JP7664284B2 - Method for producing dicyclopentadiene and isoprene - Google Patents
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Description
本開示は、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for producing dicyclopentadiene and isoprene.
従来、ポリマー原料等の用途に利用される有用な化合物の一つとして、ジシクロペンタジエン(DCPD)及びイソプレンが知られている。ジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造方法として、例えば特許文献1には、ナフサをクラッキングしてエチレンを生産する際に得られるC5留分等の炭化水素混合物から、二量化及び抽出蒸留等を経て、ジシクロペンタジエン、イソプレン及びピペリレンを製造する方法が提案されている。Conventionally, dicyclopentadiene (DCPD) and isoprene have been known as useful compounds used for applications such as polymer raw materials. For example, Patent Document 1 proposes a method for producing dicyclopentadiene and isoprene by dimerization and extractive distillation from a hydrocarbon mixture such as a C5 fraction obtained when ethylene is produced by cracking naphtha, as a method for producing dicyclopentadiene, isoprene, and piperylene.
しかしながら、特許文献1に記載された方法では、製造されるジシクロペンタジエン及びイソプレンの比率は、C5留分等の炭化水素混合物の組成に依存する。そのため、需要に応じて、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの総生産量に占めるジシクロペンタジエンの割合を増やしたり、イソプレンの割合を増やしたりといった生産バランスの調整が困難であった。生産バランスを調整できないと、ジシクロペンタジエン及びイソプレンのうちの一方の供給が需要に対して過剰となり、他方の供給が需要に対して不足するといった問題が起こり得る。However, in the method described in Patent Document 1, the ratio of dicyclopentadiene and isoprene produced depends on the composition of the hydrocarbon mixture, such as the C5 fraction. Therefore, it was difficult to adjust the production balance, such as increasing the proportion of dicyclopentadiene in the total production of dicyclopentadiene and isoprene or increasing the proportion of isoprene, depending on demand. If the production balance cannot be adjusted, problems may occur in which the supply of one of dicyclopentadiene and isoprene is in excess of demand and the supply of the other is insufficient relative to demand.
そこで、本開示は、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの生産バランスを調整可能なジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造方法を提供することを目的とする。Therefore, the present disclosure aims to provide a method for producing dicyclopentadiene and isoprene that allows adjustment of the production balance of dicyclopentadiene and isoprene.
本開示の一側面は、炭素数5の炭化水素のノルマル体及びイソ体を含有する炭化水素混合物を一部と残部に分離する分離工程と、上記炭化水素混合物の上記一部を含む第1の混合物を脱水素処理することで、イソプレンを含有する第1の生成物を得る脱水素工程と、上記炭化水素混合物の上記残部を含む第2の混合物を異性化処理及び環化脱水素処理することで、シクロペンタジエンを含有する第2の生成物を得る異性化環化脱水素工程と、上記第1の生成物と上記第2の生成物とを混合した混合生成物から、上記シクロペンタジエンの二量化及び抽出蒸留によってジシクロペンタジエンを回収する第1の回収工程と、上記第1の回収工程での非回収物から抽出蒸留によってイソプレンを回収する第2の回収工程と、を有し、上記異性化処理において、上記イソ体の少なくとも一部をノルマル体に異性化する、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造方法に関する。One aspect of the present disclosure relates to a method for producing dicyclopentadiene and isoprene, comprising: a separation step of separating a hydrocarbon mixture containing normal and iso forms of hydrocarbons having a carbon number of 5 into a portion and a remainder; a dehydrogenation step of dehydrogenating a first mixture containing the portion of the hydrocarbon mixture to obtain a first product containing isoprene; an isomerization/cyclization/dehydrogenation step of isomerizing and cyclization/dehydrogenating a second mixture containing the remainder of the hydrocarbon mixture to obtain a second product containing cyclopentadiene; a first recovery step of recovering dicyclopentadiene from a mixed product obtained by mixing the first product and the second product by dimerizing the cyclopentadiene and extractive distillation; and a second recovery step of recovering isoprene from the non-recovered product in the first recovery step by extractive distillation, in which at least a portion of the iso form is isomerized to the normal form in the isomerization step.
一態様において、上記製造方法は、上記炭化水素混合物の上記一部と上記残部との比を制御することにより、上記第1の回収工程で回収される上記ジシクロペンタジエンの回収量と、上記第2の回収工程で回収される上記イソプレンの回収量との比を制御する製造方法であってよい。In one aspect, the production method may be a production method in which the ratio between the amount of dicyclopentadiene recovered in the first recovery step and the amount of isoprene recovered in the second recovery step is controlled by controlling the ratio between the portion and the remainder of the hydrocarbon mixture.
一態様において、上記異性化環化脱水素工程は、上記第2の混合物を、異性化能、環化能及び脱水素能を有する触媒に接触させることで上記シクロペンタジエンを生成する工程であってもよい。In one embodiment, the isomerization, cyclization, and dehydrogenation process may be a process for producing the cyclopentadiene by contacting the second mixture with a catalyst having isomerization, cyclization, and dehydrogenation capabilities.
一態様において、上記異性化環化脱水素工程は、上記第2の混合物を、異性化能を有する触媒に接触させた後、環化能及び脱水素能を有する触媒に接触させることで上記シクロペンタジエンを生成する工程であってもよい。In one embodiment, the isomerization, cyclization, dehydrogenation process may be a process in which the second mixture is contacted with a catalyst having isomerization ability, and then with a catalyst having cyclization and dehydrogenation ability, thereby producing the cyclopentadiene.
本開示によれば、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの生産バランスを調整可能なジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, a method for producing dicyclopentadiene and isoprene can be provided that allows adjustment of the production balance of dicyclopentadiene and isoprene.
以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。A preferred embodiment of the present disclosure is described in detail below.
<ジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造方法>
本実施形態に係るジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造方法は、炭素数5の炭化水素のノルマル体及びイソ体を含有する炭化水素混合物を一部と残部に分離する分離工程と、上記炭化水素混合物の上記一部を含む第1の混合物を脱水素処理することで、イソプレンを含有する第1の生成物を得る脱水素工程と、上記炭化水素混合物の上記残部を含む第2の混合物を異性化処理及び環化脱水素処理することで、シクロペンタジエンを含有する第2の生成物を得る異性化環化脱水素工程と、上記第1の生成物と上記第2の生成物とを混合した混合生成物から、上記シクロペンタジエンの二量化及び抽出蒸留によってジシクロペンタジエンを回収する第1の回収工程と、上記第1の回収工程での非回収物から抽出蒸留によってイソプレンを回収する第2の回収工程と、を有する。上記異性化処理においては、上記イソ体の少なくとも一部をノルマル体に異性化する。
<Production Method of Dicyclopentadiene and Isoprene>
The method for producing dicyclopentadiene and isoprene according to the present embodiment includes a separation step of separating a hydrocarbon mixture containing normal and iso forms of hydrocarbons having a carbon number of 5 into a part and a remainder, a dehydrogenation step of dehydrogenating a first mixture containing the part of the hydrocarbon mixture to obtain a first product containing isoprene, an isomerization/cyclization/dehydrogenation step of isomerizing and cyclization/dehydrogenating a second mixture containing the remainder of the hydrocarbon mixture to obtain a second product containing cyclopentadiene, a first recovery step of recovering dicyclopentadiene from a mixed product obtained by mixing the first product and the second product by dimerizing the cyclopentadiene and extractive distillation, and a second recovery step of recovering isoprene from the non-recovered product in the first recovery step by extractive distillation. In the isomerization treatment, at least a part of the iso form is isomerized to a normal form.
本実施形態に係る製造方法によれば、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの生産バランスを調整することができる。これは、炭化水素混合物を一部と残部に分離し、一方に対して脱水素工程を、他方に対して異性化環化脱水素工程を行うためである。異性化環化脱水素工程では、イソ体の少なくとも一部をノルマル体に異性化し、且つ、環化脱水素処理を行うため、脱水素工程よりもシクロペンタジエンの生成量が多くなる。そのため、炭化水素混合物の上記残部の割合を増やした場合にはジシクロペンタジエンの生産量が増加し、炭化水素混合物の上記一部の割合を増やした場合にはイソプレンの生産量が増加することとなる。このように、炭化水素混合物の上記一部と上記残部との比を調整することにより、原料として供給するC5留分等の炭化水素混合物の組成を変えなくても、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの生産バランスを調整することができる。According to the production method of this embodiment, the production balance of dicyclopentadiene and isoprene can be adjusted. This is because the hydrocarbon mixture is separated into a part and the remainder, and the dehydrogenation process is performed on one part and the isomerization cyclization dehydrogenation process is performed on the other part. In the isomerization cyclization dehydrogenation process, at least a part of the iso form is isomerized to a normal form and a cyclization dehydrogenation process is performed, so that the amount of cyclopentadiene produced is greater than that in the dehydrogenation process. Therefore, when the proportion of the remainder of the hydrocarbon mixture is increased, the production amount of dicyclopentadiene increases, and when the proportion of the part of the hydrocarbon mixture is increased, the production amount of isoprene increases. In this way, by adjusting the ratio of the part of the hydrocarbon mixture to the remainder, the production balance of dicyclopentadiene and isoprene can be adjusted without changing the composition of the hydrocarbon mixture such as the C5 fraction supplied as a raw material.
また、従来の方法では、炭素数5の炭化水素のノルマル体及びイソ体を含有する炭化水素混合物からジシクロペンタジエンを製造する場合、イソ体とノルマル体とを分離する工程が行われていたが、本実施形態に係る製造方法によれば、異性化環化脱水素工程を行うことにより、イソ体とノルマル体とを分離する工程を行わずに、ジシクロペンタジエンを効率良く製造することができる。In addition, in conventional methods, when dicyclopentadiene is produced from a hydrocarbon mixture containing normal and iso forms of hydrocarbons having five carbon atoms, a step of separating the iso form and the normal form is carried out. However, according to the production method of this embodiment, by carrying out an isomerization cyclization dehydrogenation step, dicyclopentadiene can be produced efficiently without carrying out a step of separating the iso form and the normal form.
