BRPI0710569A2 - catalisador de óxido multi-metálico e método para produção de ácido (met) acrìlico pelo uso do mesmo - Google Patents

catalisador de óxido multi-metálico e método para produção de ácido (met) acrìlico pelo uso do mesmo Download PDF

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Yeon-Shick Yoo
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Abstract

CATALISADOR DE óXIDO MULTI-METáLICO E MéTODO PARA PRODUçãO DE áCIDO (MET) ACRILICO PELO USO DO MESMO. A presente invenção fornece um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb (desde que Te não esteja incluído); um método para produção de ácido (met)acrílico a partir de pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, no qual um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb (desde que Te não esteja incluído) é usado como um catalisador; e um reator usado para produção de ácido (met)acrílico a partir de pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, no qual um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb (desde que Te não esteja incluído) é usado como um catalisador. Além disso, a presente invenção fornece um método para produção de ácido (met)acrílico a partir de pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter pelo uso um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb como um catalisador, sem qualquer processo adicional de conversão de (met)acroleína em ácido (met)acrílico.

Description

"CATALISADOR DE OXIDO MULTI-METÁLICO E MÉTODO PARA PRODUÇÃODE ÁCIDO (MET) ACRÍLICO PELO USO DO MESMO"
Campo Técnico
A presente invenção refere-se a um óxido metálico (multi-óxido metálico) de com-posto baseado em Mo-Bi-Nb1 e um método para produção de ácido (met)acrílico a partir depropileno ou similares pelo uso do composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb comoum catalisador. Além disso, a presente invenção refere-se a um método para produção deácido (met) acrílico a partir de propileno ou similares por uma reação em uma etapa comcatalisador.
Esse pedido de patente reivindica prioridade do Pedido de Patente Coreano No. 10-2006-71061 depositado em 27 de julho de 2006 em KIPO1 cuja divulgação é incorporadaaqui por referência em sua integridade.
Histórico da Técnica
Um processo para produção de um ácido graxo insaturado a partir de olefina pormeio de um aldeído insaturado é um processo típico de oxidação catalítica de fase gasosa.
Exemplos particulares dos mesmos incluem um processo de produção de ácido(met) acrílico a partir de um material de partida tal como propileno, propano, isobutileno,álcool t-butílico ou metil-t-butil éter (referido como 'propileno ou similares', daqui por diante)por meio de correspondente (met)acroleína.
Nesse sentido, na primeira etapa de oxidação parcial de olefinas o aldeído insatu-rado, óxidos metálicos do composto que contêm molibdênio e bismuto são geralmente usa-dos como um catalisador, na segunda etapa de oxidação parcial do aldeído insaturado, oqual é um produto principal da primeira etapa, o ácido graxo insaturado, óxidos metálicos docomposto que contêm molibdênio e vanádio são usados como um catalisador.
Mais particularmente, na primeira etapa, propileno ou similares são oxidados por o-xigênio, gás inerte para diluição, vapor de água e uma certa quantidade de um catalisador,de modo a produzir (met)acroleína como um produto principal. Então, na segunda etapa, a(met) acroleína é oxidada por oxigênio, gás inerte para diluição, vapor de água e uma certaquantidade de um catalisador, de modo a produzir ácido (met)acrílico. O catalisador usadona primeira etapa é um óxido metálico multinário baseado em Mo-Be, o qual oxida propilenoou similares para produzir (met)acroleína como um produto principal. Também, alguma(met)acroleína é continuamente oxidada do mesmo catalisador para parcialmente produzirácido (met)acrílico. O catalisador usado na segunda etapa é um óxido metálico multináriobaseado em Mo-V, o qual principalmente oxida (met)acroleína da mistura de gases que con-têm a (met)acroleína produzida a partir da primeira etapa para produzir ácido (met)acrílicocomo um produto principal.
Um reator para executar o processo supracitado é fornecido tanto em uma tal ma-neira que ambas as duas etapas podem ser executadas em um sistema, ou em uma tal ma-neira que as duas etapas podem ser executadas em sistemas diferentes.
Como citado acima, o catalisador de primeira etapa envolvido na oxidação parcialda fase gasosa usando-se propileno ou similares como um material de partida é o multi-óxido metálico baseado em Mo-Bi, com o qual (met)acroleína é produzida como um produtoprincipal e 10% ou menos de ácido (met)acrílico é produzido.
