブタジエン
In the following, abbreviations indicate the following.
1BTE: 1-butene t2BTE: trans-2-butene c2BTE: cis-2-butene isoBTE: isobutene n-BTA: n-butane isoBTA: isobutane isoBTY: isobutylene TOL: toluene 1,3-BD: 1,3-butadiene
また、以下の実施例1,2及び比較例1において、アルデヒド吸収塔に供給するアルデヒド含有ブタジエンは、以下の製造例1に示すプロセスにより得られるアルデヒド含有ブタジエンを用いることとする。 In Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 below, the aldehyde-containing butadiene supplied to the aldehyde absorption tower is aldehyde-containing butadiene obtained by the process shown in Production Example 1 below.
[製造例1]
原料ガス(組成、1BTE:43.0vol%,t2BTE:18.2vol%,c2BTE:13.3vol%,isoBTE:2.5vol%,nBTA:15.2vol%,isoBTA:4.7vol%)、N2、空気および蒸気を各々5209Nm3/hr、19,133Nm3/hr、28,883Nm3/hr、5913.6Nm3/hrで混合して、酸化脱水素反応器に供給し(熱媒温度360℃、反応器内の最高温度400℃、反応器出口圧力140kPa)、ブタジエン、ブテンおよび無機ガスを含む生成ガスを得る。生成ガスの質量流量は75810.4kg/hrであり、その質量分率は主にN2:70.9%、O2:5.3%、t2BTE:1.6%、c2BTE:0.9%、ブタジエン:8.8%となる。また反応副生物としてのアルデヒド類は、メタクロレイン:0.6%、アクロレイン:0.2%、アセトアルデヒド:0.2%、2−ブテノン:746ppmとなる。一方、モル流量は2640kmol/hrとなり、モル分率は主にN2:72.7%、O2:4.8%、t2BTE:0.8%、c2BTE:0.5%、ブタジエン:4.7%となる。また、反応副生物としてのアルデヒド類は、メタクロレイン:0.2%、アクロレイン:0.1%、アセトアルデヒド:0.2%、2−ブテノン:300ppmとなる。
[Production Example 1]
Source gas (composition, 1BTE: 43.0 vol%, t2BTE: 18.2 vol%, c2BTE: 13.3 vol%, isoBTE: 2.5 vol%, nBTA: 15.2 vol%, isoBTA: 4.7 vol%), N 2 , air and steam, respectively 5209Nm 3 / hr, 19,133Nm 3 / hr, and mixed with 28,883Nm 3 /hr,5913.6Nm 3 / hr, and fed to the oxidative dehydrogenation reactor (heating medium temperature 360 ° C. A maximum temperature in the reactor of 400 ° C., a reactor outlet pressure of 140 kPa), a product gas containing butadiene, butene and an inorganic gas is obtained. The mass flow rate of the product gas is 75810.4 kg / hr, and its mass fraction is mainly N 2 : 70.9%, O 2 : 5.3%, t2BTE: 1.6%, c2BTE: 0.9% Butadiene: 8.8%. Aldehydes as reaction by-products are methacrolein: 0.6%, acrolein: 0.2%, acetaldehyde: 0.2%, 2-butenone: 746 ppm. On the other hand, the molar flow rate was 2640 kmol / hr, and the molar fraction was mainly N 2 : 72.7%, O 2 : 4.8%, t2BTE: 0.8%, c2BTE: 0.5%, butadiene: 4. 7%. Aldehydes as reaction by-products are methacrolein: 0.2%, acrolein: 0.1%, acetaldehyde: 0.2%, 2-butenone: 300 ppm.