以下、本実施形態に係る製造方法の各工程について詳述する。 Each step of the manufacturing method according to this embodiment is described in detail below.
(分離工程)
分離工程は、炭素数5の炭化水素のノルマル体及びイソ体を含有する炭化水素混合物を、一部と残部に分離する工程である。本工程では、炭化水素混合物を任意の比率で一部と残部に分離できればよく、分離方法は特に限定されない。分離工程は、例えば、流量検出手段とガス分配バルブに接続された制御装置とを備えたシステム等の分離器を用いて行うことができる。また、分離した炭化水素混合物の上記一部と上記残部の組成は、同一であってよい。分離後の上記一部と上記残部のそれぞれには、異なる組成の炭化水素混合物等の他の成分を混合してもよい。
(Separation process)
The separation step is a step of separating a hydrocarbon mixture containing normal and iso isomers of hydrocarbons having a carbon number of 5 into a part and a remainder. In this step, the method of separation is not particularly limited as long as the hydrocarbon mixture can be separated into the part and the remainder at any ratio. The separation step can be performed using a separator such as a system equipped with a flow detection means and a control device connected to a gas distribution valve. The composition of the part and the remainder of the separated hydrocarbon mixture may be the same. The part and the remainder after separation may each be mixed with other components such as a hydrocarbon mixture of different compositions.
炭素数5の炭化水素のノルマル体としては、例えば、n-ペンタン、1-ペンテン、2-ペンテン、1,3-ペンタジエン(別称:ピペリレン)、1,4-ペンタジエンが挙げられる。 Examples of normal hydrocarbons with 5 carbon atoms include n-pentane, 1-pentene, 2-pentene, 1,3-pentadiene (also known as piperylene), and 1,4-pentadiene.
炭素数5の炭化水素のイソ体としては、例えば、イソペンタン、2-メチル-1-ブテン、2-メチル-2-ブテン、3-メチル-1-ブテン、2-メチル-1,3-ブタジエン(別称:イソプレン)が挙げられる。Examples of iso-forms of hydrocarbons with five carbon atoms include isopentane, 2-methyl-1-butene, 2-methyl-2-butene, 3-methyl-1-butene, and 2-methyl-1,3-butadiene (also known as isoprene).
炭化水素混合物は、炭素数5の炭化水素のノルマル体及びイソ体以外の他の成分を含んでいてよい。他の成分としては、シクロペンタン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、2,2-ジメチルプロパン(別称:ネオペンタン)等が挙げられる。The hydrocarbon mixture may contain other components in addition to the normal and iso forms of hydrocarbons having 5 carbon atoms. Examples of other components include cyclopentane, cyclopentene, cyclopentadiene, and 2,2-dimethylpropane (also known as neopentane).
炭化水素混合物に占める炭素数5の炭化水素のノルマル体及びイソ体の総量は特に限定されないが、炭化水素混合物全量を基準として、例えば、50~100質量%であってよく、60~98質量%であってよく、70~96質量%であってよい。The total amount of normal and iso hydrocarbons having 5 carbon atoms in the hydrocarbon mixture is not particularly limited, but may be, for example, 50 to 100% by mass, 60 to 98% by mass, or 70 to 96% by mass, based on the total amount of the hydrocarbon mixture.
本実施形態の製造方法における異性化環化脱水素工程では、異性化処理によりイソ体をノルマル体に異性化することができるため、炭化水素混合物におけるイソ体の含有量が多いほど、異性化処理を行わない従来の製造方法よりもジシクロペンタジエンの収率向上効果が顕著に得られやすい。そのため、炭化水素混合物における炭素数5の炭化水素のイソ体の含有量は、特に限定されないが、炭化水素混合物全量を基準として、10質量%以上、20質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、又は、60質量%以上であってよい。また、炭化水素混合物における炭素数5の炭化水素のイソ体の含有量は、特に限定されないが、炭化水素混合物全量を基準として、90質量%以下、又は、80質量%以下であってよい。In the isomerization cyclization dehydrogenation step in the production method of this embodiment, the isomer can be isomerized to a normal isomer by isomerization, so the higher the content of the isomer in the hydrocarbon mixture, the more likely it is that the dicyclopentadiene yield improvement effect will be obtained compared to conventional production methods that do not perform isomerization. Therefore, the content of the isomer of the hydrocarbon having 5 carbon atoms in the hydrocarbon mixture is not particularly limited, but may be 10% by mass or more, 20% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, or 60% by mass or more based on the total amount of the hydrocarbon mixture. In addition, the content of the isomer of the hydrocarbon having 5 carbon atoms in the hydrocarbon mixture is not particularly limited, but may be 90% by mass or less, or 80% by mass or less based on the total amount of the hydrocarbon mixture.
炭化水素混合物は、C5留分であってよい。C5留分は、例えば、ナフサの熱分解により生成したC5留分であってもよく、重質油接触分解装置由来の軽質炭化水素混合物であってもよく、C5ジエン抽出工程で得られた、ピペリレンが富化されたC5留分であってもよい。The hydrocarbon mixture may be a C5 fraction. The C5 fraction may be, for example, a C5 fraction produced by thermal cracking of naphtha, a light hydrocarbon mixture derived from a heavy oil catalytic cracker, or a piperylene-enriched C5 fraction obtained in a C5 diene extraction process.
分離工程で分離された炭化水素混合物の一部は、そのままで又は他の成分と混合されて第1の混合物とされ、脱水素工程にて脱水素処理される。また、分離工程で分離された炭化水素混合物の残部(上記一部以外の炭化水素混合物)は、そのままで又は他の成分と混合されて第2の混合物とされ、異性化環化脱水素工程にて異性化処理及び環化脱水素処理される。A portion of the hydrocarbon mixture separated in the separation step is made into a first mixture, either as is or after being mixed with other components, and is dehydrogenated in the dehydrogenation step. The remainder of the hydrocarbon mixture separated in the separation step (the hydrocarbon mixture other than the above-mentioned portion) is made into a second mixture, either as is or after being mixed with other components, and is isomerized and cyclized in the isomerization-cyclization-dehydrogenation step.
分離工程において、分離工程入口での炭化水素混合物の流量に対する上記一部の流量の質量比(炭化水素混合物の上記一部の流量/炭化水素混合物の流量)は、ジシクロペンタジエン及びイソプレンのそれぞれの需要に応じて、0~1の範囲で任意に調整してよい。本明細書において、上記質量比を分離率と言う。In the separation process, the mass ratio of the flow rate of the portion to the flow rate of the hydrocarbon mixture at the inlet of the separation process (flow rate of the portion of the hydrocarbon mixture/flow rate of the hydrocarbon mixture) may be adjusted arbitrarily within the range of 0 to 1 depending on the demand for dicyclopentadiene and isoprene, respectively. In this specification, the mass ratio is referred to as the separation rate.
(脱水素工程)
脱水素工程では、第1の混合物を脱水素処理することで、イソプレンを含有する第1の生成物を得る。第1の生成物は、ピペリレンを含有してもよい。
(Dehydrogenation process)
In the dehydrogenation step, the first mixture is dehydrogenated to obtain a first product containing isoprene. The first product may contain piperylene.
脱水素工程は、例えば、脱水素触媒を充填した反応器を用い、第1の混合物を流通させることにより実施してよい。反応器としては、固体触媒による気相反応に用いられる種々の反応器を用いることができる。反応器としては、例えば、固定床型反応器、ラジアルフロー型反応器、管型反応器等が挙げられる。The dehydrogenation step may be carried out, for example, by passing the first mixture through a reactor filled with a dehydrogenation catalyst. As the reactor, various reactors used in gas phase reactions using solid catalysts can be used. Examples of the reactor include a fixed bed reactor, a radial flow reactor, and a tubular reactor.
脱水素反応の反応形式は、例えば、固定床式、移動床式又は流動床式であってよい。これらのうち、設備コストの観点からは固定床式が好ましい。The reaction format of the dehydrogenation reaction may be, for example, a fixed bed type, a moving bed type, or a fluidized bed type. Of these, the fixed bed type is preferred from the viewpoint of equipment costs.
脱水素触媒及び脱水素反応の条件は特に限定されず、炭化水素混合物に含まれる飽和炭化水素及びモノエンの少なくとも一部を、イソプレンに変換可能な触媒及び条件であれば特に制限なく用いることができる。There are no particular limitations on the dehydrogenation catalyst and the conditions for the dehydrogenation reaction, and any catalyst and conditions can be used without particular limitations as long as they are capable of converting at least a portion of the saturated hydrocarbons and monoenes contained in the hydrocarbon mixture into isoprene.
脱水素触媒としては、後述する環化脱水素工程における環化脱水素触媒と同様のものを用いることができる。 The dehydrogenation catalyst may be the same as the cyclization dehydrogenation catalyst used in the cyclization dehydrogenation process described below.
脱水素反応の反応温度、すなわち反応器内の温度は、反応効率の観点から300~800℃であってよく、400~700℃であってよく、500~650℃であってよい。反応温度が300℃以上であれば、脱水素反応をより促進できる傾向がある。反応温度が800℃以下であれば、コーキング速度が大きくなりすぎないため、脱水素触媒の高い活性がより長期にわたって維持される傾向がある。From the standpoint of reaction efficiency, the reaction temperature of the dehydrogenation reaction, i.e., the temperature inside the reactor, may be 300 to 800°C, 400 to 700°C, or 500 to 650°C. If the reaction temperature is 300°C or higher, the dehydrogenation reaction tends to be more promoted. If the reaction temperature is 800°C or lower, the coking rate does not become too high, so the high activity of the dehydrogenation catalyst tends to be maintained for a longer period of time.
