JP6796608B2 - Metal active component concentration simulation method and metal active component concentration adjustment method in the catalyst fluidized bed for phthalic anhydride production - Google Patents
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Description
本発明は、無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度シミュレーション方法及び金属活性成分濃度調整方法に関する。 The present invention relates to a method for simulating the concentration of a metal active component in a fluidized bed of a catalyst for producing phthalic anhydride and a method for adjusting the concentration of the metal active component.
無水フタル酸は、例えば、触媒流動層内においてナフタレンを気相酸化することによって製造される。この製造方法において触媒流動層で使用される触媒としては、例えば、二酸化ケイ素粒子等の担体に金属活性成分を担持したものがあげられる(例えば特許文献1、2を参照)。金属活性成分としては、バナジウム化合物、カリウム化合物、セシウム化合物、硫黄化合物等があげられる。
Phthalic anhydride is produced, for example, by vapor-phase oxidation of naphthalene in a catalytic fluidized bed. Examples of the catalyst used in the catalyst fluidized bed in this production method include those in which a metal active component is supported on a carrier such as silicon dioxide particles (see, for example,
得られる無水フタル酸の収率や純度は、気相酸化反応が生じる触媒流動層の活性(触媒の活性)と流動性に大きく影響されるが、触媒流動層内の金属活性成分の濃度が触媒流動層の活性と流動性に影響を及ぼす1つの因子となる。そのため、触媒流動層の活性と流動性を適切に維持管理するために、触媒流動層内の金属活性成分の濃度を管理し調整することが必要となる。 The yield and purity of the obtained phthalic anhydride are greatly affected by the activity (catalyst activity) and fluidity of the catalytic fluidized bed in which the gas phase oxidation reaction occurs, but the concentration of the metal active component in the catalytic fluidized bed is the catalyst. It is one factor that affects the activity and fluidity of the fluidized bed. Therefore, in order to appropriately maintain and manage the activity and fluidity of the catalytic fluidized bed, it is necessary to control and adjust the concentration of the metal active component in the catalytic fluidized bed.
気相酸化反応時に、触媒が飛散して粗無水フタル酸と共に触媒流動層から後工程に排出される場合があるので、新品の触媒の補充と使用済品の触媒の抜き出しとによって触媒流動層内の触媒量の調整が随時行われる。触媒量調整後の触媒流動層内の金属活性成分の濃度は、飛散する触媒、補充する新品の触媒、及び抜き出す使用済品の触媒のそれぞれの量と、各触媒中の金属活性成分の濃度とによって決まる。 During the gas phase oxidation reaction, the catalyst may scatter and be discharged from the catalyst fluidized bed together with crude phthalic anhydride to the subsequent process. Therefore, the catalyst fluidized bed may be replenished with a new catalyst and the used catalyst may be extracted. The amount of catalyst in the above is adjusted at any time. The concentration of the metal active component in the catalyst fluidized bed after adjusting the amount of catalyst is the amount of each of the scattered catalyst, the new catalyst to be replenished, and the used catalyst to be extracted, and the concentration of the metal active component in each catalyst. Depends on.
触媒流動層内の金属活性成分の濃度を管理し調整するにあたって、将来の触媒流動層内の金属活性成分の濃度の推移をシミュレーションして予測することが必要となるが、従来は定量的なシミュレーションを行うことができず、定性的な予測しかできなかった。そして、その定性的な予測に基づいて、補充する新品の触媒及び抜き出す使用済品の触媒のそれぞれの量と、補充する新品の触媒中の金属活性成分の濃度とを決定していた。 In order to control and adjust the concentration of the metal active component in the catalytic fluidized bed, it is necessary to simulate and predict the transition of the concentration of the metal active component in the catalytic fluidized bed in the future, but conventionally, it is a quantitative simulation. Could not be done, only qualitative predictions were possible. Then, based on the qualitative prediction, the respective amounts of the new catalyst to be replenished and the used catalyst to be extracted, and the concentration of the metal active component in the new catalyst to be replenished were determined.
しかしながら、このような従来の方法では、金属活性成分の濃度の将来的な推移について定量的に予測することはできないため、触媒流動層内の金属活性成分の濃度を将来にわたって安定的に管理し調整することは困難であった。すなわち、金属活性成分の濃度を現状維持するために、又は、将来のある時点で任意の濃度に調整するために、いつ、どの種類の触媒を、どれだけ使用すればよいのか、定量的に把握することができなかった。 However, since it is not possible to quantitatively predict the future transition of the concentration of the metal active component by such a conventional method, the concentration of the metal active component in the catalytic fluidized bed can be stably controlled and adjusted in the future. It was difficult to do. That is, quantitatively grasp when and how much catalyst should be used in order to maintain the current concentration of the metal active ingredient or to adjust the concentration to an arbitrary concentration at a certain point in the future. Couldn't.
本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、無水フタル酸製造用の触媒流動層内の金属活性成分の濃度の将来的な推移を定量的に予測することができるシミュレーション方法を提供することを課題とする。また、無水フタル酸製造用の触媒流動層内の金属活性成分の濃度の調整方法を提供することを併せて課題とする。 The present invention is a simulation method capable of solving the above-mentioned problems of the prior art and quantitatively predicting the future transition of the concentration of the metal active component in the catalytic fluidized bed for producing phthalic anhydride. The challenge is to provide. Another object of the present invention is to provide a method for adjusting the concentration of the metal active component in the catalytic fluidized bed for producing phthalic anhydride.
本発明の一態様に係る無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度シミュレーション方法は、金属活性成分であるカリウム、セシウム、及びバナジウムの少なくとも1種を担体に担持させた無水フタル酸製造用触媒を有する触媒流動層内で、ナフタレンを気相酸化して無水フタル酸を製造する反応において、将来の無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度をシミュレーションする方法である。 The method for simulating the concentration of a metal active component in a catalyst fluidized layer for producing phthalic anhydride according to one aspect of the present invention is for producing phthalic anhydride in which at least one of potassium, cesium, and vanadium, which are metal active components, is supported on a carrier. This is a method of simulating the concentration of each metal active component in a future catalyst for producing phthalic anhydride in a reaction for producing phthalic anhydride by vapor phase oxidation of naphthalene in a catalyst fluidized layer having a catalyst for production.
