ES2545257T3 - Partial oxidation process in gas phase heterogeneously catalyzed acrolein to give acrylic acid - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico, en el que se conduce una mezcla de partida de gas de reacción que contiene acroleína, oxígeno molecular y al menos un gas inerte, que está constituido en al menos el 20 % de su volumen por nitrógeno molecular, que contiene el oxígeno molecular y la acroleína en una relación molar de O2 : C3H4O >= 0,5, a una etapa de reacción a través de un relleno de catalizador en lecho fijo, que está dispuesta en dos zonas de reacción A, B dispuestas espacialmente consecutivas, siendo la temperatura de la zona de reacción A una temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC y la temperatura en la zona de reacción B también una temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC, y cuya masa activa es al menos un óxido multimetálico que contiene los elementos Mo y V, de modo que la zona de reacción A se extienda hasta una reacción de la acroleína del 45 al 85 % en moles y en un único paso de la mezcla de partida de gas de reacción a través de la totalidad del relleno de catalizador en lecho fijo la reacción de la acroleína sea >= 90 % en moles y la selectividad de la formación de ácido acrílico, con respecto a la acroleína reaccionada, sea >= 90 % en moles, correspondiendo la sucesión temporal en la que la mezcla de partida de gas de reacción atraviesa las zonas de reacción a la sucesión alfabética de las zonas de reacción, que está caracterizado porque a) la carga del relleno de catalizador en lecho fijo con la acroleína contenida en la mezcla de partida de gas de reacción es <= 125 Nl de acroleína/l de relleno de catalizador en lecho fijo h y >= 70 Nl de acroleína/l de relleno de catalizador en lecho fijo h, b) la actividad específica del volumen del relleno de catalizador en lecho fijo en la dirección de la corriente de la mezcla gaseosa de reacción a través del relleno de catalizador en lecho fijo es constante o al menos aumenta una vez, y c) la diferencia TmaxA - TmaxB, constituida por la temperatura más alta, TmaxA, que presenta la mezcla gaseosa de reacción dentro de la zona de reacción A y la temperatura más alta, TmaxB, que presenta la mezcla gaseosa de reacción dentro de la zona de reacción B es >= 0 ºC.A heterogeneously catalyzed gas-phase partial oxidation process of acrolein to acrylic acid, in which a reaction gas starting mixture containing acrolein, molecular oxygen and at least one inert gas is conducted, which is made up of at least least 20 % of its volume by molecular nitrogen, which contains molecular oxygen and acrolein in a molar ratio of O2 : C3H4O >= 0.5, to a reaction stage through a fixed-bed catalyst packing, which is arranged in two reaction zones A, B arranged spatially consecutively, the temperature of reaction zone A being a temperature in the range of 230 to 320 °C and the temperature in reaction zone B also a temperature in the range of 230 at 320 ºC, and whose active mass is at least one multimetallic oxide containing the elements Mo and V, so that the reaction zone A extends up to a reaction of acrolein from 45 to 85 mol% and in a single step d e the reaction gas starting mixture through the entire fixed-bed catalyst packing the acrolein reaction is >= 90 mol % and the selectivity of acrylic acid formation, with respect to the reacted acrolein, is >= 90 mol %, the time sequence in which the reaction gas starting mixture passes through the reaction zones corresponds to the alphabetical sequence of the reaction zones, which is characterized in that a) the loading of the catalyst packing in fixed bed with acrolein contained in the reaction gas starting mixture is <= 125 Nl acrolein/l fixed bed catalyst packing h and >= 70 Nl acrolein/l fixed bed catalyst packing h, b) the specific activity of the volume of the fixed-bed catalyst packing in the direction of the flow of the reaction gas mixture through the fixed-bed catalyst packing is constant or increases at least once, and c) the difference TmaxA - tm axB, constituted by the highest temperature, TmaxA, that the gaseous reaction mixture presents within the reaction zone A and the highest temperature, TmaxB, that the gaseous reaction mixture presents within the reaction zone B is >= 0ºC.
Description
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DESCRIPCIÓN DESCRIPTION
Procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico Partial oxidation process in gas phase heterogeneously catalyzed acrolein to give acrylic acid
La presente invención se refiere a un procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico, en el que se conduce una mezcla de partida de gas de reacción que contiene acroleína, oxígeno molecular y al menos un gas inerte, que está constituido en al menos el 20 % de su volumen por nitrógeno molecular, que contiene el oxígeno molecular y la acroleína en una relación molar de O2 : C3H4O ≥ 0,5, a una etapa de reacción a través de un relleno de catalizador en lecho fijo, que está dispuesto en dos zonas de reacción A, B dispuestas espacialmente consecutivamente, siendo la temperatura de la zona de reacción A una temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC y la temperatura en la zona de reacción B también una temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC, y cuya masa activa es al menos un óxido multimetálico que contiene los elementos Mo y V, de modo que la zona de reacción A se extienda hasta una reacción de la acroleína del 45 al 85 % en moles y en un único paso de la mezcla de partida de gas de reacción a través de la totalidad del relleno de catalizador en lecho fijo la reacción de la acroleína sea ≥ 90 % en moles y la selectividad de la formación de ácido acrílico, con respecto a la acroleína reaccionada, sea ≥ 90 % en moles, correspondiendo la sucesión temporal en la que la mezcla de partida de gas de reacción atraviesa las zonas de reacción a la sucesión alfabética de las zonas de reacción. The present invention relates to a heterogeneously catalyzed partial phase oxidation process of acrolein to give acrylic acid, in which a starting mixture of reaction gas containing acrolein, molecular oxygen and at least one inert gas is conducted , which is constituted in at least 20% of its volume by molecular nitrogen, which contains molecular oxygen and acrolein in a molar ratio of O2: C3H4O ≥ 0.5, at a reaction stage through a catalyst filler in a fixed bed, which is arranged in two reaction zones A, B arranged spatially consecutively, the temperature of the reaction zone A being a temperature in the range of 230 to 320 ° C and the temperature in the reaction zone B also a temperature in the range of 230 to 320 ° C, and whose active mass is at least one multimetallic oxide containing the elements Mo and V, so that the reaction zone A extends to an area ction of acrolein from 45 to 85 mol% and in a single step of the starting mixture of reaction gas through the entire catalyst bed filler the reaction of acrolein is ≥ 90 mol% and the selectivity of the formation of acrylic acid, with respect to the reacted acrolein, is ≥ 90 mol%, corresponding to the temporal succession in which the starting mixture of reaction gas crosses the reaction zones to the alphabetic succession of the zones of reaction.
El presente procedimiento de oxidación en fase gaseosa catalítica de acroleína para dar ácido acrílico es, en general, conocido (véase, por ejemplo, el documento DE-A 19910508) y es especialmente de gran importancia como segunda etapa de oxidación en la producción de ácido acrílico mediante oxidación en fase gaseosa catalítica en dos etapas partiendo de propeno. El ácido acrílico es un monómero importante que se usa como tal o en forma de un éster alquílico para la producción de polímeros adecuados, por ejemplo, como adhesivos. The present acrolein catalytic gas phase oxidation process for acrylic acid is generally known (see, for example, DE-A 19910508) and is especially important as a second oxidation stage in acid production. acrylic by oxidation in catalytic gas phase in two stages starting from propene. Acrylic acid is an important monomer that is used as such or in the form of an alkyl ester for the production of suitable polymers, for example, as adhesives.
Además de oxígeno molecular y de los reactantes, la mezcla de partida de gas de reacción contiene, entre otros materiales, por lo tanto, gas inerte, para mantener el gas de reacción fuera de la región de explosión. In addition to molecular oxygen and reactants, the starting mixture of reaction gas contains, among other materials, therefore, inert gas, to keep the reaction gas out of the explosion region.
Un objetivo de una oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de este tipo de acroleína para dar ácido acrílico consiste en lograr en un único paso de la mezcla de reacción a través de la etapa de reacción en las condiciones límite por lo demás preestablecidas un rendimiento AAA lo más elevado posible de ácido acrílico (esto es el número de moles de acroleína reaccionada para dar ácido acrílico, con respecto al número de moles de acroleína introducidos). An objective of a heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of this type of acrolein to give acrylic acid is to achieve a single step of the reaction mixture through the reaction stage under the otherwise pre-established boundary conditions. highest AAA yield of acrylic acid (this is the number of moles of acrolein reacted to give acrylic acid, with respect to the number of moles of acrolein introduced).
Otro objetivo de una oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico consiste en lograr un rendimiento espacio-tiempo (RZAAA) lo más elevado posible de ácido acrílico (esto es en un modo de procedimiento en continuo las cantidades de ácido acrílico producidas por hora y volumen del relleno de catalizador en lecho fijo usado en litros). Another objective of a partial gas phase oxidation catalyzed in a heterogeneous manner of acrolein to give acrylic acid is to achieve the highest possible space-time yield (RZAAA) of acrylic acid (that is in a continuous process mode the amounts of Acrylic acid produced per hour and volume of catalyst filler in fixed bed used in liters).
En caso de un rendimiento dado constante AAA, el rendimiento espacio-tiempo es más elevado cuando mayor sea la carga del relleno de catalizador en lecho fijo de la etapa de reacción con acroleína (por ello se entiende la cantidad de acroleína en litros normalizados (=Nl; el volumen en litros que adoptaría la cantidad de acroleína en condiciones normales, es decir, a 25 ºC y 100 kPa) que se conduce como componente de la mezcla de partida de gas de reacción por hora a través de un litro de relleno de catalizador en lecho fijo. In the case of a constant AAA given performance, the space-time efficiency is higher when the charge of the fixed-bed catalyst filler of the acrolein reaction stage is higher (hence the amount of acrolein in standard liters is understood (= Nl; the volume in liters that would take the amount of acrolein under normal conditions, that is, at 25 ° C and 100 kPa) that is conducted as a component of the reaction mixture starting gas per hour through a liter of filler fixed bed catalyst.
Las enseñanzas de los documentos WO 01/36364, DE-A 19927624, DE-A 19948248, DE-A 19948523, DE-A 19948241 y DE-A 19910506 se dirigen a aumentar, por lo tanto, a un AAA esencialmente constante, la carga de acroleína del relleno de catalizador en lecho fijo de la etapa de reacción con acroleína significativamente. Esto se logra esencialmente de modo que el relleno de catalizador en lecho fijo en la etapa de reacción esté dispuesto en cada caso en dos zonas de temperatura (zonas de reacción) espacialmente consecutivas. La carga de acroleína del relleno de catalizador en lecho fijo se elige, a este respecto, para que sea ≥ 150 NI/I de relleno de catalizador en lecho fijo y la temperatura de la segunda zona de temperatura correspondiente (en dirección de la corriente de la mezcla de gas de reacción) debe encontrarse al menos 10 ºC por encima de la temperatura de la primera zona de temperatura. The teachings of documents WO 01/36364, DE-A 19927624, DE-A 19948248, DE-A 19948523, DE-A 19948241 and DE-A 19910506 are aimed at increasing, therefore, to an essentially constant AAA, the Acrolein loading of the catalyst bed in the fixed bed of the reaction step with acrolein significantly. This is essentially achieved so that the fixed-bed catalyst filling in the reaction stage is arranged in each case in two spatially consecutive temperature zones (reaction zones). The acrolein charge of the fixed bed catalyst filler is chosen, in this respect, to be ≥ 150 NI / I of fixed bed catalyst filler and the temperature of the corresponding second temperature zone (in the direction of the flow of the reaction gas mixture) must be at least 10 ° C above the temperature of the first temperature zone.
De un modo similar, el documento EP-A 1106598 también enseña un procedimiento del modo de funcionamiento en alta carga para la oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico, en el que el relleno de catalizador en lecho fijo de la etapa de reacción está dispuesto en varias zonas de temperatura. A este respecto, la diferencia de temperatura de una zona de temperatura posterior en dirección de corriente de la mezcla de gas de reacción según las enseñanzas del documento EP-A 1106598 es tanto superior como también inferior a 5 ºC por encima de la temperatura de la zona de temperatura anterior, dejando totalmente abierto el documento EPA 1106598 en qué condiciones debería usarse una diferencia de temperatura superior y en qué condiciones debería usarse una diferencia de temperatura inferior. Similarly, EP-A 1106598 also teaches a method of the high-load mode of operation for the partial oxidation in gas phase heterogeneously catalyzed acrolein to give acrylic acid, in which the fixed-bed catalyst filler of the reaction stage is arranged in several temperature zones. In this regard, the temperature difference of a subsequent temperature zone in the direction of flow of the reaction gas mixture according to the teachings of EP-A 1106598 is both greater than and also less than 5 ° C above the temperature of the above temperature zone, leaving EPA 1106598 fully open under what conditions a higher temperature difference should be used and under what conditions a lower temperature difference should be used.
También el documento EP-A 1106598 deja totalmente abierto lo que se entiende por la temperatura de una zona de reacción o de temperatura. Also EP-A 1106598 leaves what is understood by the temperature of a reaction or temperature zone fully open.
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A diferencia de esto en los documentos restantes del estado de la técnica citado, por temperatura de una zona de reacción se entiende la temperatura del relleno de catalizador en lecho fijo que se encuentra en la zona de reacción al poner en práctica el procedimiento en ausencia de una reacción química. Esta temperatura dentro de la zona de la reacción no es constante, de modo que el concepto temperatura de una zona de reacción significa en el presente documento el valor promedio (en número) de la temperatura del relleno de catalizador en lecho fijo a lo largo de la zona de reacción. Es esencial, a este respecto, que el calentamiento de las zonas de reacción individuales se realice de forma esencialmente independiente unas de otras, por lo que una zona de reacción corresponde siempre a una zona de temperatura. La definición anterior de la temperatura de una zona de reacción debe tener validez también en el presente documento. Unlike this in the remaining documents of the cited prior art, by temperature of a reaction zone, the temperature of the catalyst bed filling in the fixed bed is understood as being in the reaction zone when the procedure is implemented in the absence of a chemical reaction This temperature within the reaction zone is not constant, so that the concept temperature of a reaction zone here means the average value (in number) of the catalyst bed temperature in a fixed bed along The reaction zone. It is essential, in this regard, that the heating of the individual reaction zones be carried out essentially independently of each other, whereby a reaction zone always corresponds to a temperature zone. The above definition of the temperature of a reaction zone must also be valid here.
Dado que la oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico es una reacción marcadamente exotérmica, la temperatura de la mezcla gaseosa de reacción en un paso reactivo a través del relleno de catalizador en lecho fijo es generalmente distinta de la temperatura de una zona de reacción. Es normalmente superior a la temperatura de la zona de reacción y atraviesa dentro de una zona de reacción generalmente un máximo (máximo de punto caliente) o disminuye partiendo desde un valor máximo. Since partial gas phase oxidation catalyzed in a heterogeneous manner of acrolein to give acrylic acid is a markedly exothermic reaction, the temperature of the reaction gas mixture in a reactive passage through the fixed bed catalyst filler is generally different from the temperature of a reaction zone. It is normally higher than the temperature of the reaction zone and generally crosses a maximum (maximum hot spot) within a reaction zone or decreases from a maximum value.
No obstante, la desventaja de las enseñanzas del estado de la técnica es que exclusivamente se dirigen a operar una disposición de varias zonas con una carga elevada de acroleína. Esto es desventajoso en el sentido en que un modo de procedimiento de este tipo conlleva necesariamente un RZAAA elevado. Esto supone, no obstante, una necesidad de mercado correspondiente de ácido acrílico. Si lo último no se da (por ejemplo temporalmente), la disposición de varias zonas debe operarse necesariamente a una carga de acroleína más reducida, teniendo entonces además prioridad una selectividad lo más elevada posible de la formación de ácido acrílico con respecto a la acroleína reaccionada que la cantidad objetivo pretendida (SAA). Esto es la cantidad molar formada en un único paso a través de la disposición de varias zonas de ácido acrílico con respecto al número molar de la acroleína, a este respecto, reaccionada. However, the disadvantage of the teachings of the state of the art is that they are exclusively aimed at operating a multi-zone arrangement with a high acrolein load. This is disadvantageous in the sense that such a mode of procedure necessarily entails a high RZAAA. This implies, however, a corresponding market need for acrylic acid. If the latter does not occur (for example, temporarily), the arrangement of several zones must necessarily be operated at a lower acrolein load, then having as high a selectivity as possible of the formation of acrylic acid with respect to the reacted acrolein than the intended target amount (SAA). This is the molar amount formed in a single step through the arrangement of several areas of acrylic acid with respect to the molar number of the acrolein, in this respect, reacted.