この反応生成ガスを45℃まで冷却し、その後、圧縮機により830kPaまで昇圧する。圧縮したガスを25℃まで冷却する。冷却した生成ガスを吸収塔(塔頂圧力800kPa)においてトルエンにより溶剤吸収させる。
その結果、吸収塔の塔頂よりN2を主成分とする無機ガスを、塔底からはトルエンおよびブタジエン、ブテン類を含む溶液を得ることができる。吸収に用いたトルエン流量は109ton/hr、塔頂ガスの流量は59,655kg/hr、塔底液量は118.6ton/hrとなる。また、塔頂ガスの組成(質量分率)はN2:90.1%、O2:6.8%、CO2:1%、トルエン:1.7%(モル分率ではN2:92.2%、O2:6.1%、CO2:0.7%、トルエン:0.5%)となる。一方、塔底液の組成(質量分率)は主に、トルエン:88.8%、ブタジエン:5.8%、t2BTE:1.1%、c2BTE:0.6%、メタクロレイン:0.5%、アクロレイン:0.2%、アセトアルデヒド:0.1%(モル分率ではトルエン:83.5%、ブタジエン:9.4%、t2BTE:1.6%、c2BTE:1.0%、メタクロレイン:0.6%、アクロレイン:0.2%、アセトアルデヒド:0.3%)となる。
The reaction product gas is cooled to 45 ° C., and then the pressure is increased to 830 kPa by a compressor. Cool the compressed gas to 25 ° C. The cooled product gas is absorbed by the solvent with toluene in an absorption tower (top pressure 800 kPa).
As a result, an inorganic gas mainly composed of N 2 can be obtained from the top of the absorption tower, and a solution containing toluene, butadiene, and butenes can be obtained from the bottom of the tower. The toluene flow rate used for absorption is 109 ton / hr, the column top gas flow rate is 59,655 kg / hr, and the column bottom liquid amount is 118.6 ton / hr. Further, the composition (mass fraction) of the column top gas is N 2 : 90.1%, O 2 : 6.8%, CO 2 : 1%, toluene: 1.7% (in the molar fraction, N 2 : 92 2%, O 2 : 6.1%, CO 2 : 0.7%, toluene: 0.5%). On the other hand, the composition (mass fraction) of the tower bottom liquid is mainly toluene: 88.8%, butadiene: 5.8%, t2BTE: 1.1%, c2BTE: 0.6%, methacrolein: 0.5 %, Acrolein: 0.2%, acetaldehyde: 0.1% (in terms of mole fraction, toluene: 83.5%, butadiene: 9.4%, t2BTE: 1.6%, c2BTE: 1.0%, methacrolein : 0.6%, acrolein: 0.2%, acetaldehyde: 0.3%).
トルエンによる溶剤吸収で得られるブタジエンを含有するトルエン溶液を脱気塔(塔頂圧力200kPa)で脱気した後、蒸留塔(塔頂圧力は500kPa)においてブタジエンとトルエンに蒸留分離する。こうして得られるブタジエン及びブテンを主成分とするアルデヒド含有ブタジエンの質量流量は9341.1kg/hr(モル流量174.9kmol/hr)となり、その組成(質量分率)は主にブタジエン73.1%、ブテン類22.2%、アセトアルデヒド3.0%、ホルムアルデヒド1.2%(モル分率ではブタジエン72.1%、ブテン類21.2%、アセトアルデヒド3.6%、ホルムアルデヒド2.1%)である。 A toluene solution containing butadiene obtained by solvent absorption with toluene is degassed by a degassing tower (top pressure 200 kPa), and then distilled and separated into butadiene and toluene in a distillation tower (top pressure 500 kPa). The mass flow rate of the aldehyde-containing butadiene mainly composed of butadiene and butene thus obtained is 9341.1 kg / hr (molar flow rate 174.9 kmol / hr), and its composition (mass fraction) is mainly 73.1% butadiene, Butenes 22.2%, acetaldehyde 3.0%, formaldehyde 1.2% (in terms of mole fraction, butadiene 72.1%, butenes 21.2%, acetaldehyde 3.6%, formaldehyde 2.1%) .