触媒流動層内に反応中に存在する無水フタル酸製造用触媒の質量をW1、触媒流動層内に反応中に存在する無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度をそれぞれC1、反応中に飛散し触媒流動層から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒の質量をW2、反応中に飛散し触媒流動層から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度をそれぞれC2、反応中に飛散し触媒流動層から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒を補填するために触媒流動層内に補充する無水フタル酸製造用触媒の質量をW0、触媒流動層内に補充する無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度をそれぞれC0、触媒流動層内の無水フタル酸製造用触媒の質量を調節するために触媒流動層から抜き出される無水フタル酸製造用触媒の質量をW3、触媒流動層内の無水フタル酸製造用触媒の質量を調節するために触媒流動層から抜き出される無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度をそれぞれC3とし、いずれの金属活性成分においても、濃度C1と濃度C2との間にC2=α・C1+βなる関係式(1)で表される関係が成り立つ。 The mass of the phthalic anhydride production catalyst present in the catalyst fluidized bed during the reaction is W1, the concentration of each metal active component in the phthalic anhydride production catalyst present in the catalyst fluidized bed during the reaction is C1, respectively, during the reaction. The mass of the phthalic anhydride production catalyst scattered in the fluidized bed of the catalyst and discharged to the subsequent step is W2, and each metal active component in the phthalic anhydride production catalyst scattered during the reaction and discharged from the fluidized bed of the catalyst to the subsequent step. The mass of the phthalic anhydride production catalyst to be replenished in the catalytic fluidized bed to supplement the anhydrous phthalic acid production catalyst scattered during the reaction and discharged from the catalytic fluidized bed to the subsequent step is W0, respectively. The concentration of each metal active component in the phthalic anhydride production catalyst to be replenished in the catalytic fluidized bed is C0, respectively, and anhydrous extracted from the catalytic fluidized bed to adjust the mass of the phthalic anhydride production catalyst in the catalytic fluidized bed. The mass of the phthalic acid production catalyst is W3, and the concentration of each metal active component in the anhydrous phthalic acid production catalyst extracted from the catalytic fluidized bed in order to adjust the mass of the anhydrous phthalic acid production catalyst in the catalyst fluidized bed. Let C3 be used, and in any of the metal active components, the relationship represented by the relational expression (1) of C2 = α · C1 + β is established between the concentration C1 and the concentration C2.
そして、触媒流動層内で反応を実際に行い、反応中の濃度C1を各金属活性成分についてそれぞれ測定して、反応中の濃度C1の推移を各金属活性成分についてそれぞれ取得する実測工程と、反応初期の濃度C1をC1init、一定時間反応後の濃度C1の変化量をΔC1、W3=W0−W2、C1=C3として、関係式(1)と、ΔC1=(W2・C0+W3・C0−W2・C2−W3・C3)/W1なる関係式(2)と、C1=C1init+ΣΔC1なる関係式(3)と、を用いて、各金属活性成分について反応初期からの濃度C1の推移をそれぞれシミュレーション計算し、そのシミュレーション計算の結果が、実測工程で取得した濃度C1の推移に近似するように、関係式(1)の係数α及びβを各金属活性成分についてそれぞれ決定する係数決定工程と、係数決定工程で係数α及びβが決定した関係式(1)と、関係式(2)と、関係式(3)と、を用いて、濃度C1の将来的な推移を各金属活性成分についてそれぞれシミュレーション計算するシミュレーション工程と、を備えることを要旨とする。
なお、関係式(3)の「Σ」は「総和」を意味し、関係式(3)は、一定時間反応する毎にその際の変化量ΔC1をC1initに逐次加算することを意味する。
Then, the reaction is actually carried out in the catalytic fluidized bed, the concentration C1 during the reaction is measured for each metal active component, and the transition of the concentration C1 during the reaction is obtained for each metal active component. The relational expression (1) and ΔC1 = (W2, C0 + W3, C0-W2, C2), where the initial concentration C1 is C1init and the amount of change in the concentration C1 after a certain period of reaction is ΔC1, W3 = W0-W2, C1 = C3. Using the relational expression (2) of −W3 ・ C3) / W1 and the relational expression (3) of C1 = C1init + ΣΔC1, the transition of the concentration C1 from the initial stage of the reaction was simulated and calculated for each metal active component. A coefficient determination step for determining the coefficients α and β of the relational expression (1) for each metal active component and a coefficient determination step for each metal active component so that the result of the simulation calculation approximates the transition of the concentration C1 obtained in the actual measurement process. A simulation step in which the future transition of the concentration C1 is simulated and calculated for each metal active component using the relational expression (1), the relational expression (2), and the relational expression (3) determined by α and β. And, the gist is to prepare.
The "Σ" in the relational expression (3) means "sum", and the relational expression (3) means that the amount of change ΔC1 at that time is sequentially added to C1init every time the reaction occurs for a certain period of time.
本発明の他の態様に係る無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度調整方法は、上記の一態様に係る無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度シミュレーション方法によって、濃度C1の将来的な推移を各金属活性成分についてそれぞれシミュレーション計算し、その計算結果に基づいて、反応中に飛散し触媒流動層から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒を補填するために触媒流動層内に補充する無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度C0をそれぞれ決定し、無水フタル酸を製造するに際して、各金属活性成分について決定した濃度C0を有する無水フタル酸製造用触媒を触媒流動層内に補充することを含むことを要旨とする。 The method for adjusting the concentration of the metal active component in the catalytic fluid layer for phthalic anhydride according to another aspect of the present invention is the method for simulating the concentration of the metal active ingredient in the catalytic fluid layer for phthalic anhydride according to the above aspect. The future transition of the concentration C1 is calculated by simulation for each metal active component, and based on the calculation result, the catalyst for producing phthalic anhydride that is scattered during the reaction and discharged from the catalyst flow layer to the subsequent step is supplemented. The concentration C0 of each metal active component in the catalyst for producing phthalic anhydride to be replenished in the catalyst fluidized layer is determined, and when producing phthalic anhydride, phthalic anhydride having the determined concentration C0 is produced for each metal active component. The gist is to include replenishing the catalyst for use in the catalyst flow layer.
本発明によれば、無水フタル酸製造用の触媒流動層内の金属活性成分の濃度の将来的な推移を定量的に予測することができるので、触媒流動層内の金属活性成分の濃度を将来にわたって安定的に管理し調整することができる。 According to the present invention, it is possible to quantitatively predict the future transition of the concentration of the metal active component in the catalytic fluidized bed for producing phthalic anhydride, so that the concentration of the metal active component in the catalytic fluidized bed can be predicted in the future. It can be stably managed and adjusted over time.
