DE102005013039A1 - Preparation of acrolein and/or acrylic acid involves feeding to first reaction zone at least two gaseous, propane-containing feed streams comprising fresh propane, and subjecting their propane fed to catalyzed dehydrogenation - Google Patents

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Abstract

Acrolein and/or acrylic acid is prepared by feeding to a first reaction zone A at least two gaseous, propane-containing feed streams comprising fresh propane, and in reaction zone A, subjecting their propane fed to a heterogeneously catalyzed dehydrogenation to obtain a product gas mixture A comprising propane and propylene. Preparation of acrolein and/or acrylic acid involves feeding to a first reaction zone A at least two gaseous, propane-containing feed streams having fresh propane and in reaction zone A, subjecting their propane fed in this way to a heterogeneously catalyzed dehydrogenation to obtains a product gas mixture A comprising propane and propylene; conducting product gas mixture A out of reaction zone A and in a first separation zone A, removing a portion of the constituents other than propane and propylene in product gas mixture A and using remaining product gas mixture A' comprising propane and propylene; in a second reaction zone B to charge an oxidation reactor and, in the oxidation reaction, subjecting the propylene present in product gas mixture A' to a catalyst gas phase partial oxidation with molecular oxygen to give a product gas mixture B having acrolein or acrylic acid as the target product and also excess molecular oxygen; and conducting product gas mixture b out of reaction zone B and in a second separation zone, removing target product present in product gas mixture B, and of the remaining residual gas having unconverted propane, molecular oxygen and any unconverted propylene as one of the two-propane-containing feed streams into reaction zone A, where this recycling into he reaction zone A along the reaction path of the catalyzed dehydrogenation of propane in reaction zone A is effected such that at the feed point, >=5 mol.% of the propane fed to reaction zone A via the other feed streams has already been converted under dehydrogenating conditions in reaction zone A.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Acrolein, oder Acrylsäure oder deren Gemisch aus Propan, bei dem man

  • A) einer ersten Reaktionszone A wenigstens zwei gasförmige, Propan enthaltende Zufuhrströme zuführt, von denen wenigstens einer Frischpropan enthält, und in der Reaktionszone A ihr so zugeführtes Propan einer heterogen katalysierten Dehydrierung unterwirft, wobei ein Propan und Propylen enthaltendes Produktgasgemisch A erhalten wird,
  • B) aus der Reaktionszone A Produktgasgemisch A herausführt und in einer ersten Trennzone A von den im Produktgasgemisch A enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen, Bestandteilen wenigstens eine Teilmenge abtrennt, und dabei verbleibendes, Propan und Propylen enthaltendes, Produktgasgemisch A'
  • C) in einer zweiten Reaktionszone B zur Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors verwendet und in dem wenigstens einen Oxidationsreaktor das im Produktgasgemisch A' enthaltene Propylen einer (selektiven) heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation mit molekularem Sauerstoff zu einem Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch als Zielprodukt sowie überschüssigen molekularen Sauerstoff enthaltenden Produktgasgemisch B unterwirft,
  • D) aus der Reaktionszone B Produktgasgemisch B herausführt und in einer zweiten Trennzone B im Produktgasgemisch B enthaltenes Zielprodukt abtrennt und von dem dabei verbleibenden, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden Restgas wenigstens eine nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltende Teilmenge als einen der wenigstens zwei Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A rückführt.
The present invention relates to a process for the preparation of acrolein, or acrylic acid or a mixture thereof of propane, wherein
  • A) a first reaction zone A feeds at least two gaseous, propane-containing feed streams, of which at least one fresh propane contains, and subjects in the reaction zone A their supplied propane of a heterogeneously catalyzed dehydrogenation, wherein a propane and propylene-containing product gas mixture A is obtained
  • B) leads out of the reaction zone A product gas mixture A and separates in a first separation zone A of the components contained in the product gas mixture A, propane and propylene different constituents, at least a subset, while remaining, propane and propylene containing, product gas mixture A '
  • C) used in a second reaction zone B for feeding at least one oxidation reactor and in the at least one oxidation reactor contained in the product gas mixture A 'propylene a (selective) heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation with molecular oxygen to an acrolein, or acrylic acid, or their mixture as the target product and excess submitting molecular oxygen-containing product gas mixture B,
  • D) removes product gas mixture B from reaction zone B and separates off the target product contained in product mixture B in a second separation zone B and at least one unconverted propane, molecular oxygen and, if appropriate, remaining unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene unreacted propylene-containing portion as one of the at least two propane-containing feed streams in the reaction zone A is recycled.

Acrylsäure ist eine bedeutende Grundchemikalie, die unter anderem als Monomer zur Herstellung von Polymerisaten Verwendung findet, die beispielsweise in disperser Verteilung in wässrigem Medium befindlich als Bindemittel angewendet werden. Acrolein ist ein bedeutendes Zwischenprodukt, beispielsweise für die Herstellung von Glutardialdehyd, Methionin, Folsäure und Acrylsäure.Acrylic acid is a major basic chemical that is used as a monomer to Production of polymers is used, for example in disperse distribution in aqueous Medium be used as a binder. Acrolein is a significant intermediate, for example, for the production of glutardialdehyde, methionine, folic acid and acrylic acid.

Das in der Präambel dieser Schrift beschriebene Verfahren zur Herstellung von Acrolein, oder Acrylsäure oder deren Gemisch aus Propan ist bekannt (z. B. aus der WO 01/96270, der US 2003/0187299 A1 und aus den Schriften DE-A 10245585 sowie DE-A 10246119 und dem in diesen Schriften zitierten Stand der Technik).The in the preamble this method described for the production of acrolein, or acrylic acid or their mixture of propane is known (eg from WO 01/96270, of US 2003/0187299 A1 and from the documents DE-A 10245585 and DE-A 10246119 and the prior art cited in these documents).