El objetivo de la presente invención consiste, por lo tanto, en proporcionar un procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico en una disposición de varias zonas, en el que para cargas de acroleína < 150 Nl/l·h se realice la formación de ácido acrílico con una selectividad lo más elevada posible. The objective of the present invention is, therefore, to provide a process of partial oxidation in gas phase heterogeneously catalyzed acrolein to give acrylic acid in a multi-zone arrangement, in which for acrolein charges <150 Nl / 1 · Acrylic acid formation is carried out with the highest possible selectivity.
Además, se ha hallado un procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico, en el que se conduce una mezcla de partida de gas de reacción que contiene acroleína, oxígeno molecular y al menos un gas inerte, que está constituido en al menos el 20 % de su volumen por nitrógeno molecular, que contiene el oxígeno molecular y la acroleína en una relación molar de O2:C3H4O ≥ 0,5, en una etapa de reacción a través de un relleno de catalizador en lecho fijo, que está dispuesto en dos zonas de reacción A, B dispuestas espacialmente consecutivamente, siendo la temperatura de la zona de reacción A una temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC y la temperatura en la zona de reacción B también una temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC, y cuya masa activa es al menos un óxido metálico que contiene los elementos Mo y V, de modo que la zona de reacción A se extienda hasta una reacción de la acroleína del 45 al 85 % en moles y en un único paso de la mezcla de partida de gas de reacción a través de la totalidad del relleno de catalizador en lecho fijo la reacción de la acroleína sea ≥ 90 % en moles y la selectividad de la formación de ácido acrílico, con respecto a la acroleína reaccionada, sea ≥ 90 % en moles, correspondiendo la sucesión temporal en la que la mezcla de partida de gas de reacción atraviesa las zonas de reacción a la sucesión alfabética de las zonas de reacción, que está caracterizado porque In addition, a heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation process of acrolein to acrylic acid has been found, in which a starting mixture of reaction gas containing acrolein, molecular oxygen and at least one inert gas is conducted, which is constituted in at least 20% of its volume by molecular nitrogen, which contains molecular oxygen and acrolein in a molar ratio of O2: C3H4O ≥ 0.5, in a reaction stage through a catalyst filler in fixed bed, which is arranged in two reaction zones A, B arranged spatially consecutively, the temperature of the reaction zone A being a temperature in the range of 230 to 320 ° C and the temperature in the reaction zone B also a temperature in the range of 230 to 320 ° C, and whose active mass is at least one metal oxide containing the elements Mo and V, so that the reaction zone A extends to a reaction of the acrole from 45 to 85 mol% and in a single step of the starting mixture of reaction gas through the entire catalyst bed filling the acrolein reaction is ≥ 90 mol% and the selectivity of the Acrylic acid formation, with respect to the reacted acrolein, is ≥ 90 mol%, corresponding to the temporal sequence in which the reaction mixture of the starting gas crosses the reaction zones to the alphabetic sequence of the reaction zones, which is characterized because
a) la carga del relleno de catalizador en lecho fijo con la acroleína contenida en la mezcla de partida de gas de reacción es ≤ 125 Nl de acroleína/l de carga de catalizador en lecho fijo h y ≥ 70 Nl de acroleína/l de carga de catalizador en lecho fijo h, a) the charge of the fixed-bed catalyst filler with the acrolein contained in the reaction mixture starting mixture is ≤ 125 Nl of acrolein / l of fixed-bed catalyst load h and ≥ 70 Nl of acrolein / l of loading fixed bed catalyst h,
b) la actividad específica de volumen del relleno de catalizador en lecho fijo en la dirección de la corriente de la mezcla de gas de reacción a través del relleno de catalizador en lecho fijo es constante o al menos alguna vez aumenta, y b) the specific volume activity of the fixed bed catalyst filler in the direction of the flow of the reaction gas mixture through the fixed bed catalyst filler is constant or at least ever increases, and
c) la diferencia TmaxA – TmaxB, formada por la temperatura más alta, TmaxA, que presenta la mezcla gaseosa de reacción dentro de la zona de reacción A y la temperatura más alta, TmaxB, que presenta la mezcla gaseosa de reacción dentro de la zona de reacción B es ≥ 0 ºC. c) the difference TmaxA - TmaxB, formed by the highest temperature, TmaxA, which presents the gaseous reaction mixture within the reaction zone A and the highest temperature, TmaxB, which presents the gaseous reaction mixture within the zone Reaction B is ≥ 0 ° C.
Ventajosamente, la actividad específica de volumen del relleno de catalizador en lecho fijo en dirección de la corriente aumenta al menos alguna vez. Advantageously, the specific volume activity of the catalyst bed in a fixed bed in the direction of the current increases at least once.
Generalmente, en el procedimiento según la invención, la diferencia TmaxA – TmaxB no es superior a 75 ºC. Según la invención, preferentemente, TmaxA – TmaxB es ≥ 3 ºC y ≤ 60 ºC. De modo muy particularmente preferente TmaxA – TmaxB en el procedimiento según la invención es ≥ 5 ºC y ≤ 40 ºC. Generally, in the process according to the invention, the difference TmaxA-TmaxB is not greater than 75 ° C. According to the invention, preferably, TmaxA-TmaxB is ≥ 3 ° C and ≤ 60 ° C. Very particularly preferably TmaxA-TmaxB in the process according to the invention is ≥ 5 ° C and ≤ 40 ° C.
Se ha demostrado que el procedimiento según la invención es ventajoso, por ejemplo, cuando la carga del relleno del catalizador en lecho fijo con la acroleína contenida en la mezcla gaseosa de reacción de partida es ≥ 80 NI de It has been shown that the process according to the invention is advantageous, for example, when the filler load of the catalyst in a fixed bed with the acrolein contained in the starting reaction gas mixture is ≥ 80 NI of
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acroleína/l·h y ≤ 125 NI de acroleína/l·h, o ≥ 90 NI de acroleína/l·h y ≤ 125 NI Acrolein/l·h, o ≥ 100 Nl de acroleína/l·h y ≤ 120 Nl de acroleína/l·h, o ≥ 105 Nl de acroleína/l·h y ≤ 115 Nl de acroleína/l·h. acrolein / l · h and ≤ 125 NI of acrolein / l · h, or ≥ 90 NI of acrolein / l · h and ≤ 125 NI of Acrolein / l · h, or ≥ 100 Nl of acrolein / l · h and ≤ 120 Nl of acrolein / l · h, or ≥ 105 Nl of acrolein / l · h and ≤ 115 Nl of acrolein / l · h.
Naturalmente, el procedimiento según la invención también puede usarse cuando la carga del relleno de catalizador en lecho fijo con la acroleína contenida en la mezcla gaseosa de reacción es < 70 Nl de acroleína/l·h y/o la actividad específica de volumen del relleno de catalizador en lecho fijo es constante. La operación de una disposición de varias zonas para cargas de reactantes reducidas de este modo sería, no obstante, aún poco económica. Of course, the process according to the invention can also be used when the charge of the catalyst bed in the fixed bed with the acrolein contained in the reaction gas mixture is <70 Nl of acrolein / l · h and / or the specific volume activity of the filler Fixed bed catalyst is constant. The operation of a multi-zone arrangement for reduced reactant loads in this way would, however, still be inexpensive.
Las diferencias exigidas según la invención TmaxA – TmaxB se ajustan en la puesta en práctica del procedimiento según la invención si, por una parte, tanto la temperatura de la zona de reacción A como también la temperatura de la zona de reacción B se encuentran en el intervalo de 230 a 320 ºC y, por otra parte, la diferencia entre la temperatura de la zona de reacción B (TB) y la temperatura de la zona de reacción A (TA), es decir, TB-TA, es ≤ 0 ºC y ≥ -20ºC o ≥ -10ºC, o ≤ 0ºC y ≥ -5 ºC, o a menudo ≤ 0ºC y ≥ -3ºC. The differences required according to the invention TmaxA-TmaxB are adjusted in the implementation of the process according to the invention if, on the one hand, both the temperature of the reaction zone A and also the temperature of the reaction zone B are in the range of 230 to 320 ° C and, on the other hand, the difference between the temperature of the reaction zone B (TB) and the temperature of the reaction zone A (TA), that is, TB-TA, is ≤ 0 ° C and ≥ -20 ° C or ≥ -10 ° C, or ≤ 0 ° C and ≥ -5 ° C, or often ≤ 0 ° C and ≥ -3 ° C.
Es decir, al contrario que las enseñanzas del estado de la técnica para cargas elevadas, en el procedimiento según la invención la temperatura de la zona posterior será normalmente inferior a la temperatura de la zona de reacción precedente. That is, contrary to the teachings of the state of the art for high loads, in the process according to the invention the temperature of the posterior zone will normally be lower than the temperature of the preceding reaction zone.
La declaración anterior con respecto a la diferencia de temperatura TB-TA tiene validez también cuando la temperatura de la zona de reacción A se encuentra en el intervalo preferente de 250 a 300 ºC o en el intervalo particularmente preferente de 260 a 280 ºC. The above statement regarding the TB-TA temperature difference is also valid when the temperature of the reaction zone A is in the preferred range of 250 to 300 ° C or in the particularly preferred range of 260 to 280 ° C.
La presión de operación puede ser en el procedimiento según la invención tanto inferior a la presión normal (por ejemplo de hasta 50 kPa) como también superior a la presión normal. Normalmente la presión de trabajo se encuentra en valores de 100 a 500 kPa, a menudo de 100 a 300 kPa. Normalmente no se excede la presión de reacción de 10.000 kPa. In the process according to the invention, the operating pressure may be lower than normal pressure (for example up to 50 kPa) or higher than normal pressure. Normally the working pressure is in values of 100 to 500 kPa, often 100 to 300 kPa. Normally the reaction pressure of 10,000 kPa is not exceeded.
Según la invención, la zona de reacción A se extiende preferentemente hasta una reacción de la acroleína del 50 al 85% en moles o del 60 al 85% en moles. According to the invention, the reaction zone A preferably extends to an acrolein reaction of 50 to 85 mol% or 60 to 85 mol%.
Generalmente la reacción de acroleína con respecto a un único paso en el procedimiento según la invención es ≥ 92% en moles, o ≥ 94% en moles, o ≥ 96% en moles, o ≥ 98% en moles e incluso a menudo ≥ 99% en moles. A este respecto, la selectividad de la formación de ácido acrílico es normalmente ≥ 92 % en moles, o ≥ 94 % en moles, a menudo ≥ 95% en moles o ≥ 96% en moles o ≥ 97% en moles. Generally the acrolein reaction with respect to a single step in the process according to the invention is ≥ 92% in moles, or ≥ 94% in moles, or ≥ 96% in moles, or ≥ 98% in moles and even often ≥ 99 mol% In this regard, the selectivity of the acrylic acid formation is normally ≥ 92% in moles, or ≥ 94% in moles, often ≥ 95% in moles or ≥ 96% in moles or ≥ 97% in moles.
La relación molar O2 : acroleína en la mezcla gaseosa de reacción de partida debe ser según la invención ≥ 0,5. A menudo se encuentra en valores ≥ 1. Habitualmente esta relación se encuentra en valores ≤ 3. A menudo la relación molar de O2 : acroléina en la mezcla gaseosa de reacción de partida es según la invención de 1 a 2 o de 1 a 1,5. The molar ratio O2: acrolein in the gaseous mixture of the initial reaction must be according to the invention ≥ 0.5. It is often found in values ≥ 1. Usually this ratio is found in values ≤ 3. Often the molar ratio of O2: acrolein in the gaseous starting reaction mixture is according to the invention from 1 to 2 or from 1 to 1, 5.
Como catalizadores para el relleno de catalizador en lecho fijo de la oxidación de acroleína catalizada en fase gaseosa según la invención se consideran todos aquellos cuya masa activa sea un óxido multimetálico que contenga Mo y V. Catalizadores de óxido multimetálico adecuados de este tipo pueden extraerse, por ejemplo, del documento US-A 3 775 474, del documento USA 3954855, del documento US-A 3893951 y del documento US-A 4339355. Además son adecuados de un modo particular las masas de óxido multimetálico del documento EP-A 427508, del documento DE-A 2909671, del documento DE-C 3151805, del documento DE-AS 2626887, del documento DE-A 4302991, del documento EP-A 700893, del documento EP-A 714700 y del documento DE-A 19736105, así como del documento DE-A 10046928. As catalysts for the filler of a fixed-bed catalyst of the gas phase catalyzed acrolein oxidation according to the invention are those whose active mass is a multimetallic oxide containing Mo and V. Suitable multimetallic oxide catalysts of this type can be extracted, for example, from US-A 3 775 474, from US 3954855, from US-A 3893951 and from US-A 4339355. In addition, the multimetallic oxide masses of EP-A 427508 are particularly suitable, of document DE-A 2909671, document DE-C 3151805, document DE-AS 2626887, document DE-A 4302991, document EP-A 700893, document EP-A 714700 and document DE-A 19736105, as well as of DE-A 10046928.
También son adecuadas en este contexto las formas de realización ejemplares del documento EP-A 714700, así como del documento DE-A 19736105. Exemplary embodiments of EP-A 714700, as well as DE-A 19736105, are also suitable in this context.
Una pluralidad de las masas activas de óxido multimetálico adecuadas para el relleno de catalizador en lecho fijo, por ejemplo aquellas del documento DE-A 19815281, se resumen con la fórmula general IV A plurality of the multimetallic oxide active masses suitable for the fixed bed catalyst filler, for example those of DE-A 19815281, are summarized with the general formula IV
en la que las variables tienen los significados siguientes: X1 = W, Nb, Ta, Cr y/o Ce, X2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn y/o Zn, X3 = Sb y/o Bi, X4 = uno o varios metales alcalinos, X5 = uno o varios metales alcalinoterreos, in which the variables have the following meanings: X1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce, X2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn, X3 = Sb and / or Bi, X4 = one or more alkali metals, X5 = one or more alkaline earth metals,
5 5
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20 twenty
25 25
30 30
35 35
E04722172 E04722172
13-08-2015 08-13-2015
X6 = Si, Al, Ti y/o Zr, a = 1 a 6, b = 0,2 a 4, c = 0,5 a 18, d = 0 a 40, e = 0 a2, f = 0 a 4, g = 0 a 40 y n = un número que se determina mediante la valoración y la frecuencia de los elementos distintos de oxígeno X6 = Si, Al, Ti and / or Zr, a = 1 to 6, b = 0.2 to 4, c = 0.5 to 18, d = 0 to 40, e = 0 a2, f = 0 to 4 , g = 0 to 40 and n = a number that is determined by the assessment and frequency of non-oxygen elements
de IV. of IV.
Las formas de realización preferentes según la invención dentro de los óxidos multimetálicos activos IV son aquellas Preferred embodiments according to the invention within the active multimetallic oxides IV are those
que consideran los significados siguientes de las variables de la fórmula general IV: which consider the following meanings of the variables of the general formula IV:
X1 = W, Nb y/o Cr, X1 = W, Nb and / or Cr,
X2 = Cu, Ni, Co y/o Fe, X2 = Cu, Ni, Co and / or Fe,
X3 = Sb, X3 = Sb,
X4 = Na y/o K, X4 = Na and / or K,
X5 = Ca, Sr y/o Ba, X5 = Ca, Sr and / or Ba,
X6 = Si, Al y/o Ti, X6 = Yes, Al and / or Ti,
a = 1,5 a 5, a = 1.5 to 5,
b = 0,5 a 2, b = 0.5 to 2,
c = 0,5 a 3, c = 0.5 to 3,
d = 0 a 2, d = 0 to 2,
e = 0 a 0,2, e = 0 to 0.2,
f = 0 a 1 y f = 0 to 1 and
n = un número que se determina mediante la valoración y la frecuencia de los elementos distintos de oxígeno n = a number that is determined by the assessment and frequency of non-oxygen elements
de IV. Según la invención son óxidos metálicos IV muy particularmente preferentes aquellos de la fórmula general V of IV. According to the invention, metal oxides IV are very particularly preferred those of the general formula V
- con with
- Y1 Y1
- = W y/o Nb, = W and / or Nb,
- Y2 Y2
- = Cu y/o Ni, = Cu and / or Ni,
- Y5 Y5
- = Ca y/o Sr, = Ca and / or Sr,
- Y6 Y6
- = Si y/o Al, = Yes and / or Al,
- a’ to'
- = 2 a 4, = 2 to 4,
- b’ b ’
- = 1 a 1,5, = 1 to 1.5,
- c’ C'
- = 1 a 3, = 1 to 3,
- f’ F'
- = 0 a 0,5 = 0 to 0.5
5 5
10 10
15 fifteen
20 twenty
25 25
30 30
35 35
40 40
45 Four. Five
50 fifty
55 55
E04722172 E04722172
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g’ = 0 a 8 y g ’= 0 to 8 and
n’ = un número que se determina mediante la valoración y la frecuencia de los elementos distintos de oxígeno de V. n ’= a number determined by the assessment and frequency of non-oxygen elements of V.