反応圧力、すなわち反応器内の気圧は0.01~1MPaであってよく、0.03~0.8MPaであってもよく、0.05~0.5MPaであってもよい。反応圧力が上記範囲にあれば脱水素反応が進行し易くなり、一層優れた反応効率が得られる傾向がある。The reaction pressure, i.e., the air pressure inside the reactor, may be 0.01 to 1 MPa, 0.03 to 0.8 MPa, or 0.05 to 0.5 MPa. If the reaction pressure is within the above range, the dehydrogenation reaction tends to proceed more easily, and even better reaction efficiency tends to be obtained.
脱水素工程を、第1の混合物(供給物)を連続的に供給する連続式の反応形式で行う場合、重量空間速度(以下、「WHSV」という。)は、例えば0.1h-1以上であってよく、0.5h-1以上であってもよい。また、WHSVは、20h-1以下であってよく、10h-1以下であってもよい。ここで、WHSVとは、触媒の質量Wに対する供給物の供給速度(供給質量/時間)Fの比(F/W)である。WHSVが0.1h-1以上であると、反応器サイズをより小さくできる。WHSVが20h-1以下であると、脱水素反応をより促進できる傾向がある。なお、供給物及び触媒の使用量は、反応条件、触媒の活性等に応じて更に好ましい範囲を適宜選定してよく、WHSVは上記範囲に限定されるものではない。 When the dehydrogenation step is carried out in a continuous reaction form in which the first mixture (feed) is continuously supplied, the weight hourly space velocity (hereinafter referred to as "WHSV") may be, for example, 0.1 h -1 or more, or 0.5 h -1 or more. In addition, the WHSV may be 20 h -1 or less, or 10 h -1 or less. Here, the WHSV is the ratio (F/W) of the feed rate (feed mass/time) F of the feed to the mass W of the catalyst. When the WHSV is 0.1 h -1 or more, the reactor size can be made smaller. When the WHSV is 20 h -1 or less, the dehydrogenation reaction tends to be more promoted. The amounts of the feed and the catalyst used may be appropriately selected from more preferable ranges depending on the reaction conditions, the activity of the catalyst, etc., and the WHSV is not limited to the above range.
脱水素触媒には、例えば無機酸化物担体に、活性金属を担持した触媒を用いることができる。活性金属源には、白金、スズ、クロム、鉄、ビスマス、モリブデン、マンガン、コバルト、セリウム、ルテニウム及びイリジウムからなる群より選択される少なくとも1種を用いることができる。The dehydrogenation catalyst may be, for example, a catalyst in which an active metal is supported on an inorganic oxide carrier. The active metal source may be at least one selected from the group consisting of platinum, tin, chromium, iron, bismuth, molybdenum, manganese, cobalt, cerium, ruthenium, and iridium.
脱水素工程は、水素、又は、スチームを含む雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、触媒の劣化をより抑制でき、イソプレンの生成を促進することができる。The dehydrogenation step is preferably carried out in an atmosphere containing hydrogen or steam. This can further suppress catalyst deterioration and promote the production of isoprene.
脱水素工程を、水素を含む雰囲気下で行う場合、雰囲気中の水素濃度は、5~95モル%であることが好ましく、5~30モル%であることがより好ましい。水素濃度を上記範囲内とすることで、触媒の劣化を抑制する効果をより向上でき、且つ、イソプレンの生成をより促進することができる。When the dehydrogenation step is carried out in an atmosphere containing hydrogen, the hydrogen concentration in the atmosphere is preferably 5 to 95 mol%, and more preferably 5 to 30 mol%. By keeping the hydrogen concentration within the above range, the effect of suppressing catalyst deterioration can be further improved and the production of isoprene can be further promoted.
脱水素工程を、スチームを含む雰囲気下で行う場合、雰囲気中のスチーム濃度は、5~95モル%であることが好ましく、20~65モル%であることがより好ましい。スチーム濃度を上記範囲内とすることで、触媒の劣化を抑制する効果をより向上でき、且つ、イソプレンの生成をより促進することができる。When the dehydrogenation step is carried out in an atmosphere containing steam, the steam concentration in the atmosphere is preferably 5 to 95 mol%, and more preferably 20 to 65 mol%. By keeping the steam concentration within the above range, the effect of suppressing catalyst deterioration can be further improved and the production of isoprene can be further promoted.
(異性化環化脱水素工程)
異性化環化脱水素工程では、第2の混合物を異性化処理及び環化脱水素処理することで、シクロペンタジエンを含有する第2の生成物を得る。
(Isomerization Cyclization Dehydrogenation Step)
In the isomerization/cyclodehydrogenation step, the second mixture is isomerized and cyclized/dehydrogenated to obtain a second product containing cyclopentadiene.
異性化環化脱水素工程は、第2の混合物を、異性化能を有する触媒に接触させた後、環化能及び脱水素能を有する触媒に接触させることでシクロペンタジエンを生成する工程であってもよく、第2の混合物を、異性化能、環化能及び脱水素能を有する触媒に接触させることでシクロペンタジエンを生成する工程であってもよい。前者の場合、異性化環化脱水素工程は、第2の混合物を異性化処理する異性化工程と、異性化処理後の第2の混合物を環化脱水素処理する環化脱水素工程とを含んでもよい。異性化処理では、第2の混合物に含まれる炭素数5の炭化水素のイソ体を、異性化反応により炭素数5の炭化水素のノルマル体に異性化する。環化脱水素処理では、上記ノルマル体の環化脱水素反応により、シクロペンタジエンが生成する。The isomerization cyclization dehydrogenation process may be a process of producing cyclopentadiene by contacting the second mixture with a catalyst having isomerization ability and then with a catalyst having cyclization ability and dehydrogenation ability, or a process of producing cyclopentadiene by contacting the second mixture with a catalyst having isomerization ability, cyclization ability and dehydrogenation ability. In the former case, the isomerization cyclization dehydrogenation process may include an isomerization process of isomerizing the second mixture and a cyclization dehydrogenation process of cyclizing the second mixture after the isomerization process. In the isomerization process, the iso form of the hydrocarbon having 5 carbon atoms contained in the second mixture is isomerized to a normal form of the hydrocarbon having 5 carbon atoms by an isomerization reaction. In the cyclization dehydrogenation process, cyclopentadiene is produced by the cyclization dehydrogenation reaction of the normal form.
異性化環化脱水素工程が、異性化工程及び環化脱水素工程を有する場合について以下に説明する。The following describes the case where the isomerization/cyclization/dehydrogenation process has an isomerization process and a cyclization/dehydrogenation process.
異性化工程において、異性化能を有する触媒及び異性化反応の条件は特に限定されず、イソ体の少なくとも一部をノルマル体に異性化可能な触媒及び条件であれば特に制限なく用いることができる。In the isomerization process, the catalyst having isomerization ability and the conditions for the isomerization reaction are not particularly limited, and any catalyst and conditions that can isomerize at least a portion of the isomer to the normal isomer can be used without any particular restrictions.
異性化能を有する触媒としては、例えば、ゼオライト触媒を用いることができる。使用するゼオライトは、少なくとも部分的に水素型であることが好ましい。As a catalyst having isomerization ability, for example, a zeolite catalyst can be used. It is preferable that the zeolite used is at least partially in the hydrogen form.
ゼオライト触媒としては、ゼオライトZSM-5、ZSM-11、フェリエライト等の構造を有する中間孔ゼオライトを使用することで、異性化反応の選択性をより向上することができる。 As a zeolite catalyst, the selectivity of the isomerization reaction can be further improved by using intermediate pore zeolites having a structure such as zeolite ZSM-5, ZSM-11, and ferrierite.
ゼオライト触媒は、成形性を向上させる観点から、触媒の物性や触媒性能を損なわず本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、成形助剤を更に含有していてもよい。成型助剤は、例えば、増粘剤、界面活性剤、保水剤、可塑剤、バインダー原料等からなる群より選択される少なくとも一種であってよい。ゼオライト触媒を成形する成形工程は、成形助剤の反応性を考慮してゼオライト触媒の製造工程の適切な段階で行ってよい。From the viewpoint of improving moldability, the zeolite catalyst may further contain a molding aid within the scope of the present disclosure without impairing the physical properties or catalytic performance of the catalyst. The molding aid may be, for example, at least one selected from the group consisting of a thickener, a surfactant, a water retention agent, a plasticizer, a binder raw material, etc. The molding process for molding the zeolite catalyst may be performed at an appropriate stage in the manufacturing process of the zeolite catalyst, taking into account the reactivity of the molding aid.
ゼオライト触媒は、白金又はパラジウムを活性金属として担持していてもよい。活性金属を担持することでパラフィン成分の異性化反応が期待できる。The zeolite catalyst may support platinum or palladium as the active metal. By supporting the active metal, it is expected that the isomerization reaction of the paraffin components will occur.
異性化反応の条件は特に限定されず、例えば、反応温度は150~500℃であってよく、200~400℃であってもよく、250~350℃であってもよい。反応温度が150℃以上であれば、イソ体からノルマル体への異性化がより進行しやすくなる傾向がある。反応温度が350℃以下であれば、軽質炭化水素の生成量がより少なくなる傾向がある。反応圧力、すなわち反応器内の気圧は0.01~1MPaであってよく、0.05~0.8MPaであってもよく、0.1~0.5MPaであってもよい。反応圧力が上記範囲にあれば異性化反応が進行し易くなり、一層優れた反応効率が得られる傾向がある。The conditions for the isomerization reaction are not particularly limited, and for example, the reaction temperature may be 150 to 500°C, 200 to 400°C, or 250 to 350°C. If the reaction temperature is 150°C or higher, isomerization from the iso form to the normal form tends to proceed more easily. If the reaction temperature is 350°C or lower, the amount of light hydrocarbons produced tends to be smaller. The reaction pressure, i.e., the air pressure inside the reactor, may be 0.01 to 1 MPa, 0.05 to 0.8 MPa, or 0.1 to 0.5 MPa. If the reaction pressure is within the above range, the isomerization reaction tends to proceed more easily, and even better reaction efficiency tends to be obtained.