Como divulgado em JP-A-8-3093, um catalisador convencional de primeira etapa éum composto óxido representado pela fórmula de Moa-Bib-Fec-Ad-Be-CrDg-Ox (onde Mo, Bi eFe representam molibdênio, bismuto e ferro, respectivamente; A é níquel e/ou cobalto; B épelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em manganês, zinco,cálcio, magnésio, estanho e chumbo; C é pelo menos um elemento selecionado a partir deum grupo consistindo em fósforo, boro, arsênico, elementos do Grupo 6B na Tabela Periódi-ca, tungstênio, antimônio e silicone; D é pelo menos um elemento selecionado a partir deum grupo consistindo em potássio, rubídio, césio e tálio; quando a=12, 0<b<10, 0<c<10,1 ad^O, O^^O, 0<f<20, e 0<g<2; e χ é um valor definido pelo estado de oxidação de cadaelemento). Quando a oxidação catalítica de fase gasosa de propileno é executada com oxi-gênio molecular pelo uso de catalisador de primeira etapa, e pelo leito de operação do cata-lisador de primeira etapa a uma temperatura de 325 °C, a acroleína é produzida com umrendimento de 81,3 mol% e o ácido acrílico é produzido com um rendimento de 11 mol%.Em outras palavras, o conteúdo de ácido acrílico é baixo no produto reacional obtido pelouso do catalisador de primeira etapa.
Enquanto isso, JP-A-5-293389 divulga um catalisador representado pela fórmula deMoaBibFecAdXeYfZgSihOi (onde Mo, Bi, Fe, Si, e O representam molibdênio, bismuto, ferro,silicone e oxigênio, respectivamente; A é pelo menos um elemento selecionado a partir deum grupo consistindo em cobalto e níquel; X é pelo menos um elemento selecionado a partirde um grupo consistindo em magnésio, zinco, manganês, cálcio, cromo, nióbio, prata, bário,estanho, tantalo e chumbo; Y é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupoconsistindo em fósforo, boro, enxofre, selênio, elementos do Grupo 6B na Tabela Periódica,cério, tungstênio, antimônio e titânio; Z é pelo menos um elemento selecionado a partir deum grupo consistindo em lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e tálio; e cada de um, b, c, d, e,f, g, h e i representa a razão atômica de cada elemento, desde que quando a=12, b = 0,01 a3, c = 0,01 a 5, d = 1 a 12, e = 0 a 6, f = 0 a 5, g = 0,001 a 1, e h = 0 a 20, e i é um númeroatômico de oxigênio necessário para satisfazer a velência atômica de cada elemento).Quando a oxidação catalítica de fase gasosa de propileno é executada pelo uso do catalisa-dor acima para produzir acroleína e ácido acrílico, o ácido acrílico é produzido com um ren-dimento de 6,2 mol% sob uma razão de conversão de propileno de 99,1 mol% e uma seleti-vidade de acroleína de 89,6 mol%. Em outras palavras, o conteúdo de ácido acrílico é stillbaixo no produto reacional obtido pelo uso o catalisador de primeira etapa.
Além disso, o processo de produção conhecido compreendendo a oxidação parcialem duas etapas requer um reator ou uma zona reacional separada em cada etapa reacional,e catalisadores que têm composições diferentes são fornecidos de acordo com as necessi-dades de cada etapa. Ou seja, hardware (physical operating sistema) deveria ser controladoe supervisionado sob as condições reacionais ótimas, do qual a complexidade causa pro-blemas e dificuldades na operação.
Divulgação
Problema Técnico
A presente invenção fornece um catalisador capaz de produzir ácido (met)acrílicocom alta produtividade, no qual os problemas acima citados são resolvidos pelo uso de ummétodo simples e econômico, ou seja, reação com catalisador em uma etapa.
Além disso, a presente invenção fornece um processo reacional em uma etapa paraestavelmente produzir ácido (met)acrílico a um alto rendimento durante um longo período detempo, no qual problemas tais como um ponto quente problemático em uma reação exotér-mica típica, degradação e uma redução em rendimento devido a ponto quente podem serresolvidos pelo empacotamento de um catalisador desejável.
Solução Técnica
A presente invenção fornece um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb(desde que Te não esteja incluído).
Além disso, a presente invenção fornece um processo para produção de ácido(met)acrílico usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consis-tindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter pelo uso umcomposto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb (desde que Te não esteja incluído) comoum catalisador.