Die Verfahren zur Abtrennung von im Produktgasgemisch B enthaltenem Zielprodukt sind dabei dadurch gekennzeichnet, dass man das Zielprodukt z. B. durch absorptive und/oder kondensative Maßnahmen aus der gasförmigen in die kondensierte Phase überführt. Als Absorptionsmittel kommen dabei z. B. Wasser, wässrige Lösung und/oder organische Lösungsmittel in Betracht. Im Rahmen dieser „Kondensation" des Zielproduktes verbleibt normalerweise ein nicht in die kondensierte Phase übergehendes Restgas, das die vergleichsweise schwierig zu kondensierenden Bestandteile des Produktgasgemischs B umfasst. Dies sind üblicherweise vor allem diejenigen Komponenten, deren Siedepunkt bei Normaldruck (1 bar) ≤ –30°C beträgt (ihr Gesamtanteil am Restgas beträgt in der Regel ≥ 70 Vol.-%, häufig ≥ 80 Vol.-% und vielfach ≥ 90 Vol.-). Dazu gehören in erster Linie nicht umgesetztes Propan, in der Reaktionszone B verbliebener überschüssiger molekularer Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen. Zusätzlich wird das Restgas in der Regel inerte Verdünnungsgase wie z. B. N2, CO2, Edelgase (He, Ne, Ar etc.), CO sowie in geringem Umfang auch Acrylsäure, Acrolein und/oder H2O (der Wasserdampfanteil am Restgas kann bis zu 25 Vol.-%, häufig bis zu 20 Vol.-% oder bis zu 10 Vol.-%, vielfach aber auch unter 10 Vol.-% oder unter 5 Vol.-% betragen) enthalten. Dieses vorgenannte Restgas bildet (bezogen auf die darin enthaltene Menge an Propan) die Hauptmenge (normalerweise wenigstens 80 %, bzw. wenigstens 90 %, oder wenigstens 95 % oder mehr) des in der Trennzone B gebildeten Restgases und wird daher in dieser Schrift u.a. auch als Hauptrestgas bezeichnet.The method for the separation of product contained in the product mixture B target product are characterized in that the target product z. B. converted by absorptive and / or condensing measures from the gaseous to the condensed phase. As an absorption agent come z. As water, aqueous solution and / or organic solvents into consideration. As part of this "condensation" of the target product normally remains a not in the condensed phase transient residual gas, which comprises the relatively difficult to be condensed constituents of the product gas mixture B. These are usually especially those components whose boiling point at atmospheric pressure (1 bar) ≤ -30 ° C (their total content of residual gas is generally ≥ 70% by volume, often ≥ 80% by volume and often ≥ 90% by volume), which includes primarily unreacted propane and excess in reaction zone B. In addition, the residual gas is usually inert diluent gases such as N 2 , CO 2 , noble gases (He, Ne, Ar, etc.), CO and to a lesser extent also acrylic acid, acrolein and / or H 2 O (the water vapor content of the residual gas may be up to 25 vol .-%, often up to 20 vol .-% or up to 10 vol .-%, but often below 10 vol .-% or below 5 vol. % This residual gas forms (based on the amount of propane contained therein), the main amount (usually at least 80%, or at least 90%, or at least 95% or more) of the residual gas formed in the separation zone B and is therefore in This document also known as the main residual gas.

Insbesondere dann, wenn die Kondensation des Zielproduktes durch Absorption mittels eines organischen Lösungsmittels erfolgt, fällt in der Trennzone B in der Regel wenigstens ein zweites nicht umgesetztes Propan sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes restliches Gas an (bezogen auf darin enthaltenes Propan ist seine Menge im Vergleich zur Hauptrestgasmenge normalerweise wesentlich geringer). Dies ist darauf zurückzuführen, dass die sich bildende kondensierte Phase in gewissem Umfang auch nicht umgesetztes Propan sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen aufnimmt. Im weiteren Verlauf der extraktiven, destillativen, kristallisativen und/oder desorptiven Abtrennung des Zielproduktes aus der kondensierten Phase, wird dieses nicht umgesetzte Propan sowie gegebenenfalls Propylen normalerweise als Bestandteil wenigstens einer weiteren Gasphase rückgewonnen und vorzugsweise in die Reaktionszone A rückgeführt. Dies kann z. B. im Gemisch mit dem Hauptrestgas erfolgen (in dieser Schrift dann Gesamtrestgas genannt). Es kann aber auch in Form eigenständiger in die Reaktionszone A rückzuführender Gasströme erfolgen. Letztere können dabei an Sauerstoff frei, oder auch Sauerstoff enthaltend (Nebenrestgas) sein (z. B. wenn er durch Strippen mittels Luft oder am Kopf einer mittels Luft als Polymerisationsinhibitor gespülten Rektifikationskolonne anfällt).In particular, when the condensation of the target product is carried out by absorption by means of an organic solvent, usually at least one second unreacted propane and optionally unreacted propylene containing residual gas in the separation zone B (based on propane contained therein is its amount in comparison to the main residual gas amount normally much lower). This is due to the fact that the forming condensed phase to some extent unreacted propane and optionally unreacted propylene absorbs. In the further course of the extractive, distillative, crystallizing and / or desorptive separation of the target product from the condensed th phase, this unreacted propane and optionally propylene is usually recovered as part of at least one further gas phase and preferably recycled to the reaction zone A. This can be z. B. in a mixture with the main residual gas (in this document then called total residual gas). However, it can also take place in the form of independent gas streams to be recycled into the reaction zone A. The latter may be oxygen-free, or else oxygen-containing (secondary residual gas) (for example if it is obtained by stripping by means of air or at the top of a rectification column which has been flushed by means of air as a polymerization inhibitor).

Sowohl Hauptrestgas, Gesamtrestgas als auch Nebenrestgas bilden im Sinne dieser Erfindung in die Reaktionszone A rückführbares nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes Restgas. An molekularem Sauerstoff freies in der Trennzone B anfallendes nicht umgesetztes Propan sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes restliches Gas kann erfindungsgemäß im Gemisch mit Hauptrestgas und/oder Nebenrestgas (d.h., z. B. als Bestandteil von Gesamtrestgas) und/oder auch eigenständig (in diesem Fall handelt es sich nicht um in die Reaktionszone A im Sinne der Erfindung rückgeführtes Restgas) in die Reaktionszone A rückgeführt werden. Im letzteren Fall kann diese Rückführung ohne jedwede Beschränkung, d.h., z. B. auch als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs der Reaktionszone A erfolgen. Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Gesamtmenge der in der Trennzone B anfallenden nicht umgesetztes Propan sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden Gasströme in die Reaktionszone A rückgeführt. Teilmengen können (wie im weiteren Verlauf der Anmeldung noch näher ausgeführt wird) gegebenenfalls aber auch für andere Zwecke, wie z. B. zur Energieerzeugung und/oder Synthesegasherstellung und/oder als Verdünnungsgas in der Reaktionszone B weiterverwendet werden.Either Main residual gas, total residual gas and secondary residual gas form in the sense this invention in the reaction zone A traceable unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene containing residual gas. At molecular oxygen free in the separation zone B unreacted unreacted propane and optionally not Reacted propylene-containing residual gas can according to the invention in admixture with main residual gas and / or minor residual gas (i.e., as an ingredient, for example of total residual gas) and / or also independently (in this case acts it is not to the reaction zone A in the context of the invention recycled residual gas) be recycled to the reaction zone A. In the latter case, this recycling can be done without any restriction, i.e., e.g. B. as part of the starting reaction gas mixture the reaction zone A take place. Preferably, in the method according to the invention the total amount of unreacted in the separation zone B. Propane and optionally unreacted propylene containing gas flows recycled to the reaction zone A. subsets can (as will be explained in more detail later in the application) but if necessary also for other purposes, such as B. for energy production and / or syngas production and / or as a diluent gas be used in the reaction zone B.