また、異性化反応を、第2の混合物(供給物)を連続的に供給する連続式の反応形式で行う場合、重量空間速度(WHSV)は、例えば0.1h-1以上であってよく、0.5h-1以上であってもよい。また、WHSVは、20h-1以下であってよく、10h-1以下であってもよい。WHSVが0.1h-1以上であると、反応器サイズをより小さくできる。WHSVが20h-1以下であると、イソ体からノルマル体への異性化率をより高くすることができる。なお、供給物及び触媒の使用量は、反応条件、触媒の活性等に応じて更に好ましい範囲を適宜選定してよく、WHSVは上記範囲に限定されるものではない。 In addition, when the isomerization reaction is carried out in a continuous reaction form in which the second mixture (feed) is continuously supplied, the weight hourly space velocity (WHSV) may be, for example, 0.1 h −1 or more, or 0.5 h −1 or more. In addition, the WHSV may be 20 h −1 or less, or 10 h −1 or less. When the WHSV is 0.1 h −1 or more, the reactor size can be made smaller. When the WHSV is 20 h −1 or less, the isomerization rate from the iso form to the normal form can be made higher. The amount of the feed and the catalyst used may be appropriately selected from a more preferable range depending on the reaction conditions, the activity of the catalyst, and the like, and the WHSV is not limited to the above range.
異性化反応の反応形式は、例えば、固定床式、移動床式又は流動床式であってよい。これらのうち、設備コストの観点からは固定床式が好ましい。The reaction format of the isomerization reaction may be, for example, a fixed bed type, a moving bed type, or a fluidized bed type. Of these, the fixed bed type is preferred from the viewpoint of equipment costs.
環化脱水素工程において、環化能及び脱水素能を有する触媒を有する触媒及び環化脱水素反応の条件は特に限定されず、ノルマル体の少なくとも一部をシクロペンタジエンに変換可能な触媒及び条件であれば特に制限なく用いることができる。In the cyclization-dehydrogenation process, the catalyst having a catalyst having cyclization and dehydrogenation capabilities and the conditions for the cyclization-dehydrogenation reaction are not particularly limited, and any catalyst and conditions that can convert at least a portion of the normal isomer to cyclopentadiene can be used without particular limitations.
環化脱水素触媒は、例えば担体と当該担体に担持された活性金属とを有していてよい。The dehydrogenation catalyst may, for example, have a support and an active metal supported on the support.
担体としては、無機担体が好ましく、無機酸化物担体がより好ましい。また、担体は、Al、Mg、Si、Zr、Ti及びCeからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含むことが好ましく、Al、Mg及びSiからなる群より選択される少なくとも一種の元素を含むことがより好ましい。The carrier is preferably an inorganic carrier, more preferably an inorganic oxide carrier. The carrier preferably contains at least one element selected from the group consisting of Al, Mg, Si, Zr, Ti and Ce, more preferably contains at least one element selected from the group consisting of Al, Mg and Si.
環化脱水素触媒の好適な一態様について、以下に示す。A preferred embodiment of the cyclization dehydrogenation catalyst is shown below.
本態様の環化脱水素触媒は、Al及び第2族金属元素を含む担体に、第14族金属元素及びPtを含む担持金属を担持させた触媒である。ここで、第2族金属元素とは、IUPAC(国際純正応用化学連合)の規定に基づく長周期型の元素の周期表における周期表第2族に属する金属元素を意味し、第14族金属元素とは、IUPAC(国際純正応用化学連合)の規定に基づく長周期型の元素の周期表における周期表第14族に属する金属元素を意味する。The cyclization dehydrogenation catalyst of this embodiment is a catalyst in which a carrier containing Al and a Group 2 metal element supports a supported metal containing a Group 14 metal element and Pt. Here, the Group 2 metal element means a metal element belonging to Group 2 of the long-form periodic table of elements based on the provisions of IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), and the Group 14 metal element means a metal element belonging to Group 14 of the long-form periodic table of elements based on the provisions of IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry).
第2族金属元素は、例えば、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)及びバリウム(Ba)からなら群より選択される少なくとも一種であってよい。これらの中でも、第2族金属元素は、Mgであることが好ましい。The Group 2 metal element may be, for example, at least one selected from the group consisting of beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr) and barium (Ba). Among these, the Group 2 metal element is preferably Mg.
第14族金属元素は、例えば、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)及び鉛(Pb)からなる群より選択される少なくとも一種であってよい。これらの中でも、第14族金属元素は、Snであることが好ましい。The Group 14 metal element may be, for example, at least one selected from the group consisting of germanium (Ge), tin (Sn), and lead (Pb). Among these, the Group 14 metal element is preferably Sn.
環化脱水素触媒は、上記以外の環化脱水素触媒であってもよい。例えば、上記以外の環化脱水素触媒の好適な一例として、上記態様における担持金属としてCrを用いた触媒が挙げられる。The cyclization dehydrogenation catalyst may be a cyclization dehydrogenation catalyst other than those described above. For example, a suitable example of a cyclization dehydrogenation catalyst other than those described above is a catalyst using Cr as the supported metal in the above embodiment.
環化脱水素反応の条件は特に限定されず、例えば、反応温度は300~800℃であってよく、400~700℃であってもよく、500~650℃であってもよい。反応温度が300℃以上であれば、シクロペンタジエンの生成量が一層多くなる傾向がある。反応温度が800℃以下であれば、コーキング速度が大きくなりすぎないため、環化脱水素触媒の高い活性がより長期にわたって維持される傾向がある。反応圧力、すなわち反応器内の気圧は0.01~1MPaであってよく、0.03~0.8MPaであってもよく、0.05~0.5MPaであってもよい。反応圧力が上記範囲にあれば脱水素反応が進行し易くなり、一層優れた反応効率が得られる傾向がある。The conditions for the cyclization dehydrogenation reaction are not particularly limited, and for example, the reaction temperature may be 300 to 800°C, 400 to 700°C, or 500 to 650°C. If the reaction temperature is 300°C or higher, the amount of cyclopentadiene produced tends to be greater. If the reaction temperature is 800°C or lower, the coking rate does not become too high, so the high activity of the cyclization dehydrogenation catalyst tends to be maintained for a longer period of time. The reaction pressure, i.e., the air pressure inside the reactor, may be 0.01 to 1 MPa, 0.03 to 0.8 MPa, or 0.05 to 0.5 MPa. If the reaction pressure is within the above range, the dehydrogenation reaction tends to proceed more easily, and better reaction efficiency tends to be obtained.
また、環化脱水素反応を、異性化処理後の第2の混合物(供給物)を連続的に供給する連続式の反応形式で行う場合、重量空間速度(WHSV)は、例えば0.1h-1以上であってよく、0.5h-1以上であってもよい。また、WHSVは、20h-1以下であってよく、10h-1以下であってもよい。WHSVが0.1h-1以上であると、反応器サイズをより小さくできる。WHSVが20h-1以下であると、シクロペンタジエンの収率をより高くすることができる。なお、供給物及び触媒の使用量は、反応条件、触媒の活性等に応じて更に好ましい範囲を適宜選定してよく、WHSVは上記範囲に限定されるものではない。 In addition, when the cyclization dehydrogenation reaction is carried out in a continuous reaction form in which the second mixture (feed) after the isomerization treatment is continuously supplied, the weight hourly space velocity (WHSV) may be, for example, 0.1 h −1 or more, or 0.5 h −1 or more. In addition, the WHSV may be 20 h −1 or less, or 10 h −1 or less. When the WHSV is 0.1 h −1 or more, the reactor size can be made smaller. When the WHSV is 20 h −1 or less, the yield of cyclopentadiene can be made higher. The amounts of the feed and catalyst used may be appropriately selected from more preferable ranges depending on the reaction conditions, the activity of the catalyst, and the like, and the WHSV is not limited to the above range.
環化脱水素反応の反応形式は、例えば、固定床式、移動床式又は流動床式であってよい。これらのうち、設備コストの観点からは固定床式が好ましい。The reaction format of the cyclization dehydrogenation reaction may be, for example, a fixed bed type, a moving bed type, or a fluidized bed type. Of these, the fixed bed type is preferred from the viewpoint of equipment costs.
次に、異性化環化脱水素工程が、第2の混合物を、異性化能、環化能及び脱水素能を有する触媒に接触させることでシクロペンタジエンを生成する工程である場合について以下に説明する。Next, the case where the isomerization, cyclization, and dehydrogenation process is a process for producing cyclopentadiene by contacting the second mixture with a catalyst having isomerization, cyclization, and dehydrogenation capabilities will be described below.
異性化環化脱水素工程において、異性化能、環化能及び脱水素能を有する触媒及び異性化環化脱水素反応の条件は特に限定されず、イソ体の少なくとも一部をノルマル体に異性化可能であると共に、ノルマル体の少なくとも一部をシクロペンタジエンに変換可能な触媒及び条件であれば特に制限なく用いることができる。In the isomerization cyclization dehydrogenation process, the catalyst having isomerization ability, cyclization ability, and dehydrogenation ability and the conditions for the isomerization cyclization dehydrogenation reaction are not particularly limited, and any catalyst and conditions can be used without particular limitation as long as they are capable of isomerizing at least a portion of the iso form to the normal form and converting at least a portion of the normal form to cyclopentadiene.
異性化能、環化能及び脱水素能を有する触媒としては、例えば、結晶性メタロシリケートを担体とし、当該担体に担持された活性金属を有したゼオライト触媒等が挙げられる。Examples of catalysts having isomerization, cyclization and dehydrogenation capabilities include zeolite catalysts that use a crystalline metallosilicate as a carrier and have an active metal supported on the carrier.
