BRPI0720411A2 - Processo para oxidação em fase gasosa, e, sistema catalisador para a realização de processos de oxidação em fase gasosa - Google Patents

Processo para oxidação em fase gasosa, e, sistema catalisador para a realização de processos de oxidação em fase gasosa Download PDF

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Description

"PROCESSO PARA OXIDAÇÃO EM FASE GASOSA, E, SISTEMA CATALISADOR PARA A REALIZAÇÃO DE PROCESSOS DE OXIDAÇÃO EM FASE GASOSA"
Descrição
A presente invenção refere-se a um processo para oxidação em fase gasosa, em que uma corrente gasosa que compreende um hidrocarboneto aromático e oxigênio molecular é passada através de duas ou mais zonas de catalisador. Além disso, a presente invenção refere-se a um sistema catalisador para reação em fase gasosa que usa uma zona preliminar.
Muitos ácidos carboxílicos e/ou anidridos carboxílicos são preparados industrialmente por oxidação catalítica em fase gasosa de hidrocarbonetos aromáticos tais como o benzeno, os xilenos, o naftaleno, o tolueno ou o dureno em reatores de leito fixo. Desta maneira, é possível obter, por exemplo, ácido benzóico, anidrido maléico, anidrido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico ou anidrido piromelítico. Em geral, uma mistura de um gás que compreende oxigênio e o material de partida a ser oxidado é passada através dos tubos em que está presente um leito de catalisador. Para regular a temperatura, os tubos são circundados por um meio de transferência de calor, por exemplo, uma massa fundida e sal.
Embora o excesso de calor de reação seja removido pelo meio de transferência de calor, os máximos de temperatura local (pontos quentes) em que a temperatura é mais alta do que o restante do leito de catalisador podem ser formados no leito de catalisador. Estes pontos quentes levam a reações secundárias, por exemplo, combustão total do material de partida ou à formação de subprodutos indesejáveis que não podem ser separados ou separados somente com grande dificuldade do produto da reação.
Além disso, o catalisador pode ser danificado irreversivelmente acima de uma temperatura em particular do ponto quente. Por esta razão, o carregamento da corrente gasosa com o hidrocarboneto a ser oxidado precisa ser mantido muito pequeno no início quando se dá a partida no processo e pode ser aumentado apenas lentamente. O estado de produção final é muitas vezes atingido somente depois de algumas semanas.
Nestes últimos anos, têm sido usados sistemas catalisadores de multizona para a oxidação de hidrocarbonetos aromáticos (por exemplo, DE- A 40 13 051, DE-A 198 23 262, EP-A 1 063 222, WO 2005/115616, EP-A 1 084 115, DE-A 103 23 818, DE-A 103 23 461, DE-A 103 23 817). O objetivo é combinar a atividade das zonas individuais de zona de catalisadores ao perfil da reação ao longo do eixo do reator. Isto torna possível se conseguir um alto rendimento de produto desejado e ao mesmo tempo um rendimento muito baixo de intermediários indesejáveis ou subprodutos. Os catalisadores da primeira zona mais próxima possível da entrada do reator usualmente têm a atividade mais baixa, pois a maior concentração de material de partida e, portanto a maior velocidade da reação ocorre na região próxima à entrada do reator. O calor liberado na reação química aquece o gás da reação até o ponto em que a energia produzida pela reação é a mesma que a energia fornecida para o agente de resfriamento. Uma atividade excessivamente alta na primeira zona do catalisador levaria a um aumento descontrolado na temperatura do ponto quente, o que pode usualmente levar a uma redução na seletividade ou até mesmo à reação se tornar descontrolada.
Um outro aspecto que precisa ser levado em conta na configuração da atividade das zonas individuais do catalisador é a posição do ponto quente na primeira zona do catalisador. Como a atividade do catalisador diminui com o aumento do tempo de operação, uma maior proporção de hidrocarbonetos que não reagiram ou de intermediários parcialmente oxidados entra nas regiões do leito de catalisador localizado também a jusante. A reação se dirige também à saída do reator e a posição dos pontos quentes se desloca sempre mais na direção da saída do reator. Isto pode até mesmo levar ao fato de o ponto quente migrar da primeira zona do catalisador para a segunda ou para a zona de catalisador subsequente. Esta migração do ponto quente resulta em uma diminuição significativa no rendimento do produto desejado.