Além disso, a presente invenção fornece um processo para produção de ácido(met)acrílico usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consis-tindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter pelo uso umcomposto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb como um catalisador, sem qualquer pro-cesso adicional de conversão de (met)acroleína em ácido (met)acrílico. Além disso, a pre-sente invenção fornece um reator para produção de ácido (met)acrílico usando-se pelo me-nos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, iso-butileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, no qual um composto baseado em óxido metáli-co de Mo-Bi-Nb é usado como um catalisador.
Efeitos Vantajosos
De acordo com a presente invenção, quando o catalisador de primeira etapa com-preendendo um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb como um componenteessencial é apenas usados na produção de ácido (met)acrílico usando-se propileno ou simi-lares, o rendimento e/ou a seletividade de ácido (met)acrílico aumenta nos produtos reacio-nais, e assim a segunda etapa de oxidação e um catalisador separado necessário para con-versão de (met)acroleína ao ácido acrílico no processo em duas etapas convencional nãosão necessários, e a aquecimento de formação é eficazmente controlado pelo empacota-mento de um catalisador eficaz. Como resultado, o ácido (met)acrílico pode ser estavelmen-te produzido com alto rendimento por um longo período de tempo.
Descrição dos Desenhos
A Fig. 1 é um vista esquemática que ilustra a estrutura de um reator de leito fluidi-zado capaz de usar um catalisador de acordo com a presente invenção.
Melhor Modo
Os catalisadores de oxido metálico da primeira etapa baseados em Mo-Bi para aprodução de (met)acroleína por oxidação de propileno ou similares, os quais foram divulga-dos até o momento, geralmente fornecem seletividade de propileno ou similares a(met)acroleína e ácido (met)acrílico de cerca de 90 mol% ou mais, onde a razão molar de(met)acroleína para ácido (met)acrílico no produto reacional na primeira-etapa é de cerca de9:1. Adicionalmente, quando o produto reacional na primeira-etapa é submetido até a reaçãode segunda etapa, é possível obter um produto compreendendo ácido (met)acrílico comoum produto principal a partir de (met)acroleína.
Os presentes inventores descobriram que quando um catalisador de óxido metálicoda primeira etapa baseado em Mo-Bi que também contêm Nb, ou seja, um composto base-ado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é preparado e usado como o catalisador da reação naprimeira etapa, o ácido (met)acrílico é produzido usando-se propileno at rendimento de 60mol% ou mais por reação catalítica durante um processo em uma etapa.
Portanto, como em comparação a outros óxidos metálicos baseados em Mo-Bi u-sados como o catalisador da reação na primeira etapa no processo reacional em duas eta-pas convencional, quando o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordocom a presente invenção é usado como um catalisador, é fornecida maior seletividade deácido (met)acrílico nos produtos reacionais obtidos pela reação catalítica usando-se o catali-sador. Como resultado, a segunda etapa adicional de reação catalítica, na qual(met)acroleína é convertida em ácido (met)acrílico, pode ser minimizada ou excluída. Domesmo modo, na presente invenção, o ácido (met)acrílico pode ser produzido a partir depropileno ou similares a um alto rendimento, por um processo em uma etapa compreenden-do um única série de catalisador ou por um reação compreendendo uma reação minimizadacom catalisador em duas etapas, a qual é impossível com a composição catalisadora con-vencional.
(1) o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb da presente invenção épreferencialmente um oxido metálico composto representado pela seguinte fórmula 1.
Fórmula 1
MoaBibNbcAdBeCfDgEhFiOj
onde Mo representa molibdênio, Bi representa bismuto, e Nb representa nióbio;
A é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em W,Sb, Como, P, Sn e Pb;
B é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Fe,Zn, Cr, Mn, Cu, Pd, Ag e Ru;
C é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Co,Cd1Ta1PteNi;
D é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Si,Al, Zr, V e Ce;
E é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Se,Ga, Ti, Ge, Rh e Au;
Fé pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Na,K, Li, Rb, Cs, Ca, Mg, Sr, Ba e MgO;
cada de um, b, c, d, e, f, g, h, i, e j representa a razão atômica de cada elemento; e
quando a=12, b é 0,01 a 20, c é 0,001 a 20, d é 0 a 15, e é 0 a 20, f é 0 a 20, g é 0a10, hé0a10, i é 0 a 10, ejéum valor definido pelo estado de oxidação de cada um doselementos acima.