In den vorstehend genannten Schriften des Standes der Technik soll die Rückführung von nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendem Restgas in die Reaktionszone A an der selben Stelle wie die Zufuhr der übrigen Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A erfolgen (d.h., als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs; vgl. z. B. 6 in US-2003/0187299 A1). Nachteilig an dieser Verfahrensweise ist, dass der im Restgas enthaltene molekulare Sauerstoff die Selektivität der Propenbildung in der Reaktionszone A mindert und die Selektivität der Nebenproduktbildung an den Kohlenoxiden CO und CO2 infolge partiell erfolgender Vollverbrennung von Propan und/oder Propylen erhöht. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich beim rückzuführenden Restgas um Hauptrestgas handelt.In the abovementioned publications of the prior art, the return of unconverted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene-containing residual gas to the reaction zone A in the same place as the supply of the other propane-containing feed streams into the reaction zone A should take place (ie as a constituent of the reaction gas starting mixture, cf., for example, 6 in US-2003/0187299 A1). A disadvantage of this procedure is that the molecular oxygen contained in the residual gas reduces the selectivity of the propene formation in the reaction zone A and increases the selectivity of by-product formation on the carbon oxides CO and CO 2 as a result of partial full combustion of propane and / or propylene. This applies in particular if the residual gas to be recycled is main residual gas.

Die DE-A 10211275 versucht dem vorgenannten Problem dadurch abzuhelfen, dass man zwar wie vorstehend beschrieben verfährt, dabei aber gleichzeitig das in der Reaktionszone A gebildete Produktgasgemisch A in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufteilt und eine der beiden Teilmengen als Wasserstoffquelle in die Reaktionszone A zurückführt. Nachteilig ist jedoch, dass die Deaktivierungsrate der Dehydrierkatalysatoren bei dieser Verfahrensweise noch nicht in vollem Umfang zu befriedigen vermag.The DE-A 10211275 attempts to remedy the aforementioned problem by that you proceed as described above, but at the same time the product gas mixture A formed in the reaction zone A in two Aliquots of identical composition splits and one of the two Aliquots as a source of hydrogen in the reaction zone A returns. adversely However, that is the deactivation rate of the dehydrogenation catalysts not yet fully satisfied with this procedure can.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein gegenüber den vorgenannten Verfahren verbessertes Verfahren zur Herstellung von Acrolein, oder Acrylsäure oder deren Gemisch aus Propan zur Verfügung zu stellen.The The object of the present invention was therefore to be compared to the the above method improved process for the preparation of Acrolein, or acrylic acid or to provide their mixture of propane.

Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von Acrolein, oder Acrylsäure oder deren Gemisch aus Propan, bei dem man

  • A) einer ersten Reaktionszone A wenigstens zwei gasförmige, Propan enthaltende Zufuhrströme zuführt von denen wenigstens einer Frischpropan enthält, und in der Reaktionszone A ihr so zugeführtes Propan einer heterogen katalysierten Dehydrierung unterwirft, wobei ein Propan und Propylen enthaltendes Produktgasgemisch A (in der Regel wird das Produktgasgemisch A auch molekularen Wasserstoff enthalten) erhalten wird,
  • B) aus der Reaktionszone A Produktgasgemisch A herausführt und in einer ersten Trennzone A von den im Produktgasgemisch A enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen, Bestandteilen wenigstens eine Teilmenge abtrennt, und dabei verbleibendes, Propan und Propylen enthaltendes, Produktgasgemisch A'
  • C) in einer zweiten Reaktionszone B zur Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors verwendet und in dem wenigstens einen Oxidationsreaktor das im Produktgasgemisch A' enthaltene Propylen einer (selektiven) heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation mit molekularem Sauerstoff zu einem Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch als Zielprodukt sowie überschüssigen molekularen Sauerstoff enthaltenden Produktgasgemisch B unterwirft,
  • D) aus der Reaktionszone B Produktgasgemisch B herausführt und in einer zweiten Trennzone B im Produktgasgemisch B enthaltenes Zielprodukt abtrennt und von dem dabei verbleibenden, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgas wenigstens eine nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltende Teilmenge (vorzugsweise wenigstens 50 Vol.-%, oder wenigstens 75 Vol.-% und ganz besonders bevorzugt die Gesamtmenge (jeweils individuell bezüglich des Gesamtrestgases, des Hauptrestgases und/oder des Nebenrestgases)) als einen der wenigstens zwei Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A rückführt, gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass diese Rückführung in die Reaktionszone A längs des Reaktionspfads der heterogen katalysierten Dehydrierung des Propans in der Reaktionszone A so erfolgt, dass an der Zufuhrstelle bereits wenigstens 5 mol-% des der Reaktionszone A über die anderen Zufuhrströme (davor) (insgesamt) zugeführten Propan in der Reaktionszone A dehydrierend umgesetzt sind (bezogen auf einmaligen Durchgang durch die Reaktionszone A).
Accordingly, a process for producing acrolein, or acrylic acid or its mixture of propane, wherein
  • A) a first reaction zone A feeds at least two gaseous, propane-containing feed streams of which contains at least one fresh propane, and subjects in the reaction zone A their supplied propane of a heterogeneously catalyzed dehydrogenation, wherein a propane and propylene-containing product gas mixture A (usually the Product gas mixture A also contain molecular hydrogen),
  • B) leads out of the reaction zone A product gas mixture A and separates in a first separation zone A of the components contained in the product gas mixture A, propane and propylene different constituents, at least a subset, while remaining, propane and propylene containing, product gas mixture A '
  • C) used in a second reaction zone B for feeding at least one oxidation reactor and in the at least one oxidation reactor contained in the product gas mixture A 'propylene a (selective) heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation with molecular oxygen to an acrolein, or acrylic acid, or their mixture as the target product and excess molecular oxygen ent subjecting product gas mixture B to
  • D) from the reaction zone B product gas mixture B and separated in a second separation zone B in the product gas mixture B target product and separated from the remaining, unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene containing (main and / or secondary or total -) residual gas at least one unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene-containing subset (preferably at least 50 vol .-%, or at least 75 vol .-% and most preferably the total amount (each individually with respect to the total residual gas, the main residual gas and / or the minor residual gas)) as one of the at least two propane-containing feed streams to the reaction zone A found, which is characterized in that this return to the reaction zone A along the reaction path of the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of the propane in the reaction zone A is so, that at the feeder R at least 5 mol% of the reaction zone A to the other feed streams (before) (in total) supplied propane in the reaction zone A dehydrating reacted (based on a single pass through the reaction zone A).