A desativação do catalisador pode ser reagida até uma extensão limitada pelo aumento da temperatura do meio de transferência de calor. O aumento na temperatura do meio de transferência de calor e/ou o movimento do ponto quente levam, no caso de sistemas de catalisador em multizona, à temperatura na qual a mistura gasosa entra, aumentando uma zona de catalisador subsequente. Como as zonas de catalisador a jusante são geralmente mais ativas, porém menos seletivas, aumentam a superoxidação indesejável e outras reações secundárias. Estes dois efeitos resultam no rendimento do produto ou que diminuem a seletividade com o aumento do tempo de operação. Em tal caso, uma substituição completa do catalisador pode ser mais economicamente vantajosa do que a continuação da operação. Uma desvantagem dos sistemas de catalisador de atividade
estruturada relacionados na técnica anterior é que, apesar do uso de tais sistemas de catalisador estruturados, a vida dos catalisadores não é satisfatória, em particular em relação ao movimento contínuo do ponto quente na direção da corrente gasosa. Um posicionamento do ponto quente em uma zona de catalisador mais ativa também em relação à saída de gás também restringe a oportunidade de se fazer um ajuste fino na seletividade do catalisador para evitar subprodutos indesejáveis.
A WO 2006/92305, a WO 2006/92304 e o pedido de patente Européia número 06112510,0 resolvem este problema pelo uso de uma zona de catalisador ativa que está localizada a montante das zonas de catalisador habituais em direção à saída de gás. Esta zona preliminar ativa efetua um aquecimento mais rápido dos gases do reator e assim um início mais precoce da reação química, de modo que o ponto quente se forme ainda em direção à saída de gás comparado aos sistemas da técnica anterior. No entanto, uma desvantagem de uma zona preliminar mais ativa é que precisa ser preparada uma outra suspensão de composições ativas para a zona preliminar além das suspensões de composições ativas para as três ou quatro zonas de catalisador subsequentes. Além disso, uma primeira zona muito ativa na entrada do reator representa um maior risco, pois a reação se torna descontrolada por causa da grande proporção de material de partida na entrada do reator.
Uma outra desvantagem da técnica anterior é que a temperatura do gás na entrada do reator está muito abaixo da temperatura do banho de sal. Nesta região, o banho de sal não serve para remover o excesso de calor, porém, ao contrário, para aquecer o gás da reação. Um tubo vazio, um tubo cheio de um material esférico inerte ou um tubo cheio com catalisador é habitualmente usado para o aquecimento do gás da reação. A desvantagem de material esférico inerte é a grande queda de pressão no reator.
Foi, portanto um objetivo da presente invenção fornecer um processo para a oxidação com gás de hidrocarbonetos aromáticos e de um sistema catalisador para a realização deste processo, em que o aquecimento dos gases da reação na entrada do reator ocorre mais rapidamente do que na técnica anterior ou em que o aquecimento dos gases da reação na entrada do reator ocorre em um período de tempo comparável como quando se usa a invenção da WO 2006/92305, da WO 2006/92304 ou do pedido de patente Européia número 06112510,0, porém a realização deste aquecimento mais rápido é mais simples e não acarreta um maior risco. O aquecimento mais rápido permite que se consiga um começo mais rápido da reação, com o ponto quente sendo formado também em direção à entrada de gás. Um outro objetivo foi fornecer um sistema catalisador cujo ponto quente é formado mais próximo à entrada de gás do que na técnica anterior. Consequentemente, precisam ser fornecidos sistemas de catalisadores que atingem uma vida de operação mais longa a um alto nível de rendimento.
0 objetivo é alcançado por um processo para oxidação em fase gasosa, em que uma corrente gasosa que compreende pelo menos um hidrocarboneto aromático e oxigênio molecular é passada através de pelo menos duas zonas de catalisador dispostas em série na direção do fluxo da corrente gasosa e as atividades dos catalisadores em zonas de catalisador adjacentes são diferentes entre si, em que um catalisador e/ou uma zona inerte antecede as zonas de catalisador adjacentes em uma direção oposta à direção do fluxo do gás, com o produto de diâmetro vezes a altura dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador sendo menores do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou o volume dos anéis dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador sendo menores do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou a proporção de área superficial para volume dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador sendo maior do que pelo menos uma das zonas de catalisador precedentes.