Las masas activas de óxido multimetálico (IV) adecuadas según la invención se pueden obtener de modos conocidos de por sí, por ejemplo los divulgados en el documento DE-A 4335973 o en el documento EP-A 714700. The suitable multimetallic oxide (IV) masses according to the invention can be obtained in known ways per se, for example those disclosed in DE-A 4335973 or in EP-A 714700.
Principalmente pueden prepararse masas activas de óxido multimetálico adecuadas para los catalizadores del relleno de catalizador en lecho fijo, especialmente los de la fórmula general IV, de una forma sencilla de modo que se produzca de fuentes adecuadas de sus constituyentes elementales una mezcla seca lo más íntima posible, preferentemente dividida finamente, compuesta de forma correspondiente a su estequiometría y esta se calcina a temperaturas de 350 a 600 ºC. La calcinación puede llevarse a cabo tanto en atmósfera de gas inerte como en una atmósfera oxidativa tal como, por ejemplo, aire (mezcla de gas inerte y oxígeno), así como también en atmósfera reductora (por ejemplo, mezclas de gas inerte y gases reductores tales como H2, NH3, CO, metano y/o acroleína o los gases con actividad reductora mencionados en sí). La duración de la calcinación puede ser de algunos minutos hasta algunas horas y disminuye habitualmente con la temperatura. Como fuentes para los constituyentes elementales de las masas activas de óxido multimetálico se consideran los compuestos que son ya óxidos y/o los compuestos que pueden trasformarse en óxidos mediante calentamiento, al menos en presencia de oxígeno. Mainly, suitable multimetallic oxide active masses can be prepared for catalysts of the fixed-bed catalyst filler, especially those of the general formula IV, in a simple way so that the most intimate dry mixture is produced from suitable sources of its elementary constituents possible, preferably finely divided, composed corresponding to its stoichiometry and this is calcined at temperatures of 350 to 600 ° C. The calcination can be carried out both in an inert gas atmosphere and in an oxidative atmosphere such as, for example, air (mixture of inert gas and oxygen), as well as in a reducing atmosphere (for example, mixtures of inert gas and reducing gases such as H2, NH3, CO, methane and / or acrolein or the gases with reducing activity mentioned in themselves). The duration of calcination can be from a few minutes to a few hours and usually decreases with temperature. As sources for the elemental constituents of the active masses of multimetallic oxide are considered compounds that are already oxides and / or compounds that can be transformed into oxides by heating, at least in the presence of oxygen.
La mezcla íntima de los compuestos de partida para la producción de masas de óxido multimetálico IV puede realizarse en forma seca o en forma húmeda. Si se realiza en forma seca, se usan los compuestos convenientemente como polvo finamente dividido y después del mezclado y dado el caso una compactación, se someten a la calcinación Preferentemente, el mezclado íntimo se realiza, no obstante, en forma húmeda. The intimate mixing of the starting compounds for the mass production of multimetallic oxide IV can be carried out in dry form or in wet form. If performed in dry form, the compounds are conveniently used as finely divided powder and after mixing and if necessary a compaction, they are subjected to calcination. Preferably, intimate mixing is carried out, however, in wet form.
A este respecto, habitualmente, los compuestos de partida se mezclan en forma de una solución y/o suspensión acuosa entre sí. Las mezclas en seco particularmente íntimas se obtienen después en el procedimiento de mezclado descrito, si se parte exclusivamente de fuentes presentes en forma disuelta de los constituyentes elementales. Como disolvente se usa preferentemente agua. A continuación se seca la masa acuosa obtenida, realizándose el proceso de secado preferentemente mediante secado por pulverización de la mezcla acuosa con temperaturas de salida de 100 a 150 ºC. In this regard, usually, the starting compounds are mixed in the form of an aqueous solution and / or suspension with each other. Particularly intimate dry blends are then obtained in the described mixing process, if it is based exclusively on sources present in dissolved form of the elemental constituents. Water is preferably used as solvent. The aqueous mass obtained is then dried, the drying process being preferably carried out by spray drying the aqueous mixture with outlet temperatures of 100 to 150 ° C.
Las masas de óxido multimetálico que se obtienen, especialmente las de la fórmula general IV, no se usan generalmente en forma de polvo, sino conformadas en determinadas geometrías de catalizador en el relleno de catalizador en lecho fijo, pudiendo realizarse la conformación antes o después de la calcinación final. Por ejemplo, pueden producirse a partir de la forma en polvo de la masa activa o su masa precursora sin calcinar mediante compactación para dar la geometría de catalizador deseada (por ejemplo, mediante compresión en comprimidos, extrusión o prensado de extrusión de tiras) catalizadores completos, pudiendo añadirse coadyuvantes tales como, por ejemplo, grafito o ácido esteárico como lubricantes y/o coadyuvantes del moldeo y agentes de refuerzo tales como microfibras de vidrio, asbesto, carburo de silicio o titanato de potasio. Las geometrías de catalizadores completos adecuadas son, por ejemplo, cilindros llenos o cilindros huecos con una diámetro exterior y una longitud de 2 a 10 mm. En el caso de cilindros huecos es adecuado un espesor de pared de 1 a 3 mm. Naturalmente el catalizador completo puede presentar también una geometría esférica, pudiendo ser el diámetro de la esfera de 2 a 10 mm. The masses of multimetallic oxide that are obtained, especially those of the general formula IV, are not generally used in powder form, but are formed in certain catalyst geometries in the catalyst bed in a fixed bed, the conformation being possible before or after the final calcination. For example, complete catalysts can be produced from the powdered form of the active mass or its uncalcined precursor mass by compaction to give the desired catalyst geometry (for example, by compressing into tablets, extrusion or pressing extrusion) , adjuvants such as, for example, graphite or stearic acid may be added as lubricants and / or molding aids and reinforcing agents such as glass microfibers, asbestos, silicon carbide or potassium titanate. Suitable complete catalyst geometries are, for example, full cylinders or hollow cylinders with an outside diameter and a length of 2 to 10 mm. In the case of hollow cylinders a wall thickness of 1 to 3 mm is suitable. Naturally, the complete catalyst can also have a spherical geometry, the diameter of the sphere being 2 to 10 mm.
Naturalmente puede realizarse la conformación de la masa activa en forma de polvo o su masa precursora en forma de polvo aún sin calcinar, también mediante aplicación sobre soportes de catalizador inertes. El recubrimiento de los cuerpos de soporte para la producción de los catalizadores de carcasa se realiza generalmente en un recipiente giratorio adecuado, tal como se conoce, por ejemplo, por el documento DE-A 2909671, el documento EP-A 293859 o por el documento EP-A 714700. Of course, the formation of the active mass in the form of a powder or its precursor mass in the form of a powder that is not yet calcined can also be carried out, also by application on inert catalyst supports. The coating of the support bodies for the production of the housing catalysts is generally carried out in a suitable rotating container, as is known, for example, from DE-A 2909671, EP-A 293859 or from the document EP-A 714700.
Convenientemente, la masa que se va a aplicar para el recubrimiento del cuerpo moldeado se humecta y después de la aplicación se seca, por ejemplo por medio de aire caliente. El espesor de capa de la masa aplicada sobre el cuerpo de soporte se elige convenientemente en el intervalo de 10 a 1000 mm, preferentemente en el intervalo de 50 a 500 mm y se encuentra de modo particularmente preferente en el intervalo de 150 a 250 m. Conveniently, the dough to be applied for the coating of the molded body is wetted and after application dried, for example by means of hot air. The layer thickness of the mass applied on the support body is conveniently chosen in the range of 10 to 1000 mm, preferably in the range of 50 to 500 mm and is particularly preferably in the range of 150 to 250 mm. .
Como materiales de soporte pueden usarse, a este respecto, óxidos de aluminio porosos y no porosos, dióxido de silicio, dióxido de torio, dióxido de circonio, carburo de silicio o silicatos tales como silicato de magnesio o de aluminio. Los cuerpos de soporte estar conformados de forma regular o irregular, siendo preferentes generalmente cuerpos de soporte conformados con una rugosidad superficial claramente formada, por ejemplo, esferas o cilindros huecos con una capa de gravilla. Es adecuado el uso de soportes esféricos con rugosidad superficial esencialmente no porosos de esteatita (por ejemplo, esteatita C220 de la empresa CeramTec), cuyo diámetro es de 1 a 8 mm, preferentemente de 4 a 5 mm. No obstante, también es adecuado el uso de cilindros como cuerpos de soporte, cuya longitud es de 2 a 10 mm y su diámetro exterior de 4 a 10 mm. En el caso de anillos como cuerpos de soporte el espesor de pared es además habitualmente de 1 a 4 mm. Los cuerpos de soporte anulares que se van a usar preferentemente poseen una longitud de 2 a 6 mm, un diámetro exterior de 4 a 8 mm y un espesor de pared de 1 a 2 mm. Sobre todo son adecuados también anillos con una geometría de 7 mm x 3 mm x 4 mm (diámetro exterior x As support materials, porous and non-porous aluminum oxides, silicon dioxide, thorium dioxide, zirconium dioxide, silicon carbide or silicates such as magnesium or aluminum silicate can be used in this regard. The support bodies must be shaped regularly or irregularly, with support bodies generally formed with a clearly formed surface roughness being preferred, for example, hollow spheres or cylinders with a gravel layer. The use of spherical supports with essentially non-porous surface roughness of soapstone (for example, C220 soapstone from CeramTec), whose diameter is 1 to 8 mm, preferably 4 to 5 mm, is suitable. However, the use of cylinders as support bodies, whose length is from 2 to 10 mm and its outer diameter from 4 to 10 mm, is also suitable. In the case of rings as support bodies the wall thickness is also usually 1 to 4 mm. The annular support bodies to be used preferably have a length of 2 to 6 mm, an outer diameter of 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. Especially suitable are also rings with a geometry of 7 mm x 3 mm x 4 mm (outer diameter x
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longitud x diámetro interior) como cuerpos de soporte. La finura de las masas de óxido catalíticamente activas que se van a aplicar sobre la superficie del cuerpo de soporte se adapta naturalmente al espesor de carcasa deseado (véase el documento EP-A 714 700). length x inside diameter) as support bodies. The fineness of the catalytically active oxide masses to be applied on the surface of the support body naturally adapts to the desired shell thickness (see EP-A 714 700).
Las masas activas de óxido multimetálico que se van a usar de forma adecuada para los catalizadores del relleno de catalizador en lecho fijo son además masas de la fórmula general VI, The active masses of multimetallic oxide which are to be used suitably for the catalyst of the fixed bed catalyst filler are also masses of the general formula VI,
en la que las variables tienen los significados siguientes: in which the variables have the following meanings:
Z1 = W, Nb, Ta, Cr y/o Ce, Z2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn y/o Zn, Z3 = Sb y/o Bi, Z4 = Li, Na, K, Rb, Cs y/o H Z5 = Mg, Ca, Sr y/o Ba, Z6 = Si, Al, Ti y/o Zr, Z7 = Mo, W, V, Nb y/o Ta, preferentemente Mo y/o W a" = 1 a 8, b" = 0,2 a 5, c" = 0 a 23, d" = 0 a 50, e" = 0 a 2, f" = 0 a 5, g" = 0 a 50, h" = 4 a 30, i" = 0 a 20 y x",y" = números que se determinan mediante la valoración y la frecuencia de los elementos distintos de oxígeno Z1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce, Z2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn, Z3 = Sb and / or Bi, Z4 = Li, Na, K, Rb, Cs and / or H Z5 = Mg, Ca, Sr and / or Ba, Z6 = Si, Al, Ti and / or Zr, Z7 = Mo, W, V, Nb and / or Ta, preferably Mo and / or W a "= 1 to 8, b "= 0.2 to 5, c" = 0 to 23, d "= 0 to 50, e" = 0 to 2, f "= 0 to 5, g" = 0 to 50, h " = 4 to 30, i "= 0 to 20 and x", and "= numbers determined by the assessment and frequency of non-oxygen elements
de VI y p, q = números distintos de cero cuya relación p/q es de 160:1 a 1:1, y que pueden obtenerse produciendo previamente una masa de óxido multimetálico E of VI and p, q = non-zero numbers whose ratio p / q is 160: 1 to 1: 1, and which can be obtained by previously producing a mass of multimetallic oxide E
en forma finamiente dividida por separado (masa de partida 1) y a continuación la masa de partida 1 sólida producida previamente se incorpora a una solución acuosa, una suspensión acuosa o a una mezcla seca finamente dividida de fuentes de los elementos Mo, V, Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, que contiene los elementos mencionados anteriormente en la estequiometría D in a finely divided form separately (starting mass 1) and then the solid starting mass 1 previously produced is incorporated into an aqueous solution, an aqueous suspension or a finely divided dry mixture of sources of the elements Mo, V, Z1, Z2 , Z3, Z4, Z5, Z6, which contains the elements mentioned above in stoichiometry D
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(masa de partida 2), en la relación de cantidades deseada p:q, la mezcla acuosa dado el caso resultante a este respecto se seca y la masa precursora seca obtenida de este modo se calcina a temperaturas de 250 a 600 ºC para dar la geometría de catalizador deseada antes o después de su secado. (starting mass 2), in the desired quantity ratio p: q, the aqueous mixture, if necessary, in this respect is dried and the dried precursor mass obtained in this way is calcined at temperatures of 250 to 600 ° C to give the Desired catalyst geometry before or after drying.
Son preferentes las masas de óxido multimetálico VI, en las que la incorporación de la masa de partida 1 sólida formada previamente se realiza a una masa de partida acuosa 2 a una temperatura < 70 ºC. Una descripción detallada de la preparación de catalizadores VI de masas de óxido multimetálico se presenta, por ejemplo, en el documento EP-A 668104, el documento DE-A 19736105, el documento DE-A 10046928, el documento DE-A 19740493 y el documento DE-A 19528646. The masses of multimetallic oxide VI are preferred, in which the incorporation of the previously formed solid starting mass 1 is carried out at an aqueous starting mass 2 at a temperature <70 ° C. A detailed description of the preparation of multimetallic oxide mass catalysts VI is presented, for example, in EP-A 668104, DE-A 19736105, DE-A 10046928, DE-A 19740493 and DE-A 19528646.
Con respecto a la conformación tiene validez con respecto a catalizadores VI de masas de óxido multimetálico lo dicho en los catalizadores IV de masas de óxido multimetálico. With respect to the conformation, what is said in the multimetallic oxide mass catalysts IV is valid with respect to multimetallic oxide mass catalysts VI.
Además, son adecuadas como masas de óxido multimetálico adecuadas para los catalizadores del relleno de catalizador en lecho fijo las del documento DE-A 19815281, especialmente todas las formas de realización ejemplares de este documento. Con respecto a la conformación tiene validez lo dicho anteriormente. In addition, those of DE-A 19815281, especially all exemplary embodiments of this document, are suitable as masses of multimetallic oxide suitable for catalysts in the fixed bed catalyst filler. With regard to the conformation, the above is valid.
Catalizadores particularmente adecuados para el relleno de catalizador en lecho fijo del procedimiento de la invención son los catalizadores de carcasa S1 (estequiometría: MO12V3W1,2Cu2,4On) y S7 (estequiometría: Mo12V3W1,2Cu1,6Ni0,8On) del documento DE-A 4442346 con una proporción de masa activa del 27 % en peso y un espesor de carcasa de 230 mm, el catalizador de carcasa del ejemplo de preparación 5 del documento DE-A 10046928 (estequiometría: Mo12V3W1,2Cu2,4On) con una proporción de masa activa del 20 % en peso, los catalizadores de carcasa según los ejemplos 1 a 5 del documento DE-A 19815281, no obstante igualmente que los catalizadores de carcasa mencionados anteriormente para la segunda etapa de reacción se aplican sobre anillos de soporte de una geometría de 7 mm x 3 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) con una proporción de masa activa del 20 % en peso (con respecto a la masa total del catalizador de carcasa), así como un catalizador de carcasa con masa activa de dos fases de la estequiometría (Mo10,4V3W1,2Ox) (CuMo0,5W0,504)1,6, y preparado según el documento DE-A 19736105 y una proporción de masa activa del 20 % en peso aplicada sobre el soporte de 7 mm x 3 mm x 4 mm mencionado anteriormente. Particularly suitable catalysts for the fixed bed catalyst filling of the process of the invention are the S1 (stoichiometry: MO12V3W1,2Cu2,4On) and S7 (stoichiometry: Mo12V3W1,2Cu1,6Ni0,8On) housing catalysts of DE-A 4442346 with an active mass ratio of 27% by weight and a shell thickness of 230 mm, the housing catalyst of preparation example 5 of DE-A 10046928 (stoichiometry: Mo12V3W1,2Cu2,4On) with an active mass ratio of 20% by weight, the housing catalysts according to examples 1 to 5 of DE-A 19815281, however also that the housing catalysts mentioned above for the second reaction stage are applied on support rings of a geometry of 7 mm x 3 mm x 4 mm (outer diameter x length x inner diameter) with an active mass ratio of 20% by weight (with respect to the total mass of the housing catalyst), as well as a car catalyst House with two-phase active mass of stoichiometry (Mo10.4V3W1.2Ox) (CuMo0.5W0.504) 1.6, and prepared according to DE-A 19736105 and a proportion of active mass of 20% by weight applied on the 7 mm x 3 mm x 4 mm support mentioned above.