Wird beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht die Gesamtmenge des in der Trennzone B (insgesamt) anfallenden (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases in die Reaktionszone A rückgeführt, kann diese andere Teilmenge wie bereits erwähnt z. B. zum Zweck der Energie- oder Synthesegaserzeugung oder als Verdünnungsgas in der Reaktionszone B weiterverwendet werden. In der Regel wird man jedoch wenigstens die Hälfte oder zwei Drittel (d.h., 50 Vol-% oder 66,6 Vol.-%), bevorzugt wenigstens drei Viertel und ganz besonders bevorzugt die Gesamtmenge des vorgenannten in der Trennzone B anfallenden (jeweils individuell bezüglich des Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases erfindungsgemäß in die Reaktionszone A rückführen. Fällt in der Trennzone B nur ein nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und nicht umgesetztes Propylen enthaltender Restgasstrom an (dies ist häufig der Regelfall), wird dieser erfindungsgemäß bevorzugt vollständig (gegebenenfalls abzüglich einer in die Reaktionszone B als Verdünnungsgas geführten Teilmenge von identischer Zusammensetzung) in die Reaktionszone A rückgeführt. Er kann aber auch in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufgeteilt, und, wie vorstehend beschrieben, nur eine Teilmenge in die Reaktionszone A rückgeführt und die andere Teilmenge anderweitig weiterverwendet werden. Fällt in der Trennzone B mehr als ein solcher Restgasstrom an, so können diese Restgasströme (wie bereits erwähnt) erfindungsgemäß gemeinsam (z. B. zusammengeführt) oder auch nur vereinzelt bzw. einzeln in die Reaktionszone A rückgeführt werden. Die prozentualen Rückführungsangaben beziehen sich beim Restgas in dieser Schrift insbesondere auf dessen Gesamtmenge (d.h., auf die Summe aller Restgasströme). Normalerweise besteht (insbesondere Haupt-)Restgas (wie bereits erwähnt) zu ≥ 70 Vol.-%, häufig zu ≥ 80 Vol.-% und vielfach zu 90 mol-%, meist zu ≥ 95 mol-%, oder zu ≥ 98 mol-% aus Bestandteilen, deren Siedepunkt bei Normaldruck (1 bar) ≤ –30°C beträgt. Erfindungsgemäß kann die Rückführung von in der Trennzone B anfallendem, molekularen Sauerstoff enthaltendem, (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgas in die Reaktionszone A längs des Reaktionspfads der katalytischen Dehydrierung selbstredend nicht nur an einer einzigen, sondern auch über mehrere hintereinander angeordnete Zufuhrstellen verteilt erfolgen.Becomes in the method according to the invention not the total amount of total in the separation zone B (total) incurred (Main and / or secondary or total) residual gas in the reaction zone A returned, can this other subset as already mentioned z. For the purpose of energy or synthesis gas production or as a diluent gas in the reaction zone B continue to be used. In general, however, you will at least the half or two-thirds (i.e., 50 vol% or 66.6 vol%), preferably at least three quarters and most preferably the total amount of the aforementioned in the separation zone B accumulating (each individually with respect to the Main and / or secondary or Total) residual gas according to the invention in the Recycle reaction zone A. Falls in the Separation zone B only one unreacted propane, molecular oxygen and unreacted propylene-containing residual gas stream (this is common the rule), this is preferred according to the invention completely (if necessary less a guided into the reaction zone B as a diluent gas subset of identical composition) is recycled to the reaction zone A. He but can also be divided into two subsets of identical composition, and, as described above, only a partial amount in the reaction zone A returned and the other subset will be reused elsewhere. Falls in the separation zone B more than such a residual gas stream, so these residual gas streams (such already mentioned) together according to the invention (eg merged) or only occasionally or individually recycled to the reaction zone A. The percent feedback information refer to the residual gas in this document, in particular its Total amount (i.e., the sum of all residual gas flows). Usually exists (in particular main) residual gas (as already mentioned) to ≥ 70 vol .-%, often ≥ 80 vol .-% and often to 90 mol%, usually ≥ 95 mol%, or to ≥ 98 mol% of constituents whose boiling point at atmospheric pressure (1 bar) is ≤ -30 ° C. According to the invention, the Repatriation of in the separation zone B accumulating, molecular oxygen-containing, (Main and / or secondary or total) residual gas in the reaction zone A longitudinal the reaction path of catalytic dehydrogenation, of course, not only one, but also several in a row arranged supply points distributed.

Unter Frischpropan wird in dieser Schrift Propan verstanden, das die Reaktionszone A noch nicht durchlaufen hat. In der Regel wird es Roh-Propan (das vorzugsweise die Spezifikationen gemäß DE-A 10246119 und DE-A 10245585 erfüllt) sein, das in geringen Mengen auch von Propan verschiedene Komponenten enthält.Under Fresh propane is understood in this document propane, which is the reaction zone A has not gone through yet. As a rule, it will be crude propane (the preferably the specifications according to DE-A 10246119 and DE-A 10245585 Fulfills) be, in small quantities also of propane different components contains.

Unter dem Reaktionspfad in der Reaktionszone A wird in dieser Schrift der Strömungsweg des der Reaktionszone A über die von Restgas aus der Trennzone B verschiedenen (anderen) Zuführströme zugeführten Propans durch die Reaktionszone A in Abhängigkeit vom dehydrierenden Umsatz (der Umsatz in der heterogen katalysierten Dehydrierung) dieses Propans verstanden.Under the reaction path in the reaction zone A is in this document the flowpath of the reaction zone A over the propane supplied from residual gas from separation zone B (other) feed streams through the reaction zone A depending from the dehydrogenating turnover (the conversion in the heterogeneously catalyzed Dehydration) of this propane.

Das der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgasausgangsgemisch oder auch Beschickungsgasgemisch soll in dieser Schrift die Summe aller mit dem Frischpropan auf derselben Höhe des Reaktionspfads in der Reaktionszone A derselben zugeführten Gase sein.The the reaction zone A supplied Reaction gas starting mixture or feed gas mixture should in this writing the sum of all with the fresh propane on the same Height of Reaction path in the reaction zone A of the same gases supplied be.

Erfindungsgemäß bevorzugt erfolgt die Rückführung des (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases längs des Reaktionspfads in der Reaktionszone A in die Reaktionszone A so, dass an der Zufuhrstelle bereits wenigstens 10 oder wenigstens 15 mol-%, bevorzugt bereits wenigstens 20 oder wenigstens 25 mol-% und ganz besonders bevorzugt wenigstens 30 oder wenigstens 35 mol-% und am besten wenigstens 35 oder wenigstens 40 mol-% des der Reaktionszone A über die anderen Zufuhrströme (davor) (insgesamt) zugeführten Propan in der Reaktionszone A (dehydrierend) umgesetzt (Umsatz ZU) sind. In der Regel sind an der Zufuhrstelle der Rückführung des (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases in die Reaktionszone A beim erfindungsgemäßen Verfahren weniger als 70 mol-%, häufig weniger als 60 mol-% und vielfach ≤ 50 mol-% des der Reaktionszone A über die anderen Zufuhrströme zugeführten Propan in der Reaktionszone A bereits dehydrierend umgesetzt (Umsatz ZU).According to the invention, the recirculation of the (main and / or secondary or total) residual gas along the reaction path in the reaction zone A into the reaction zone A preferably takes place such that at least 10 or at least 15 mol%, preferably already at least, already exist at the feed point 20 or at least 25 mol%, and most preferably at least 30 or at least 35 mol% and most preferably at least 35 or at least 40 mol% of the propane in the reaction zone A fed to the reaction zone A via the other feed streams (previously) (in total) (dehydrogenating) reacted (sales Z U ) are. In general, at the feed point of the return of the (main and / or secondary or total) residual gas in the Reak tion zone A in the process according to the invention less than 70 mol%, often less than 60 mol% and often ≤ 50 mol% of the reaction zone A via the other feed streams supplied propane in the reaction zone A already dehydrogenating reaction (conversion Z U ).