A zona de catalisador precedente e/ou inerte consequentemente representa a primeira zona (em direção à entrada de gás) do sistema do catalisador.
Também é possível utilizar misturas de vários anéis inertes e/ou de catalisador na zona preliminar. Os dados fornecidos para os anéis inertes precedentes e/ou de catalisador são então, em cada caso, baseados no produto médio, no volume médio ou na proporção média.
O produto do diâmetro vezes a altura dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador é vantajosamente menor do que aquele de pelo menos dois, de preferência de pelo menos três, em particular de todas as zonas de catalisador subsequentes.
Para as finalidades da presente invenção, o termo "diâmetro" refere-se ao diâmetro externo médio dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador. Para as finalidades da presente invenção, o termo "volume" refere-se ao volume geométrico do anel.
O volume dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador é vantajosamente menor do que aquele de pelo menos dois, de preferência de pelo menos três, em particular de todas as zonas de catalisador subsequentes.
O volume dos anéis de catalisador precedentes pode, por exemplo, ser reduzido por entalhes ou fendas que se estendem sobre o anel de catalisador completo. O volume é particularmente de preferência reduzido por vários entalhes no lado superior e por vários entalhes no lado inferior dos anéis (em cada face terminal). O volume é muito particularmente de preferência reduzido por dois, três, quatro ou cinco entalhes localizados simetricamente no lado superior e por dois, três, quatro ou cinco entalhes localizados simetricamente no lado inferior dos anéis (em cada face terminal). O volume é também muito particularmente de preferência reduzido por dois entalhes simétricos no lado superior e por dois entalhes simétricos no lado inferior dos anéis (em cada face terminal), com entalhes no lado superior e aqueles no lado inferior sendo idênticos porém girados 90°. Estes entalhes são apresentados na Figura la. O volume também é também muito particularmente de preferência reduzido por três entalhes simétricos no lado superior e por três entalhes simétricos no lado inferior dos anéis (em cada face terminal), com os entalhes no lado superior e aqueles no lado inferior sendo idênticos. Estes entalhes são apresentados na Figura lb.
A proporção de área superficial para volume dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador é vantajosamente maior do que aquela de pelo menos duas, de preferência de pelo menos três, em particular todas das zonas
de catalisador subsequentes.
A zona inerte precedente e/ou de catalisador é vantajosamente seguida por pelo menos três outras zonas de catalisador, de preferência de desde 3 até 5 outras zonas de catalisador. Para as presentes finalidades, uma zona de catalisador é o leito de um catalisador que tem atividade essencialmente uniforme, isto é, com uma reposição essencialmente uniforme da composição ativa, proporção de composição ativa e densidade de compactação (com a exceção de flutuações inevitáveis no carregamento do reator). As zonas de catalisador sucessivas assim diferem na atividade dos catalisadores compreendidos. Várias medidas para o controle da atividade do catalisador são conhecidas dos peritos na técnica.
A atividade das zonas de catalisador de preferência aumenta continuamente da primeira zona de catalisador depois da zona inerte precedente e/ou de catalisador através da última zona de catalisador (observada na direção do fluxo). No entanto, as zonas intermediárias de catalisadores que têm uma baixa atividade ou de material inerte também podem ser integradas ao sistema (ver, por exemplo, pedido de patente Européia número 06008816.8).
O produto do diâmetro vezes a altura dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente pelo menos 5-10 % menor do que o produto do diâmetro vezes a altura de pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes. O produto é vantajosamente pelo menos 10 - 20 % menor. O produto do diâmetro vezes a altura dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente menor do que ou igual a 45 mm , de preferência menor do que ou igual a 40 mm2. O produto do diâmetro vezes a altura dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente de desde 15 até 45 mm2, de preferência de desde 25 até 40 mm2. O diâmetro dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente de desde 3 até 8 mm, de preferência de desde 5 até 7 mm. A altura dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente de desde 3 até 8 mm, de preferência de desde 5 até 7 mm. O diâmetro interno dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente de desde 1 até 6 mm, de preferência de desde 3 até 5 mm.
O volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente de pelo menos 5- 10 % menor do que o volume de pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes. O volume é vantajosamente de pelo menos 10-20 % menor. O volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente menor do que ou igual a
3 3
170 mm , de preferência menor do que ou igual a 110 mm . O volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente de desde 25 até
3 3
170 mm , de preferência de desde 60 até 110 mm .
A proporção de área superficial para volume dos anéis inertes
precedentes ou de catalisador é vantajosamente de pelo menos 5 - 10 % maior do que a proporção de área superficial para volume de pelo menos uma zonas de catalisador subsequentes. A proporção de área superficial para volume é vantajosamente de pelo menos 10 - 20 % maior. A proporção de área 15 superficial para volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente maior do que ou igual a 180 mm'1, de preferência maior do que ou igual a 200 mm1. A proporção de área superficial para volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é vantajosamente de desde 180 até 500 mm'1, de preferência de desde 200 até 300 mm'1.
Os anéis inertes precedentes e/ou de catalisador
vantajosamente têm uma atividade na faixa de desde 0 até a atividade da primeira zona de catalisador subsequente. Os anéis inertes precedentes e/ou de catalisador particularmente de preferência não têm atividade ou a atividade da primeira zona de catalisador subsequente.
Para as finalidades da presente invenção, a atividade de um
catalisador ou de uma zona de catalisador é a conversão sob condições idênticas (em particular em relação ao volume do catalisador, velocidade espacial horária de gás (GHSV) ou a quantidade de ar, a temperatura do meio de transferência de calor, o carregamento de hidrocarboneto da corrente gasosa) medidos em uma planta de teste. Quando maior a conversão de um catalisador ou de uma zona de catalisador, maior a atividade. Este método é adequado, em particular, par aa compração de atividade ou para a deaaterminação de atividades relativas do catalisador.
5 Os métodos de controle da atividade de uma zona de
catalisador são adequadamente conhecidos dos peritos na técnica. Por exemplo, a atividade/seletividade dos catalisadores pode ser variada pela adição de promotores à composição ativa, por ajuste da área superficial BET dos catalisadores, por meio da proporção da composição ativa, isto é, a 10 composição ativa por volume do tubo, por meio do espaço vazio entre os corpos moldados de catalisador individuais ou pelo teor de materiais inertes.
No caso de uma zona preliminar inativa, esta compreende um material inerte, por exemplo como é também usado como suporte de catalisador. Os materiais suportes adequados são, por exemplo, sílica (S1O2), 15 porcelana, óxido de magnésio, dióxido de estanho, carbureto de silício, rutilo, alumina (AI2O3), silicato de alumínio, esteatita (silicato de magnésio), silicato de zircônio, silicato de cério ou misturas destes materiais suportes. A zona preliminar inativa também pode compreender malhas tecidas, malhas tricotadas “estiradas em circuito fechado” ou malhas tricotadas “formadas em 20 circuito fechado” feitas de fibras ou de fios de metal.
O comprimento total de todas as zonas de catalisador que inclui a zona preliminar composta de material inerte e/ou de catalisador é usualmente de desde 2,5 até 4 m, de preferência de desde 2,8 até 3,4 m. O comprimento da zona preliminar é vantajosamente de desde 0,05 até 1 metro, 25 de preferência de desde 0,1 até 0,5 m, em particular de desde 0,15 até 0,4 m. O comprimento do leito dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador é, portanto, vantajosamente de desde 1,5 até 40 % do comprimento total do leito, de preferência de desde 2,5 até 20 %, em particular de desde 3,5 até 15 %. Em um sistema catalisador de três zonas que tem uma zona precedente inerte e/ou de catalisador, a zona precedente inerte e/ou de catalisador vantajosamente constitui desde 1 até 40 %, de preferência desde 5 até 25 %, em particular desde 10 até 20 %, do comprimento total do leito de 5 catalisador. A primeira zona de catalisador subsequente vantajosamente constitui desde 15 até 75 %, de preferência desde 25 até 60 %, em particular desde 30 até 50 %, do comprimento total do leito de catalisador. A segunda zona de catalisador subsequente vantajosamente constitui desde 5 até 45 %, de preferência desde 10 até 40 %, em particular desde 15 até 30 %, do 10 comprimento total do leito de catalisador. A terceira zona de catalisador subsequente similarmente vantajosamente constitui desde 5 até 45%, de preferência desde 10 até 40%, em particular desde 15 até 30%, do comprimento total do leito de catalisador.