Quando usado como um catalisador, o composto baseado em óxido metálico deMo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção pode ser usado sozinho ou pode ser suporta-do em um veículo inerte. Exemplos de veículo incluem alumina porosa ou não-porosa, sílica-alumina, carbeto de silício, dióxido de titânio, óxido de magnésio, esponja de alumínio, ousimilares. Adicionalmente, o veículo pode assumir uma forma cilíndrica, um forma cilíndricaoca, ou uma forma esférica, mas não é limitado às mesmas. Por exemplo, um catalisadorque têm uma forma cilíndrica preferencialmente tem uma razão de comprimento a diâmetro(diâmetro externo) (razão C/D) de 1 a 1,3, e mais preferencialmente tem uma razão C/D de1. Um catalisador que tem uma forma cilíndrica ou esférica preferencialmente tem um diâ-metro externo de 3 a 10 mm, mais preferencialmente de 4 a 8 mm.
O composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente in-venção pode ser preparado por um método típico para a produção de um óxido metálicocomposto, exceto que uma composição diferente é usada.
Não há limitação particular na forma de um metal precursor que forme o compostobaseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb. Por exemplo, um composto que é fornecido origi-nalmente a partir de de um óxido ou pode ser convertido em um óxido por aquecimento (ouseja, calcinação) pelo menos na presença de oxigênio, por exemplo, halogeneto, nitreto,formato, oxalato, citrato, acetato, carbonato, complexo amina, sal de amônio e/ou hidróxidopode ser usado como um material de partida.
De acordo com uma modalidade da presente invenção, o método para preparo doóxido metálico composto compreende a etapas de: dissolver ou dispersar uma quantidadepredeterminada (quantidade estequiométrica) de cada material de partida que contêm cadaelemento em um meio aquoso; aquecimento da solução ou dispersão resultante sob agita-ção; permitir que o sistema evapore para obter um sólido seco e secar e pulverizar o sólido;e moldar o pó em uma forma desejada via moldagem por extrusão para obter comprimidosou grânulos. Nesse caso, fibras de vidro e fibras inorgânicas incluindo diversos tipos de fi-bras monocristalinas, os quais são conhecidos por melhorarem a força e resistência frictio-nal, podem ser ainda adicionados. Adicionalmente, para controlar a propriedades do catali-sador para uma reprodutilidade excelente, outros aditivos conhecidos como Iigantes em pó,tal como nitrato de amônio, celulose, amido, álcool polivinílico, ácido esteárico, ou similares,podem ser usados.
O óxido metálico composto catalisador de acordo com a presente invenção podeser obtido por calcinação do produto moldado ou o produto suportado em um veículo sobum fluxo de 0,2 a 2 m/s a 200 a 600 ºC por cerca de 1 a 10 horas ou mais. A etapa de calci-nação pode ser executada sob uma atmosfera de gás inerte, uma atmosfera oxidativa, porexemplo, ar (uma mistura de gás inerte e oxigênio), ou uma atmosfera redutiva (por exem-pio, uma mistura de gás inerte, oxigênio e NH3, CO e/ou H2). A etapa de calcinação pode serexecutada durante um período de diversos minutos a diversas horas, e o período de calci-nação geralmente diminui na medida em que a temperatura aumenta.
(2) o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presenteinvenção pode ser usado como um catalisador para produzir ácido (met)acrílico a partir depelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propa-no, isobutileno, álcool t-butílico, e metil-t-butil éter.
Nesse caso, dentre os produtos reacionais obtidos por ação catalítica do compostobaseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb, o ácido (met)acrílico é produzido a um rendimentode 60 mol% ou mais.
Portanto, o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com apresente invenção pode ser usado como um catalisador produção de ácido (met)acrílico apartir de pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propile-no, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, sem qualquer processo adicionalde conversão de (met)acroleína em ácido (met)acrílico.
Particularmente, o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordocom a presente invenção pode ser usado como um catalisador para a primeira-etapa parcialoxidação em um processo para produção de ácido (met)acrílico, o processo compreendendouma primeira etapa para a produção de (met)acroleína a partir da reagentes tal como propi-Ieno ou similares e uma segunda etapa para produção de ácido (met)acrílico a partir da(met)acroleína.
Além disso, o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com apresente invenção pode ser usado como um componente catalítico eficaz de pelo menos umleito catalisador, quando a zona reacional na qual o ácido (met)acrílico é produzido usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, pro-pano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter é acondicionado com dois ou mais leitoscatalisadores.