Los catalizadores recomendados anteriormente para la etapa de reacción según la invención son adecuados también, no obstante, para la etapa de reacción según la invención si se conserva todo y solo se modifica la geometría del soporte a 5 mm x 3 mm x 1,5 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior). Además pueden usarse también, no obstante, los óxidos multimetálicos mencionados en forma de anillos de catalizadores completos correspondientes en la etapa de reacción según la invención. The catalysts recommended above for the reaction stage according to the invention are also suitable, however, for the reaction stage according to the invention if everything is preserved and only the geometry of the support is modified to 5 mm x 3 mm x 1.5 mm (outer diameter x length x inner diameter). Furthermore, the multimetallic oxides mentioned in the form of corresponding complete catalyst rings can also be used in the reaction step according to the invention.
Para la preparación del relleno de catalizador en lecho fijo pueden usarse en el procedimiento según la invención solo los cuerpos moldeados de catalizador que presentan masas activas de óxido multimetálico o también mezclas ampliamente homogéneas de cuerpos moldeados de catalizador que presentan masas activas de óxido multimetálico y cuerpos moldeados (cuerpos moldeados de dilución) que no presentan ninguna masa activa de óxido multimetálico, que se comportan con respecto a la oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de modo esencialmente inerte. Como materiales para dichos cuerpos moldeados inertes se consideran principalmente todos aquellos que son adecuados también como material de soporte para catalizadores de carcasa adecuados según la invención. Como tales materiales se consideran, por ejemplo, óxidos de aluminio porosos y no porosos, dióxido de silicio, dióxido de torio, dióxido de circonio, carburo de silicio, silicatos tales como silicato de magnesio o de aluminio o la esteatita ya mencionada (por ejemplo, esteatita C-220 de la empresa CeramTec). For the preparation of the catalyst bed in a fixed bed, only the catalyst molded bodies having active masses of multimetallic oxide or also broadly homogeneous mixtures of catalyst molded bodies having active masses of multimetallic oxide and bodies can be used in the process according to the invention. molded (dilution molded bodies) that do not have any active mass of multimetallic oxide, which behave with respect to partial oxidation in a gas phase heterogeneously catalyzed in an essentially inert manner. As materials for said inert molded bodies, all those which are also suitable as a support material for suitable housing catalysts according to the invention are considered. As such materials are considered, for example, porous and non-porous aluminum oxides, silicon dioxide, thorium dioxide, zirconium dioxide, silicon carbide, silicates such as magnesium or aluminum silicate or the soapstone already mentioned (for example , soapstone C-220 from CeramTec).
La geometría de dichos cuerpos moldeados de dilución inertes puede ser, en principio, discrecional. Es decir, pueden ser, por ejemplo, esferas, polígonos, cilindros llenos o también anillos. Según la invención, preferentemente, se eligen como cuerpos de dilución inertes aquellos cuya geometría corresponde a cualquiera de los cuerpos moldeados de catalizador que se diluyen con los mismos. The geometry of said inert dilution molded bodies may, in principle, be discretionary. That is, they can be, for example, spheres, polygons, full cylinders or also rings. According to the invention, preferably, inert dilution bodies are chosen whose geometry corresponds to any of the catalyst molded bodies that are diluted therewith.
Es adecuado según la invención que la composición química de la masa activa usada no se altere a través del relleno de catalizador en lecho fijo. Es decir, la masa activa usada para un cuerpo moldeado de catalizador individual puede ser, de hecho, una mezcla de óxidos multimetálicos distintos que contiene los elementos Mo y V, para todos los cuerpos moldeados de catalizador del relleno de catalizador en lecho fijo debe usarse, no obstante, la misma mezcla. It is suitable according to the invention that the chemical composition of the active mass used is not altered through the catalyst bed in a fixed bed. That is, the active mass used for an individual catalyst molded body may, in fact, be a mixture of different multimetallic oxides containing the Mo and V elements, for all catalyst molded bodies of the fixed bed catalyst filler must be used. , however, the same mixture.
La actividad específica de volumen (es decir, la normalizada a una unidad de volumen) puede reducirse en esta caso, por ejemplo, de una forma sencilla, diluyendo de forma homogénea una cantidad básica de cuerpos moldeados de catalizador producidos de forma uniforme con cuerpos moldeados de dilución. Cuanto mayor se elija la proporción de los cuerpos moldeados de dilución, menor será la masa activa presente en un volumen determinada de relleno o la actividad del catalizador. The specific volume activity (that is, the one normalized to one unit of volume) can be reduced in this case, for example, in a simple way, homogeneously diluting a basic amount of catalyst molded bodies produced uniformly with molded bodies. dilution The higher the proportion of the dilution molded bodies, the lower the active mass present in a given volume of filler or the activity of the catalyst.
Una actividad específica de volumen creciente al menos alguna vez en dirección de la corriente de la mezcla gaseosa de reacción a través del relleno de catalizador en lecho fijo se puede ajustar para el procedimiento según la invención, por lo tanto, de una forma sencilla, por ejemplo de modo que el relleno comience con una proporción alta de cuerpos moldeados de dilución inertes con respecto a la clase de cuerpos moldeados catalíticos y después esta A specific activity of increasing volume at least once in the direction of the flow of the reaction gas mixture through the catalyst bed in a fixed bed can be adjusted for the process according to the invention, therefore, in a simple way, by example so that the filling begins with a high proportion of inert dilution molded bodies with respect to the class of catalytic molded bodies and then this
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proporción de cuerpos moldeados de dilución se reduce en dirección de la corriente bien en continuo o al menos alguna vez o varias veces abruptamente (por ejemplo, en etapas). Un aumento de la actividad específica de volumen es también, no obstante, por ejemplo posible aumentando para una geometría conservada y un tipo de masa activa de un cuerpo moldeado de catalizador de carcasa el espesor de la capa de masa activa aplicada sobre el soporte o aumentando en una mezcla de catalizadores de carcasa con la misma geometría pero con distinta proporción en peso de la masa activa la proporción de cuerpos moldeados de catalizador con una proporción en peso de masa activa más elevada. Como alternativa también puede diluirse la masa activa misma incorporando en la producción de la masa activa, por ejemplo en la mezcla seca que se va a calcinar de compuestos de partida, materiales diluyentes inertes tales como dióxido de silicio muy calcinado. Con composiciones diferentes de material diluyente se obtienen automáticamente actividades diferentes. Cuanto más material diluyente se añada, menor será la actividad resultante. Se puede lograr un efecto análogo también, por ejemplo, modificando en mezclas de catalizadores completos y de catalizadores de carcasa (en caso de una masa activa idéntica) de un modo correspondiente la relación de mezcla. Se pueden usar naturalmente las variantes descritas también de forma combinada. proportion of dilution molded bodies is reduced in the direction of the current either continuously or at least once or several times abruptly (eg, in stages). An increase in the specific volume activity is also, however, possible, for example, by increasing the thickness of the active mass layer applied to the support for a conserved geometry and an active mass type of a shell catalyst body. in a mixture of housing catalysts with the same geometry but with different weight ratio of the active mass, the proportion of catalyst castings with a higher weight ratio of active mass. Alternatively, the active mass itself can be diluted by incorporating in the production of the active mass, for example in the dry mixture to be calcined from starting compounds, inert diluent materials such as highly calcined silicon dioxide. With different compositions of diluent material, different activities are automatically obtained. The more diluent material added, the lower the resulting activity. An analogous effect can also be achieved, for example, by changing the mixture ratio in mixtures of complete catalysts and of housing catalysts (in the case of an identical active mass). Naturally, the variants described can also be used in combination.
Naturalmente, se pueden usar para el relleno de catalizador en lecho fijo también, no obstante, mezclas de catalizadores con una composición de masa activa químicamente diferente y como consecuencia de ello una composición diferente con una actividad diferente. Estas mezclas pueden diluirse, a su vez, con cuerpos de dilución inertes. Of course, mixtures of catalysts with a chemically different active dough composition and as a consequence a different composition with a different activity can also be used for the fixed bed catalyst filling. These mixtures can be diluted, in turn, with inert dilution bodies.
En el caso normal, en el procedimiento según la invención no se reduce ninguna vez dentro del relleno de catalizador en lecho fijo en la dirección de la corriente de la mezcla gaseosa de reacción la actividad específica de volumen. In the normal case, in the process of the invention, the specific activity of volume is never reduced within the fixed bed catalyst filling in the direction of the flow of the reaction gas mixture.
Previamente y/o posteriormente al relleno de catalizador en lecho fijo pueden encontrarse rellenos constituidos exclusivamente por material inerte (por ejemplo solo cuerpos moldeados de dilución) (estos no se incluyen en el presente documento conceptualmente en el relleno de catalizador en lecho fijo, ya que no contienen cuerpos moldeados que presenten masa activa de óxido multimetálico). A este respecto, los cuerpos moldeados de dilución usados para el relleno inerte presentan la misma geometría que los cuerpos moldeados de catalizador usados en el relleno de catalizador en lecho fijo. La geometría de los cuerpos moldeados de dilución usados para el relleno inerte también puede ser, no obstante, distinta de la geometría mencionada anteriormente de los cuerpos moldeados de catalizador (por ejemplo esférica en lugar de anular). Before and / or subsequent to the fixed-bed catalyst filler, fillers consisting exclusively of inert material (for example, only dilution molded bodies) can be found (these are not conceptually included in the fixed-bed catalyst filler, since they do not contain molded bodies that have an active mass of multimetallic oxide). In this regard, the dilution molded bodies used for the inert filler have the same geometry as the catalyst molded bodies used in the fixed bed catalyst filler. The geometry of the dilution molded bodies used for the inert filler may, however, also be different from the aforementioned geometry of the catalyst molded bodies (for example spherical rather than annular).
A menudo, los cuerpos moldeados usados para dichos rellenos inertes presentan una geometría anular de 7 mm x 7 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) o una geometría esférica con un diámetro d = 4-5 mm. Often, the molded bodies used for such inert fillers have an annular geometry of 7 mm x 7 mm x 4 mm (outer diameter x length x inner diameter) or a spherical geometry with a diameter d = 4-5 mm.
Según la invención es preferente en el procedimiento según la invención estructurar el relleno del catalizador en lecho fijo en la dirección de corriente de la mezcla de gases de reacción del modo siguiente. According to the invention, it is preferred in the process according to the invention to structure the catalyst filling in a fixed bed in the flow direction of the reaction gas mixture as follows.
En primer lugar a una longitud del 10 al 60 %, preferentemente del 10 al 50 %, de modo particularmente preferente del 20 al 40 % y de modo muy particularmente preferente del 25 al 35 % (es decir, por ejemplo a una longitud de 0,70 a 1,50 m, preferentemente de 0,90 a 1,20 m), en cada caso de la longitud total del relleno de catalizador en lecho fijo, se dispone una mezcla homogénea o dos mezclas homogéneas (con dilución decreciente) consecutivas de cuerpos moldeados de catalizador y cuerpos moldeados de dilución (presentando ambos preferentemente esencialmente la misma geometría), siendo la proporción en peso de cuerpos moldeados de dilución (las densidades de masa de cuerpos moldeados de catalizador y de los cuerpos moldeados de dilución se diferencian generalmente solo mínimamente) normalmente del 10 al 50 % en peso, preferentemente del 20 al 45 % en peso y de modo particularmente preferente del 25 al 35 % en peso. A continuación de esta primera zona del relleno de catalizador en lecho fijo se encuentra después de modo ventajoso según la invención hasta el final de la longitud del relleno de catalizador en lecho fijo (es decir, por ejemplo, a una longitud de 2,00 a 3,00 m, preferentemente de 2,50 a 3,00 m) bien un relleno diluido solo en una medida reducida (como en la primera zona) de los cuerpos moldeados de catalizador, o bien, de modo muy particularmente preferente, un relleno único del mismo cuerpo moldeado de catalizador que también se ha usado en la primera zona. In the first place at a length of 10 to 60%, preferably from 10 to 50%, particularly preferably from 20 to 40% and very particularly preferably from 25 to 35% (ie, for example at a length of 0 , 70 to 1.50 m, preferably 0.90 to 1.20 m), in each case of the total length of the catalyst bed in a fixed bed, a homogeneous mixture or two consecutive homogeneous mixtures (with decreasing dilution) are arranged of catalyst molded bodies and dilution molded bodies (both preferably having essentially the same geometry), the proportion being by weight of dilution molded bodies (the mass densities of catalyst molded bodies and dilution molded bodies are generally differentiated only minimally) normally 10 to 50% by weight, preferably 20 to 45% by weight and particularly preferably 25 to 35% by weight. Following this first zone of the catalyst bed filling, it is then advantageously according to the invention to the end of the length of the catalyst bed filling (ie, for example, at a length of 2.00 to 3.00 m, preferably from 2.50 to 3.00 m) either a filler diluted only to a small extent (as in the first zone) of the catalyst molded bodies, or, very particularly preferably, a filler unique from the same catalyst molded body that has also been used in the first zone.
Lo anterior se aplica especialmente cuando en el relleno de catalizador en lecho fijo como cuerpo moldeado de catalizador se usan anillos de catalizador de carcasa o esferas de catalizador de carcasa (especialmente aquellos que se indican como preferentes en el presente documento). Ventajosamente, en el marco de la estructuración mencionada anteriormente, presentan tanto los cuerpos moldeados de catalizador o sus anillos de soporte como también los cuerpos moldeados de dilución en el procedimiento según la invención esencialmente una geometría anular de 7 mm x 3 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior). The above applies especially when in the fixed-bed catalyst filling as a catalyst molded body, shell catalyst rings or shell catalyst spheres are used (especially those indicated as preferred herein). Advantageously, within the framework of the aforementioned structuring, both the catalyst molded bodies or their support rings and the dilution molded bodies in the process according to the invention have essentially an annular geometry of 7 mm x 3 mm x 4 mm ( outer diameter x length x inner diameter).
Lo mencionado anteriormente se aplica también cuando en lugar de cuerpos de dilución se usan cuerpos moldeados de catalizador de carcasa, cuya proporción de masa activa se encuentre reducida en del 2 al 15 % en peso con respecto a la proporción de masa activa del cuerpo moldeado de catalizador de carcasa al final del relleno de catalizador en lecho fijo. The aforementioned also applies when instead of dilution bodies, molded bodies of shell catalyst are used, whose proportion of active mass is reduced by 2 to 15% by weight with respect to the proportion of active mass of the molded body of housing catalyst at the end of the fixed bed catalyst filling.
De un modo de uso técnico adecuado, la realización de la etapa de reacción del procedimiento según la invención se lleva a cabo en un reactor de haz de tubos de dos zonas, tal como se describe, por ejemplo, en los documentos DEIn a suitable technical use mode, the completion of the reaction step of the process according to the invention is carried out in a two-zone tube bundle reactor, as described, for example, in DE documents.
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A 19910508, 19948523, 19910506 y 19948241. Una variante preferente de un reactor de haz de tubos de dos zonas que puede usarse según la invención se divulga en el documento DE-C 2830765. Pero también los reactores de haz de tubos de dos zonas divulgados en el documento DE-C 2513405, el documento US-A 3147084, el documento DEA-2201528, el documento EP-A 383224 y el documento DE-A 2903218 son adecuados para una realización de la etapa de reacción del procedimiento según la invención. A 19910508, 19948523, 19910506 and 19948241. A preferred variant of a two-zone tube beam reactor that can be used according to the invention is disclosed in DE-C 2830765. But also the disclosed two-zone tube beam reactors. in DE-C 2513405, US-A 3147084, DEA-2201528, EP-A 383224 and DE-A 2903218 are suitable for an embodiment of the reaction step of the process according to the invention.