[実施例1]
アルデヒド吸収溶剤CとしてH2Oを用いたアルデヒド吸収シミュレーション結果を示す。
アセトアルデヒドのH2Oに対する無限希釈活量係数γ∞A(25℃、UNIF−DMDを用いて計算)は5.0である。また、ブタジエンの水に対する無限希釈活量係数γ∞Bは43.06で、分離係数Sは8.6である。
[Example 1]
Indicating the aldehyde absorption simulation results using H 2 O as the aldehyde absorbent solvent C.
The infinite dilution activity coefficient γ∞ A (calculated using 25 ° C., UNIF-DMD) of acetaldehyde with respect to H 2 O is 5.0. Further, the infinite dilution activity coefficient γ∞ B of butadiene with respect to water is 43.06, and the separation coefficient S is 8.6.
なお、以下に示すシミュレーションはASPENTECH社のプロセスシミュレーションソフトウェア“ASPENPLUS(V7.2)”を用いて行い、物性モデルはUNIFAC−DMDを使用する。また、表中の塔底回収率は以下の式で計算する。ここで、原料ガスとは、アルデヒド吸収塔に供給するアルデヒド含有ブタジエンガスである。
塔底回収率=(塔底液に含まれる各成分量/原料ガスに含まれる各成分量)×100
In addition, the simulation shown below is performed using the process simulation software "ASPENPLUS (V7.2)" of ASPENTECH, and a physical property model uses UNIFAC-DMD. The column bottom recovery rate in the table is calculated by the following formula. Here, the raw material gas is an aldehyde-containing butadiene gas supplied to the aldehyde absorption tower.
Column bottom recovery rate = (each component amount contained in the column bottom liquid / each component amount contained in the raw material gas) × 100
製造例1のプロセスで得られるアルデヒド含有ブタジエンを、図2に示すアルデヒド吸収塔7の最下段に供給する(ただし、本実施例では抽出操作は行わない。)。
アルデヒド吸収塔7は、理論段15段とし、塔頂圧力を470kPa、各段毎の差圧を1.4kPaに設定した。吸収塔7に供給するアルデヒド含有ブタジエンの温度は53.9℃、吸収溶剤CであるH2Oの温度は25℃(冷水による冷却を想定)に設定した。アルデヒド含有ブタジエンの質量流量は9246kg/hr(モル流量は171.6kmol/hr)で、その組成(質量分率)は主にブタジエン:73.8%、ブテン類:22.5%、アルデヒド類:3.0%(モル分率ではブタジエン:73.5%、ブテン類:21.6%、アルデヒド類:3.7%)である。塔頂からH2Oを7800kg/hrで供給した場合の吸収塔7におけるアルデヒド除去率およびブタジエンロス率をシミュレーションにより計算した。
その結果、アルデヒド類の除去率は91.9%となり、ブタジエンのロス率は約12.5%となる(いずれも質量基準)。
The aldehyde-containing butadiene obtained by the process of Production Example 1 is supplied to the lowermost stage of the aldehyde absorption tower 7 shown in FIG. 2 (however, extraction operation is not performed in this example).
The aldehyde absorption tower 7 has 15 theoretical stages, the top pressure is set to 470 kPa, and the differential pressure for each stage is set to 1.4 kPa. The temperature of the aldehyde-containing butadiene supplied to the absorption tower 7 was set to 53.9 ° C., and the temperature of H 2 O as the absorption solvent C was set to 25 ° C. (assuming cooling with cold water). The mass flow rate of aldehyde-containing butadiene is 9246 kg / hr (molar flow rate is 171.6 kmol / hr), and its composition (mass fraction) is mainly butadiene: 73.8%, butenes: 22.5%, aldehydes: 3.0% (in terms of molar fraction, butadiene: 73.5%, butenes: 21.6%, aldehydes: 3.7%). The aldehyde removal rate and butadiene loss rate in the absorption tower 7 when H 2 O was supplied at 7800 kg / hr from the top of the tower were calculated by simulation.
As a result, the removal rate of aldehydes is 91.9%, and the loss rate of butadiene is about 12.5% (both are based on mass).