結晶性メタロシリケートは、ゼオライト中に、遷移金属又はポスト遷移金属から選ばれる少なくとも一種の金属原子を含み、ルイス酸性と強い固体塩基性とを有する。Crystalline metallosilicates contain at least one metal atom selected from transition metals or post-transition metals in a zeolite, and have Lewis acidity and strong solid basicity.
結晶性メタロシリケートは、その結晶構造において結晶性アルミノシリケートと類似構造を有するものであり、ゼオライトZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ゼオライトベータ、モルデナイト、フェリエライト等の結晶性アルミノシリケートと類似の構造を有するものである。Crystalline metallosilicates have a crystal structure similar to that of crystalline aluminosilicates, such as zeolite ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, zeolite beta, mordenite, and ferrierite.
ゼオライト中に含まれる金属原子は、遷移金属原子、ポスト遷移金属原子であれば特に限定されず、例えば、チタン(Ti)、バナジウム(V)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ジルコニウム(Zr)、インジウム(In)、スズ(Sn)等を用いることができる。これらの中でも、脱水素反応の反応性に優れる観点からは、亜鉛(Zn)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)を用いることが好ましい。ゼオライト中に含まれる金属原子は、1種単独でもよいし、2種以上を用いてもよい。The metal atoms contained in the zeolite are not particularly limited as long as they are transition metal atoms or post-transition metal atoms, and examples of such metal atoms include titanium (Ti), vanadium (V), iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), zirconium (Zr), indium (In), and tin (Sn). Among these, zinc (Zn), nickel (Ni), and iron (Fe) are preferred from the viewpoint of excellent reactivity in the dehydrogenation reaction. The metal atoms contained in the zeolite may be one type alone or two or more types may be used.
ゼオライト触媒は、成形性を向上させる観点から、触媒の物性や触媒性能を損なわず本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、成形助剤を更に含有していてもよい。成型助剤は、例えば、増粘剤、界面活性剤、保水剤、可塑剤、バインダー原料等からなる群より選択される少なくとも一種であってよい。ゼオライト触媒を成形する成形工程は、成形助剤の反応性を考慮してゼオライト触媒の製造工程の適切な段階で行ってよい。From the viewpoint of improving moldability, the zeolite catalyst may further contain a molding aid within the scope of the present disclosure without impairing the physical properties or catalytic performance of the catalyst. The molding aid may be, for example, at least one selected from the group consisting of a thickener, a surfactant, a water retention agent, a plasticizer, a binder raw material, etc. The molding process for molding the zeolite catalyst may be performed at an appropriate stage in the manufacturing process of the zeolite catalyst, taking into account the reactivity of the molding aid.
ゼオライト触媒は、白金(Pt)源を用いて、担体に白金を担持させたものであってよい。白金源としては、例えば、テトラアンミン白金(II)酸、テトラアンミン白金(II)酸塩(例えば、硝酸塩等)、テトラアンミン白金(II)酸水酸化物溶液、ジニトロジアンミン白金(II)硝酸溶液、ヘキサヒドロキソ白金(IV)酸硝酸溶液、ヘキサヒドロキソ白金(IV)酸エタノールアミン溶液等が挙げられる。The zeolite catalyst may be a catalyst in which platinum is supported on a carrier using a platinum (Pt) source. Examples of the platinum source include tetraammineplatinic (II) acid, tetraammineplatinic (II) acid salts (e.g., nitrates, etc.), tetraammineplatinic (II) acid hydroxide solution, dinitrodiammineplatinic (II) nitric acid solution, hexahydroxoplatinic (IV) acid nitric acid solution, and hexahydroxoplatinic (IV) acid ethanolamine solution.
異性化環化脱水素反応の条件は特に限定されず、例えば、上述した異性化工程における異性化反応の条件、又は、上述した環化脱水素工程における環化脱水素反応の条件と同様の条件とすることができる。The conditions for the isomerization cyclization dehydrogenation reaction are not particularly limited and can be, for example, the same as the conditions for the isomerization reaction in the isomerization step described above or the conditions for the cyclization dehydrogenation reaction in the cyclization dehydrogenation step described above.
異性化工程及び環化脱水素工程、又は、異性化環化脱水素工程は、水素、又は、スチームを含む雰囲気下で行うことが好ましい。これにより、触媒の劣化をより抑制でき、シクロペンタジエンの生成を促進することができる。It is preferable that the isomerization step and the cyclization-dehydrogenation step, or the isomerization-cyclization-dehydrogenation step, are carried out in an atmosphere containing hydrogen or steam. This makes it possible to further suppress deterioration of the catalyst and promote the production of cyclopentadiene.
異性化工程及び環化脱水素工程、又は、異性化環化脱水素工程を、水素を含む雰囲気下で行う場合、雰囲気中の水素濃度は、5~95モル%であることが好ましく、5~30モル%であることがより好ましい。水素濃度を上記範囲内とすることで、触媒の劣化を抑制する効果をより向上でき、且つ、シクロペンタジエンの生成をより促進することができる。When the isomerization step and the cyclization-dehydrogenation step, or the isomerization-cyclization-dehydrogenation step, are carried out in an atmosphere containing hydrogen, the hydrogen concentration in the atmosphere is preferably 5 to 95 mol%, and more preferably 5 to 30 mol%. By keeping the hydrogen concentration within the above range, the effect of suppressing catalyst deterioration can be further improved, and the production of cyclopentadiene can be further promoted.
異性化工程及び環化脱水素工程、又は、異性化環化脱水素工程を、スチームを含む雰囲気下で行う場合、雰囲気中のスチーム濃度は、5~95モル%であることが好ましく、20~65モル%であることがより好ましい。スチーム濃度を上記範囲内とすることで、触媒の劣化を抑制する効果をより向上でき、且つ、シクロペンタジエンの生成をより促進することができる。When the isomerization step and the cyclization-dehydrogenation step, or the isomerization-cyclization-dehydrogenation step, are carried out in an atmosphere containing steam, the steam concentration in the atmosphere is preferably 5 to 95 mol%, and more preferably 20 to 65 mol%. By keeping the steam concentration within the above range, the effect of suppressing catalyst deterioration can be further improved, and the production of cyclopentadiene can be further promoted.
異性化環化脱水素工程入口での第2の混合物中のピペリレン濃度は、0質量%以上であってよく、2質量%以上であってもよく、5質量%以上であってもよく、10質量%以上であってもよい。このピペリレン濃度が高いほど、ジシクロペンタジエンの収率は高くなる傾向がある。The piperylene concentration in the second mixture at the inlet of the isomerization cyclodehydrogenation step may be 0% by mass or more, 2% by mass or more, 5% by mass or more, or 10% by mass or more. The higher the piperylene concentration, the higher the dicyclopentadiene yield tends to be.
異性化環化脱水素工程入口での第2の混合物中の、炭素数5の炭化水素のイソ体の濃度は、10質量%以上、20質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、又は、60質量%以上であってよく、90質量%以下、又は、80質量%以下であってよい。イソ体の濃度が高いほど、ジシクロペンタジエンの収率は低下する傾向にあるが、本実施形態の製造方法によれば、異性化処理によりイソ体をノルマル体に異性化することができるため、イソ体の濃度が上記範囲内であっても、ジシクロペンタジエンの収率を向上させることができる。The concentration of the isoform of the hydrocarbon having 5 carbon atoms in the second mixture at the inlet of the isomerization cyclization dehydrogenation step may be 10% by mass or more, 20% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, or 60% by mass or more, and may be 90% by mass or less, or 80% by mass or less. The higher the concentration of the isoform, the lower the yield of dicyclopentadiene tends to be. However, according to the production method of this embodiment, the isoform can be isomerized to the normal isomer by the isomerization treatment, so that the yield of dicyclopentadiene can be improved even if the concentration of the isoform is within the above range.
(第1の回収工程)
第1の回収工程では、上記第1の生成物と上記第2の生成物とを混合した混合生成物から、シクロペンタジエンの二量化及び抽出蒸留によってジシクロペンタジエンを回収する。また、第1の回収工程では、シクロペンタジエンの二量化を行う前に、混合生成物の蒸留を行ってもよい。以下、第1の回収工程のうち、シクロペンタジエンの二量化を行う工程を二量化工程、二量化工程前の蒸留工程を第1の蒸留工程、二量化工程後の蒸留工程を第2の蒸留工程と言う。以下、各工程について説明する。
(First recovery step)
In the first recovery step, dicyclopentadiene is recovered from a mixed product obtained by mixing the first product and the second product by dimerization of cyclopentadiene and extractive distillation. In the first recovery step, distillation of the mixed product may be performed before dimerization of cyclopentadiene. Hereinafter, in the first recovery step, the step of dimerizing cyclopentadiene is referred to as the dimerization step, the distillation step before the dimerization step is referred to as the first distillation step, and the distillation step after the dimerization step is referred to as the second distillation step. Each step will be described below.
(第1の蒸留工程)
第1の蒸留工程では、脱水素工程及び異性化環化脱水素工程での反応によって生じたガス分、及び、C5留分の低沸点成分を蒸留により分離し、シクロペンタジエン割合が富化された留分を得ることができる。蒸留は、例えば抽出蒸留により行うことができる。第1の蒸留工程で得られた、シクロペンタジエン割合が富化された留分を、二量化工程に供することができる。二量化工程の前に第1の蒸留工程を行った場合、二量化工程には、第1の蒸留工程を経てシクロペンタジエン割合が富化された留分が供される。
(First distillation step)
In the first distillation step, the gas fraction generated by the reactions in the dehydrogenation step and the isomerization/cyclodehydrogenation step, and the low boiling point components of the C5 fraction are separated by distillation to obtain a fraction enriched in cyclopentadiene. The distillation can be performed, for example, by extractive distillation. The fraction enriched in cyclopentadiene obtained in the first distillation step can be supplied to the dimerization step. When the first distillation step is performed before the dimerization step, the fraction enriched in cyclopentadiene after the first distillation step is supplied to the dimerization step.