Es decir, de un modo sencillo se encuentra el relleno de catalizador en lecho fijo que se va a usar según la invención (eventualmente con los rellenos inertes dispuestos antes y/o posteriormente) en los tubos metálicos de un reactor de haz de tubos y alrededor de los tubos metálicos se conducen dos medios de calentamiento esencialmente separados espacialmente uno de otro, generalmente masas fundidas salinas. La sección del tubo, a través de la que se extiende el baño salino correspondiente, representa según la invención una zona de reacción. That is to say, in a simple way, the fixed-bed catalyst filler to be used according to the invention is found (possibly with inert fillers arranged before and / or subsequently) in the metal tubes of a tube bundle reactor and around From the metal tubes, two heating means essentially spaced apart from each other are conducted, generally salt melts. The section of the tube, through which the corresponding saline bath extends, represents according to the invention a reaction zone.
Es decir, de un modo sencillo, se hace circular, por ejemplo, un baño salino A alrededor de aquellas secciones del tubo (la zona de reacción A) en las que se lleva a cabo la reacción oxidativa de la acroleína (en un único paso) hasta lograr un valor de reacción en el intervalo del 45 al 85 % en moles (preferentemente del 50 al 85 % en moles, de modo particularmente preferente del 60 al 85 % en moles) y se hace circular B alrededor de la sección del tubo (la zona de reacción B), en la que la reacción oxidativa final de la acroleína (en un único paso) se realiza hasta lograr un valor de reacción de al menos el 90 % en moles (si se requiere pueden añadirse a la zona de reacción A, B que se usa según la invención otras zonas de reacción que se mantengan a temperaturas individuales). That is, in a simple way, for example, a salt bath A is circulated around those sections of the tube (the reaction zone A) in which the oxidative reaction of the acrolein is carried out (in a single step ) until a reaction value is achieved in the range of 45 to 85 mol% (preferably 50 to 85 mol%, particularly preferably 60 to 85 mol%) and B is circulated around the tube section (reaction zone B), in which the final oxidative reaction of acrolein (in a single step) is carried out until a reaction value of at least 90 mol% is achieved (if required they can be added to the zone of reaction A, B which is used according to the invention other reaction zones that are maintained at individual temperatures).
Con respecto al uso técnico, convenientemente, la etapa de reacción del procedimiento según la invención no comprende ninguna zona de reacción adicional. Es decir, el baño salino B se hace circular convenientemente alrededor de la sección de los tubos, en los que se realiza la reacción final oxidativa de la acroleína (para un único paso) hasta un valor de reacción > 92 % en moles, o > 94 % en moles, o > 96 % en moles, o > 98 % en moles y a menudo incluso > 99 % en moles o superior. With regard to technical use, conveniently, the reaction step of the process according to the invention does not comprise any additional reaction zone. That is, the saline bath B is conveniently circulated around the section of the tubes, in which the final oxidative reaction of the acrolein is carried out (for a single step) to a reaction value> 92 mol%, or> 94% in moles, or> 96% in moles, or> 98% in moles and often even> 99% in moles or higher.
Habitualmente, el comienzo de la zona de reacción B se encuentra detrás del máximo de punto caliente de la zona de reacción A. Usually, the beginning of reaction zone B is behind the maximum hot spot of reaction zone A.
Ambos baños salinos A, B pueden conducirse según la invención con respecto a la dirección de corriente de la mezcla de gases de reacción que fluye a través del tubo de reacción en la misma dirección de corriente o en contracorriente a través del espacio que rodea el tubo de reacción. Naturalmente, según la invención también puede usarse en la zona de reacción A una corriente con la misma dirección de corriente y en la zona de reacción B una corriente a contracorriente (o viceversa). Both saline baths A, B can be conducted according to the invention with respect to the current direction of the reaction gas mixture flowing through the reaction tube in the same direction of current or countercurrent through the space surrounding the tube of reaction. Naturally, according to the invention, a current with the same current direction can also be used in the reaction zone A and in the reaction zone B a countercurrent current (or vice versa).
Naturalmente, en todas las configuraciones de casos mencionadas, a la corriente paralela que se produce dentro de la zona de reacción correspondiente, con respecto a los tubos de reacción, del material salino fundido se superpone una corriente transversal, de modo que la zona de reacción individual corresponde a un reactor de haz de tubos descrito como en el documento EP-A 700714 o en el documento EP-A 700893 y, en conjunto, en la sección longitudinal mediante el haz de tubos de contacto se obtiene como resultado un recorrido de la corriente con forma de meandro del medio de intercambio de calor. Naturally, in all the case configurations mentioned above, the parallel flow that occurs within the corresponding reaction zone, with respect to the reaction tubes, of the molten saline material a transverse current is superimposed, so that the reaction zone individual corresponds to a tube bundle reactor described as in EP-A 700714 or in EP-A 700893 and, as a whole, in the longitudinal section by means of the beam of contact tubes a result of a path of the meander current of the heat exchange medium.
Habitualmente, en los reactores de haz de tubos mencionados anteriormente para la etapa de reacción según la invención, los tubos de contacto se fabrican de acero ferrítico y presentan normalmente un espesor de pared de 1 a 3 mm. Su diámetro interior es generalmente de 20 a 30 mm, a menudo de 22 a 26 mm. Su longitud es convenientemente de 3 a 4, preferentemente de 3,5 m. En cada zona de temperatura el relleno de catalizador en lecho fijo cubre al menos el 60 % o al menos el 75 % o al menos el 90 % de la longitud de la zona. La longitud restante dado el caso remanente se cubre dado el caso con un relleno inerte. Con respecto al uso técnico, el número de tubos de contacto dispuestos en el recipiente de haz de tubos asciende a 5000, preferentemente a al menos Usually, in the tube beam reactors mentioned above for the reaction stage according to the invention, the contact tubes are made of ferritic steel and normally have a wall thickness of 1 to 3 mm. Its inner diameter is generally 20 to 30 mm, often 22 to 26 mm. Its length is conveniently from 3 to 4, preferably 3.5 m. In each temperature zone the catalyst bed in fixed bed covers at least 60% or at least 75% or at least 90% of the length of the zone. The remaining length given the remaining case is covered, if necessary, with an inert filler. With respect to technical use, the number of contact tubes arranged in the tube bundle container amounts to 5000, preferably at least
10.000. A menudo el número de tubos de contacto dispuestos en el recipiente de reacción es de 15.000 a 30.000. Los reactores de haz de tubos con un número de tubos de contacto superior a 40.000 constituyen, ciertamente, una excepción. En el interior del recipiente están dispuestos los tubos de contacto en un caso normal de forma distribuida homogéneamente (preferentemente 6 tubos adyacentes equidistantes por tubo de contacto), eligiéndose la distribución convenientemente de modo que la distancia entre los ejes interiores centrales de tubos de contacto más cercanos entre sí (la denominada separación de tubos de contacto) sea de 35 a 45 mm (véase el documento EP-B 468290). 10,000 Often the number of contact tubes arranged in the reaction vessel is 15,000 to 30,000. Tube beam reactors with a number of contact tubes greater than 40,000 are certainly an exception. In the interior of the container the contact tubes are arranged in a normal case in a homogeneously distributed manner (preferably 6 adjacent tubes equidistant by contact tube), the distribution being conveniently chosen so that the distance between the central inner axes of contact tubes more close to each other (the so-called contact tube separation) is 35 to 45 mm (see EP-B 468290).
Como medio de intercambio de calor son adecuados especialmente medios de calentamiento fluidos. Es particularmente adecuado el uso de masas fundidas salinas tales como nitrato de potasio, nitrito de potasio, nitrito de sodio y/o nitrato de sodio, o de metales de bajo punto de fusión tales como sodio, mercurio o aleaciones de distintos metales. Especially suitable for heat exchange are fluid heating means. Particularly suitable is the use of salt melts such as potassium nitrate, potassium nitrite, sodium nitrite and / or sodium nitrate, or low melting metals such as sodium, mercury or alloys of different metals.
Generalmente en todas las configuraciones mencionadas anteriormente de conducción de corriente en los reactores de haz de tubos de dos zonas de la etapa de reacción según la invención se elige la velocidad de flujo dentro de ambos circuitos de medio de intercambio de calor necesarios de modo que la temperatura del medio de intercambio de calor del sitio de entrada en la zona de reacción aumente hasta el sitio de salida de la zona de reacción en de 0 a 15 ºC. Es decir, la ΔT mencionada puede ser según la invención de 1 a 103 ºC o de 2 a 8 ºC o de 3 a 6 ºC. Generally, in all the above-mentioned configurations of current conduction in the two-zone tube beam reactors of the reaction stage according to the invention, the flow rate within both necessary heat exchange medium circuits is chosen so that the Temperature of the heat exchange medium of the entry site in the reaction zone increases to the exit site of the reaction zone by 0 to 15 ° C. That is, the mentioned ΔT can be according to the invention from 1 to 103 ° C or from 2 to 8 ° C or from 3 to 6 ° C.
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La temperatura de entrada del medio de intercambio de calor en la zona de reacción A se encuentra según la invención normalmente en el intervalo de 230 a 320 ºC, preferentemente en el intervalo de 250 a 300 ºC y de modo particularmente preferente en el intervalo de 260 a 280 ºC. La temperatura de entrada del medio de intercambio de calor en la zona de reacción B se encuentra según la invención normalmente también en el intervalo de 230 a 320 ºC o a 280 ºC, simultáneamente, no obstante, normalmente es de > 0 ºC a < 20 ºC o a < 10 ºC, o > 0 ºC y < 5 ºC, o, a menudo > 0 ºC y < 3 ºC inferior a la temperatura de entrada del medio de intercambio de calor que penetra en la zona de reacción A. The inlet temperature of the heat exchange medium in the reaction zone A is according to the invention normally in the range of 230 to 320 ° C, preferably in the range of 250 to 300 ° C and particularly preferably in the range of 260 at 280 ° C. The inlet temperature of the heat exchange medium in the reaction zone B is according to the invention usually also in the range of 230 to 320 ° C or 280 ° C, simultaneously, however, it is usually> 0 ° C to <20 ° C or at <10 ° C, or> 0 ° C and <5 ° C, or, often> 0 ° C and <3 ° C below the inlet temperature of the heat exchange medium entering the reaction zone A.
En este punto se debe indicar también que para una realización de la etapa de reacción según la invención del procedimiento según la invención se puede usar especialmente también el tipo de reactor de haz de tubos de dos zonas descrito en el documento DE-AS 2201528, que tiene la posibilidad de descargar del medio de intercambio de calor más caliente de las zonas de reacción B una cantidad parcial a la zona de reacción A, para producir dado el caso un calentamiento de una mezcla gaseosa de reacción de partida fría o un gas de circuito frío. Además, puede configurarse la característica de haz de tubos dentro de una zona de reacción individual tal como se describe en el documento EP-A 382 098. At this point it should also be noted that for one embodiment of the reaction stage according to the invention of the process according to the invention, the type of two-zone tube bundle reactor described in DE-AS 2201528 can also be used, which it is possible to discharge a partial amount from the hottest heat exchange medium of the reaction zones B to the reaction zone A, in order to produce a heating of a cold-starting reaction gas mixture or a circuit gas cold. In addition, the tube bundle characteristic can be configured within an individual reaction zone as described in EP-A 382 098.
Normalmente, en el procedimiento según la invención se usa acroleína, que se produce mediante oxidación en fase gaseosa catalítica de propeno. Generalmente, los gases de reacción que contienen acroleína se usan en esta oxidación de propeno sin purificación intermedia, con lo que la mezcla gaseosa de reacción de partida según la invención también puede contener cantidades reducidas de, por ejemplo, propeno sin reaccionar o subproductos de la oxidación del propeno. Normalmente, a este respecto, se debe añadir a la mezcla gaseosa de producto de la oxidación de propeno el oxígeno necesario aún para la oxidación de acroleína. Normally, acrolein is used in the process according to the invention, which is produced by catalytic gas phase oxidation of propene. Generally, the acrolein-containing reaction gases are used in this propene oxidation without intermediate purification, whereby the starting reaction gas mixture according to the invention may also contain reduced amounts of, for example, unreacted propene or by-products of the oxidation of propene. Normally, in this respect, the oxygen necessary for the oxidation of acrolein must be added to the gas mixture of propene oxidation product.
Ventajosamente, una oxidación de propeno catalizada en fase gaseosa de este tipo previa al procedimiento según la invención para dar acroleína se lleva a cabo de modo análogo al procedimiento según la invención, conduciendo una mezcla gaseosa de reacción de partida que contiene propeno, oxígeno molecular y al menos un gas inerte, que contiene el oxígeno molecular y el propeno en una relación molar O2 : C3H6 ≥ 1, en una etapa de reacción a través de un relleno de catalizador en lecho fijo, que está dispuesto en dos zonas de reacción A’, B’ dispuestas espacialmente consecutivamente, siendo la temperatura de la zona de reacción A’ una temperatura en el intervalo de 290 a 380 ºC y una temperatura de la zona de reacción B’ también una temperatura en el intervalo de 290 a 380 ºC, y su masa activa es un óxido metálico que contiene al menos uno de los elementos Mo, Fe y Bi, de modo que la zona de reacción A’ se extienda hasta una reacción del propeno del 40 al 80 % en moles y la reacción de propeno para un único paso a través del relleno de catalizador en lecho fijo 1 sea ≥ 90 % en moles y la selectividad correspondiente de la formación de acroleína, así como la formación de subproducto de ácido acrílico en total sea ≥ 90 % en moles, caracterizada porque Advantageously, a gas phase catalyzed propene oxidation of this type prior to the process according to the invention to give acrolein is carried out analogously to the process according to the invention, conducting a starting reaction gas mixture containing propene, molecular oxygen and at least one inert gas, which contains the molecular oxygen and the propene in a molar ratio O2: C3H6 ≥ 1, in a reaction stage through a catalyst bed in a fixed bed, which is arranged in two reaction zones A ' B 'spatially arranged consecutively, the temperature of the reaction zone A' being a temperature in the range of 290 to 380 ° C and a temperature of the reaction zone B 'also a temperature in the range of 290 to 380 ° C, and its active mass is a metal oxide containing at least one of the elements Mo, Fe and Bi, so that the reaction zone A 'extends to a reaction of the propene of at 80 mol% and the propene reaction for a single passage through the catalyst bed in a fixed bed 1 is ≥ 90 mol% and the corresponding selectivity of acrolein formation, as well as by-product formation of acrylic acid in total is ≥ 90% in moles, characterized in that
a) la carga del relleno de catalizador en lecho fijo con el propeno contenido en la mezcla gaseosa de reacción de partida es ≤ 160 Nl de propeno/l de relleno de catalizador en lecho fijo 1 h y ≥ 90 Nl de acroleína/l de relleno de catalizador en lecho fijo 1 h, a) the charge of the catalyst bed in a fixed bed with the propene contained in the initial reaction gas mixture is ≤ 160 Nl of propene / l of catalyst filling in a fixed bed 1 h and ≥ 90 Nl of acrolein / l of the filler fixed bed catalyst 1 h,
b) la actividad específica de volumen del relleno de catalizador en lecho fijo en la dirección de la corriente de la mezcla gaseosa de reacción a través del relleno de catalizador en lecho fijo es constante o al menos alguna vez aumenta, y b) the specific volume activity of the fixed bed catalyst filler in the direction of the flow of the reaction gas mixture through the fixed bed catalyst filler is constant or at least ever increases, and
c) la diferencia TmaxA’ – TmaxB’, formada por la temperatura más alta, TmaxA’, que presenta la mezcla gaseosa de reacción dentro de la zona de reacción A y la temperatura más alta, TmaxB’, que presenta la mezcla gaseosa de reacción dentro de la zona de reacción B es ≥ 0 ºC. c) the difference TmaxA '- TmaxB', formed by the highest temperature, TmaxA ', which presents the gaseous reaction mixture within the reaction zone A and the highest temperature, TmaxB', which presents the gaseous reaction mixture within the reaction zone B is ≥ 0 ° C.
Generalmente, en el procedimiento según la invención, la diferencia TmaxA’ – TmaxB’ no es superior a 80 ºC. Generally, in the process according to the invention, the difference TmaxA '- TmaxB' is not greater than 80 ° C.
Preferentemente, TmaxA’ – TmaxB’ es ≥ 3 ºC y ≤ 70 ºC. De modo muy particularmente referentemente, TmaxA’ – TmaxB’ es ≥ 20ºC y ≤ 60ºC. Preferably, TmaxA ’- TmaxB’ is ≥ 3 ºC and ≤ 70 ºC. Very particularly, TmaxA ’- TmaxB’ is ≥ 20ºC and ≤ 60ºC.