[比較例1]
実施例1と同じプロセスにおいて、アルデヒド吸収溶剤CとしてH2Oの代りにシクロヘキサンを用いたこと以外は同様に行った場合のアルデヒド吸収シミュレーション結果を示す。
アセトアルデヒドのシクロヘキサンに対する無限希釈活量係数γ∞A(25℃、UNIF−DMDを用いて計算)は6.6で、ブタジエンのシクロヘキサンに対する無限希釈活量係数γ∞Bは1.2で、分離係数Sは0.18である。
[Comparative Example 1]
An aldehyde absorption simulation result in the same process as in Example 1 except that cyclohexane was used instead of H 2 O as the aldehyde absorbing solvent C is shown.
The infinite dilution activity coefficient γ∞ A (calculated using UNIF-DMD) of acetaldehyde for cyclohexane is 6.6, the infinite dilution activity coefficient γ∞ B of butadiene for cyclohexane is 1.2, and the separation factor S is 0.18.
なお、以下に示すシミュレーションは、実施例1と同様にASPENTECH社のプロセスシミュレーションソフトウェア“ASPENPLUS(V7.2)”を用いて行い、物性モデルも同様にUNIFAC−DMDを使用する。また、表中の塔底回収率についても実施例1と同様に計算する。
その結果、アルデヒド吸収塔におけるアセトアルデヒド除去率は42.5%、ブタジエンロス率は52.3%となる(いずれも質量基準)。
In addition, the simulation shown below is performed using the process simulation software "ASPENPLUS (V7.2)" of ASPENTTECH similarly to Example 1, and the physical property model similarly uses UNIFAC-DMD. The column bottom recovery rate in the table is also calculated in the same manner as in Example 1.
As a result, the acetaldehyde removal rate in the aldehyde absorption tower is 42.5%, and the butadiene loss rate is 52.3% (both are based on mass).
上記の実施例1と比較例1の結果を表1にまとめて示す。 The results of Example 1 and Comparative Example 1 are summarized in Table 1.
[実施例2]
アルデヒド吸収溶剤CとしてH2Oを用い、製造例1のプロセスで得られるアルデヒド含有ブタジエンを、図2に示すアルデヒド吸収塔7に送給してアルデヒドを除去し、アルデヒドの吸収に用いた溶剤Cから抽出槽10でブタンジエンを除去して回収するシミュレーションを実施する。
[Example 2]
Using H 2 O as the aldehyde absorbing solvent C, the aldehyde-containing butadiene obtained by the process of Production Example 1 is fed to the aldehyde absorbing tower 7 shown in FIG. 2 to remove the aldehyde, and the solvent C used for absorbing the aldehyde. A simulation of removing and recovering butanediene from the extraction tank 10 is performed.
なお、以下に示すシミュレーションはASPENTECH社のプロセスシミュレーションソフトウェア“ASPENPLUS(V7.2)”を用いて行い、物性モデルはNRTL−HOCを使用した。また、表中の塔頂回収率は、以下の式で計算する。ここで、原料ガスとは、アルデヒド吸収塔7に供給するアルデヒド含有ブタジエンガスである。
塔頂回収率=(塔頂ガスに含まれる各成分量/原料ガスに含まれる各成分量)×100
In addition, the simulation shown below was performed using the process simulation software "ASPENPLUS (V7.2)" of ASPENTTECH, and the physical property model used NRTL-HOC. The tower top recovery rate in the table is calculated by the following formula. Here, the raw material gas is an aldehyde-containing butadiene gas supplied to the aldehyde absorption tower 7.