Quando a oxidação catalítica de fase gasosa é conduzida pelo uso do compostobaseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção como um cata-lisador, não há limitação particular em condições de operação e sistemas dos mesmos usa-dos no processo. Os reagentes que podem ser usados na presente invenção incluem osreagentes convencionais de leitos fixos, leitos fluidizados, e leitos móveis.
Quando o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a pre-sente invenção é usado como um catalisador para oxidação parcial de propileno ou simila-res, o ácido (met)acrílico pode ser produzido por um processo em uma etapa, através doqual o ácido (met)acrílico pode ser produzido usando-se um reator de leito fluidizado comoilustrado na Fig. 1.
Nesse sentido, o fluxo de partículas de catalisadores e reagentes no reator de leitofluidizado, e após reação, eles fluem para fora do reator. Então, eles são resfriados e circu-lados através do reator.
Com referência à Fig. 1, o reator de leito fluidizado será descrito em detalhe.
Um gás reacional que contêm propileno ou similares é pré-aquecido a temperaturareacional em um trocador de aquecimento 1, e os catalisadores sólidos e o gás reacionalsão misturados para passar através do reator de leito fluidizado 2. A oxidação parcial é ge-rada no reator. Subseqüentemente, não-reagentes e produtos (por exemplo, ácido acrílico)fluem para fora do reator em um estado misturado, e a os catalisadores sólidos e a produzi-do gás são separados em um separador de catalisador 3. Os catalisadores separados noseparador de catalisador 3 se regeneram para inativar catalisadores em um catalisador re-generador 4, e catalisadoras novos são fornecidos. Enquanto isso, o gás produzido separa-do no separador de catalisador 3 é resfriado a uma variação de temperatura para purificaçãoem um trocador de aquecimento em placa 5, e então fornecido em um processo de purifica-ção. Nesse momento, o trocador de aquecimento em placa 5 pode ser usado para pré-aquecer um gás de reciclagem.
No reator de leito fluidizado, já que o tamanho de partícula de catalisador é peque-no e fluidizado, a quantidade de aquecimento gerado na superfície da partícula de catalisa-dor pode ser minimizada. Portanto, quando o ácido (met)acrílico é produzido a partir de pro-pileno ou similares em processo em uma etapa, ao invés de processo em duas etapas, oaquecimento não é gerado através de processo em duas etapas, mas simultaneamente ge-rado em processo em uma etapa, causando assim um problemático ponto quente. Assim,para solucionar o problema devido a ponto quente, o reator de leito fluidizado é mais prefe-rencial do que o reator de leito fixo.
Enquanto isso, exemplo de reator de leitos fixos inclui um reator do tipo concha etubo, e o composto baseado em oxido metálico de Mo-Bi-Nb da presente invenção é acon-dicionado em um tubo reacional, e usado como um leito catalisador fixo para a produção deácido (met)acrílico. Por exemplo, a zona reacional para a produção de ácido (met)acrílico apartir de um reagente tal como propileno ou similares pode ser acondicionado com dois oumais dos leitos catalisadores, e a esse momento, pelo menos um do leito catalisador, noqual um componente catalítico eficaz é composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb,pode ser usado.
As condições reacionais, as quais são geralmente adotadas para a produção de á-cido (met)acrílico e (met)acroleína a partir de um reagente tal como propileno ou similaresvia oxidação catalítica de fase gasosa, pode ser usado. Por exemplo, uma mistura de gasescomo um material de partida, o qual contém 4 vol% ou mais de reagentes tais como propile-no ou similares, 10 a 20 vol% de oxigênio molecular, e 60 a 80 vol% de gás inerte funcio-nando como um diluente (por exemplo, nitrogênio, dióxido de carbono, vapor, ou similares),é colocada em contato com o catalisador de acordo com a presente invenção, a uma tempe-ratura de 250 a 500 0C sob uma pressão de 0,1 a 3 kg/cm2 G com uma velocidade espacialde 300 a 5000 hr-1 (STP) para realizar uma reação desejada.
(3) De acordo com a presente invenção, o ácido (met)acrílico pode ser estavelmen-te produzido com alto rendimento por um longo período de tempo, no qual problemas taiscomo um ponto quente problemático em uma reação exotérmica típica, acúmulo de aqueci-mento e uma redução em rendimento devido a ponto quente pode ser resolvida pelo contro-le da atividade de um catalisador que contêm composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb e aquecimento de reação catalítica.