A este respecto, se ha demostrado que es ventajoso que la carga del relleno de catalizador en lecho fijo con el propeno contenido en la mezcla gaseosa de reacción de partida sea ≥ 90 Nl de propeno/l · h, o ≤ 155 Nl de propeno /l · h o ≥ 100 Nl de propeno/l · h y ≤ 150 Nl de propeno/l · h, o ≥ 110 Nl de propeno/l · h y ≤ 145 Nl de propeno/ l · h, o ≥ 120 Nl de propeno/l · h y ≤ 140 Nl de propeno/ l · h, o ≥ 125 Nl de propeno/l · h y ≤ 135 Nl de propeno/l · h. In this regard, it has been shown that it is advantageous that the charge of the catalyst bed in the fixed bed with the propene contained in the starting reaction gas mixture is ≥ 90 Nl of propene / l · h, or ≤ 155 Nl of propene / l · ho ≥ 100 Nl of propene / l · h and ≤ 150 Nl of propene / l · h, or ≥ 110 Nl of propene / l · h and ≤ 145 Nl of propene / l · h, or ≥ 120 Nl of propene / l · H ≤ 140 Nl of propene / l · h, or ≥ 125 Nl of propene / l · h and ≤ 135 Nl of propene / l · h.
Las diferencias exigidas a este respecto de TmaxA’ – TmaxB’ se ajustan en la puesta en práctica del procedimiento si, por una parte, tanto la temperatura de la zona de reacción A’ como también la temperatura de la zona de reacción B’ se encuentran en el intervalo de 230 a 380 ºC y, por otra parte, la diferencia entre la temperatura de la zona de reacción B’ (TB’) y la temperatura de la zona de reacción A’ (TA’), es decir, TB’-TA’, es ≤ 0 ºC y ≥ -10 ºC, o ≤ 0 ºC y ≥ 5 ºC, o a menudo ≤ 0ºC y ≥ -3ºC. The differences required in this respect of TmaxA '- TmaxB' are adjusted in the implementation of the procedure if, on the one hand, both the temperature of the reaction zone A 'and also the temperature of the reaction zone B' are found in the range of 230 to 380 ° C and, on the other hand, the difference between the temperature of the reaction zone B '(TB') and the temperature of the reaction zone A '(TA'), that is, TB ' -TA ', is ≤ 0 ºC and ≥ -10 ºC, or ≤ 0 ºC and ≥ 5 ºC, or often ≤ 0ºC and ≥ -3ºC.
Es decir, para la realización del procedimiento según la invención pueden conectarse en serie dos reactores de haz de tubos de dos zonas o fusionarse en un reactor de haz de tubos de cuatro zonas, tal como se describe, por ejemplo, en el documento WO 01/36364, llevándose a cabo en la primera porción de dos zonas la oxidación de propeno y en la segunda porción de dos zonas la oxidación de acroleína según la invención. That is, for carrying out the process according to the invention, two two-zone tube bundle reactors can be connected in series or fused in a four-zone tube bundle reactor, as described, for example, in WO 01 / 36364, the oxidation of propene being carried out in the first portion of two zones and in the second portion of two zones the oxidation of acrolein according to the invention.
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Normalmente, en el segundo caso, entre los rellenos de catalizador en lecho fijo para las dos etapas de reacción se encuentra un relleno inerte. No obstante, también puede renunciarse a un relleno inerte intermedio de este tipo. Normally, in the second case, an inert filler is located between the fixed bed catalyst fillers for the two reaction stages. However, an intermediate inert filling of this type can also be renounced.
Naturalmente, la etapa de oxidación de propeno puede ser un reactor de haz de tubos de una zona aparte o fusionado con la etapa de oxidación de acroleína de un modo correspondiente. Naturally, the propene oxidation stage may be a tube bundle reactor of a separate zone or fused with the acrolein oxidation stage in a corresponding manner.
La longitud de los tubos de reacción se corresponde en el caso de fusión a menudo con la suma de las longitudes de los reactores de haz de tubos sin fusionar. The length of the reaction tubes corresponds in the case of fusion often with the sum of the lengths of the unbranched tube beam reactors.
La proporción de propeno en la mezcla gaseosa de reacción de partida para la etapa de reacción precedente al procedimiento según la invención puede ser, a este respecto, por ejemplo, de valores del 15 % en volumen, habitualmente del 5 al 12 % en volumen o del 5 al 8 % en volumen (en cada caso respecto al volumen total). The proportion of propene in the initial reaction gas mixture for the reaction stage preceding the process according to the invention can be, in this respect, for example, of values of 15% by volume, usually 5 to 12% by volume or 5 to 8% by volume (in each case with respect to the total volume).
A menudo se lleva a cabo el procedimiento precedente la procedimiento según la invención a una relación volumétrica de propeno : oxígeno : gases indiferentes (incluido vapor de agua) en la mezcla de reacción gaseosa de partida de 1 : (1,0 a 3,0) : (5 a 25), preferentemente de 1 : (1,4 a 2,3) : (10 a 15). Normalmente el gas indiferente (inerte) está constituido en al menos el 20 % de su volumen por nitrógeno molecular. No obstante, también puede estar constituido en ≥ 30 % en volumen, o en ≥ 40 % en volumen, o en ≥ 50 % en volumen, o en ≥ 60 % en volumen, The procedure according to the invention is often carried out at a volumetric ratio of propene: oxygen: indifferent gases (including water vapor) in the starting gas reaction mixture of 1: (1.0 to 3.0 ): (5 to 25), preferably 1: (1.4 to 2.3): (10 to 15). Normally the indifferent (inert) gas is constituted in at least 20% of its volume by molecular nitrogen. However, it may also consist of ≥ 30% by volume, or ≥ 40% by volume, or ≥ 50% by volume, or ≥ 60% by volume,
o en ≥ 70 % en volumen, o en ≥ 80 % en volumen, o en ≥ 90 % en volumen, o en ≥ 95 % en volumen por nitrógeno molecular (generalmente deberían ser en el presente documento gases de dilución inertes que reaccionan en un único paso a través de la etapa de reacción correspondiente en menos del 5 %, preferentemente en menos del 2 %; estos son además de nitrógeno molecular, por ejemplo, gases tales como propano, etano, metano, pentano, butano, CO2, CO, vapor de agua y/o gases nobles). Naturalmente, el gas de dilución inerte en el procedimiento precedente al procedimiento de la invención también está constituido en hasta el 50 % en moles, o hasta el 75 % en moles y más por propano. El componente del gas de dilución también puede ser gas de circuito, tal como se conserva después de la separación del ácido acrílico de la mezcla gaseosa de producto del procedimiento según la invención. or in ≥ 70% by volume, or in ≥ 80% by volume, or by ≥ 90% by volume, or by ≥ 95% by volume by molecular nitrogen (generally inert dilution gases that react in a single pass through the corresponding reaction stage in less than 5%, preferably in less than 2%; these are in addition to molecular nitrogen, for example, gases such as propane, ethane, methane, pentane, butane, CO2, CO, water vapor and / or noble gases). Naturally, the inert dilution gas in the process preceding the process of the invention is also made up to 50 mol%, or up to 75 mol% and more propane. The dilution gas component may also be circuit gas, as preserved after the separation of the acrylic acid from the gas mixture of the product of the process according to the invention.
Como catalizadores para una oxidación de propeno catalítica en fase gaseosa de este tipo se consideran especialmente aquellos del documento EP – A 15565, el documento EP – A 575897, el documento DE – A 19746210 y del documento DE – A 19855913. Catalysts for an oxidation of gas phase catalytic propene of this type are especially those of EP-A 15565, EP-A 575897, DE-A 19746210 and DE-A 19855913.
La proporción de acroleína en la mezcla gaseosa de reacción de partida para el procedimiento según la invención puede ser, por ejemplo, de valores del 3 al 15 % en volumen, a menudo del 4 al 10 % en volumen o del 5 al 8 % en volumen (en cada caso respecto al volumen total). A menudo se realiza el procedimiento según la invención con una relación volumétrica presente en la mezcla gaseosa de reacción de partida de acroleína : oxígeno : vapor de agua : gas inerte (NI) de 1 : (1 a 3) : (0 a 20) : (3 a 30), preferentemente de 1 : (1 a 3) : (0,5 a 10) : (7 a 10). The proportion of acrolein in the initial reaction gas mixture for the process according to the invention can be, for example, values of 3 to 15% by volume, often 4 to 10% by volume or 5 to 8% in volume (in each case with respect to the total volume). The process according to the invention is often carried out with a volumetric ratio present in the acrolein starting reaction gas mixture: oxygen: water vapor: inert gas (NI) of 1: (1 to 3): (0 to 20) : (3 to 30), preferably 1: (1 to 3): (0.5 to 10): (7 to 10).
Naturalmente, no obstante, se puede realizar el procedimiento según la invención también con una relación volumétrica presente en la mezcla de reacción gaseosa de partida de acroleína : oxígeno : vapor de agua : otros (NI) de 1 : (0,9 a 1,3) : (2,5 a 3,5) : (10 a 12). Of course, however, the process according to the invention can also be carried out with a volumetric ratio present in the initial gas reaction mixture of acrolein: oxygen: water vapor: other (NI) of 1: (0.9 to 1, 3): (2.5 to 3.5): (10 to 12).
En este punto debe indicarse que como masas activas para el relleno de catalizador en lecho fijjo del procedimiento según la invención también son adecuadas las masas de óxido multimetálico del documento DE-A 10261186. At this point it should be noted that, as active masses for the fixed bed catalyst filler of the process according to the invention, the multimetallic oxide masses of DE-A 10261186 are also suitable.
En general, la actividad específica de volumen entre dos zonas de relleno de catalizador en lecho fijo puede diferenciarse experimentalmente de un modo sencillo de modo que en condiciones límite idénticas (preferentemente las condiciones del procedimiento consideradas) a través de rellenos de catalizador en lecho fijo de la misma longitud, pero en cada caso correspondientes a la composición de la zona de relleno de catalizador en lecho fijo correspondiente, se conduzca la misma mezcla gaseosa de reacción de partida que contiene acroleína. La cantidad reaccionada más elevada de acroleína presenta la actividad específica de volumen más elevada. In general, the specific activity of volume between two fixed-bed catalyst filling zones can be experimentally differentiated in a simple way so that under identical boundary conditions (preferably the process conditions considered) through fixed-bed catalyst fillers of the same length, but in each case corresponding to the composition of the corresponding fixed bed catalyst filling zone, the same starting reaction gas mixture containing acrolein is conducted. The highest reacted amount of acrolein has the highest specific volume activity.
Diseños adecuados según la invención de un reactor de haz de tubos de dos zonas para una etapa de oxidación parcial de propeno precedente a la etapa de reacción según la invención pueden obtenerse del modo siguiente (el diseño de los detalles de la construcción pueden realizarse tal como en las solicitudes de modelos de utilidad 202 19 277.6, 2002 19 278.4 y 202 19 279.2 o en las solicitudes PCT PCT/EP02/14187, PCT/EP02/14188 o PCT/EP02/14189): Suitable designs according to the invention of a two-zone tube bundle reactor for a stage of partial oxidation of propene preceding the reaction stage according to the invention can be obtained as follows (the design of the construction details can be performed as in applications for utility models 202 19 277.6, 2002 19 278.4 and 202 19 279.2 or in PCT applications PCT / EP02 / 14187, PCT / EP02 / 14188 or PCT / EP02 / 14189):
Tubos de contacto: Contact Tubes:
Material de los tubos de contacto: acero ferrítico; Material of the contact tubes: ferritic steel;
Medidas de los tubos de contacto: por ejemplo, 3500 mm de longitud; Contact tube sizes: for example, 3500 mm in length;
por ejemplo, 30 mm de diámetro exterior; for example, 30 mm outside diameter;
por ejemplo, 2 mm de espesor de pared; for example, 2 mm wall thickness;
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Número de los tubos de contacto en el haz de tubos: Number of contact tubes in the tube bundle:
por ejemplo 30.000, o 28.000, o 32.000, o 34.000; adicionalmente hasta 10 termotubos (tal como se describen en los documentos EP-A 873 783 y EP-A 12 70 065), que se alimentan como los tubos de contacto (de tipo helicoidal que giran desde el exterior hacia el interior), por ejemplo de la misma longitud y espesor de pared, pero con un diámetro exterior de, por ejemplo, 33,4 mm y una termovaina centrada de, por ejemplo, 8 mm de diámetro exterior y , por ejemplo, 1 mm de espesor de pared; for example 30,000, or 28,000, or 32,000, or 34,000; additionally up to 10 thermotubes (as described in EP-A 873 783 and EP-A 12 70 065), which are fed as the contact tubes (helical type that rotate from the outside to the inside), for example of the same wall length and thickness, but with an outside diameter of, for example, 33.4 mm and a centered thermovaline of, for example, 8 mm outside diameter and, for example, 1 mm wall thickness;
Reactor (material como los tubos de contacto): Reactor (material such as contact tubes):
Recipiente con forma de cilindro de un diámetro interior de 6000 – 8000 mm; Cylinder container with an inner diameter of 6000-8000 mm;
Cubierta del reactor plaqueada con acero inoxidable del tipo 1,4541; espesor del plaqueado: algunos mm; Reactor cover plated with stainless steel type 1.4541; plating thickness: some mm;
haz de tubos dispuestos en forma anular, por ejemplo con un espacio central libre; bundle of tubes arranged annularly, for example with a free central space;
diámetro del espacio libre central: por ejemplo 1000 – 2500 mm (por ejemplo 1200 mm, o 1400 mm, o 1600 mm, o 1800 mm, o 2000 mm, o 2200 mm, o 2400 mm); diameter of the central clearance: for example 1000 - 2500 mm (for example 1200 mm, or 1400 mm, or 1600 mm, or 1800 mm, or 2000 mm, or 2200 mm, or 2400 mm);
distribución de tubos de contacto normalmente homogénea en haz de tubos (6 tubos adyacentes equidistantes por tubo de contacto), disposición en triángulo equilátero, distribución de tubos de contacto (distancia de los ejes centrales de tubos de contacto más cercanos entre sí: 35 – 45 mm, por ejemplo 36 mm, o 38 mm, o 40 mm, o 42 mm, o 44 mm; normally homogeneous contact tube distribution in tube bundles (6 adjacent equidistant tubes per contact tube), equilateral triangle arrangement, contact tube distribution (distance from the central axes of contact tubes closest to each other: 35 - 45 mm, for example 36 mm, or 38 mm, or 40 mm, or 42 mm, or 44 mm;
los tubos de contacto están fijados herméticamente con sus extremos en suelos de tubos de contacto (suelo superior y suelo inferior, por ejemplo con un espesor de 100 – 200 mm) y desembocan en el extremo superior en una campana unida con el recipiente que presenta una entrada para la mezcla gaseosa de reacción de partida; una chapa de separación que se encuentra, por ejemplo, en la mitad de la longitud del tubo de contacto con un espesor de 20 – 100 mm divide el espacio del reactor simétricamente en dos zonas de reacción (zonas de temperatura) A’ (zona superior) y B’ (zona interior); cada zona de reacción se divide mediante una placa de derivación en 2 secciones longitudinales equidistantes; the contact tubes are hermetically fixed with their ends in contact tube floors (upper floor and lower floor, for example with a thickness of 100-200 mm) and end at the upper end in a bell connected to the container that has a input for the gaseous mixture of starting reaction; a separation plate which is, for example, in the middle of the length of the contact tube with a thickness of 20-100 mm divides the reactor space symmetrically into two reaction zones (temperature zones) A '(upper zone ) and B '(inner zone); each reaction zone is divided by a shunt plate into 2 equidistant longitudinal sections;
la placa de derivación presenta preferentemente una geometría de anillo; los tubos de contacto están fijados herméticamente ventajosamente a la chapa de separación; en las placas de derivación no están fijados herméticamente, de modo que la velocidad de corriente transversal de las masas fundidas salinas dentro de una zona sea lo más estable posible; the shunt plate preferably has a ring geometry; the contact tubes are hermetically fixed to the separation plate; in the shunt plates they are not hermetically fixed, so that the transverse current velocity of the salt melts within an area is as stable as possible;
cada zona se abastece mediante una bomba de sal propia con masa fundida salina como portador de calor; la alimentación de la masa fundida salina se encuentra, por ejemplo, por debajo de la placa de derivación y la descarga se encuentra, por ejemplo, por encima de la placa de derivación; each zone is supplied by its own salt pump with salt melt as a heat carrier; the salt melt feed is, for example, below the bypass plate and the discharge is, for example, above the bypass plate;
de ambos circuitos de masa fundida salina se extrae, por ejemplo, una corriente parcial y, por ejemplo, se enfría en un intercambiador de calor conjunto o dos indirectos separados (producción de vapor); from both circuits of molten salt, a partial current is extracted, for example, and cooled in a separate or two separate indirect heat exchanger (steam production);
en el primer caso la corriente de masa fundida salina enfriada se separa, se purifica con la corriente residual correspondiente y se conduce a presión mediante la bomba correspondiente al canal anular correspondiente, que distribuye la masa fundida salina a través del perímetro del recipiente, del reactor; in the first case, the cooled saline melt stream is separated, purified with the corresponding residual current and is conducted under pressure by means of the pump corresponding to the corresponding annular channel, which distributes the salt melt through the perimeter of the vessel, of the reactor ;
a través de la ventana que se encuentra en la camisa del reactor la masa fundida salina alcanza el haz de tubos; la afluencia se realiza, por ejemplo, en dirección radial al haz de tubos; the salt melt reaches the tube bundle through the window in the reactor jacket; the inflow is carried out, for example, in the radial direction to the tube bundle;
la masa fundida salina fluye en cada zona de la especificación de la placa de derivación siguiendo, por ejemplo, la sucesión the salt melt flows in each zone of the bypass plate specification following, for example, the sequence
del exterior al interior, from outside to inside,
del interior al exterior, from inside to outside,
alrededor de los tubos de contacto; around the contact tubes;
a través de la ventana que rodea el perímetro del recipiente se recoge la masa fundida salina en cada extremo de zona en un canal anular que rodea la camisa del reactor, para bombear inclusivamente refrigeración de corriente parcial en el circuito; a través de cada zona de reacción se conduce la masa fundida salina desde abajo hacia arriba. through the window surrounding the perimeter of the vessel, the salt melt is collected at each end of the zone in an annular channel that surrounds the reactor jacket, to even pump partial current cooling into the circuit; Through each reaction zone, the salt melt is conducted from the bottom up.