Wird beim erfindungsgemäßen Verfahren, wie in der DE-A 10211275 empfohlen, das in der Reaktionszone A gebildete Produktgasgemisch A in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufgeteilt und eine der beiden Teilmengen in die Reaktionszone A zurückgeführt (insbesondere dann, wenn diese Rückführung als Bestandteil des der Reaktionszone A zugeführten Reaktionsgasausgangsgemischs erfolgt), so gelten anstelle aller vorgenannten Umsatzzahlen ZU vorzugsweise die wie nachfolgend definierten Umsatzzahlen ZU KR:

Figure 00060001
In the process according to the invention, as recommended in DE-A 10211275, the product gas mixture A formed in the reaction zone A is divided into two subsets of identical composition and one of the two subsets is returned to the reaction zone A (especially if this recycling is part of the reaction zone A fed starting reaction gas mixture is carried out), then, instead of all the aforementioned turnover numbers Z U , the turnover numbers Z U KR defined as follows apply:
Figure 00060001

KGV ist dabei das Verhältnis von in die Reaktionszone A rückgeführter Teilmenge des Produktgasgemischs A zu in der Reaktionszone A gebildeter Gesamtmenge an Produktgasgemisch A.KGV is the ratio of recycled to the reaction zone A subset the product gas mixture A to in the reaction zone A formed total amount on product gas mixture A.

Der Gehalt des in die Reaktionszone A rückgeführten, in der Trennzone B anfallenden, (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases an molekularem Sauerstoff wird beim erfindungsgemäßen Verfahren normalerweise 0,5 Vol.-% bis 10 Vol.-%, häufig 1 bis 8 Vol.-% und vielfach 2 bis 5 Vol.-% betragen. Er rührt üblicherweise insbesondere daher, dass sich in der Reaktionszone B ein Überschuß an molekularem Sauerstoff (bezogen auf die Stöchiometrie der erwünschten Zielreaktion) in der Regel vorteilhaft auf die Standzeit der Oxidationskatalysatoren und auf die Kinetik der darin ablaufenden selektiven heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation des Propylens zu Acrolein, oder zu Acrylsäure, oder deren Gemisch auswirkt. Im Unterschied zu den Verhältnissen in der erfindungsgemäßen Reaktionszone A, werden die thermodynamischen Verhältnisse in der Reaktionszone B durch das molare Reaktandenverhältnis im wesentlichen nicht beeinflusst, da die selektive heterogen katalysierte Gasphasenpartialoxidation des Propylens zu Acrolein, oder zu Acrylsäure, oder zu deren Gemisch kinetischer Kontrolle unterliegt.Of the Content of recycled to the reaction zone A, incurred in the separation zone B, (Main and / or secondary or total) residual gas of molecular oxygen becomes in the procedure according to invention normally 0.5% to 10% by volume, often 1 to 8% by volume and many times 2 to 5 vol .-% amount. He usually stirs in particular, therefore, that in the reaction zone B, an excess of molecular Oxygen (based on the stoichiometry the desired Target reaction) usually beneficial to the life of the oxidation catalysts and on the kinetics of the selective heterogeneous catalyzed therein Gas phase partial oxidation of propylene to acrolein, or to acrylic acid, or their mixture affects. In contrast to the circumstances in the reaction zone according to the invention A, the thermodynamic conditions in the reaction zone B is not substantially due to the molar reactant ratio influenced because the selective heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of propylene to acrolein, or to acrylic acid, or to their mixture kinetic control subject.

Das Verhältnis der Propanmenge, die der Reaktionszone A über das aus der Trennzone B stammende rückgeführte (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgas zugeführt wird, zu der Propanmenge, die der Reaktionszone A über andere Propan enthaltende Zuführströme insgesamt zugeführt wird, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren in der Regel 0,1 bis 10, oder 0,5 bis 5, bevorzugt 0,5 bis 1,5 oder 3 bis 5 betragen.The relationship the amount of propane that the reaction zone A via that from the separation zone B originated recycled (main and / or secondary or total) residual gas is fed to the amount of propane, that of the reaction zone A over total propane containing feed streams supplied is, is in the method according to the invention usually 0.1 to 10, or 0.5 to 5, preferably 0.5 to 1.5 or 3 to 5 amount.

In einer Ausführungsform wird man beim erfindungsgemäßen Verfahren in der Reaktionzone A neben dem im aus der Trennzone B stammenden rückgeführten (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgas enthaltenen Propan als lediglich zweiten Zufuhrstrom nur noch einen Strom an frischem Roh-Propan (enthält neben Propan noch geringe Mengen an Verunreinigungen) zuführen. Erfindungsgemäß bevorzugt wird dieses Roh-Propan (wie generell in dieser Schrift) die in den Schriften DE-A 10245585 und DE-A 10246119 empfohlenen Spezifikationen aufweisen. Das gleiche gilt für die Spezifikation des Beschickungsgasgemischs der Reaktionszone B beim erfindungsgemäßen Verfahren. Selbstverständlich können beim erfindungsgemäßen Verfahren aber auch Propan (sowie gegebenenfalls Propylen) enthaltende Abgasströme aus anderen als dem erfindungsgemäßen Verfahren als Zufuhrströme in die Reaktionszone A mitverwendet werden (vgl. WO 02/00587; der Gasstrom aus Abschnitt c) dieser WO kann aber auch erst der Reaktionszone B zugeführt werden).In an embodiment will be the process of the invention in the reaction zone A next to that coming from the separation zone B. repatriated (main and / or secondary or total) residual gas contained propane as only second feed stream only one stream of fresh raw propane (contains next to Propane still small amounts of impurities). According to the invention preferred is this raw propane (as generally in this document) in the Documents DE-A 10245585 and DE-A 10246119 recommended specifications exhibit. The same applies the specification of the feed gas mixture of the reaction zone B in the process according to the invention. Of course can in the method according to the invention but also propane (and optionally propylene) containing exhaust gas streams from others as the method of the invention as feed streams be used in the reaction zone A (see WO 02/00587; Gas stream from section c) of this WO can also be the reaction zone B supplied become).