Em um sistema catalisador com três zonas que tem uma zona precedente inerte e/ou de catalisador, o comprimento do leito da zona de catalisador precedente é vantajosamente de desde 5 cm até 120 cm, de preferência de desde 15 cm até 75 cm, em particular de desde 30 cm até 60 cm, o comprimento do leito da primeira zona de catalisador subsequente é vantajosamente de desde 45 cm até 225 cm, de preferência de desde 75 cm até 180 cm, em particular de desde 90 cm até 150 cm, o comprimento do leito da segunda zona de catalisador subsequente é vantajosamente de desde 15 cm até 135 cm, de preferência de desde 30 cm até 120 cm, em particular de desde 45 cm até 90 cm, e o comprimento do leito da terceira zona de catalisador subsequente é vantajosamente de desde 15 cm até 135 cm, de preferência de desde 30 cm até 120 cm, em particular de desde 45 cm até 90 cm.
A reposição catalítica de um sistema catalisador com três zonas é descrito, por exemplo, na WO 2004/103561 na página 7.
Em um sistema catalisador com quatro zonas que tem uma zona precedente inerte e/ou de catalisador, zona precedente inerte e/ou de catalisador vantajosamente constitui desde 1 até 40 %, de preferência desde 5 até 25 %, em particular desde 10 até 20 %, do comprimento total do leito de catalisador. A primeira zona de catalisador subsequente vantajosamente constitui desde 15 até 75 %, de preferência desde 25 até 60 %, em particular 5 desde 30 até 50 %, do comprimento total do leito de catalisador. A segunda zona de catalisador subsequente vantajosamente constitui desde 5 até 45 %, de preferência desde 5 até 30 %, em particular desde 10 até 20 %, do comprimento total do leito de catalisador. A terceira zona de catalisador subsequente vantajosamente constitui desde 5 até 45 %, de preferência desde 10 5 até 30 %, em particular desde 10 até 25 %, do comprimento total do leito de catalisador. A quarta zona de catalisador subsequente similarmente vantajosamente constitui desde 5 até 45 %, de preferência desde 5 até 30 %, em particular desde 10 até 25 %, do comprimento total do leito de catalisador.
Em um sistema catalisador com quatro zonas que tem uma zona precedente inerte e/ou de catalisador, o comprimento do leito da zona precedente inerte e/ou de catalisador é vantajosamente desde 5 cm até 120 cm, de preferência desde 15 cm até 75 cm, em particular desde 30 cm até 60 cm, o comprimento do leito da primeira zona de catalisador subsequente é vantajosamente desde 45 cm até 225 cm, de preferência desde 75 cm até 180 cm, em particular desde 90 cm até 150 cm, o comprimento do leito da segunda zona de catalisador subsequente é vantajosamente desde 15 cm até 135 cm, de preferência desde 15 cm até 90 cm, em particular desde 30 cm até 60 cm, o comprimento do leito da terceira zona de catalisador subsequente é vantajosamente desde 15 cm até 135 cm, de preferência desde 15 cm até 90 cm, em particular desde 30 cm até 75 cm, and o comprimento do leito da quarta zona de catalisador subsequente é vantajosamente desde 15 cm até 135 cm, de preferência desde 15 cm até 90 cm, em particular desde 30 cm até 75 cm.
A reposição catalítica de um sistema catalisador com quatro zonas é descrita, por exemplo, na WO 2004/103561 na página 8 ou no Pedido de patente Européia número 06114230,3 nas paginas 5 e 6.
É preferível que não sejam formados pontos quentes na zona de catalisador precedente.
A zona preliminar é particularmente de preferência constituída de duas regiões. A primeira região mais próxima à entrada de gás compreende um leito de material inerte, ao passo que a segunda região a jusante (mais próxima às outras zonas de catalisador) compreende um leito de um material catalisador, com o produto do diâmetro vezes a altura anéis precedentes inertes e de catalisador sendo menor do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou o volume dos anéis precedentes inertes e de catalisador sendo menor do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou a proporção de área superficial para volume anéis precedentes inertes e de catalisador sendo maior do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes.