La mezcla de reacción abandona el reactor de la etapa de reacción precedente a la etapa de reacción según la invención con una temperatura algunos grados superior a la temperatura de entrada del baño salino de esta reacción. La mezcla de reacción se enfría para el procesamiento convenientemente en un refrigerador posterior aparte, que está conectado posteriormente a este reactor, a de 220 ºC a 280 ºC, preferentemente de 240 ºC a 260 ºC. The reaction mixture leaves the reactor of the reaction stage preceding the reaction stage according to the invention with a temperature a few degrees higher than the inlet temperature of the salt bath of this reaction. The reaction mixture is conveniently cooled for processing in a separate rear cooler, which is subsequently connected to this reactor, at 220 ° C to 280 ° C, preferably 240 ° C to 260 ° C.
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El refrigerador posterior está generalmente unido con bridas por debajo del suelo de tubos inferior y está constituido normalmente por tubos con acero ferrítico. En los tubos del refrigerador posterior están incorporadas ventajosamente espirales de chapa de acero inoxidable interiormente, que pueden estar enroscadas parcial o totalmente, para mejorar la transmisión de calor. The rear cooler is generally connected with flanges below the bottom of the lower tubes and is normally made up of tubes with ferritic steel. Stainless steel sheet spirals are advantageously incorporated internally in the tubes of the rear cooler, which can be partially or totally screwed in to improve heat transfer.
5 Masa fundida salina: 5 Saline melt:
Como masa fundida salina puede usarse una mezcla del 53 % en peso de nitrato de potasio, el 40 % en peso de nitrito de sodio y el 7 % en peso de nitrato de sodio; ambas zonas de reacción y el refrigerador posterior usan ventajosamente una masa fundida salina de la misma composición; la cantidad de sal bombeada en las zonas de reacción puede ser según la zona de aproximadamente 10000 m3/h. As the salt melt, a mixture of 53% by weight of potassium nitrate, 40% by weight of sodium nitrite and 7% by weight of sodium nitrate can be used; both reaction zones and the subsequent refrigerator advantageously use a salt melt of the same composition; The amount of salt pumped in the reaction zones can be according to the area of approximately 10,000 m3 / h.
10 Conducción de corriente: 10 Current conduction:
la mezcla gaseosa de reacción de partida para la oxidación de propeno fluye convenientemente desde arriba hacia abajo a través del reactor, mientras que las masas fundidas salinas calentadas de forma diferente de las zonas individuales se transportan convenientemente desde abajo hacia arriba; la alimentación del tubo de contacto y del termotubo (de arriba a abajo), por ejemplo: the initial reaction gas mixture for the oxidation of propene conveniently flows from the top downwards through the reactor, while the salt melts heated differently from the individual zones are conveniently transported from the bottom up; the contact tube and thermotube feed (from top to bottom), for example:
15 Sección 1: 50 cm de longitud 15 Section 1: 50 cm in length
anillo de esteatita de geometría de 7 mm x 7 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) como relleno previo. 7mm x 7mm x 4mm geometry soapstone ring (outside diameter x length x inside diameter) as pre-filled.
Sección 2: 140 cm de longitud Section 2: 140 cm in length
alimentación de catalizador con una mezcla homogénea del 30 % en peso de anillos de esteatita de catalyst feed with a homogeneous mixture of 30% by weight of soapstone rings of
20 geometría de 5 mm x 3 mm x 2 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) y el 70 % en peso de catalizador completo procedente de la sección 3. 20 geometry of 5 mm x 3 mm x 2 mm (outer diameter x length x inner diameter) and 70% by weight of complete catalyst from section 3.
Sección 3: 160 cm de longitud Section 3: 160 cm in length
alimentación de catalizador con forma de anillo (5 mm x 3 mm x 2 mm = diámetro exterior x longitud x diámetro interior) de catalizador completo según el ejemplo 1 del documento DE-A 10046957 (estequiometría: [Bi2W2O9 x 2 ring-shaped catalyst feed (5 mm x 3 mm x 2 mm = outer diameter x length x inner diameter) of complete catalyst according to example 1 of DE-A 10046957 (stoichiometry: [Bi2W2O9 x 2
25 WO3]0,5 [Mo12Co5,5Fe2,94 Si1,59K0,08Ox]) 1. WO3] 0.5 [Mo12Co5.5Fe2.94 Si1.59K0.08Ox]) 1.
Según la invención, los diseños adecuados de un reactor de haz de tubos de dos zonas para la etapa de reacción de acroleína según la invención pueden lograrse del modo siguiente: According to the invention, suitable designs of a two-zone tube beam reactor for the acrolein reaction stage according to the invention can be achieved as follows:
Todo tal como en el reactor de haz de tubos de dos zonas para la etapa de reacción de propeno. El espesor del suelo de tubos de contacto superior e inferior es, no obstante, a menudo de 100 – 200 mm, por ejemplo de 110 All such as in the two-zone tube beam reactor for the propene reaction stage. The floor thickness of upper and lower contact tubes is, however, often 100-200 mm, for example 110
30 mm, o 130 mm, o 150 mm, o 170 mm, o 190 mm. 30 mm, or 130 mm, or 150 mm, or 170 mm, or 190 mm.
El refrigerador posterior se suprime; en su lugar desembocan los tubos de contacto con su abertura inferior en una campana unida al extremo inferior con el recipiente con salida para la mezcla gaseosa de producto; la zona de reacción superior es la zona A y la zona de reacción inferior es la zona de reacción B. Entre la salida del “refrigerador posterior” y la entrada del “reactor para la etapa de reacción según la invención” está presente The rear refrigerator is suppressed; instead, the contact tubes with their lower opening flow into a bell attached to the lower end with the outlet vessel for the gaseous product mixture; the upper reaction zone is zone A and the lower reaction zone is reaction zone B. Between the "rear cooler" outlet and the "reactor for the reaction stage according to the invention" input is present
35 convenientemente una posibilidad de alimentación para aire comprimido. 35 conveniently a power supply for compressed air.
La alimentación del tubo de contacto y del termotubo (de arriba a abajo) puede ser, por ejemplo, del modo siguiente: The feeding of the contact tube and the thermotube (from top to bottom) can be, for example, as follows:
Sección 1: 20 cm de longitud Section 1: 20 cm in length
anillo de esteatita de geometría de 7 mm x 7 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) como relleno previo. 7mm x 7mm x 4mm geometry soapstone ring (outside diameter x length x inside diameter) as pre-filled.
40 Sección 2: 90 cm de longitud 40 Section 2: 90 cm in length
alimentación de catalizador con una mezcla homogénea del 30 % en peso de anillos de esteatita de geometría de 7 mm x 3 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) y el 70 % en peso de catalizador de carcasa procedente de la sección 4. catalyst feed with a homogeneous mixture of 30% by weight of geometry soapstone rings of 7 mm x 3 mm x 4 mm (outer diameter x length x inner diameter) and 70% by weight of housing catalyst from the section Four.
Sección 3: 50 cm de longitud Section 3: 50 cm in length
45 alimentación de catalizador con una mezcla homogénea del 20 % en peso de anillos de esteatita de geometría de 7 mm x 3 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) y el 80 % en peso de catalizador de carcasa procedente de la sección 4. 45 catalyst feed with a homogeneous mixture of 20% by weight of geometry soapstone rings of 7 mm x 3 mm x 4 mm (outer diameter x length x inner diameter) and 80% by weight of shell catalyst from the section 4.
Sección 4: 190 cm de longitud Section 4: 190 cm in length
E04722172 E04722172
13-08-2015 08-13-2015
alimentación de catalizador con forma de anillo (7 mm x 3 mm x 4 mm = diámetro exterior x longitud x diámetro inferior) de catalizador de carcasa según el ejemplo 5 del documento DE-A 10046928 (estequiometría: Mo12V3W,2Cu12,4O x). ring-shaped catalyst feed (7 mm x 3 mm x 4 mm = outer diameter x length x lower diameter) of housing catalyst according to example 5 of DE-A 10046928 (stoichiometry: Mo12V3W, 2Cu12.4O x).
Como alternativa, la alimentación del tubo de contactor y el termotubo para la etapa de propeno (de arriba a abajo) 5 puede tener también la forma de: Alternatively, the supply of the contactor tube and the thermotube for the propene stage (from top to bottom) 5 can also have the form of:
Sección 1: 50 cm de longitud Section 1: 50 cm in length
anillo de esteatita de geometría de 7 mm x 7 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) como relleno previo. 7mm x 7mm x 4mm geometry soapstone ring (outside diameter x length x inside diameter) as pre-filled.
Sección 2: 300 cm de longitud Section 2: 300 cm in length
10 alimentación de catalizador con forma de anillo (5 mm x 3 mm x 2 mm = diámetro exterior x longitud x diámetro inferior) de catalizador completo según el ejemplo 1 del documento DE-A 10046957 (estequiometría: [Bi2W2O9 x 2WO3] 0,5 • [Mo12Co5,6Fe2,94Si1,59K0,08 Ox] 1). 10 ring-shaped catalyst feed (5 mm x 3 mm x 2 mm = outer diameter x length x lower diameter) of complete catalyst according to example 1 of DE-A 10046957 (stoichiometry: [Bi2W2O9 x 2WO3] 0.5 • [Mo12Co5,6Fe2,94Si1,59K0,08 Ox] 1).
Como alternativa, la alimentación del tubo de contactor y el termotubo para la etapa de acroleína (de arriba a abajo) puede tener también la forma de: Alternatively, the supply of the contactor tube and the thermo tube for the acrolein stage (from top to bottom) may also have the form of:
15 Sección 1: 20 cm de longitud 15 Section 1: 20 cm in length
anillo de esteatita de geometría de 7 mm x 7 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) como relleno previo. 7mm x 7mm x 4mm geometry soapstone ring (outside diameter x length x inside diameter) as pre-filled.
Sección 2: 140 cm de longitud Section 2: 140 cm in length
alimentación de catalizador con una mezcla homogénea del 25 % en peso de anillos de esteatita de 20 geometría de 7 mm x 3 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) y el 75 % en peso de catalizador de carcasa procedente de la sección 3. catalyst feed with a homogeneous mixture of 25% by weight of soapstone rings of 20 geometry of 7 mm x 3 mm x 4 mm (outer diameter x length x inner diameter) and 75% by weight of housing catalyst from the section 3.
Sección 3: 190 cm de longitud Section 3: 190 cm in length
alimentación de catalizador con forma de anillo (7 mm x 3 mm x 4 mm = diámetro exterior x longitud x diámetro inferior) de catalizador de carcasa según el ejemplo 5 del documento DE-A 10046928 25 (estequiometría: Mo12V3 W1,2 Cu2,4Ox). ring-shaped catalyst feed (7 mm x 3 mm x 4 mm = outer diameter x length x lower diameter) of housing catalyst according to example 5 of document DE-A 10046928 25 (stoichiometry: Mo12V3 W1,2 Cu2,4Ox ).
En todas los alimentaciones de la etapa de propeno mencionadas puede también reemplazarse el catalizador completo del ejemplo 1 del documento DE-A 10046957 por: In all of the mentioned propene stage feeds, the complete catalyst of example 1 of DE-A 10046957 can also be replaced by:
a) un catalizador según el ejemplo 1 c del documento EP-A 15565 o un catalizador producido según este ejemplo, que, no obstante, presenta la masa activa Mo12Ni6,5Zn2Fe2Bi1P0,0065K0,06Ox • 10 SiO2; a) a catalyst according to example 1 c of EP-A 15565 or a catalyst produced according to this example, which nevertheless has the active mass Mo12Ni6,5Zn2Fe2Bi1P0,0065K0,06Ox • 10 SiO2;
30 b) ejemplo Nº 3 del documento DE-A 19855913 como catalizador completo de cilindro hueco de geometría de 5 mm x 3 mm x 2 mm o de 5 mm x 2 mm x 2 mm; 30 b) Example No. 3 of DE-A 19855913 as a complete hollow cylinder catalyst of 5 mm x 3 mm x 2 mm geometry or 5 mm x 2 mm x 2 mm;
c) óxido multimetálico II – catalizador completo según el ejemplo 1 del documento DE-A 19746210; c) multimetallic oxide II - complete catalyst according to example 1 of DE-A 19746210;
d) uno de los catalizadores de carcasa 1, 2 y 3 del documento DE-A 10063162, pero para un mismo espesor de carcasa aplicado sobre anillos de soporte de geometría de 5 mm x 3 mm x 1,5 mm o de 7 mm x 3 mm x 1,5 35 mm; d) one of the housing catalysts 1, 2 and 3 of DE-A 10063162, but for the same shell thickness applied on 5 mm x 3 mm x 1.5 mm or 7 mm x geometry support rings 3 mm x 1.5 35 mm;
e) un catalizador de carcasa según los ejemplos de realización del documento DE-A 19815281, pero para un mismo espesor de carcasa aplicado sobre anillos de soporte de geometría de 7 mm x 3 mm x 4 mm, o de 8 mm x 6 mm x 4 mm (siempre diámetro exterior x longitud x diámetro interior). e) a housing catalyst according to the embodiments of DE-A 19815281, but for the same housing thickness applied on geometry support rings of 7 mm x 3 mm x 4 mm, or 8 mm x 6 mm x 4 mm (always outside diameter x length x inside diameter).
En el listado indicado anteriormente se usa como material de soporte preferentemente esteatita de la empresa 40 CeramTec (tipo: C220). In the list indicated above, preferably Steatite from the company 40 CeramTec (type: C220) is used as support material.
En todas las alimentaciones de etapa de acroleína según la invención mencionadas anteriormente puede reemplazarse el catalizador de carcasa según el ejemplo se preparación 5 del documento DE-A 10046928 por: In all the acrolein stage feeds according to the invention mentioned above, the housing catalyst according to the example prepared in document DE-A 10046928 can be replaced by:
a) catalizador de carcasa S1 o S7 del documento DE-A 4442346 con una proporción de masa activa del 27 % en peso y un espesor de carcasa de 230 m; a) housing catalyst S1 or S7 of DE-A 4442346 with an active mass ratio of 27% by weight and a shell thickness of 230 µm;
45 b) un catalizador de carcasa según los ejemplos 1 a 5 del documento DE-A 19815281, pero aplicado sobre un anillo de soporte de geometría de 7 mm x 3 mm x 4 mm con una proporción de masa activa del 20 % en peso; 45 b) a carcass catalyst according to examples 1 to 5 of DE-A 19815281, but applied on a geometry support ring of 7 mm x 3 mm x 4 mm with an active mass ratio of 20% by weight;
10 10
15 fifteen
20 twenty
25 25
30 30
35 35
40 40
45 Four. Five
50 fifty
E04722172 E04722172
13-08-2015 08-13-2015
c) catalizador de carcasa con masa activa de dos fases de estequiometría (Mo10,4V3W1,2Qx) (CuMo0,5W0,6O4)1,6, producido según el documento DE-A 19736105 y con una proporción de masa activa del 20 % en peso aplicada sobre el soporte de 7 mm x 3 mm x 4 mm mencionado anteriormente. c) Two-phase stoichiometry active mass housing catalyst (Mo10.4V3W1.2Qx) (CuMo0.5W0.6O4) 1.6, produced according to DE-A 19736105 and with an active mass ratio of 20% in weight applied on the 7 mm x 3 mm x 4 mm support mentioned above.