A atividade catalítica pode ser controlada pelo controle da razão Nb/Mo, tempo decalcinação de catalisador, a quantidade de ar fornecida, e o tamanho de catalisador.
De acordo com a presente invenção, o ácido (met)acrílico pode ser produzido pelouso de catalisadores de atividade controlada, no qual os leitos catalisadores em cada tubono reator de concha e tubo são acondicionados com diversos tipos de catalisadores paragradualmente aumentar sua atividade a partir de entrada até a saída.
Ou seja, a zona reacional pode ser acondicionada com dois ou mais dos diferentesleitos catalisadores de modo que o tamanho de partícula do catalisador nos leitos catalisa-dores que têm um componente catalítico eficaz de composto baseado em óxido metálico deMo-Bi-Nb gradualmente diminui a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos,até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados.
Modo para Invenção
Daqui por diante, a presente invenção será descrita em detalhe com referência aos
Exemplos e Exemplos Comparativos. Entretanto, esses Exemplos são para fins ilustrativosapenas, e não se pretende que a invenção seja limitada aos mesmos.Exemplo de Preparação CatalisadorExemplo de Preparação 1: Catalisador 1 2500 mL de água destilada foram aquecidos e agitados a 70 a 85 0C e 1000 g demolibdato de amônio foram dissolvidos na mesma para formar uma solução 1. Então, 274 gde nitrato de bismuto, 228 g de nitrato ferroso e 2,3 g de nitrato de potássio foram adiciona-dos a 400 mL de água destilada, os materiais foram misturados vigorosamente, 71 g de áci-do nítrico foram adicionados à mesma, e os materiais foram dissolvidos suficientemente pa- ra formar uma solução de 2.686 g de nitrato de cobalto foram dissolvidos em 200 mL de á-gua destilada, de modo a formar uma solução 3. Após misturar a solução 2 com a solução 3,a solução misturada foi ainda misturada com a solução 1 enquanto a temperatura foi manti-da a 40 a 60 ºC, de modo a fornecer uma suspensão de catalisador.
A suspensão de catalisador foi seca e o sólido obtido em forma de bolo foi pulveri- zado em um tamanho de 150 μιτι ou menos. O catalisador resultante pó foi misturados comuma quantidade predeterminada de água por 2 horas, e formado em uma forma cilíndrica. Ocatalisador foi formado para ter um diâmetro de 5,0 mm e uma altura de 5,0 mm, e calcinadoa 500 ºC por 5 horas sob o ar, resultante em um catalisador 1. O catalisador produzido tevea composição elementar exceto oxigênio. O catalisador resultante teve a seguinte composi-ção elementar exceto oxigênio:
Mo12Bi1,2Fe1,2Co5K0,05
Exemplo de Preparação 2: Catalisador 2
O Catalisador 2 foi fornecido em da mesma maneira como descrito no Exemplo dePreparação 1, exceto que 64 g de cloreto de nióbio foram ainda adicionados para formar uma solução 1. O catalisador resultante teve a seguinte composição elementar exceto oxi-gênio:
Mo12Nb0,5Bi1,2Fel,2Co5K0,05
Exemplo de Preparação 3: Catalisador 3
O Catalisador 3 foi fornecido da mesma maneira como descrito no Exemplo de Pre- paração 1, exceto que 64 g de cloreto de nióbio foram ainda adicionados para formar umasolução 1 e o catalisador moldado foi deixado ter um diâmetro de 7 mm e uma altura de 7mm. O catalisador resultante teve a seguinte composição elementar exceto oxigênio:Mo12NbO,5Bil,l2Fel,2Co5KO,OS
Exemplo de Preparação 4: Catalisador 4
O Catalisador 4 foi fornecido da mesma maneira como descrito no Exemplo de Pre-paração 1, exceto que 32 g de cloreto de nióbio foram ainda adicionados para formar uma5 solução 1. O catalisador resultante teve a seguinte composição elementar exceto oxigênio:Mo12Nbo,25Bi1,2Fe1,2Co5K0,05Exemplo de Preparação 5: Catalisador 5
O Catalisador 5 foi fornecido em da mesma maneira como descrito no Exemplo dePreparação 1, exceto que 32 g de cloreto de nióbio foram ainda adicionados para formaruma solução 1 e o catalisador moldado foi deixado ter um diâmetro de 7 mm e uma altura de7 mm. O catalisador resultante teve a seguinte composição elementar exceto oxigênio:Mo12Nbol25Bi1i2Fe1i2Co5Koi05Exemplo
Empacotamento de Catalisador e Teste de Atividade Catalítica
A um reator de aço inoxidável da 3 m que têm um diâmetro interno de 1 polegada eaquecida com sal nitrato fundido, alumina-sílica foi acondicionada a uma altura de 150 mmcomo um material inerte, e qualquer um ou uma mistura de Catalisadores 1 a 5 preparadono Exemplo de Preparação Catalisadores 1 a 5 mostrados em Tabela 1 foi acondicionadopara ter uma altura de 2800 mm, a partir da entrada do gás reacional na direção da saída.