A primeira região da zona inerte da zona preliminar vantajosamente emprega de 5 até 25 cm, de preferência de 10 até 20 cm. A segunda região do leito de material catalisador da zona preliminar vantajosamente emprega desde 10 até 75 cm, de preferência desde 30 até 50 cm. Consequentemente, a primeira região da zona inerte da zona preliminar vantajosamente emprega desde 5 até 70 %, de preferência desde 15 até 40 %, da zona preliminar total. A segunda região do leito de material catalisador da zona preliminar portanto vantajosamente emprega desde 30 até 95 %, de preferência desde 60 até 85 %, da zona preliminar total. A atividade da zona de catalisador precedente vantajosamente corresponde à atividade da primeira zona de catalisador subsequente.
Além da zona preliminar, é possível usar, se apropriado, material inerte e/ou catalisador
Adicional para igualar ainda a queda de pressão nos tubos individuais do reator de carcaça e tubo.
O processo da invenção é particularmente adequado para a oxidação em fase gasosa de C6- Ci0-hidrocarbonetos aromáticos tais como o benzeno, os xilenos, o tolueno, o naftaleno ou o dureno (1, 2, 4, 5- 5 tetrametilbenzeno) a ácidos carboxílicos e/ou anidridos carboxílicos tais como anidrido maléico, anidrido ftálico, ácido benzóico e/ou dianidrido piromelítico. O processo é particularmente útil para preparar o anidrido ftálico partindo do o-xileno e/ou do naftaleno.
A maneira pela qual é realizado o processo da invenção é conhecida dos peritos na técnica e é descrita, por exemplo, na WO 2004/103561 nas páginas 6 e 7.
O processo da invenção provoca aquecimento rápido do gás da reação no início do leito de catalisador.
Em contraste com WO 2006/92305, WO 2006/92304 e com o Pedido de patente Européia número 06112510,0, na presente invenção o gás da reação é similarmente aquecido abaixo da temperatura do banho de sal porém não há risco se a temperatura do gás na zona preliminar devia exceder a temperatura do banho de sal.
A presente invenção também fornece um sistema catalisador 20 para a realização dos processos de oxidação em fase gasosa, em que uma corrente gasosa que compreende pelo menos um hidrocarboneto aromático e oxigênio molecular, com a condição de que o sistema catalisador compreende pelo menos duas zonas de catalisador dispostas em série na direção do fluxo da corrente gasosa e as atividades dos catalisadores nas zonas de catalisador 25 adjacentes são diferentes entre si, com a condição de que um catalisador e/ou a zona inerte precede as zonas de catalisador adjacentes em uma direção oposta à direção do fluxo do gás, com o produto do diâmetro vezes a altura dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador sendo menores do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou o volume dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador sendo menor do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou a proporção de área superficial para volume dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador sendo maiores do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes.
A presente invenção toma disponível um sistema catalisador
cujo ponto quente inicial está muito próximo à entrada do reator. A maior utilização do leito de catalisador para a entrada do reator toma possível se consesguir vidas de operação mais longas. Além disso, as reações secundárias indesejáveis mencionadas acima no texto provocadas pela migração do 10 ponteo quente para as zonas de catalisador mais aitvas ocorre somente em uma ocasião posterior do que no caso de sistemas de catalisadores da técnica anterior.
A invenção é ilustrada pelas figuras Ia e Ib anexas e pelos seguintes exemplos.