Tower top recovery rate = (each component amount contained in the tower top gas / each component amount contained in the raw material gas) × 100
アルデヒド含有ブタジエンの質量流量は9257kg/hrとなり、その組成(質量分率)は主にブタジエン:72.5%、ブテン類:22.7%、アセトアルデヒド:3.0%、ホルムアルデヒド:1.2%である。またモル流量は173.5kmol/hrとなり、その組成(モル分率)は主にブタジエン:71.5%、ブテン類:21.6%、アセトアルデヒド:3.7%、ホルムアルデヒド:2.1%である。 The mass flow rate of aldehyde-containing butadiene is 9257 kg / hr, and its composition (mass fraction) is mainly butadiene: 72.5%, butenes: 22.7%, acetaldehyde: 3.0%, formaldehyde: 1.2% It is. The molar flow rate is 173.5 kmol / hr, and its composition (molar fraction) is mainly butadiene: 71.5%, butenes: 21.6%, acetaldehyde: 3.7%, formaldehyde: 2.1% is there.
アルデヒド吸収塔は理論段15段とし、塔頂圧力を470kPa、各段毎の差圧を1.4kPaに設定する。塔頂からはアルデヒド吸収溶剤CとしてH2Oを21220kg/hr(モル流量1178kmol/hr)で供給する。吸収塔7に供給するアルデヒド含有ブタジエンの温度は47.7℃、吸収溶剤CであるH2Oの温度は50℃(工業用水による冷却を想定)に設定する。アルデヒド吸収を実施した場合の塔頂ガス量は8761kg/hr(モル流量163.4kmol/hr)、塔底液量は21716.1kg/hr(モル流量1188.0kmol/hr)となる。アセトアルデヒドおよびホルムアルデヒドの塔頂回収率は、いずれも0.0%(いずれも質量基準)である(したがって吸収塔7における各成分の除去率はいずれも100%)。また、ブタジエンの塔頂回収率は原料ガス中のブタジエンの97.9%である。 The aldehyde absorption tower has 15 theoretical plates, the top pressure is set to 470 kPa, and the differential pressure for each stage is set to 1.4 kPa. From the top of the column, H 2 O is supplied at a rate of 21220 kg / hr (molar flow rate 1178 kmol / hr) as the aldehyde absorbing solvent C. The temperature of the aldehyde-containing butadiene supplied to the absorption tower 7 is set to 47.7 ° C., and the temperature of H 2 O as the absorption solvent C is set to 50 ° C. (assuming cooling with industrial water). When aldehyde absorption is performed, the column top gas amount is 8761 kg / hr (molar flow rate 163.4 kmol / hr), and the column bottom liquid amount is 211716.1 kg / hr (molar flow rate 1188.0 kmol / hr). The tower top recovery rates of acetaldehyde and formaldehyde are both 0.0% (both are based on mass) (therefore, the removal ratio of each component in the absorption tower 7 is 100%). The butadiene tower top recovery rate is 97.9% of the butadiene in the raw material gas.
アルデヒド吸収塔7の塔底からの微量のブタジエン、ブテン類および除去されたアルデヒド類を含む塔底液は、ミキサーセトラー型の抽出槽10に供給される。塔底液に微量溶解したブタジエンおよびブテン類を回収する為、トルエンを14000kg/hr(モル流量152.2kmol/hr)で抽出槽10に供給し、アルデヒド吸収塔7から出た塔底液と混合する。抽出槽10の操作条件は、温度45℃、圧力101.3kPaとする。その混合液を液液分離器に供給し、油層と水層に分離する。 The tower bottom liquid containing a small amount of butadiene, butenes and removed aldehydes from the bottom of the aldehyde absorption tower 7 is supplied to a mixer-settler type extraction tank 10. To recover butadiene and butenes dissolved in a small amount in the bottom liquid, toluene is supplied to the extraction tank 10 at 14000 kg / hr (molar flow rate 152.2 kmol / hr) and mixed with the bottom liquid discharged from the aldehyde absorption tower 7. To do. The operating conditions of the extraction tank 10 are a temperature of 45 ° C. and a pressure of 101.3 kPa. The mixed liquid is supplied to a liquid-liquid separator and separated into an oil layer and an aqueous layer.