Además, el relleno de catalizador en lecho fijo para la etapa de oxidación de propeno y el relleno de catalizador en lecho fijo para la etapa de oxidación de acroleína según la invención se eligen (por ejemplo mediante dilución con, por ejemplo, material inerte) de modo que la diferencia de temperatura entre el máximo de punto caliente de la mezcla gaseosa de reacción en las zonas de reacción individuales y la temperatura correspondiente de la zona de reacción no sobrepase generalmente 80 ºC. Por lo general, esta diferencia de temperatura es ≤ 70 ºC, a menudo es de 20 a 70 ºC, preferentemente esta diferencia de temperatura es pequeña. Además, estos rellenos de catalizador en lecho fijo, por motivos de seguridad, se eligen de un modo conocido por el experto (por ejemplo mediante dilución con, por ejemplo, material inerte), de modo que la “sensibilidad de temperatura máxima a la sal” según la definición del documento EP-A 1106598 sea ≤ 9 ºC, o ≤ 7ºC, o ≤ 5ºC, o ≤ 3ºC. In addition, the fixed bed catalyst filling for the propene oxidation stage and the fixed bed catalyst filling for the acrolein oxidation stage according to the invention are chosen (for example by dilution with, for example, inert material) of so that the temperature difference between the maximum hot spot of the reaction gas mixture in the individual reaction zones and the corresponding temperature of the reaction zone does not generally exceed 80 ° C. Usually, this temperature difference is ≤ 70 ° C, often it is 20 to 70 ° C, preferably this temperature difference is small. Furthermore, these fixed-bed catalyst fillings, for safety reasons, are chosen in a manner known to the expert (for example by dilution with, for example, inert material), so that the "maximum salt temperature sensitivity "As defined in EP-A 1106598 is ≤ 9 ° C, or ≤ 7 ° C, or ≤ 5 ° C, or ≤ 3 ° C.
El refrigerador posterior y el reactor para la etapa de reacción de acroleína están conectados por un tubo de unión cuya longitud es inferior a 25 m. The rear cooler and the reactor for the acrolein reaction stage are connected by a junction tube whose length is less than 25 m.
El orden de los reactores descritos y todos los otros ordenes de reactores y alimentaciones descritos en el presente documento con catalizador en lecho fijo pueden también operarse a cargas elevadas de propeno o de acroleína tal como se describe en los documentos WO 01/36364, DE-A 19927624, DE-A 19948248, DE-A 19948523, DE-A 19948241, DE-A 19910506, DE-A 10302715 y EP-A 1106598. The order of the reactors described and all other orders of reactors and feeds described herein with a fixed bed catalyst can also be operated at high propene or acrolein loads as described in WO 01/36364, DE- A 19927624, DE-A 19948248, DE-A 19948523, DE-A 19948241, DE-A 19910506, DE-A 10302715 and EP-A 1106598.
Preferentemente, pueden operarse las zonas de reacción A’, B’ o A, B, a este respecto, que presentan las temperaturas recomendadas en el presente documento, no obstante, de modo que la segunda zona de reacción correspondiente, según las enseñanzas de los documentos anteriores, presente una temperatura más elevada que la primera zona de reacción correspondiente. La temperatura de punto caliente en la segunda zona de reacción correspondiente es preferentemente siempre inferior a la de la primera zona de reacción correspondiente. Preferably, the reaction zones A ', B' or A, B can be operated in this respect, which have the temperatures recommended herein, however, so that the corresponding second reaction zone, according to the teachings of the previous documents, present a higher temperature than the corresponding first reaction zone. The hot spot temperature in the second corresponding reaction zone is preferably always lower than that of the corresponding first reaction zone.
En las cargas de acroleína según la invención se obtiene como resultado, no obstante, con el modo de procedimiento según la invención una selectividad de formación de ácido acrílico aumentada con respecto a un modo de procedimiento recomendado para cargas de acroleína elevadas. In the acrolein fillers according to the invention, however, with the method of the invention according to the invention, an increased selectivity of acrylic acid formation is obtained with respect to a recommended process mode for high acrolein fillers.
En los ejemplos y ejemplos comparativos siguientes, así como en la disposición de reactores anterior pueden reemplazarse en la etapa de reacción de acroleína los cuerpos moldeados de dilución con forma de anillo y los cuerpos moldeados de catalizador con forma de anillo también por cuerpos moldeados de dilución esféricos y cuerpos moldeados de catalizador esféricos (en cada caso con un radio de 2 a 5 mm y con una proporción de masa activa del 10 al 30 % en peso, a menudo del 10 al 20 % en peso). Lo dicho con respecto a la operación en caso de cargas elevadas de acroleína según las etapas anteriores mantiene, a este respecto, su validez. In the following examples and comparative examples, as well as in the previous reactor arrangement, the ring-shaped dilution bodies and the ring-shaped catalyst molded bodies can also be replaced by dilution molded bodies in the acrolein reaction stage spherical and molded spherical catalyst bodies (in each case with a radius of 2 to 5 mm and with an active mass ratio of 10 to 30% by weight, often 10 to 20% by weight). What has been said with respect to the operation in case of high acrolein loads according to the previous stages maintains, in this respect, its validity.
Ejemplos y ejemplos comparativos Examples and comparative examples
Un tubo de reacción (acero V2A; 30 mm de diámetro exterior, 2 mm de espesor de pared, 26 mm de diámetro interior, longitud: 350 cm, así como un termotubo centrado en el medio del tubo de reacción (4 mm de diámetro exterior) para recoger un termoelemento con el que pueda determinarse la temperatura en el tubo de reacción a lo largo de la totalidad de su longitud) se alimenta de arriba a abajo del modo siguiente: A reaction tube (V2A steel; 30 mm outside diameter, 2 mm wall thickness, 26 mm inside diameter, length: 350 cm, as well as a thermotube centered in the middle of the reaction tube (4 mm outside diameter ) to collect a thermoelement with which the temperature in the reaction tube can be determined along its entire length) is fed from top to bottom as follows:
Sección 1: 20 cm de longitud Section 1: 20 cm in length
anillo de esteatita de geometría de 7 mm x 7 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) como relleno previo. 7mm x 7mm x 4mm geometry soapstone ring (outside diameter x length x inside diameter) as pre-filled.
Sección 2: 90 cm de longitud Section 2: 90 cm in length
alimentación de catalizador con una mezcla homogénea del 30 % en peso de anillos de esteatita de geometría de 7 mm x 3 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) y el 70 % en peso de catalizador de carcasa procedente de la sección 4. catalyst feed with a homogeneous mixture of 30% by weight of geometry soapstone rings of 7 mm x 3 mm x 4 mm (outer diameter x length x inner diameter) and 70% by weight of housing catalyst from the section Four.
Sección 3: 50 cm de longitud Section 3: 50 cm in length
alimentación de catalizador con una mezcla homogénea del 20 % en peso de anillos de esteatita de geometría de 7 mm x 3 mm x 4 mm (diámetro exterior x longitud x diámetro interior) y el 80 % en peso de catalizador de carcasa procedente de la sección 4. catalyst feed with a homogeneous mixture of 20% by weight of geometry soapstone rings of 7 mm x 3 mm x 4 mm (outer diameter x length x inner diameter) and 80% by weight of housing catalyst from the section Four.
Sección 4: 190 cm de longitud Section 4: 190 cm in length
alimentación de catalizador con forma de anillo (7 mm x 3 mm x 4 mm = diámetro exterior x longitud x diámetro inferior) de catalizador de carcasa según el ejemplo 5 del documento DE-A 10046928 (estequiometría: Mo12V3W1,2Cu2,4Ox). ring-shaped catalyst feed (7 mm x 3 mm x 4 mm = outer diameter x length x lower diameter) of housing catalyst according to example 5 of DE-A 10046928 (stoichiometry: Mo12V3W1,2Cu2,4Ox).
E04722172 E04722172
13-08-2015 08-13-2015
De arriba a abajo se termostatizan los primeros 175 cm por medio de un baño salino A bombeado a contracorriente. Los segundos 175 cm se termostatizan por medio de un baño salino B bombeado en contracorriente. Oxidación en fase gaseosa: El tubo de reacción descrito anteriormente se alimenta en continuo con una mezcla de partida de reacción de la 5 composición siguiente, variándose el carga y la termostatización del tubo de reacción: 5,5 % en volumen de acroleína, 0,3 % en volumen de propeno, 6,0 % en volumen de oxígeno molecular, 0,4 % en volumen de CO, 10 0,8 % en volumen de CO2, 9,0 % en volumen de agua y 78,0 % en volumen de nitrógeno, La mezcla gaseosa de reacción se hace pasar a través del tubo de reacción de arriba a abajo. La presión en la entrada del tubo de reacción varía en función de la carga de acroleína entre 160 y 210 kPa. 15 De la mezcla gaseosa de reacción se recoge en la salida del tubo de reacción una pequeña muestra para el análisis From top to bottom the first 175 cm are thermostatized by means of a saline bath A pumped against the current. The second 175 cm are thermostatized by means of a saline bath B pumped in countercurrent. Gas phase oxidation: The reaction tube described above is continuously fed with a reaction starting mixture of the following composition, the charge and thermostatization of the reaction tube being varied: 5.5% by volume of acrolein, 0, 3% by volume of propene, 6.0% by volume of molecular oxygen, 0.4% by volume of CO, 10 0.8% by volume of CO2, 9.0% by volume of water and 78.0% in volume of nitrogen, The reaction gas mixture is passed through the reaction tube from top to bottom. The pressure at the inlet of the reaction tube varies depending on the acrolein load between 160 and 210 kPa. 15 From the reaction gas mixture a small sample is collected at the outlet of the reaction tube
por cromatografía de gases. Al final de la zona de reacción A se encuentra también un sitio de análisis. Los resultados en función de las cargas y las temperaturas del baño salino se muestran en la tabla siguiente (la letra E en paréntesis significa ejemplo y la letra C en paréntesis significa ejemplo comparativo). by gas chromatography. At the end of reaction zone A is also an analysis site. The results depending on the loads and temperatures of the salt bath are shown in the following table (letter E in parentheses means example and letter C in parentheses means comparative example).
TA,TB, representan las temperaturas de los baños salinos bombeados a las zonas de reacción A y B. TA, TB, represent the temperatures of the saline baths pumped to reaction zones A and B.
20 UAA es la reacción de la acroleína en el final de la zona de reacción A en % en moles. UAB es la reacción de la acroleína en el final de la zona de reacción B en % en moles. SAA es la selectividad de la formación de ácido acrílico en la mezcla gaseosa de producto con respecto a 20 UAA is the reaction of acrolein at the end of reaction zone A in mol%. UAB is the reaction of acrolein at the end of reaction zone B in mol%. SAA is the selectivity of the formation of acrylic acid in the product gas mixture with respect to
la acroleína sin reaccionar en % en moles. TmaxA, TmaxB unreacted acrolein in mol%. TmaxA, TmaxB
representan la temperatura más elevada de la mezcla gaseosa de reacción dentro de las zonas de 25 reacción A y B en ºC. they represent the highest temperature of the reaction gas mixture within reaction zones A and B in ° C.
Tabla Table
- Carga de acroleína (Nl/l•h) Acrolein load (Nl / l • h)
- TA TB TmaxA TmaxB UAA UAB SAA TA TB Tmax Tmaxb UAA UAB SAA
- 106 (E) 106 (E)
- 260 260 302 276 80,7 99,3 95,4 260 260 302 276 80.7 99.3 95.4
- 108 (E) 108 (E)
- 262 259 312 275 84,8 99,3 95,8 262 259 312 275 84.8 99.3 95.8
- 104 (C) 104 (C)
- 257 262 285 291 64,0 99,3 94,9 257 262 285 291 64.0 99.3 94.9
- 152 (C) 152 (C)
- 263 269 303 287 78,8 99,3 95,8 263 269 303 287 78.8 99.3 95.8
- 147 (C) 147 (C)
- 257 278 278 310 61,3 99,3 95,0 257 278 278 310 61.3 99.3 95.0
Claims (1)
- REIVINDICACIONES
- 1. one.
- Un procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar A process of partial oxidation in gas phase catalyzed in a heterogeneous form of acrolein to give
- ácido acrílico, en el que se conduce una mezcla de partida de gas de reacción que contiene acroleína, oxígeno Acrylic acid, in which a starting mixture of reaction gas containing acrolein, oxygen is conducted
- molecular y al menos un gas inerte, que está constituido en al menos el 20 % de su volumen por nitrógeno molecular and at least one inert gas, which is made up of at least 20% of its volume by nitrogen
- 5 5
- molecular, que contiene el oxígeno molecular y la acroleína en una relación molar de O2 : C3H4O ≥ 0,5, a una molecular, which contains molecular oxygen and acrolein in a molar ratio of O2: C3H4O ≥ 0.5, at a
- etapa de reacción a través de un relleno de catalizador en lecho fijo, que está dispuesta en dos zonas de reaction step through a catalyst bed in a fixed bed, which is arranged in two areas of
- reacción A, B dispuestas espacialmente consecutivas, siendo la temperatura de la zona de reacción A una reaction A, B spatially arranged consecutively, the temperature of the reaction zone A being a
- temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC y la temperatura en la zona de reacción B también una temperature in the range of 230 to 320 ° C and the temperature in reaction zone B also a
- temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC, y cuya masa activa es al menos un óxido multimetálico que temperature in the range of 230 to 320 ° C, and whose active mass is at least one multimetallic oxide that
- 10 10
- contiene los elementos Mo y V, de modo que la zona de reacción A se extienda hasta una reacción de la it contains the elements Mo and V, so that the reaction zone A extends until a reaction of the
- acroleína del 45 al 85 % en moles y en un único paso de la mezcla de partida de gas de reacción a través de la 45 to 85 mol% acrolein and in a single step of the reaction gas starting mixture through the
- totalidad del relleno de catalizador en lecho fijo la reacción de la acroleína sea ≥ 90 % en moles y la the whole of the catalyst bed in the fixed bed the acrolein reaction is ≥ 90 mol% and the
- selectividad de la formación de ácido acrílico, con respecto a la acroleína reaccionada, sea ≥ 90 % en moles, selectivity of acrylic acid formation, with respect to reacted acrolein, be ≥ 90 mol%,
- 15 fifteen
- correspondiendo la sucesión temporal en la que la mezcla de partida de gas de reacción atraviesa las zonas de reacción a la sucesión alfabética de las zonas de reacción, que está caracterizado porque the temporal sequence corresponding to the reaction mixture starting through the reaction zones corresponds to the alphabetic sequence of the reaction zones, which is characterized in that
- a) la carga del relleno de catalizador en lecho fijo con la acroleína contenida en la mezcla de partida de gas de a) the charge of the catalyst bed in a fixed bed with the acrolein contained in the starting gas mixture of
- reacción es ≤ 125 Nl de acroleína/l de relleno de catalizador en lecho fijo h y ≥ 70 Nl de acroleína/l de relleno de reaction is ≤ 125 Nl of acrolein / l of catalyst filler in fixed bed h and ≥ 70 Nl of acrolein / l of filler
- catalizador en lecho fijo h, fixed bed catalyst h,
- b) la actividad específica del volumen del relleno de catalizador en lecho fijo en la dirección de la corriente de b) the specific activity of the volume of the catalyst bed in a fixed bed in the direction of the flow of
- 20 twenty
- la mezcla gaseosa de reacción a través del relleno de catalizador en lecho fijo es constante o al menos the gaseous reaction mixture through the catalyst bed filler is constant or at least
- aumenta una vez, y increases once, and
- c) la diferencia TmaxA – TmaxB, constituida por la temperatura más alta, TmaxA, que presenta la mezcla gaseosa de reacción dentro de la zona de reacción A y la temperatura más alta, TmaxB, que presenta la mezcla gaseosa c) the difference TmaxA - TmaxB, consisting of the highest temperature, TmaxA, which presents the reaction gas mixture within the reaction zone A and the highest temperature, TmaxB, which presents the gas mixture
- de reacción dentro de la zona de reacción B es ≥ 0 ºC. Reaction within the reaction zone B is ≥ 0 ° C.
- 25 25
- 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la diferencia TmaxA – TmaxB es ≥ 0 ºC y ≤ 75 ºC. 2. Method according to claim 1, characterized in that the difference TmaxA-TmaxB is ≥ 0 ° C and ≤ 75 ° C.
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