(二量化工程)
二量化工程では、脱水素工程及び異性化環化脱水素工程で生成したシクロペンタジエンを二量化してジシクロペンタジエンを生成する。
(Dimerization step)
In the dimerization step, the cyclopentadiene produced in the dehydrogenation step and the isomerization/cyclization/dehydrogenation step is dimerized to produce dicyclopentadiene.
二量化工程における二量化反応の条件は特に限定されず、シクロペンタジエンを二量化してジシクロペンタジエンを生成可能な条件であれば特に制限なく用いることができる。シクロペンタジエンの多量化抑制及び反応効率の観点から、シクロペンタジエンの二量化は、ディールズ・アルダー(Diels Alder)反応を用いて行うことが好ましく、無触媒の連続反応器を使用した液相でのディールズ・アルダー反応を用いて行うことがより好ましい。なお、連続反応器を用いてディールズ・アルダー反応を実施する際の被処理物の滞留時間は、0.5時間以上とすることが好ましく、1時間以上とすることがより好ましく、6時間以下とすることが好ましく、4時間以下とすることがより好ましい。このような滞留時間とすることで、二量化反応を十分に進行させることができ、且つ、シクロペンタジエンとイソプレン、ピペリレン等との副反応が抑制され、ジシクロペンタジエンをより効率的に得ることができる。The conditions of the dimerization reaction in the dimerization step are not particularly limited, and any conditions that can dimerize cyclopentadiene to produce dicyclopentadiene can be used without particular limitations. From the viewpoint of suppressing the multimerization of cyclopentadiene and reaction efficiency, the dimerization of cyclopentadiene is preferably carried out using the Diels-Alder reaction, and more preferably using the Diels-Alder reaction in a liquid phase using a continuous reactor without a catalyst. In addition, the residence time of the treated material when carrying out the Diels-Alder reaction using a continuous reactor is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, preferably 6 hours or less, and more preferably 4 hours or less. By setting such a residence time, the dimerization reaction can be sufficiently progressed, and side reactions between cyclopentadiene and isoprene, piperylene, etc. can be suppressed, and dicyclopentadiene can be obtained more efficiently.
二量化反応の反応温度は、50℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましく、250℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましい。このような反応温度とすることで、二量化反応を十分に進行させることができ、且つ、上述の副反応を抑制して、ジシクロペンタジエンをより効率的に得ることができる。The reaction temperature of the dimerization reaction is preferably 50°C or higher, more preferably 60°C or higher, and is preferably 250°C or lower, more preferably 150°C or lower. By setting the reaction temperature at such a level, the dimerization reaction can be sufficiently progressed, and the above-mentioned side reactions can be suppressed, so that dicyclopentadiene can be obtained more efficiently.
二量化反応の反応圧力、すなわち反応器内の気圧は0.01~1MPaであってよく、0.05~0.8MPaであってもよく、0.1~0.6MPaであってもよい。反応圧力が上記範囲にあれば二量化反応が進行し易くなり、一層優れた反応効率が得られる傾向がある。The reaction pressure of the dimerization reaction, i.e., the air pressure inside the reactor, may be 0.01 to 1 MPa, 0.05 to 0.8 MPa, or 0.1 to 0.6 MPa. If the reaction pressure is within the above range, the dimerization reaction tends to proceed more easily, and even better reaction efficiency tends to be obtained.
(第2の蒸留工程)
第2の蒸留工程では、二量化工程によって生成したジシクロペンタジエンを、その他の成分と分離して回収する。第2の蒸留工程では更に、その他の成分から高沸点成分を分離回収してもよい。蒸留は、抽出蒸留により行うことができる。
(Second distillation step)
In the second distillation step, the dicyclopentadiene produced in the dimerization step is separated from other components and recovered. In the second distillation step, a high boiling point component may be further separated and recovered from the other components. The distillation can be performed by extractive distillation.
(第2の回収工程)
第2の回収工程では、上記第1の回収工程での非回収物から、抽出蒸留によってイソプレンを回収する。
(Second recovery step)
In the second recovery step, isoprene is recovered from the non-recovered material in the first recovery step by extractive distillation.
本実施形態の製造方法では、以上の工程を経て、ジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造することができる。 In the manufacturing method of this embodiment, dicyclopentadiene and isoprene can be produced through the above steps.
<ジシクロペンタジエンの製造装置>
次に、図面を参照して、本開示の一実施形態に係るジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造装置及びそれを用いたジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造方法について説明する。図1は、一実施形態に係るジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造方法を実施するための、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造装置の一例を示すフロー図である。
<Dicyclopentadiene manufacturing equipment>
Next, an apparatus for producing dicyclopentadiene and isoprene according to an embodiment of the present disclosure and a method for producing dicyclopentadiene and isoprene using the same will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a flow diagram showing an example of an apparatus for producing dicyclopentadiene and isoprene for carrying out the method for producing dicyclopentadiene and isoprene according to an embodiment.
図1に示されるジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造装置100は、分離器10、脱水素反応器20、異性化反応器30、環化脱水素反応器40、第1の蒸留器50、二量化反応器60、第2の蒸留器70、及び、イソプレン抽出器80、並びに、これらの反応器に接続された流路L1~L16及びL21~L23を備える。The dicyclopentadiene and
図1に示される製造装置100を用いてジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造する場合、まず、炭化水素混合物(第1のストリーム)が流路L1を通じて分離器10に供され、任意の分離率で第2のストリームと第4のストリームとに分離される(分離工程)。これにより、第1のストリームの一部が第2のストリームとなり、残部が第4のストリームとなる。第2のストリームは、流路L2を通じて脱水素反応器20に供され、脱水素工程を経てオレフィン割合が富化された第3のストリームが得られる。一方、第4のストリームは、流路L4を通じて異性化反応器30に供され、異性化工程を経てノルマル体の割合が上昇した第5のストリームが得られる。第5のストリームは、流路L5を通じて環化脱水素反応器40に供され、環化脱水素工程を経てノルマル体の少なくとも一部がシクロペンタジエン(CPD)に転換された第6のストリームが得られる。When dicyclopentadiene and isoprene are produced using the
第3のストリームと第6のストリームとは、それぞれ流路L3及びL6を通じて合流させられ、これらが混合された第7のストリームが得られる。第7のストリームは、流路L7を通じて第1の蒸留器50に供され、脱水素反応器20での脱水素反応及び環化脱水素反応器40での環化脱水素反応によって生じたガス分(第8のストリーム)及びC5留分の低沸点成分(第9のストリーム)が第1の蒸留工程によって蒸留分離され、シクロペンタジエン割合が富化された第10のストリームが得られる。第10のストリームは、流路L10を通じて二量化反応器60に供され、第10のストリームに含まれるシクロペンタジエンがDiels Alder反応によってジシクロペンタジエン(DCPD)に転換された第11のストリームが得られる(二量化工程)。第11のストリームは、流路L11を通じて第2の蒸留器70に供され、蒸留操作によってジシクロペンタジエン(第12のストリーム)、C5留分の高沸点成分(第13のストリーム)及びイソプレンが富化された第14のストリームに分離される。第14のストリームは、流路L14を通じてイソプレン抽出器80に供され、イソプレン(第15のストリーム)とその他の成分(第16のストリーム)とに分離される。以上の工程を経て、ジシクロペンタジエン及びイソプレンが製造される。The third and sixth streams are joined through flow paths L3 and L6, respectively, to obtain a seventh stream obtained by mixing these. The seventh stream is supplied to the
図1に示される製造装置100において、第1の蒸留器50で蒸留分離された低沸点成分の少なくとも一部は、第21のストリームとして流路L21を通じて流路L1に供給され、第1のストリームと混合されて再び分離器10に供されてもよい。また、イソプレン抽出器80で抽出されたイソプレン以外の成分の少なくとも一部は、第22のストリームとして流路L22を通じて流路L1に供給され、第1のストリームと混合されて再び分離器10に供されてもよい。更に、第2の蒸留器70で蒸留分離されたジシクロペンタジエン以外の成分の少なくとも一部は、第23のストリームとして流路L23を通じて流路L4に供給され、第4のストリームと混合されて再び異性化反応器30に供されてもよい。In the
製造装置100では、分離器10により分離される炭化水素混合物の一部と残部との比を制御することにより、第2の蒸留器70で回収されるジシクロペンタジエンの回収量と、イソプレン抽出器80で回収されるイソプレンの回収量との比を制御することができる。すなわち、ジシクロペンタジエン及びイソプレンのそれぞれの需要に応じ、製造されるイソプレンの割合を増やしたい場合には、炭化水素混合物の上記一部の割合を増やし、異性化反応器30に供給される第2のストリームの供給量を増加させればよい。一方、製造されるジシクロペンタジエンの割合を増やしたい場合には、炭化水素混合物の上記残分の割合を増やし、異性化反応器30に供給される第4のストリームの供給量を増加させればよい。なお、第2のストリーム及び第4のストリームには、炭化水素混合物の一部及び残部以外の原料を加えてもよい。In the