その結果、ブタジエンとブテン類を含む油層を14252.2kg/hr(モル流量158.4kmol/hr)、アルデヒド類を含む水層を21463.9kg/hr(モル流量1181.7kmol/hr)得ることができる。ブタジエンとブテン類を含む油層は、アルデヒド吸収塔の前工程であるブタジエン分離のための吸収塔(図1の吸収塔3)の有機溶剤Aとして循環使用される。一方、アルデヒド類を多く含む水層は、廃水として廃水処理設備に送られる。廃水として処理されたアルデヒドを多く含む水層中のブタジエン量は3.5kg/hr(モル流量0.06kmol/hr)であり、そのロス率は0.1%となる(すなわち本プロセスにおけるブタジエン回収率は99.9%)。 As a result, it is possible to obtain 14252.2 kg / hr (molar flow rate 158.4 kmol / hr) of an oil layer containing butadiene and butenes, and 21463.9 kg / hr (molar flow rate 1181.7 kmol / hr) of an aqueous layer containing aldehydes. it can. The oil layer containing butadiene and butenes is circulated and used as the organic solvent A of the absorption tower (absorption tower 3 in FIG. 1) for separating butadiene, which is a pre-process of the aldehyde absorption tower. On the other hand, an aqueous layer containing a large amount of aldehydes is sent to a wastewater treatment facility as wastewater. The amount of butadiene in the aqueous layer containing a large amount of aldehyde treated as waste water is 3.5 kg / hr (molar flow rate 0.06 kmol / hr), and the loss rate is 0.1% (that is, butadiene recovery in this process). The rate is 99.9%).
以上の結果から、本発明によれば、n−ブテン等の炭素原子数4以上のモノオレフィンを含む原料ガスと分子状酸素含有ガスとを、触媒の存在下に酸化脱水素反応させて得られるブタジエン等の共役ジエンを含む生成ガスから、反応で副生するアルデヒド類を、目的生成物である共役ジエンのロスを抑制して、効率的に除去して、共役ジエンを高収率で回収することができることが分かる。 From the above results, according to the present invention, a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms such as n-butene and a molecular oxygen-containing gas are obtained by an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst. From the product gas containing conjugated dienes such as butadiene, aldehydes produced as a by-product in the reaction are efficiently removed while suppressing loss of the conjugated diene, which is the target product, and the conjugated dienes are recovered in a high yield. I can see that
1 反応器
2 冷却塔
3 吸収塔
4 脱気塔
5 蒸留塔
6 精製手段
7 吸収塔
8 共役ジエン回収塔
10 抽出槽
11 蒸留塔
12 放散塔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Cooling tower 3 Absorption tower 4 Deaeration tower 5 Distillation tower 6 Purification means 7 Absorption tower 8 Conjugated diene recovery tower 10 Extraction tank 11
Claims (5)
該共役ジエンを含む溶液Bを蒸留することにより、アルデヒドを含有する共役ジエンDと、有機溶剤A及び高沸分とを分離する共役ジエン分離工程と、
該アルデヒドを含有する共役ジエンDと、25℃におけるアルデヒドの無限希釈活量係数γ∞が6.0以下の溶剤Cとを接触させて、溶剤吸収により該共役ジエンD中のアルデヒドを除去するアルデヒド分離工程とを含むことを特徴とする共役ジエンの製造方法。 An aldehyde is removed from a product gas containing a conjugated diene obtained by subjecting a raw material gas containing a monoolefin having 4 or more carbon atoms and a molecular oxygen-containing gas to an oxidative dehydrogenation reaction in the presence of a catalyst. A product gas absorption step for obtaining a solution B containing the conjugated diene in which the non-aggregating gas is separated by absorbing the organic solvent A without performing an operation ;
A conjugated diene separation step of separating the conjugated diene D containing aldehyde from the organic solvent A and high-boiling components by distilling the solution B containing the conjugated diene;
Aldehyde that removes aldehyde in conjugated diene D by solvent absorption by contacting conjugated diene D containing aldehyde with solvent C having an infinite dilution activity coefficient γ ∞ of 6.0 or less at 25 ° C. A method for producing a conjugated diene, comprising: a separation step.
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