A oxidação foi executada por introducing feed gás que contêm 7 vol% de propileno,13 vol% de oxigênio, 12 vol% de vapor de água, e 68 vol% de gás inerte onto o catalisadorcom uma velocidade espacial de 1500 hr-1 (STP), a uma temperatura reacional de 320 0Csob uma pressão reacional de 0,7 atm.
Na Tabela 1, a razão de conversão de um reagente e rendimento são calculadas,com base nas seguintes Fórmulas Matemáticas 1 e 2.Fórmula Matemática 1
Razão de conversão de propileno (%) = (número molar de propileno reagi-do)/(número molar de propileno fornecido) χ 100Fórmula Matemática 2
Rendimento (%) de ácido acrílico = (número molar de ácido acrílico produzi-do)/(número molar de propileno fornecido) χ 100
Os resultados experimentais dos Exemplos e Exemplo Comparativo são mostradosna seguinte Tabela 1.Tabela 1
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Claims (25)

REIVINDICAÇÕES
1. Composto CARACTERIZADO pelo fato de que é baseado em óxido metálico deMo-Bi-Nb (desde que Te não esteja incluído).
2. Composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb1 de acordo com a reivindica-ção 1, CARACTERIZADO pelo fato de que é representado pela seguinte fórmula 1:Fórmula 1MoaBibNbcAdBeCfDgEhFiOjonde Mo representa molibdênio, Bi representa bismuto, e Nb representa nióbio;A é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em W,Sb1Como1P1SnePb;B é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Fe1Zn1 Cr1 Mn1 Cu1 Pd1 Ag e Ru;C é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Co1Cd1 Ta1 Pt e Ni;D é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Si1Al1 Zr, V e Ce;E é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Se1Ga1 Ti1 Ge1 Rh e Au;F é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Na1K1 Li, Rb1 Cs1 Ca1 Mg1 Sr1 Ba e MgO;cada de um, b, c, d, e, f, g, h, i, e j representa a razão atômica de cada elemento; equando a=12, b é 0,01 a 20, c é 0,001 a 20, d é 0 a 15, e é 0 a 20, f é 0 a 20, g é 0a10, héOalO, i é 0 a 10, ejéum valor definido pelo estado de oxidação de cada um doselementos acima.
3. Composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb, de acordo com a reivindica-ção 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que é usado como um catalisador.
4. Composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb, de acordo com a reivindica-ção 3, CARACTERIZADO pelo fato de que é usado como um catalisador de fase gasosacatalítica parcial oxidação.
5. Método para produção de ácido (met)acrílico usando-se pelo menos um reagenteselecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, CARACTERIZADO pelo fato de que um composto baseado emóxido metálico de Mo-Bi-Nb (desde que Te não esteja incluído) é usado como um catalisa-dor.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de queum rendimento de ácido (met)acrílico de produtos obtido por ação catalítica da compostobaseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é 60 mol% ou mais.
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que ométodo é executado em um reator de leito fluidizado.
8. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que ocomposto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é representado pela seguinte fórmula 1:Fórmula 1MoaBibNbcAdBeCfDgEhFiOjonde Mo representa molibdênio, Bi representa bismuto, e Nb representa nióbio;A é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em W1Sb, Como, P, Sn e Pb;B é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Fe,Zn, Cr, Mn, Cu, Pd, Ag e Ru;C é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Co,Cd, Ta, Pt e Ni;D é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Si,Al,Zr,VeCe;E é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Se,Ga, Ti, Ge, Rh e Au;F é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Na,K, Li, Rb, Cs, Ca1 Mg1 Sr, Ba e MgO;cada de um, b, c, d, e, f, g, h, i, e j representa a razão atômica de cada elemento; equando a=12, b é 0,01 a 20, c é 0,001 a 20, d é 0 a 15, e é 0 a 20, f é 0 a 20, g é 0a10, hé0a10, i é 0 a 10, ejéum valor definido pelo estado de oxidação de cada um doselementos acima.
9. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de queainda compreende um processo de conversão de (met)acroleína da produtos produzido pelaação catalítica da composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb em ácido (met)acrílico.
10. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de queuma zona reacional no qual o ácido (met)acrílico é produzido usando-se pelo menos umreagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno,álcool t-butílico e metil-t-butil éter é acondicionado com dois ou mais leitos catalisadores, e ocomposto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é usado como um componente catalíticoeficaz de pelo menos um leito catalisador.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de quea zona reacional é acondicionada com dois ou mais dos leitos catalisadores que têm diferen-tes atividades cataiíticas para aumentar a atividade catalítica do leito catalisador a partir daentrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionaissão retirados.
12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de quea zona reacional é acondicionada com dois ou mais leitos catalisadores diferentes de modoque o tamanho de partícula do catalisador nos leitos catalisadores que têm um componenteeficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb diminui a partir da entrada, naqual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retira-dos.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de quea zona reacional é acondicionada com dois ou mais leitos catalisadores diferentes que têmum componente eficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb e a razõesmolares diferentes de Nb a Mo ([Nb]/[Mo]) e a atividade catalítica de cada um dos leitos ca-talisadores aumenta a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída,na qual os produtos reacionais são retirados.
14. Método para produção de ácido (met)acrílico CARACTERIZADO pelo fato deque usar-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em pro-pileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter pelo uso um composto base-ado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb catalisador, sem qualquer processo adicional de con-versão de (met)acroleína em ácido (met)acrílico.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de queo método é executado em um reator de leito fluidizado.
16. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de queuma zona reacional na qual o ácido (met)acrílico é produzido usando-se pelo menos umreagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno,álcool t-butílico e metil-t-butil éter é acondicionada com dois ou mais leitos catalisadores, e ocomposto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é usado como um componente catalíticoeficaz de pelo menos um leito catalisador.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de quea zona reacional é acondicionada com dois ou mais dos leitos catalisadores que têm diferen-tes atividades catalíticas para aumentar a atividade catalítica do leito catalisador a partir daentrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionaissão retirados.
18. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de quea zona reacional é acondicionada com dois ou mais leitos catalisadores diferentes de modoque o tamanho de partícula do catalisador nos leitos catalisadores que têm um componenteeficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb diminui a partir da entrada, naqual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retira-dos.
19. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de quea zona reacional é acondicionada com dois ou mais leitos catalisadores diferentes que têmum componente eficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb e a razõesmolares diferentes de Nb a Mo ([Nb]/[Mo]) e a atividade catalítica de cada um dos leitos ca-talisadores aumenta a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída,na qual os produtos reacionais são retirados.
20. Reator para a produção de ácido (met)acrílico CARACTERIZADO pelo fato deque usar-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em pro-pileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, onde um composto baseadoem óxido metálico de Mo-Bi-Nb é usado como um catalisador.
21. Reator, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de queo reator é um reator do tipo concha e tubo e o tubo é acondicionado com o composto base-ado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb catalisador.
22. Reator, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de queuma zona reacional do tubo no qual o ácido (met)acrílico é produzido usando-se pelo menosum reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutile-no, álcool t-butílico e metil-t-butil éter é acondicionada com dois ou mais leitos catalisadores,e o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é usado como um componente cata-lítico eficaz de pelo menos um leito catalisador.
23. Reator, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de quea zona reacional é acondicionada com dois ou mais dos leitos catalisadores que têm diferen-tes atividades catalíticas para aumentar a atividade catalítica do leito catalisador a partir daentrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionaissão retirados, ao longo de seu eixo tubular.
24. Reator, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de quea zona reacional do tubo é acondicionada com dois ou mais leitos catalisadores diferentesde modo que o tamanho de partícula do catalisador nos leitos catalisadores que têm umcomponente eficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb diminui a partir daentrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionaissão retirados, ao longo de seu eixo tubular.
25. Reator, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de quea zona reacional do tubo é acondicionado com dois ou mais leitos catalisadores diferentesque têm um componente eficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb e arazões molares diferentes de Nb a Mo ([Nb]/[Mo]) e a atividade catalítica de cada um dosleitos catalisadores aumenta a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, atéa saída, na qual os produtos reacionais são retirados, ao longo de seu eixo tubular.
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