Erfindungswesentlich ist lediglich, dass an der Stelle (auf der Höhe) der Reaktionszone A, an welcher die Zufuhr des (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases aus der Trennzone B in die Reaktionszone A hinein erfolgt, wenigstens 5 mol-% des der Reaktionszone A über alle anderen Zufuhrströme zugeführten Propan innerhalb der sich in der Reaktionszone A zu vollziehenden katalytischen Dehydrierung bereits umgesetzt worden sind. Wird vorgenannte Bedingung nicht erfüllt, ist das molare Verhältnis von molekularem Wasserstoff zu molekularem Sauerstoff an der Zuführstelle gemindert, was entweder die Vollverbrennung der involvierten C3-Kohlenwasserstoffe fördert und oder die Standzeit des verwendeten Dehydrierkatalysators mindert und/oder zwingend die Zufuhr von molekularem Wasserstoff aus einer externen Quelle in die Reaktionszone A erforderlich macht. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass sowohl die involvierten C3-Kohlenwasserstoffe als auch der Dehydrierkatalysator selbst in einer Atmosphäre mit einem erhöhten molaren Verhältnis von molekularem Wasserstoff zu molekularem Sauerstoff besser vor Vollverbrennung und thermischer (deaktivierend wirkender) Zersetzung am Dehydrierkatalysator geschützt sind.It is only essential to the invention that at the point (at the level) of the reaction zone A at which the feed of the (main and / or secondary or total) residual gas from the separation zone B into the reaction zone A takes place, at least 5 mol -% of the reaction zone A over all other feed streams supplied propane have been implemented within the to be carried out in the reaction zone A catalytic dehydrogenation. If the above condition is not met, the molar ratio of molecular hydrogen to molecular oxygen at the feed point is reduced, which promotes either the full combustion of the C 3 hydrocarbons involved and or the service life of the dehydrogenation catalyst used reduces and / or necessarily the supply of molecular hydrogen an external source in the reaction zone A is required. This is presumably because both the C 3 hydrocarbons involved and the dehydrogenation catalyst are better protected against full combustion and thermal (deactivating) decomposition on the dehydrogenation catalyst even in an atmosphere having an increased molar ratio of molecular hydrogen to molecular oxygen.

Im Unterschied zur exotherm verlaufenden heterogen katalysierten Oxidehydrierung, die durch anwesenden Sauerstoff erzwungen und bei der intermediär kein freier Wasserstoff gebildet wird (der dem zu dehydrierenden Kohlenwasserstoff entrissene Wasserstoff wird unmittelbar als Wasser (H2O) entrissen) bzw. nachweisbar ist, soll unter der erfindungsgemäßen heterogen katalysierten Dehydrierung eine („konventionelle") Dehydrierung verstanden werden, deren Wärmetönung im Unterschied zur Oxidehydrierung endotherm ist (als Folgeschritt kann eine exotherme Wasserstoffverbrennung im erfindungsgemäßen Verfahren einbezogen sein) und bei der wenigstens intermediär freier molekularer Wasserstoff gebildet wird. Dazu bedarf es in der Regel anderer Reaktionsbedingungen und anderer Katalysatoren als zur Oxidehydrierung.In contrast to the exothermic heterogeneously catalyzed oxydehydrogenation, which is enforced by oxygen present and in the intermediate no free hydrogen is formed (the torn from the hydrocarbon to be dehydrogenated hydrogen is torn off immediately as water (H 2 O)) or after is to be understood, the heterogeneously catalyzed dehydrogenation according to the invention is to be understood as a ("conventional") dehydrogenation, the heat of reaction is endothermic in contrast to the oxydehydrogenation (as a subsequent step may be included exothermic hydrogen combustion in the process of the invention) and formed at the at least intermediate free molecular hydrogen This usually requires different reaction conditions and different catalysts than for oxydehydrogenation.

D.h., das erfindungsgemäße Verfahren verläuft normalerweise unter H2-Entwicklung und dies insbesondere bis zur Rückführung des Restgases aus der Trennzone B in die Reaktionszone A, weshalb das Reaktionsgasgemisch an der zugehörigen Zuführstelle, bezogen auf die in ihm enthaltene molare Menge an Propan, normalerweise einen höheren molaren Wasserstoffgehalt aufweist, als das der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgasausgangsgemisch.That is, the process of the invention normally proceeds under H 2 evolution and this in particular until the return of the residual gas from the separation zone B in the reaction zone A, which is why the reaction gas mixture at the associated feed, based on the molar amount of propane contained in it usually one has higher molar hydrogen content, as the reaction zone A supplied reaction gas starting mixture.

Letzteres trifft beim erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise auch noch auf das Reaktionsgasgemisch zu, das sich an der Zufuhrstelle durch Vereinigung von aus dem in diese rückgeführten Restgas und dem vor dieser Rückführung an der Zufuhrstelle vorliegenden Reaktionsgasgemisch bildet.The latter meets in the process of the invention preferably also to the reaction gas mixture, which is at the feed point by combining from the recycled in this residual gas and before that return forms the feed point present reaction gas mixture.

Im übrigen hat es sich für das erfindungsgemäße Verfahren als günstig erwiesen, wenn innerhalb der Reaktionszone A das molare Verhältnis von im Reaktionsgasgemisch enthaltenem Propylen zu im Reaktionsgasgemisch enthaltenem molekularem Wasserstoff den Wert 10, vorzugsweise den Wert 5, besser den Wert 3 und noch besser den Wert 2 nicht überschreitet. Besonders bevorzugt bewegt sich das vorgenannte Verhältnis bei Werten von 0,5 bzw. 1 bis 2.Otherwise has it is for the inventive method as cheap proven when within the reaction zone A, the molar ratio of in the reaction gas mixture contained propylene in the reaction gas mixture contained molecular hydrogen, the value 10, preferably the Value 5, better the value 3 and better still does not exceed the value 2. Particularly preferably, the aforementioned ratio moves at Values of 0.5 and 1 to 2, respectively.

Im übrigen kann das Prinzip der heterogen katalysierten Dehydrierung in der Reaktionszone A (und damit die Reaktionszone A selbst) beim erfindungsgemäßen Verfahren wie in den Schriften WO 01/96270, DE-A 3313573, DE-A 10131297, DE-A 10245585, DE-A 10246119 sowie DE-A 10211275 beschrieben gestaltet werden. D.h., bezogen auf den einmaligen Duchgang des der Reaktionszone A zugeführten Beschickungsgasgemischs durch die Reaktionszone A, kann die Reaktionszone A durch gezielten Wärmeaustausch mit außerhalb der Reaktionszone A geführten (fluiden, d.h., flüssig oder gasförmig) Wärmeträgern isotherm gestaltet werden. Sie kann mit gleicher Bezugsbasis aber auch adiabat, d.h., im wesentlichen ohne einen solchen gezielten Wärmeaustausch mit außerhalb der Reaktionszone A geführten Wärmeträgern ausgeführt werden. Im letzteren Fall kann die Bruttowärmetönung, bezogen auf den einmaligen Durchgang des der Reaktionszone A zugeführten Reaktionsgasaus gangsgemischs durch die Reaktionszone A, durch Ergreifen von in den vorstehenden Schriften empfohlenen und im Folgenden noch zu beschreibenden Maßnahmen sowohl endotherm (negativ), oder autotherm (im wesentlichen Null) oder exotherm (positiv) gestaltet werden. In erfindungsgemäßer Weise muß lediglich zusätzlich die Rückführung von aus der Trennzone B stammendem Restgas in die Reaktionszone A hinein wie erfindungsgemäß gefordert erfolgen. Ebenso können die in vorgenannten Schriften empfohlenen Katalysatoren beim erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden.For the rest, can the principle of heterogeneously catalyzed dehydrogenation in the reaction zone A (and thus the reaction zone A itself) in the process according to the invention as in the documents WO 01/96270, DE-A 3313573, DE-A 10131297, DE-A 10245585, DE-A 10246119 and DE-A 10211275 described become. That is, based on the single passage of the reaction zone A supplied Charge gas mixture through the reaction zone A, the reaction zone A through targeted heat exchange with outside the reaction zone A guided (fluid, i.e., liquid or gaseous) Heat transfer isothermal be designed. It can also be adiabatically that is, substantially without such targeted heat exchange with outside the reaction zone A guided Heat carriers are running. In the latter case, the gross monetary value, based on the one-off Passage of the reaction zone A supplied Reaktionsgasaus gangsgemischs through the reaction zone A, by grasping in the above Writings recommended and to be described in the following both endothermic (negative), or autothermal (essentially zero) or exothermic (positive). In accordance with the invention only has to additionally the repatriation of from the separation zone B originating residual gas in the reaction zone A inside as required by the invention respectively. Likewise the catalysts recommended in the abovementioned publications in the process according to the invention be applied.