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係る無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度シミュレーション方法は、無水フタル酸製造用触媒1を有する触媒流動層10内で、ナフタレンを気相酸化して無水フタル酸を製造する反応において、将来の無水フタル酸製造用触媒1における各金属活性成分3の濃度をシミュレーションする方法である。
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the method for simulating the concentration of metal active components in the phthalic anhydride production catalyst fluidized layer according to the present embodiment, naphthalene is vapor-phase-oxidized in the catalyst fluidized
また、本実施形態に係る無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度調整方法は、上記の本実施形態に係る無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度シミュレーション方法によって、将来の無水フタル酸製造用触媒1における各金属活性成分3の濃度をシミュレーション計算し、その計算結果に基づいて、触媒流動層10内の金属活性成分3の濃度を調整する方法である。
Further, the method for adjusting the concentration of the metal active component in the catalytic fluid layer for phthalic anhydride according to the present embodiment is based on the method for simulating the concentration of the metal active ingredient in the catalytic fluid layer for phthalic anhydride according to the above embodiment. This is a method of simulating and calculating the concentration of each metal
まず、ナフタレンを気相酸化して無水フタル酸を製造する方法の一例を、図1、2を参照しながら説明する。反応器12内に粒子状の無水フタル酸製造用触媒1を装入し空気を吹き込むと触媒流動層10が形成されるので、そこにナフタレンを装入する。すると、下記の化学反応式に示すように、触媒流動層10内でナフタレン(C10H8)が気相酸化されて無水フタル酸(C8H4O3)が生成し、生成した無水フタル酸は触媒流動層10(反応器12)から排出される。
C10H8 + 9/2O2 → C8H4O3 + 2CO2 + 2H2O
First, an example of a method for producing phthalic anhydride by vapor phase oxidation of naphthalene will be described with reference to FIGS. 1 and 2. When the particulate phthalic
C 10 H 8 + 9 / 2O 2 → C 8 H 4 O 3 + 2CO 2 + 2H 2 O
反応器12内に吹き込む気体は、酸素を含有していれば空気に限定されるものではなく、他の種類の気体でも差し支えない。例えば、酸素を吹き込んでもよいし、酸素を含有する不活性ガスを吹き込んでもよい。不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられる。
The gas blown into the
無水フタル酸製造用触媒1は、図1に模式的に示すように、金属活性成分3を球状の担体2の表面に担持させたものである。担体2には、金属活性成分3としてカリウム、セシウム、及びバナジウムの少なくとも1種が担持されている。バナジウムが主触媒として作用し、カリウム及びセシウムは助触媒として作用するので、バナジウムとカリウム及びセシウムの少なくとも一方とが担持されていることが好ましい。また、触媒活性が低下する等の不都合が生じないならば、これら3種以外の金属化合物をさらに担持させてもよい。
As schematically shown in FIG. 1, the
金属活性成分であるバナジウムは、例えば、五酸化バナジウム(V2O5)等の形態で使用する。
金属活性成分であるカリウムは、例えば、硫酸カリウム(K2SO4)、硝酸カリウム等の形態で使用する。
金属活性成分であるセシウムは、例えば、硫酸セシウム(Cs2SO4)、硝酸セシウム等の形態で使用する。
Vanadium is a metal active ingredient, for example, it is used in the form of such vanadium pentoxide (
Potassium, which is a metal active ingredient, is used in the form of, for example, potassium sulfate (K 2 SO 4 ), potassium nitrate, or the like.
Cesium, which is a metal active ingredient, is used in the form of, for example, cesium sulfate (Cs 2 SO 4 ), cesium nitrate, or the like.
担体2の種類としては、例えば、二酸化ケイ素(シリカ)、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン等のセラミックの粒子が挙げられる。これらのセラミックの中でも二酸化ケイ素は軽量で強度が高いので、流動層で用いる無水フタル酸製造用触媒の担体として好適である。
無水フタル酸製造用触媒1の平均粒径は特に限定されるものではないが、例えば20μm以上180μm以下としてもよく、60μm以上70μm以下とすることがより好ましい。平均粒径が上記範囲内であれば、流動性が良好という効果が奏される。
Examples of the type of
The average particle size of the phthalic
上記のようにして触媒流動層10を用いてナフタレンを気相酸化して無水フタル酸の製造を行っていると、無水フタル酸製造用触媒1の一部が無水フタル酸と共に飛散して触媒流動層10(反応器12)から後工程(ナフタレンの精製工程など)に排出され、触媒流動層10内の無水フタル酸製造用触媒1の量と金属活性成分3の濃度が変化する。そこで、新品の無水フタル酸製造用触媒1の触媒流動層10への補充と使用済品の無水フタル酸製造用触媒1の触媒流動層10からの抜き出しとによって、触媒流動層10内の無水フタル酸製造用触媒1の量の調整を随時行う。すなわち、図2に示すような触媒流動層10における無水フタル酸製造用触媒1の出入りが生じる。これにより、触媒流動層10内の金属活性成分3の濃度が調整され、触媒流動層10の活性と流動性が管理、調整される。
When naphthalene is vapor-phase-oxidized using the
そして、触媒流動層10内の金属活性成分3の濃度を管理し調整するにあたって、将来の触媒流動層10内の金属活性成分3の濃度の推移を予測することが行われる。そして、その予測に基づいて、補充する新品の無水フタル酸製造用触媒1及び抜き出す使用済品の無水フタル酸製造用触媒1のそれぞれの量と、補充する新品の無水フタル酸製造用触媒1中の金属活性成分3の濃度とを決定していた。
Then, in controlling and adjusting the concentration of the metal
ただし、従来は定量的なシミュレーションを行うことができず、定性的な予測しかできなかった。本実施形態に係る無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度シミュレーション方法は、定量的なシミュレーションを行うことができ、無水フタル酸製造用の触媒流動層10内の金属活性成分3の濃度の将来的な推移を定量的に予測することができる。本実施形態に係るシミュレーション方法を以下に説明する。
However, in the past, quantitative simulations could not be performed, and only qualitative predictions could be made. The method for simulating the concentration of the metal active component in the catalytic fluidized bed for phthalic anhydride production according to the present embodiment can perform a quantitative simulation, and the metal
上記のようにして触媒流動層10内の無水フタル酸製造用触媒1の量の調整を行った後の触媒流動層10内の各金属活性成分3の濃度は、飛散して後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒1、補充した新品の無水フタル酸製造用触媒1、及び抜き出した使用済品の無水フタル酸製造用触媒1のそれぞれの量と、各触媒1中の金属活性成分3の濃度とによって決まる。
After adjusting the amount of the phthalic