図2に示されるジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造装置200は、分離器10、脱水素反応器20、異性化環化脱水素反応器90、第1の蒸留器50、二量化反応器60、第2の蒸留器70、及び、イソプレン抽出器80、並びに、これらの反応器に接続された流路L1~L4、L6~L16及びL21~L24を備える。The dicyclopentadiene and
図2に示される製造装置200を用いてジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造する場合、第4のストリームに対して、異性化反応器30での異性化工程及び環化脱水素反応器40での環化脱水素工程に代えて、異性化環化脱水素反応器90での異性化環化脱水素工程を行うこと以外は、製造装置100を用いてジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造する場合と同様の流れでジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造することができる。また、図2に示される製造装置200において、第1の蒸留器50で蒸留分離された低沸点成分の少なくとも一部は、第21のストリームとして流路L21を通じて流路L1に供給され、第1のストリームと混合されて再び分離器10に供されてもよい。また、イソプレン抽出器80で抽出されたイソプレン以外の成分の少なくとも一部は、第22のストリームとして流路L22を通じて流路L1に供給され、第1のストリームと混合されて再び分離器10に供されてもよい。更に、第2の蒸留器70で蒸留分離されたジシクロペンタジエン以外の成分の少なくとも一部は、第23のストリームとして流路L23を通じて流路L4に供給され、第4のストリームと混合されて再び異性化環化脱水素反応器90に供されてもよい。When dicyclopentadiene and isoprene are produced using the
図3に示されるジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造装置300は、分離器10、脱水素反応器20、異性化反応器30、環化脱水素反応器40、第1の蒸留器50、二量化反応器60、第2の蒸留器70、及び、イソプレン抽出器80、並びに、これらの反応器に接続された流路L1~L16及びL21~L24を備える。The dicyclopentadiene and
図3に示される製造装置300を用いてジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造する場合、炭化水素混合物(第1のストリーム)は、流路L1及び流路L2を通じて脱水素反応器20に供され、脱水素工程を経てオレフィン割合が富化された第3のストリームが得られる。第3のストリームは、流路L3及びL7を通じて第1の蒸留器50に供され、脱水素反応器20での脱水素反応によって生じたガス分(第8のストリーム)及びC5留分の低沸点成分(第9のストリーム)が第1の蒸留工程によって蒸留分離され、シクロペンタジエン割合が富化された第10のストリームが得られる。第1の蒸留器50で蒸留分離された低沸点成分の少なくとも一部は、第21のストリームとして流路L21を通じて流路L24に供給される。一方、第10のストリームは、流路L10を通じて二量化反応器60に供され、それ以降は製造装置100を用いた場合と同様の流れでジシクロペンタジエン及びイソプレンが製造される。イソプレン抽出器80で抽出されたイソプレン以外の成分の少なくとも一部は、第22のストリームとして流路L22を通じて流路L24に供給される。そして、第21のストリームと第22のストリームとが合流して第24のストリームとなり、流路L24を通じて分離器10に供される。本実施形態においては、第21のストリームと第22のストリームとの混合物である第24のストリームが、分離器10に供される炭化水素混合物となる。When dicyclopentadiene and isoprene are produced using the
その後、第24のストリームが分離器10により任意の分離率で第2のストリームと第4のストリームとに分離され、それ以降は製造装置100を用いた場合と同様の流れでジシクロペンタジエン及びイソプレンが製造される。The 24th stream is then separated into a second stream and a fourth stream at an arbitrary separation ratio by
図3に示される製造装置300において、第1のストリームは、蒸留分離により炭素数6以上の炭化水素やガソリン成分を除去した後に、流路L1に供給してもよい。In the
また、図3に示される製造装置300において、第2の蒸留器70で抽出されたジシクロペンタジエン以外の成分の少なくとも一部は、第23のストリームとして流路L23を通じて流路L4に供給され、第4のストリームと混合されて再び異性化反応器30に供されてもよい。In addition, in the
以上、本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではない。 The above describes a preferred embodiment of the present disclosure, but the present disclosure is not limited to the above embodiment.
以下、実施例によって本開示を更に詳細に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present disclosure will be explained in further detail below with reference to examples, but the present disclosure is not limited to these examples.
[製造条件]
実施例及び比較例においてジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造する際の各反応器の条件を以下に示す。
<脱水素反応器>
反応温度:550℃
反応圧力:-50kPaG(51.3kPa)
反応雰囲気:炭化水素/スチーム=1/3(質量比)
WHSV:0.2h-1
<異性化反応器>
反応温度:300℃
反応圧力:100kPaG(201.3kPa)
反応雰囲気:炭化水素/水素=1/1(質量比)
WHSV:5.0h-1
<環化脱水素反応器>
反応温度:500℃
反応圧力:-50kPaG(51.3kPa)
反応雰囲気:炭化水素/水素/スチーム=1/1/3(質量比)
WHSV:1.0h-1
<二量化反応器>
反応温度:90℃
反応圧力:400kPaG(501.3kPa)
<膜分離器>
ムライトを支持体としたシリカライト膜を分離膜として備える膜分離器を使用した。
[Manufacturing conditions]
The conditions for each reactor when producing dicyclopentadiene and isoprene in the examples and comparative examples are shown below.
<Dehydrogenation Reactor>
Reaction temperature: 550° C.
Reaction pressure: -50 kPaG (51.3 kPa)
Reaction atmosphere: Hydrocarbon/Steam=1/3 (mass ratio)
WHSV:0.2h -1
<Isomerization Reactor>
Reaction temperature: 300° C.
Reaction pressure: 100 kPaG (201.3 kPa)
Reaction atmosphere: Hydrocarbon/hydrogen = 1/1 (mass ratio)
WHSV:5.0h -1
<Cyclization dehydrogenation reactor>
Reaction temperature: 500° C.
Reaction pressure: -50 kPaG (51.3 kPa)
Reaction atmosphere: Hydrocarbon/Hydrogen/Steam = 1/1/3 (mass ratio)
WHSV:1.0h -1
<Dimerization Reactor>
Reaction temperature: 90°C
Reaction pressure: 400 kPaG (501.3 kPa)
<Membrane separator>
A membrane separator having a silicalite membrane with mullite as a support as a separation membrane was used.
(実施例1)
ナフサを原料としたスチームクラッカーからジエンを分離して得られたC5留分を炭化水素混合物(第1のストリーム)とし、図1に示す製造装置により、分離工程、脱水素工程、異性化工程、環化脱水素工程、第1の蒸留工程、二量化工程、第2の蒸留工程及びイソプレン抽出工程を行って、ジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造した。図1中の流路L1~L16の番号は、当該流路を通るストリームの番号と対応している。上記製造装置には、流路L21~L23は設けていない。
Example 1
A C5 fraction obtained by separating dienes from a steam cracker using naphtha as a raw material was used as a hydrocarbon mixture (first stream), and dicyclopentadiene and isoprene were produced by carrying out a separation step, a dehydrogenation step, an isomerization step, a cyclization dehydrogenation step, a first distillation step, a dimerization step, a second distillation step, and an isoprene extraction step using the production apparatus shown in Figure 1. The numbers of the flow paths L1 to L16 in Figure 1 correspond to the numbers of the streams passing through the corresponding flow paths. The production apparatus is not provided with flow paths L21 to L23.
第1のストリームを、流路L1を通じて分離器10に供し、任意の分離率で第2のストリームと第4のストリームとに分離した(分離工程)。これにより、第1のストリームの一部を第2のストリームとし、残部を第4のストリームとした。第2のストリームは、流路L2を通じて脱水素反応器20に供し、脱水素工程を行って、オレフィン割合が富化された第3のストリームを得た。一方、第4のストリームは、流路L4を通じて異性化反応器30に供し、異性化工程を行って、ノルマル体の割合が上昇した第5のストリームを得た。第5のストリームは、流路L5を通じて環化脱水素反応器40に供し、環化脱水素工程を行って、ノルマル体の一部がシクロペンタジエン(CPD)に転換された第6のストリームを得た。The first stream was fed to the
第3のストリームと第6のストリームとは、それぞれ流路L3及びL6を通じて合流させ、これらが混合された第7のストリームを得た。第7のストリームは、流路L7を通じて第1の蒸留器50に供し、脱水素反応器20での脱水素反応及び環化脱水素反応器40での環化脱水素反応によって生じたガス分(第8のストリーム)及びC5留分の低沸点成分(第9のストリーム)を第1の蒸留工程によって蒸留分離し、シクロペンタジエン割合が富化された第10のストリームを得た。第10のストリームは、流路L10を通じて二量化反応器60に供し、第10のストリームに含まれるシクロペンタジエンをDiels Alder反応によってジシクロペンタジエン(DCPD)に転換し、第11のストリームを得た(二量化工程)。第11のストリームは、流路L11を通じて第2の蒸留器70に供し、蒸留操作によってジシクロペンタジエン(第12のストリーム)、C5留分の高沸点成分(第13のストリーム)及びイソプレンが富化された第14のストリームに分離した。第14のストリームは、流路L14を通じてイソプレン抽出器80に供し、イソプレン(第15のストリーム)とその他の成分(第16のストリーム)とに分離した。以上の工程を経て、ジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造した。The third and sixth streams were joined through flow paths L3 and L6, respectively, to obtain a seventh stream in which they were mixed. The seventh stream was supplied to the
表1に、各ストリームに含まれる成分の割合及び各ストリームの相対流量を示した。表1に示す相対流量は、分離器10での入口流量に対する脱水素反応器20への流量割合(以下、「分離率」と言う)が0.5であるときの各ストリームの流量を明記したものである。The proportion of components contained in each stream and the relative flow rate of each stream are shown in Table 1. The relative flow rates shown in Table 1 indicate the flow rate of each stream when the ratio of the flow rate to the
分離率を0、0.2、0.5、0.7、又は、1とした場合の、分離率と各製品得率との関係を表2に示す。Table 2 shows the relationship between separation rate and each product yield when the separation rate is 0, 0.2, 0.5, 0.7, or 1.