In typischer Weise benötigt die heterogen katalysierte partielle Dehydrierung von Propan zu Propylen vergleichsweise hohe Reaktionstemperaturen. Der dabei erzielbare Umsatz ist normalerweise durch das thermodynamische Gleichgewicht begrenzt. Typische Reaktionstemperaturen betragen 300 bis 800°C bzw. 400 bis 700°C. Pro Molekül an zu Propylen dehydriertem Propan wird dabei ein Molekül Wasserstoff erzeugt.In typically needed the heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of propane too Propylene comparatively high reaction temperatures. The achievable Sales is usually due to the thermodynamic equilibrium limited. Typical reaction temperatures are 300 to 800 ° C and 400 to 700 ° C. Per molecule on propylene dehydrogenated propane thereby becomes a molecule of hydrogen generated.

Hohe Temperaturen und Entfernung des Reaktionsproduktes H2 begünstigen die Gleichgewichtslage im Sinne des Zielprodukts.High temperatures and removal of the reaction product H 2 favor the equilibrium position in the sense of the target product.

Da die heterogen katalysierte Dehydrierreaktion unter Volumenzunahme abläuft, kann der Umsatz durch Erniedrigung des Partialdrucks der Produkte gesteigert werden. Dies läßt sich in einfacher Weise, zum Beispiel durch Dehydrierung bei vermindertem Druck und/oder durch Zumischen von im wesentlichen inerten Verdünnungsgasen, wie zum Beispiel Wasserdampf, erreichen, der für die Dehydrierreaktion im Normalfall ein Inertgas darstellt. Eine Verdünnung mit Wasserdampf bedingt als weiteren Vorteil in der Regel ein vermindertes Verkoken des verwendeten Katalysators, da der Wasserdampf mit gebildetem Koks nach dem Prinzip der Kohlevergasung reagiert. Außerdem kann Wasserdampf als Verdünnungsgas in der nachfolgenden Reaktionszone B mitverwendet werden. Wasserdampf läßt sich aber auch in einfacher Weise teilweise oder vollständig aus dem Produktgasgemisch der Dehydrierung (dem Produktgasgemisch A) abtrennen (zum Beispiel durch Kondensieren), was die Möglichkeit eröffnet, bei der Weiterverwendung des dabei erhältlichen modifizierten Produktgasgemisches (des Produktgasgemischs A') in der Reaktionszone B den Anteil des Verdünnungsgases N2 zu erhöhen. Weitere für die heterogen katalysierte Propandehydrierung geeignete Verdünnungsmittel sind zum Beispiel CO, Methan, Ethan, CO2, Stickstoff und Edelgase wie He, Ne und Ar. Alle genannten Verdünnungsmittel können entweder für sich oder in Form unterschiedlichster Gemische mitverwendet werden. Es ist von Vorteil, dass die genannten Verdünnungsmittel in der Regel auch in der Reaktionszone B geeignete Verdünnungsmittel sind. Generell sind beim erfindungsgemäßen Verfahren sich in der jeweiligen Reaktionszone inert verhaltende (das heißt zu weniger als 5 mol-%, bevorzugt zu weniger als 3 mol-% und noch besser zu weniger als 1 mol-% sich chemisch verändernde) Verdünnungsmittel bevorzugt.Since the heterogeneously catalyzed dehydrogenation reaction proceeds under volume increase, the conversion can be increased by lowering the partial pressure of the products. This can be achieved in a simple manner, for example by dehydration under reduced pressure and / or by admixing substantially inert diluent gases, such as, for example, water vapor, which is normally an inert gas for the dehydrogenation reaction. A dilution with water vapor as a further advantage, as a rule, a reduced coking of the catalyst used, since the water vapor reacts with coke formed according to the principle of coal gasification. In addition, water vapor can be used as diluent gas in the subsequent reaction zone B. However, steam can also be separated in a simple manner partially or completely from the product gas mixture of the dehydrogenation (the product gas mixture A) (for example by condensation), which opens up the possibility of further use of the modified product gas mixture (of the product gas mixture A ') in the process Reaction zone B to increase the proportion of diluent N 2 . Further for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation suitable diluents are, for example, CO, methane, ethane, CO 2, nitrogen and noble gases such as He, Ne and Ar. All of the diluents mentioned can be used either individually or in the form of very different mixtures be. It is advantageous that the said diluents are also suitable diluents in reaction zone B as a rule. In general, preference is given in the process according to the invention to inert diluents (that is to say less than 5 mol%, preferably less than 3 mol% and even better less than 1 mol%) in the particular reaction zone.

Prinzipiell kommen für die heterogen katalysierte Propandehydrierung alle im Stand der Technik bekannten Dehydrierkatalysatoren in Betracht. Sie lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen. Nämlich in solche, die oxidischer Natur sind (zum Beispiel Chromoxid und/oder Aluminiumoxid) und in solche, die aus wenigstens einem auf einem, in der Regel oxidischen, Träger abgeschiedenen, in der Regel vergleichsweise edlen, Metall (zum Beispiel Platin) bestehen. Unter anderem können damit alle Dehydrierkatalysatoren eingesetzt werden, die in der WO 01/96270, der EP-A 731077, der DE-A 10211275, der DE-A 10131297, der WO 99/46039, der US-A 4 788 371, der EP-A-0 705 136, der WO 99/29420, der US-A 4 220 091, der US-A 5 430 220, der US-A 5 877 369, der EP-A-0 117 146, der DE-A 199 37 196, der DE-A 199 37 105 sowie der DE-A 199 37 107 empfohlen werden. Im besonderen können sowohl der Katalysator gemäß Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 3, und Beispiel 4 der DE-A 199 37 107 eingesetzt werden.in principle come for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation all in the state of Technically known dehydrogenation catalysts into consideration. They leave roughly divide into two groups. Namely in those that are more oxidic Nature are (for example, chromium oxide and / or alumina) and in those that consist of at least one on one, usually oxidic, carrier isolated, usually comparatively noble, metal (for Example platinum) exist. Among other things, so all dehydrogenation catalysts used in WO 01/96270, EP-A 731077, the DE-A 10211275, DE-A 10131297, WO 99/46039, US-A 4,788 371, EP-A-0 705 136, WO 99/29420, US-A 4 220 091, US-A 5 430 220, US-A 5,877,369, EP-A-0 117 146, DE-A 199 37 196, the DE-A 199 37 105 and DE-A 199 37 107 are recommended. In particular can both the catalyst according to Example 1, Example 2, Example 3, and Example 4 of DE-A 199 37 107 used become.