そこで、図2に示すように、触媒流動層10内に反応中に存在する無水フタル酸製造用触媒1の質量をW1、触媒流動層10内に反応中に存在する無水フタル酸製造用触媒1における各金属活性成分3(例えばバナジウム(V)、カリウム(K)、及びセシウム(Cs))の濃度をそれぞれC1、反応中に飛散し触媒流動層10から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒1の質量をW2、反応中に飛散し触媒流動層10から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒1における各金属活性成分3の濃度をそれぞれC2、反応中に飛散し触媒流動層10から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒1を補填するために触媒流動層10内に補充する無水フタル酸製造用触媒1の質量をW0、触媒流動層10内に補充する無水フタル酸製造用触媒1における各金属活性成分3の濃度をそれぞれC0、触媒流動層10内の無水フタル酸製造用触媒1の質量を調節するために触媒流動層10から抜き出される無水フタル酸製造用触媒1の質量をW3、触媒流動層10内の無水フタル酸製造用触媒1の質量を調節するために触媒流動層10から抜き出される無水フタル酸製造用触媒1における各金属活性成分3の濃度をそれぞれC3とする。いずれの金属活性成分3においても、濃度C1と濃度C2との間にC2=α・C1+βなる関係式(1)で表される関係が成り立つ。
Therefore, as shown in FIG. 2, the mass of the phthalic
まず、触媒流動層10内で反応を実際に行い、データを取得する。すなわち、新品の無水フタル酸製造用触媒1の触媒流動層10への補充と使用済品の無水フタル酸製造用触媒1の触媒流動層10からの抜き出しとを行いつつ触媒流動層10内でナフタレンの気相酸化反応を実際に行い、反応中の濃度C1を各金属活性成分3についてそれぞれ測定して、反応中の濃度C1の推移を各金属活性成分3についてそれぞれ取得する(実測工程)。結果の一例を図3のグラフに示す。図3のグラフにおける◇印のプロットが、触媒流動層10内に反応中に存在する無水フタル酸製造用触媒1におけるカリウムの濃度C1を示し、□印のプロットが同じくセシウムの濃度C1を示し、△印のプロットが同じくバナジウムの濃度C1を示す。
First, the reaction is actually performed in the catalyst
次に、反応初期の各金属活性成分3の濃度C1をC1init、一定時間反応後の濃度C1の変化量をΔC1、W3=W0−W2、C1=C3として、関係式(1)と、ΔC1=(W2・C0+W3・C0−W2・C2−W3・C3)/W1なる関係式(2)と、C1=C1init+ΣΔC1なる関係式(3)と、を用いて、各金属活性成分3について反応初期からの濃度C1の推移をそれぞれシミュレーション計算する。
Next, the relational expression (1) and ΔC1 =, where the concentration C1 of each metal
関係式(2)は、図2に示すような触媒流動層10における無水フタル酸製造用触媒1の出入りを考えた場合に、無水フタル酸製造用触媒1と各金属活性成分3の質量バランスから得られる式である。
関係式(3)の「Σ」は「総和」を意味し、関係式(3)は、一定時間反応する毎にその際の変化量ΔC1をC1initに逐次加算することを意味する。例えば、反応初期から一定時間反応後に濃度C1がΔC1aだけ変化したとすると、一定時間反応後の濃度C1はC1init+ΔC1aとなる。そして、さらに一定時間反応後に濃度C1がさらにΔC1bだけ変化したとすると、さらに一定時間反応した後の濃度C1はC1init+ΔC1a+ΔC1bとなる。
The relational expression (2) is based on the mass balance between the phthalic
“Σ” in the relational expression (3) means “sum”, and the relational expression (3) means that the amount of change ΔC1 at that time is sequentially added to C1init every time the reaction occurs for a certain period of time. For example, if the concentration C1 changes by ΔC1a after the reaction for a certain period of time from the initial stage of the reaction, the concentration C1 after the reaction for a certain period of time becomes C1init + ΔC1a. If the concentration C1 further changes by ΔC1b after the reaction for a certain period of time, the concentration C1 after the reaction for a certain period of time becomes C1init + ΔC1a + ΔC1b.
このようにしてシミュレーション計算を行うと、関係式(1)の係数α及びβが未知であるため、濃度C1の推移のシミュレーション結果が複数得られることとなる。そこで、そのシミュレーション計算の結果が、実測工程で取得した濃度C1の推移に近似するように、関係式(1)の係数α及びβを各金属活性成分3についてそれぞれ決定する(係数決定工程)。結果の一例を図3のグラフに示す。図3のグラフにおける3つの実線が、実測工程で取得した濃度C1の推移に近似するように関係式(1)の係数α及びβを決定した場合の、カリウム、セシウム、バナジウムの濃度C1の推移のシミュレーション結果である。これにより、各金属活性成分3について、係数α及びβが決定した関係式(1)がそれぞれ得られる。
When the simulation calculation is performed in this way, since the coefficients α and β of the relational expression (1) are unknown, a plurality of simulation results of the transition of the concentration C1 can be obtained. Therefore, the coefficients α and β of the relational expression (1) are determined for each metal
次に、係数決定工程で係数α及びβが決定した関係式(1)と、関係式(2)と、関係式(3)と、を用いて、濃度C1の将来的な推移を各金属活性成分3についてそれぞれシミュレーション計算する(シミュレーション工程)。例えば、実測工程で取得した濃度C1の推移の最終実測値をC1initとすれば、実測工程で取得した濃度C1の推移の後に続く将来の濃度C1の推移をシミュレーションして定量的に予測することができる。すなわち、各金属活性成分3の濃度が、将来のどの時点でどれくらいの数値になるのかを予測することができる。結果の一例を図4のグラフに示す。図4のグラフにおける3つの実線が、シミュレーション計算により予測したカリウム、セシウム、バナジウムの濃度C1の将来的な推移である。
Next, the future transition of the concentration C1 is determined by using the relational expression (1), the relational expression (2), and the relational expression (3) in which the coefficients α and β are determined in the coefficient determination step. Simulation calculation is performed for each component 3 (simulation process). For example, if the final measured value of the transition of the concentration C1 acquired in the actual measurement process is C1init, the future transition of the concentration C1 following the transition of the concentration C1 acquired in the actual measurement process can be simulated and quantitatively predicted. it can. That is, it is possible to predict when and how much the concentration of each metal
従来も定量的なシミュレーションを行う試みはあったが、関係式(1)についてC2=C1が成立すると仮定してシミュレーションを行っていたため、従来技術においては定量的なシミュレーションを行うことができなかった。本発明においては、関係式(1)についてC2=α・C1+βが成立すると考えてシミュレーションを行ったことにより、定量的なシミュレーションを行うことが可能となったと考えられる。 In the past, there have been attempts to perform quantitative simulations, but since simulations were performed on the assumption that C2 = C1 holds for relational expression (1), quantitative simulations could not be performed with the prior art. .. In the present invention, it is considered that the quantitative simulation can be performed by performing the simulation on the assumption that C2 = α · C1 + β holds for the relational expression (1).