Exemplos
Catalisador 1: como descrito na US 6586361, Exemplo 9 (isto é, “catalisador lie”), série 8, que tem uma geometria de 8x6><5 mm (diâmetro externo x altura χ diâmetro intemo)
Catalisador 2: como descrito na US 6586361, Exemplo 10 (isto é, “catalisador III”), série 8, que tem uma geometria de 8 x 6 x 5 mm (diâmetro externo x altura χ diâmetro intemo)
Zona preliminares:
Zona preliminar 1: anéis de esteatita inertes que têm uma geometria de 5 χ 3 χ 2 mm (diâmetro extemo χ altura χ diâmetro intemo)
Zona preliminar 2: anéis de esteatita inertes que têm uma
geometria de 7 x 7 x 4 mm (diâmetro extemo x altura x diâmetro intemo) que têm entalhes que têm um corte de 1,5 mm x 1,5 mm sobre cada face terminal como apresentado na Figura Ia
Zona preliminar 3: 10,1 % de composição ativa sobre anéis de esteatita, com a composição correspondente à de catalisador 1, que têm uma geometria de 7 χ 7 x 4 mm (diâmetro extemo x altura χ diâmetro intemo)
Zona preliminar 4: anéis de esteatita inertes que têm uma geometria de 8 x 6 χ 5 mm (diâmetro extemo x altura χ diâmetro intemo)
Teste de Sistema catalisador:
Teste 1: de acordo com a invenção, sistema catalisador na direção do fluxo: 10 cm de zona preliminar 1, 170 cm de catalisador 1, 130 cm de catalisador 2
Teste 2: de acordo com a invenção, sistema catalisador na direção do fluxo: 10 cm de zona preliminar 2, 170 cm de catalisador 1, 130 cm de catalisador 2
Teste 3: de acordo com a invenção, sistema catalisador na direção do fluxo: 10 cm de zona preliminar 2, 40 cm de zona preliminar 3, 170 cm de catalisador 1, 130 cm de catalisador 2 Teste 4: não de acordo com a invenção, sistema catalisador na
direção do fluxo: 10 cm de zona preliminar 4, 170 cm de catalisador 1, 130 cm de catalisador 2
Procedimento para os testes de sistema catalisador:
Os quatro sistemas de catalisadores foram testados a um carregamento de 70 g/m3 padrões de o-xileno. À mesma temperatura de banho de sal de 355° C, foram medidas as posições dos pontos quentes apresentadas na Tabela 1.
Tabela 1:
Teste Posição do Ponto Quente [cm] 1 65 2 80 3 75 4 90

Claims (10)

1. Processo para oxidação em fase gasosa, em que uma corrente gasosa que compreende pelo menos um hidrocarboneto aromático e oxigênio molecular é passada através de pelo menos duas zonas de catalisador dispostas em série na direção do fluxo da corrente gasosa e as atividades dos catalisadores nas zonas de catalisador adjacentes são diferentes entre si, caracterizado pelo fato de que um catalisador e/ou uma zona inerte precede as zonas de catalisador adjacentes em uma direção oposta à direção do fluxo do gás, com o produto do diâmetro vezes a altura dos anéis inertes precedentes ou de catalisador sendo menor do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou o volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisador sendo menores do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou a proporção de área superficial para volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisador sendo maior do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto do diâmetro vezes a altura dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é de pelo menos 5-10 % menor do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou o volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é de pelo menos 5-10 % menor do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou a proporção de área superficial para volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é de pelo menos 5-10 % maior do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o produto do diâmetro vezes a altura dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é menor do que ou igual a 45 mm2 ou o volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisadores é menor do que ou igual a 170 mm3 ou a proporção de área superficial para volume dos anéis inertes precedentes ou de catalisador é maior do que ou igual a 180 mm'1.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o volume é reduzido por meio de entalhes sobre cada face terminal dos anéis.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o comprimento do leito dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador é de desde 2,5 até 20 % do comprimento total do leito.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a zona inerte precedente ou de catalisador não tem atividade ou tem a atividade da primeira zona de catalisador subsequente.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a zona de catalisador precedente e/ou a zona inerte compreende uma região composta de material inerte e uma região composto de material catalisador, com a região composta de material inerte estando mais próxima à entrada de gás.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a região de material inerte constitui desde 15 até 40 % do comprimento total da zona preliminar.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o anidrido ftálico é preparado partindo de o-xileno e/ou de naftaleno.
10. Sistema catalisador para a realização de processos de oxidação em fase gasosa, caracterizado pelo fato de que uma corrente gasosa que compreende pelo menos um hidrocarboneto aromático e oxigênio molecular, com a condição de que o sistema catalisador compreende pelo menos duas zonas de catalisador dispostas em série na direção do fluxo da corrente gasosa e as atividades dos catalisadores nas zonas de catalisador adjacentes são diferentes entre si, com a condição de que uma zona de catalisador e/ou inerte preceda as zonas de catalisador adjacentes em uma direção oposta à direção do fluxo do gás, com o produto do diâmetro vezes a altura dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador sendo menor do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou o volume dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador sendo menor do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes ou a proporção de área superficial para volume dos anéis inertes precedentes e/ou de catalisador sendo maior do que pelo menos uma das zonas de catalisador subsequentes.
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