(比較例1)
図1に示す製造装置から異性化反応器30を除去し、分離器10に代えて、イソ体とノルマル体とを分離可能な膜分離器を設けた製造装置を用いたこと以外は実施例1と同様にして、ジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造した。
(Comparative Example 1)
Dicyclopentadiene and isoprene were produced in the same manner as in Example 1, except that the
より詳しくは、実施例1と同じ第1のストリームを、流路L1を通じて膜分離器に供し、イソ体からなる第2のストリームとノルマル体からなる第4のストリームとに分離した。第2のストリームは、流路L2を通じて脱水素反応器20に供し、脱水素工程を行って、オレフィン割合が富化された第3のストリームを得た。一方、第4のストリームは、流路L4を通じて環化脱水素反応器40に供し、環化脱水素工程を行って、ノルマル体の一部がシクロペンタジエン(CPD)に転換された第6のストリームを得た。それ以降は、実施例1と同様の操作を行った。なお、比較例1では、第4のストリームを環化脱水素反応器40に供しているため、第5のストリームは存在しない。図1中の流路L1~L4及びL6~L16の番号は、当該流路を通るストリームの番号と対応している。More specifically, the first stream, which is the same as that in Example 1, was fed to a membrane separator through flow path L1 and separated into a second stream consisting of isoforms and a fourth stream consisting of normal forms. The second stream was fed to a
上記方法では、膜分離器により、第1のストリームをイソ体からなる第2のストリームとノルマル体からなる第4のストリームとに分離するため、その分離率は炭化水素混合物に依存し、調整不可である。表3に、各ストリームに含まれる成分の割合及び各ストリームの相対流量を示した。In the above process, the first stream is separated into a second stream consisting of iso-isomers and a fourth stream consisting of normal-isomers by a membrane separator, and the separation ratio is dependent on the hydrocarbon mixture and cannot be adjusted. Table 3 shows the proportions of the components in each stream and the relative flow rates of each stream.
(実施例2)
接触分解装置より得られたC5留分を炭化水素混合物(第1のストリーム)としたこと以外は実施例1と同様にして、ジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造した。表4に、各ストリームに含まれる成分の割合及び各ストリームの相対流量を示した。表4に示す相対流量は、分離率が0.5であるときの各ストリームの流量を明記したものである。また、分離率を0、0.2、0.5、0.7、又は、1とした場合の、分離率と各製品得率との関係を表5に示す。
Example 2
Dicyclopentadiene and isoprene were produced in the same manner as in Example 1, except that the C5 fraction obtained from the catalytic cracking unit was used as the hydrocarbon mixture (first stream). Table 4 shows the proportions of components contained in each stream and the relative flow rates of each stream. The relative flow rates shown in Table 4 indicate the flow rates of each stream when the separation rate is 0.5. Table 5 shows the relationship between the separation rate and the yield of each product when the separation rate is 0, 0.2, 0.5, 0.7, or 1.
(比較例2)
接触分解装置より得られたC5留分を炭化水素混合物(第1のストリーム)としたこと以外は比較例1と同様にして、ジシクロペンタジエン及びイソプレンを製造した。表6に、各ストリームに含まれる成分の割合及び各ストリームの相対流量を示した。
(Comparative Example 2)
Dicyclopentadiene and isoprene were produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the C5 fraction obtained from the catalytic cracking unit was used as the hydrocarbon mixture (first stream). Table 6 shows the proportions of the components contained in each stream and the relative flow rates of each stream.
(実施例3)
実施例1の製造方法における一連の工程を1サイクル目とし、この一連の工程を繰り返し行った。一連の工程を繰り返し行う際に、第9のストリームのうち90質量%を第21のストリームに、第13のストリームのうち90質量%を第23のストリームに、第16のストリームのうち90質量%を第22のストリームに供することで、成分のリサイクルを行った。第21のストリーム及び第22のストリームは、次のサイクルの第1のストリームと混合し、第1’のストリームとして分離器10に供し、第23のストリームは、次のサイクルの第4のストリームと混合し、第4’のストリームとして異性化反応器30に供した。一連の工程は50サイクル以上行い、各ストリームの成分が安定することを確認した。
Example 3
The series of steps in the production method of Example 1 was set as the first cycle, and this series of steps was repeated. When the series of steps was repeated, 90 mass% of the 9th stream was supplied to the 21st stream, 90 mass% of the 13th stream was supplied to the 23rd stream, and 90 mass% of the 16th stream was supplied to the 22nd stream, thereby recycling the components. The 21st and 22nd streams were mixed with the 1st stream of the next cycle and supplied to the
表7に、成分が安定した50サイクル目以降の各ストリームに含まれる成分の割合及び各ストリームの相対流量を示した。表7に示す相対流量は、分離器10での入口流量に対する脱水素反応器20への流量割合(分離率)が0.5であるときの各ストリームの流量を明記したものである。分離率を0、0.2、0.5、0.7、又は、1とした場合の、分離率と各製品得率との関係を表8に示す。表8に示した結果は、全てのサイクルで分離率を同表に示した値とした場合の結果である。Table 7 shows the proportion of components contained in each stream and the relative flow rate of each stream from the 50th cycle onwards when the components have stabilized. The relative flow rates shown in Table 7 indicate the flow rate of each stream when the ratio of the flow rate to the
(実施例4)
実施例2の製造方法における一連の工程を1サイクル目とし、この一連の工程を繰り返し行った。一連の工程を繰り返し行う際に、第9のストリームのうち90質量%を第21のストリームに、第13のストリームのうち90質量%を第23のストリームに、第16のストリームのうち90質量%を第22のストリームに供することで、成分のリサイクルを行った。第21のストリーム及び第22のストリームは、次のサイクルの第1のストリームと混合し、第1’のストリームとして分離器10に供し、第23のストリームは、次のサイクルの第4のストリームと混合し、第4’のストリームとして異性化反応器30に供した。一連の工程は50サイクル以上行い、各ストリームの成分が安定することを確認した。
Example 4
The series of steps in the production method of Example 2 was set as the first cycle, and this series of steps was repeated. When the series of steps was repeated, 90 mass% of the 9th stream was supplied to the 21st stream, 90 mass% of the 13th stream was supplied to the 23rd stream, and 90 mass% of the 16th stream was supplied to the 22nd stream, thereby recycling the components. The 21st and 22nd streams were mixed with the 1st stream of the next cycle and supplied to the
表9に、成分が安定した50サイクル目以降の各ストリームに含まれる成分の割合及び各ストリームの相対流量を示した。表9に示す相対流量は、分離器10での入口流量に対する脱水素反応器20への流量割合(分離率)が0.5であるときの各ストリームの流量を明記したものである。分離率を0、0.2、0.5、0.7、又は、1とした場合の、分離率と各製品得率との関係を表10に示す。表10に示した結果は、全てのサイクルで分離率を同表に示した値とした場合の結果である。Table 9 shows the proportion of components contained in each stream and the relative flow rate of each stream from the 50th cycle onwards when the components have stabilized. The relative flow rates shown in Table 9 indicate the flow rate of each stream when the ratio of the flow rate to the
表1~表6に示した結果から明らかなように、同じ炭化水素混合物を用いた場合において、比較例の製造方法では、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの生産バランスの調整ができないのに対し、実施例の製造方法では、分離率を変えることで、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの生産バランスの調整が可能であることが確認された。また、表7~表10に示した結果から明らかなように、成分をリサイクルしながら一連の工程を繰り返し行うことで、ジシクロペンタジエン及びイソプレンを安定して高い収率(相対流量)で得ることができると共に、分離率を変えることで、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの生産バランスの調整が可能であることが確認された。 As is clear from the results shown in Tables 1 to 6, when the same hydrocarbon mixture is used, the production balance of dicyclopentadiene and isoprene cannot be adjusted in the production method of the comparative example, whereas it was confirmed that the production balance of dicyclopentadiene and isoprene can be adjusted by changing the separation rate in the production method of the example. Furthermore, as is clear from the results shown in Tables 7 to 10, it was confirmed that dicyclopentadiene and isoprene can be obtained in a stable and high yield (relative flow rate) by repeatedly performing a series of steps while recycling the components, and that the production balance of dicyclopentadiene and isoprene can be adjusted by changing the separation rate.
10…分離器、20…脱水素反応器、30…異性化反応器、40…環化脱水素反応器、50…第1の蒸留器、60…二量化反応器、70…第2の蒸留器、80…イソプレン抽出器、90…異性化環化脱水素反応器、L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8,L9,L10,L11,L12,L13,L14,L15,L16,L21,L22,L23,L24…流路、100,200,300…ジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造装置。 10...separator, 20...dehydrogenation reactor, 30...isomerization reactor, 40...cyclization dehydrogenation reactor, 50...first distillation reactor, 60...dimerization reactor, 70...second distillation reactor, 80...isoprene extractor, 90...isomerization cyclization dehydrogenation reactor, L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10, L11, L12, L13, L14, L15, L16, L21, L22, L23, L24...flow path, 100, 200, 300...dicyclopentadiene and isoprene production apparatus.
Claims (4)
前記炭化水素混合物の前記一部を含む第1の混合物を脱水素処理することで、イソプレンを含有する第1の生成物を得る脱水素工程と、
前記炭化水素混合物の前記残部を含む第2の混合物を異性化処理及び環化脱水素処理することで、シクロペンタジエンを含有する第2の生成物を得る異性化環化脱水素工程と、
前記第1の生成物と前記第2の生成物とを混合した混合生成物から、前記シクロペンタジエンの二量化及び抽出蒸留によってジシクロペンタジエンを回収する第1の回収工程と、
前記第1の回収工程での非回収物から抽出蒸留によってイソプレンを回収する第2の回収工程と、
を有し、
前記異性化処理において、前記イソ体の少なくとも一部をノルマル体に異性化する、ジシクロペンタジエン及びイソプレンの製造方法。 A separation step of separating a hydrocarbon mixture containing normal isomers and iso isomers of hydrocarbons having a carbon number of 5 into a part and a remainder;
a dehydrogenation step of dehydrogenating a first mixture comprising said portion of said hydrocarbon mixture to obtain a first product comprising isoprene;
an isomerization/cyclodehydrogenation step of isomerizing and cyclodehydrogenating a second mixture comprising the remainder of the hydrocarbon mixture to obtain a second product comprising cyclopentadiene;
a first recovery step of recovering dicyclopentadiene from a mixed product obtained by mixing the first product and the second product by dimerizing the cyclopentadiene and extractive distillation;
a second recovery step of recovering isoprene from the non-recovered product of the first recovery step by extractive distillation;
having
In the isomerization treatment, at least a portion of the iso isomer isomerized to a normal isomer.
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