次に、本実施形態に係る無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度調整方法について説明する。上記の本実施形態に係る無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度シミュレーション方法によって、将来の濃度C1の推移を予測することができるので、その結果を利用して、触媒流動層10内の金属活性成分3の濃度を適切に調整することができる。
Next, a method for adjusting the concentration of the metal active component in the fluidized bed of the catalyst for producing phthalic anhydride according to the present embodiment will be described. Since the future transition of the concentration C1 can be predicted by the method for simulating the concentration of the metal active component in the hydrolyzed bed for producing phthalic anhydride according to the present embodiment, the result can be used to predict the future transition of the concentration C1. The concentration of the metal
まず、上記の本実施形態に係る無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度シミュレーション方法によって、濃度C1の将来的な推移を各金属活性成分3についてそれぞれシミュレーション計算する。次に、その計算結果に基づいて、反応中に飛散し触媒流動層10から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒1を補填するために触媒流動層10内に補充する無水フタル酸製造用触媒1における各金属活性成分3の濃度C0をそれぞれ決定する。
First, the future transition of the concentration C1 is simulated and calculated for each metal
そして、各金属活性成分3の濃度が、上記のようにして決定した濃度C0である無水フタル酸製造用触媒1を用意して、触媒流動層10内でのナフタレンの気相酸化反応に使用する。すなわち、触媒流動層10内でナフタレンの気相酸化反応を行って無水フタル酸を製造するに際して、 反応中に飛散し触媒流動層10から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒1を補填するために触媒流動層10内に補充する無水フタル酸製造用触媒1として、上記用意した無水フタル酸製造用触媒1を使用する。
Then, a phthalic
このように、無水フタル酸製造用の触媒流動層10内の金属活性成分3の濃度の将来的な推移を定量的に予測することができるので、補充する新品の無水フタル酸製造用触媒1の種類(金属活性成分3の濃度)を適宜選択して、触媒流動層10内の金属活性成分3の濃度を所望の数値に調整することができる。よって、触媒流動層10内の金属活性成分3の濃度を将来にわたって長期的に且つ安定的に管理し調整することができる。その結果、触媒流動層10の酸化性能の低下を抑制することができる。また、無水フタル酸製造用触媒1、金属活性成分3の過剰使用を抑制することができるので、触媒の原単位を削減することができる。
As described above, since the future transition of the concentration of the metal
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
例えば、本実施形態においては、触媒流動層10は、図2に示すような1段構成の流動層であったが、2つの流動層を直列に設けた2段構成の流動層であってもよい。
It should be noted that the present embodiment shows an example of the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment. In addition, various changes or improvements can be added to the present embodiment, and the modified or improved forms may be included in the present invention.
For example, in the present embodiment, the catalyst
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。まず、新品の無水フタル酸製造用触媒の触媒流動層への補充と使用済品の無水フタル酸製造用触媒の触媒流動層からの抜き出しとを行いつつ触媒流動層内でナフタレンの気相酸化反応を実際に行い、反応中の濃度C1を各金属活性成分(カリウム、セシウム、バナジウム)についてそれぞれ測定して、反応中の濃度C1の推移を各金属活性成分についてそれぞれ取得した(実測工程)。
〔Example〕
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. First, the vapor phase oxidation reaction of naphthalene in the catalytic fluidized bed while replenishing the catalyst fluidized bed of a new phthalic anhydride production catalyst and extracting the used phthalic anhydride production catalyst from the catalytic fluidized bed. Was actually carried out, the concentration C1 during the reaction was measured for each metal active component (potassium, cesium, vanadium), and the transition of the concentration C1 during the reaction was obtained for each metal active component (actual measurement step).
使用する新品の無水フタル酸製造用触媒は、担体である球状の二酸化ケイ素の粒子に、金属活性成分としてバナジウム、セシウム、及びカリウムを担持させたものである。
そこで、ナフタレンの酸化反応を以下のように操業した。最初に新品の無水フタル酸製造用触媒A(カリウム含有量5質量%、セシウム含有量3質量%、バナジウム含有量2質量%)を用いて、操業を開始した。補充する触媒は、新品の無水フタル酸製造用触媒Aを用いた。
The new catalyst for producing phthalic anhydride used is a carrier in which spherical silicon dioxide particles are supported with vanadium, cesium, and potassium as metal active components.
Therefore, the oxidation reaction of naphthalene was operated as follows. First, the operation was started using a new catalyst A for producing phthalic anhydride (potassium content 5% by mass,
図3に示すように、触媒流動層中の金属活性成分の濃度C1の値が低下傾向を示してきたので、時間T1(図3の時間軸に記載したT1)の時点で、補充する無水フタル酸製造用触媒Aを新品の無水フタル酸製造用触媒B(カリウム含有量7質量%、セシウム含有量4質量%、バナジウム含有量3質量%)に全量変更して、操業を続けた。
As shown in FIG. 3, since the value of the concentration C1 of the metal active component in the catalyst fluidized bed has been on a downward trend, phthalic anhydride is replenished at the time of time T1 (T1 described on the time axis of FIG. 3). The entire amount of the acid production catalyst A was changed to a new phthalic anhydride production catalyst B (
その後、図3に示すように、触媒流動層中の金属活性成分の濃度C1の値が増加してきたので、時間T2(図3の時間軸に記載したT2)の時点で、補充する無水フタル酸製造用触媒Bを新品の無水フタル酸製造用触媒A(カリウム含有量5質量%、セシウム含有量3質量%、バナジウム含有量2質量%)に全量変更して、操業を続けた。
これら新品の無水フタル酸製造用触媒A、B中の金属活性成分の含有量は、濃度C0に相当する。
After that, as shown in FIG. 3, the value of the concentration C1 of the metal active component in the catalyst fluidized bed increased, and therefore, at the time of time T2 (T2 described on the time axis of FIG. 3), phthalic anhydride to be supplemented was added. The production catalyst B was completely changed to a new catalyst A for producing phthalic anhydride (potassium content 5% by mass,
The content of the metal active component in these new catalysts A and B for producing phthalic anhydride corresponds to the concentration C0.
新品の無水フタル酸製造用触媒の触媒流動層への補充は、1ヶ月に数回行った(1月の合計量は後述する)。触媒流動層内に反応中に存在する無水フタル酸製造用触媒の質量W1は、120〜130tである。反応中に飛散し触媒流動層から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒の質量W2は、測定により求めたところ2t/月であり、反応中に飛散し触媒流動層から排出された無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度C2は、分析により求めた。 The catalyst fluidized bed was replenished with a new catalyst for producing phthalic anhydride several times a month (the total amount in January will be described later). The mass W1 of the phthalic anhydride-producing catalyst present in the catalyst fluidized bed during the reaction is 120 to 130 tons. The mass W2 of the phthalic anhydride production catalyst scattered during the reaction and discharged from the catalyst fluidized bed in the subsequent process was 2 t / month as determined by measurement, and the anhydrous phthalic anhydride scattered during the reaction and discharged from the catalyst fluidized bed. The concentration C2 of each metal active component in the catalyst for producing phthalic acid was determined by analysis.
反応中に飛散し触媒流動層から排出された無水フタル酸製造用触媒を補填するために触媒流動層内に補充する新品の無水フタル酸製造用触媒の質量W0は、4t/月であり、触媒流動層内に補充する新品の無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度C0は、上記の通りである。なお、補充する無水フタル酸製造用触媒としては、操業開始から時間T1までと時間T2以降は無水フタル酸製造用触媒Aを使用し、時間T1から時間T2までは無水フタル酸製造用触媒Bを使用した。 The mass W0 of the new phthalic anhydride production catalyst to be replenished in the catalyst fluidized bed to supplement the phthalic anhydride production catalyst scattered during the reaction and discharged from the catalyst fluidized bed is 4 t / month, and the catalyst. The concentration C0 of each metal active component in the new catalyst for producing phthalic anhydride replenished in the fluidized bed is as described above. As the catalyst for producing phthalic anhydride to be supplemented, the catalyst A for producing phthalic anhydride is used from the start of operation until the time T1 and after the time T2, and the catalyst B for producing phthalic anhydride is used from the time T1 to the time T2. used.
触媒流動層内の無水フタル酸製造用触媒の質量を調節するために触媒流動層から抜き出される使用済品の無水フタル酸製造用触媒の質量W3は、2t/月であり、触媒流動層内の無水フタル酸製造用触媒の質量を調節するために触媒流動層から抜き出される使用済品の無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度C3は、前述の濃度C1と同一である。 The mass W3 of the used catalyst for producing phthalic anhydride extracted from the catalyst fluidized layer in order to adjust the mass of the catalyst for producing phthalic anhydride in the catalyst fluidized layer is 2 t / month, and is in the catalyst fluidized layer. The concentration C3 of each metal active component in the used catalyst for producing phthalic anhydride extracted from the catalyst fluidized layer in order to adjust the mass of the catalyst for producing phthalic anhydride is the same as the above-mentioned concentration C1.
結果を図3のグラフに示す。図3のグラフにおける◇印のプロットが、触媒流動層内に反応中に存在する無水フタル酸製造用触媒におけるカリウムの濃度C1を示し、□印のプロットが同じくセシウムの濃度C1を示し、△印のプロットが同じくバナジウムの濃度C1を示す。 The results are shown in the graph of FIG. The plot marked with ◇ in the graph of FIG. 3 indicates the concentration C1 of potassium in the catalyst for producing phthalic anhydride present in the catalyst fluidized bed during the reaction, and the plot marked with □ also indicates the concentration C1 of cesium, marked with Δ. The plot of also shows the concentration C1 of vanadium.
次に、反応初期の各金属活性成分の濃度C1をC1init、一定時間反応後の濃度C1の変化量をΔC1、W3=W0−W2、C1=C3として、関係式(1)、(2)、(3)を用いて、各金属活性成分について反応初期からの濃度C1の推移をそれぞれシミュレーション計算した。なお、補充する無水フタル酸製造用触媒の種類を変えたときは、触媒の補充量に比例して、濃度C1、濃度C2、濃度C3が変動すると仮定して、計算した。そして、そのシミュレーション計算の結果が、実測工程で取得した反応中の濃度C1の推移に近似するように、関係式(1)の係数α及びβを各金属活性成分についてそれぞれ決定した(係数決定工程)。 Next, the relational expressions (1), (2), and the relational expressions (1), (2), Using (3), the transition of the concentration C1 from the initial stage of the reaction was simulated and calculated for each metal active component. When the type of the catalyst for producing phthalic anhydride to be replenished was changed, the calculation was performed on the assumption that the concentration C1, the concentration C2, and the concentration C3 fluctuate in proportion to the amount of the catalyst replenished. Then, the coefficients α and β of the relational expression (1) were determined for each metal active component so that the result of the simulation calculation approximated the transition of the concentration C1 during the reaction acquired in the actual measurement step (coefficient determination step). ).
結果を図3のグラフに示す。図3のグラフにおける3つの実線が、実測工程で取得した濃度C1の推移に近似するように関係式(1)の係数α及びβを決定した場合の、カリウム、セシウム、バナジウムの濃度C1の推移のシミュレーション結果である。これにより、各金属活性成分について、係数α及びβが決定した関係式(1)がそれぞれ得られた。すなわち、カリウムについての関係式(1)の係数αは1.3、係数βは0であり、セシウムについての関係式(1)の係数αは0、係数βは2.9であり、バナジウムについての関係式(1)の係数αは2.2、係数βは0である。 The results are shown in the graph of FIG. The transition of the concentration C1 of potassium, cesium, and vanadium when the coefficients α and β of the relational expression (1) are determined so that the three solid lines in the graph of FIG. 3 approximate the transition of the concentration C1 obtained in the actual measurement step. It is a simulation result of. As a result, the relational expression (1) in which the coefficients α and β were determined was obtained for each metal active component. That is, the coefficient α of the relational expression (1) for potassium is 1.3 and the coefficient β is 0, the coefficient α of the relational expression (1) for cesium is 0, the coefficient β is 2.9, and for vanadium. The coefficient α of the relational expression (1) of is 2.2, and the coefficient β is 0.
次に、係数決定工程で係数α及びβが決定した関係式(1)と、関係式(2)と、関係式(3)と、を用いて、濃度C1の将来的な推移を各金属活性成分についてそれぞれシミュレーション計算した(シミュレーション工程)。すなわち、実測工程で取得した濃度C1の推移の最終実測値をC1initとして、実測工程で取得した濃度C1の推移の後に続く将来の濃度C1の推移をシミュレーションして定量的に予測した。 Next, the future transition of the concentration C1 is determined by using the relational expression (1), the relational expression (2), and the relational expression (3) in which the coefficients α and β are determined in the coefficient determination step. Simulation calculations were performed for each component (simulation process). That is, the final measured value of the transition of the concentration C1 acquired in the actual measurement step was used as C1init, and the future transition of the concentration C1 following the transition of the concentration C1 acquired in the actual measurement step was simulated and quantitatively predicted.
その際には、触媒流動層内に補充する新品の無水フタル酸製造用触媒として新品の無水フタル酸製造用触媒Aを使用することを想定して、シミュレーション計算を行った。すなわち、実測工程で取得した濃度C1の推移の最終実測値が高いため、濃度C1を徐々に低下させることを目的として、各金属活性成分の濃度C0の低い無水フタル酸製造用触媒Aを使用するとの設定で、シミュレーション計算を行った。使用する無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度C0は、カリウム5質量%、セシウム3質量%、バナジウム2質量%である。 At that time, a simulation calculation was performed on the assumption that a new catalyst A for producing phthalic anhydride was used as a new catalyst for producing phthalic anhydride to be replenished in the catalyst fluidized bed. That is, since the final measured value of the transition of the concentration C1 acquired in the actual measurement step is high, when the catalyst A for producing phthalic anhydride having a low concentration C0 of each metal active component is used for the purpose of gradually lowering the concentration C1. Simulation calculation was performed with the setting of. The concentration C0 of each metal active component in the catalyst for producing phthalic anhydride used is 5% by mass of potassium, 3% by mass of cesium, and 2% by mass of vanadium.
新品の無水フタル酸製造用触媒の触媒流動層への補充と使用済品の無水フタル酸製造用触媒の触媒流動層からの抜き出しは、1ヶ月毎に1回行うものとした。触媒流動層内に反応中に存在する無水フタル酸製造用触媒の質量W1は、120tとした。反応中に飛散し触媒流動層から排出される無水フタル酸製造用触媒の質量W2は、2t/月とし、反応中に飛散し触媒流動層から排出された無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度C2は、関係式(1)及び係数決定工程で求めたαとβによって決定し、濃度C1に応じて逐次変化するものとした。 The catalyst fluidized bed for producing a new phthalic anhydride was replenished and the used catalyst for phthalic anhydride was extracted from the fluidized bed once a month. The mass W1 of the phthalic anhydride production catalyst present in the catalyst fluidized bed during the reaction was 120 t. The mass W2 of the phthalic anhydride production catalyst scattered during the reaction and discharged from the catalyst fluidized bed is 2 t / month, and the activity of each metal in the phthalic anhydride production catalyst scattered during the reaction and discharged from the catalyst fluidized bed. The concentration C2 of the component was determined by the relational expression (1) and α and β obtained in the coefficient determination step, and was assumed to change sequentially according to the concentration C1.
反応中に飛散し触媒流動層から排出された無水フタル酸製造用触媒を補填するために触媒流動層内に補充する新品の無水フタル酸製造用触媒の質量W0は、5t/月とし、触媒流動層内に補充する新品の無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度C0は、上記の通りである。 The mass W0 of a new phthalic anhydride-producing catalyst to be replenished in the catalyst fluidized bed to supplement the phthalic anhydride-producing catalyst scattered during the reaction and discharged from the catalyst fluidized bed is 5 t / month, and the catalyst flow. The concentration C0 of each metal active component in the new catalyst for producing phthalic anhydride replenished in the layer is as described above.
触媒流動層内の無水フタル酸製造用触媒の質量を調節するために触媒流動層から抜き出される使用済品の無水フタル酸製造用触媒の質量W3は、3t/月とし、触媒流動層内の無水フタル酸製造用触媒の質量を調節するために触媒流動層から抜き出される使用済品の無水フタル酸製造用触媒における各金属活性成分の濃度C3は、上記の濃度C1と同一とした。 The mass W3 of the used catalyst for producing phthalic anhydride extracted from the catalyst fluidized layer in order to adjust the mass of the catalyst for producing phthalic anhydride in the catalyst fluidized layer is 3 t / month, and is set in the catalyst fluidized layer. The concentration C3 of each metal active component in the used catalyst for producing phthalic anhydride extracted from the catalyst fluidized layer in order to adjust the mass of the catalyst for producing phthalic anhydride was the same as the above concentration C1.
結果を図4のグラフに示す。図4のグラフにおける3つの実線が、各金属活性成分の濃度C0の低い無水フタル酸製造用触媒をグラフ上の縦破線の時点から使用するとの設定でシミュレーション計算し予測したカリウム、セシウム、バナジウムの濃度C1の将来的な推移である。図4のグラフから、各金属活性成分の濃度C0の低い無水フタル酸製造用触媒を使用することにより、触媒流動層内のカリウム、セシウムの濃度C1が徐々に低下することが分かる。ただし、バナジウムは飛散による減少量が少ないため、濃度C1はほとんど低下しないというシミュレーション結果となった。 The results are shown in the graph of FIG. The three solid lines in the graph of FIG. 4 are for potassium, cesium, and vanadium predicted by simulation calculation with the setting that the catalyst for producing phthalic anhydride having a low concentration C0 of each metal active component is used from the time of the vertical broken line on the graph. This is the future transition of the concentration C1. From the graph of FIG. 4, it can be seen that the concentration C1 of potassium and cesium in the catalyst fluidized bed gradually decreases by using a catalyst for producing phthalic anhydride having a low concentration C0 of each metal active component. However, since the amount of vanadium reduced due to scattering is small, the simulation result shows that the concentration C1 hardly decreases.
実際の無水フタル酸の製造において、上記のようなシミュレーション結果を利用して、反応中に飛散し触媒流動層から後工程に排出された無水フタル酸製造用触媒を補填するために触媒流動層内に補充する無水フタル酸製造用触媒の種類を決定すれば、触媒流動層内の金属活性成分の濃度を適切に調整することができる。 In the actual production of phthalic anhydride, using the simulation results as described above, in the catalyst fluidized bed to supplement the catalyst for producing phthalic anhydride scattered during the reaction and discharged from the catalyst fluidized bed to the subsequent step. By determining the type of catalyst for producing phthalic anhydride to be supplemented with, the concentration of the metal active component in the catalyst fluidized bed can be appropriately adjusted.
1 無水フタル酸製造用触媒
2 担体
3 金属活性成分
10 触媒流動層
12 反応器
1 Catalyst for producing
Claims (4)
前記触媒流動層内に反応中に存在する前記無水フタル酸製造用触媒の質量をW1、前記触媒流動層内に反応中に存在する前記無水フタル酸製造用触媒における前記各金属活性成分の濃度をそれぞれC1、
反応中に飛散し前記触媒流動層から後工程に排出された前記無水フタル酸製造用触媒の質量をW2、反応中に飛散し前記触媒流動層から後工程に排出された前記無水フタル酸製造用触媒における前記各金属活性成分の濃度をそれぞれC2、
反応中に飛散し前記触媒流動層から後工程に排出された前記無水フタル酸製造用触媒を補填するために前記触媒流動層内に補充する前記無水フタル酸製造用触媒の質量をW0、前記触媒流動層内に補充する前記無水フタル酸製造用触媒における前記各金属活性成分の濃度をそれぞれC0、
前記触媒流動層内の前記無水フタル酸製造用触媒の質量を調節するために前記触媒流動層から抜き出される前記無水フタル酸製造用触媒の質量をW3、前記触媒流動層内の前記無水フタル酸製造用触媒の質量を調節するために前記触媒流動層から抜き出される前記無水フタル酸製造用触媒における前記各金属活性成分の濃度をそれぞれC3とし、
いずれの前記金属活性成分においても、前記濃度C1と前記濃度C2との間にC2=α・C1+βなる関係式(1)で表される関係が成り立ち、
前記触媒流動層内で前記反応を実際に行い、前記反応中の前記濃度C1を前記各金属活性成分についてそれぞれ測定して、前記反応中の前記濃度C1の推移を前記各金属活性成分についてそれぞれ取得する実測工程と、
反応初期の前記濃度C1をC1init、一定時間反応後の前記濃度C1の変化量をΔC1、W3=W0−W2、C1=C3として、前記関係式(1)と、ΔC1=(W2・C0+W3・C0−W2・C2−W3・C3)/W1なる関係式(2)と、C1=C1init+ΣΔC1なる関係式(3)と、を用いて、前記各金属活性成分について反応初期からの前記濃度C1の推移をそれぞれシミュレーション計算し、そのシミュレーション計算の結果が、前記実測工程で取得した前記濃度C1の推移に近似するように、前記関係式(1)の係数α及びβを前記各金属活性成分についてそれぞれ決定する係数決定工程と、
前記係数決定工程で係数α及びβが決定した前記関係式(1)と、前記関係式(2)と、前記関係式(3)と、を用いて、前記濃度C1の将来的な推移を前記各金属活性成分についてそれぞれシミュレーション計算するシミュレーション工程と、
を備える無水フタル酸製造用触媒流動層内の金属活性成分濃度シミュレーション方法。
なお、前記関係式(3)の「Σ」は「総和」を意味し、前記関係式(3)は、一定時間反応する毎にその際の変化量ΔC1をC1initに逐次加算することを意味する。 In a reaction for producing phthalic anhydride by vapor-phase oxidation of naphthalene in a catalytic flow layer having a catalyst for producing phthalic anhydride in which at least one of potassium, cesium, and vanadium, which are metal active components, is supported on a carrier. , A method of simulating the concentration of each metal active component in the catalyst for producing phthalic anhydride in the future.
The mass of the phthalic anhydride production catalyst present in the catalyst fluidized bed during the reaction is W1, and the concentration of each metal active component in the phthalic anhydride production catalyst present in the catalyst fluidized bed during the reaction. C1, respectively
The mass of the phthalic anhydride production catalyst scattered during the reaction and discharged from the catalyst fluidized bed to the subsequent process is W2, and the mass of the phthalic anhydride production catalyst scattered during the reaction and discharged from the catalyst fluidized bed to the subsequent process is used for producing the phthalic anhydride. The concentration of each metal active component in the catalyst is C2, respectively.
The mass of the phthalic anhydride production catalyst to be replenished in the catalyst fluidized bed to supplement the phthalic anhydride production catalyst scattered during the reaction and discharged from the catalyst fluidized bed to the subsequent step is W0, the catalyst. The concentration of each metal active component in the catalyst for producing phthalic anhydride replenished in the fluidized bed is C0, respectively.
The mass of the phthalic anhydride production catalyst extracted from the catalyst flow layer in order to adjust the mass of the phthalic anhydride production catalyst in the catalyst fluidized layer is W3, and the phthalic anhydride production catalyst in the catalyst fluidized layer is The concentration of each metal active component in the phthalic anhydride production catalyst extracted from the catalyst fluidized layer in order to adjust the mass of the production catalyst was set to C3.
In any of the metal active components, the relationship represented by the relational expression (1) of C2 = α · C1 + β is established between the concentration C1 and the concentration C2.
The reaction is actually carried out in the catalytic fluidized bed, the concentration C1 during the reaction is measured for each of the metal active components, and the transition of the concentration C1 during the reaction is obtained for each of the metal active components. Actual measurement process and
The relational expression (1) and ΔC1 = (W2 · C0 + W3 · C0), where the concentration C1 at the initial stage of the reaction is C1init and the amount of change in the concentration C1 after a certain period of time is ΔC1, W3 = W0-W2, C1 = C3. Using the relational expression (2) of −W2 ・ C2-W3 ・ C3) / W1 and the relational expression (3) of C1 = C1init + ΣΔC1, the transition of the concentration C1 from the initial stage of the reaction for each metal active component is calculated. Each simulation calculation is performed, and the coefficients α and β of the relational expression (1) are determined for each of the metal active components so that the result of the simulation calculation approximates the transition of the concentration C1 acquired in the actual measurement step. Coefficient determination process and
The future transition of the concentration C1 is described by using the relational expression (1), the relational expression (2), and the relational expression (3) in which the coefficients α and β are determined in the coefficient determination step. A simulation process that performs simulation calculations for each metal active component,
A method for simulating the concentration of a metal active component in a fluidized bed of a catalyst for producing phthalic anhydride.
The "Σ" in the relational expression (3) means "sum", and the relational expression (3) means that the amount of change ΔC1 at that time is sequentially added to C1init every time the reaction occurs for a certain period of time. ..
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