Dabei handelt es sich um Dehydrierkatalysatoren, die 10 bis 99,9 Gew.-% Zirkondioxid, 0 bis 60 Gew.-% Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und/oder Titandioxid und 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Elements der ersten oder zweiten Hauptgruppe, eines Elements der dritten Nebengruppe, eines Elements der achten Nebengruppe des Periodensystems der Elemente, Lanthan und/oder Zinn enthalten, mit der Maßgabe, dass die Summe der Gewichtsprozente 100 Gew.-% ergibt.there are dehydrogenation catalysts containing 10 to 99.9% by weight Zirconia, 0 to 60 weight percent alumina, silica and / or Titanium dioxide and 0.1 to 10 wt .-% of at least one element of first or second main group, an element of the third subgroup, an element of the eighth subgroup of the Periodic Table of the Elements, Lanthanum and / or tin contain, with the proviso that the sum of the weight percentages 100 wt .-% results.

Besonders geeignet ist auch der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen dieser Schrift eingesetzte Dehydrierkatalysator.Especially also suitable in the examples and comparative examples Dehydrogenation catalyst used in this document.

Generell kann es sich bei den Dehydrierkatalysatoren um Katalysatorstränge (Durchmesser typisch 1 bis 10 mm, bevorzugt 1,5 bis 5 mm; Länge typisch 1 bis 20 mm, bevorzugt 3 bis 10 mm), Tabletten (vorzugsweise gleiche Abmessungen wie bei den Strängen) und/oder Katalysatorringe (Außendurchmesser und Länge jeweils typisch 2 bis 30 mm oder bis 10 mm, Wandstärke zweckmäßig 1 bis 10 mm, oder bis 5 mm, oder bis 3 mm) handeln.As a general rule For example, the dehydrogenation catalysts may be catalyst strands (diameter typically 1 to 10 mm, preferably 1.5 to 5 mm; Length typically 1 to 20 mm, preferably 3 to 10 mm), tablets (preferably the same dimensions as in the strands) and / or catalyst rings (outer diameter and length each typically 2 to 30 mm or to 10 mm, wall thickness expediently 1 to 10 mm, or to 5 mm, or to 3 mm).

In der Regel sind die Dehydrierkatalysatoren (insbesondere die in dieser Schrift beispielhaft verwendeten sowie die in der DE-A 19937107 empfohlenen (insbesondere die beispielhaften Katalysatoren dieser DE-A) so beschaffen, dass sie sowohl die Dehydrierung von Propan als auch die Verbrennung von molekularem Wasserstoff zu katalysieren vermögen. Die Wasserstoffverbrennung verläuft dabei im Vergleich zur Dehydrierung des Propans im Fall einer Konkurrenzsituation an den Katalysatoren sehr viel schneller.In As a rule, the dehydrogenation catalysts (especially those in this Example font used and those in DE-A 19937107 recommended (in particular the exemplary catalysts of this DE-A) so that they can both the dehydration of propane and catalyze the combustion of molecular hydrogen assets. The Hydrogen combustion proceeds in comparison with the dehydration of propane in the case of a competitive situation at the catalysts much faster.

Zur Durchführung der heterogen katalysierten Propandehydrierung kommen prinzipiell alle im Stand der Technik bekannten Reaktortypen und Verfahrensvarianten in Betracht. Beschreibungen solcher Verfahrensvarianten enthalten zum Beispiel alle bezüg lich der Dehydrierkatalysatoren zitierten Schriften des Standes der Technik sowie der eingangs dieser Schrift zitierte Stand der Technik.to execution the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation come in principle all known in the art reactor types and process variants into consideration. Descriptions of such process variants included for example, all of them the dehydrogenation catalysts quoted prior art writings and the prior art cited at the beginning of this specification.

Eine vergleichsweise ausführliche Beschreibung von erfindungsgemäß geeigneten Dehydrierverfahren enthält auch Catalytica® Studies Division, Oxidative Dehydrogenation and Alternative Dehydrogenation Processes, Study Number 4192 OD, 1993, 430 Ferguson Drive, Mountain View, California, 94043-5272 U.S.A..A comparatively comprehensive description of dehydrogenation processes suitable according to the invention also includes Catalytica® ® Studies Division, Oxidative Dehydrogenation and Alternative Dehydrogenation Processes, Study Number 4192 OD, 1993, 430 Ferguson Drive, Mountain View, California, 94043-5272 USA.

Charakteristisch für die partielle heterogen katalysierte Dehydrierung von Propan ist, wie bereits gesagt, dass sie endotherm verläuft. Das heißt, die für die Einstellung der erforderlichen Reaktionstemperatur sowie die für die Reaktion benötigte Wärme (Energie) muß entweder dem Reaktionsgasausgangsgemisch vorab und/oder im Verlauf der heterogen katalysierten Dehydrierung zugeführt werden. Gegebenenfalls muß das Reaktionsgasgemisch die benötigte Reaktionswärme sich selbst entziehen.Characteristic for the partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane is how already said that it is endothermic. That is, the for the Adjustment of the required reaction temperature as well as for the reaction needed Thermal energy) must either the reaction gas starting mixture in advance and / or in the course of the heterogeneous catalyzed dehydration supplied become. Optionally, the reaction gas mixture must the needed heat of reaction to withdraw oneself.

Ferner ist es für heterogen katalysierte Dehydrierungen von Propan aufgrund der hohen benötigten Reaktionstemperaturen typisch, dass in geringen Mengen schwersiedende hochmolekulare organische Verbindungen, bis hin zum Kohlenstoff, gebildet werden, die sich auf der Katalysatoroberfläche abscheiden und selbige dadurch deaktivieren. Um diese nachteilige Begleiterscheinung zu minimieren, kann das zur heterogen katalysierten Dehydrierung bei erhöhter Temperatur über die Katalysatoroberfläche zu leitende, Propan haltige Reaktionsgasgemisch mit Wasserdampf verdünnt werden. Sich abscheidender Kohlenstoff wird unter den so gegebenen Bedingungen nach dem Prinzip der Kohlevergasung teilweise oder vollständig eliminiert.Further is it for heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane due to the high required reaction temperatures typical that in small quantities high-boiling high molecular weight organic Compounds, down to the carbon, are formed on the catalyst surface Separate and thereby deactivate selbige. To this detrimental This can be catalyzed by heterogeneously catalyzed side effects Dehydration at elevated Temperature over the catalyst surface to be passed, propane-containing reaction gas mixture with steam dilute become. Depositing carbon is among those given Partially or completely eliminated conditions according to the principle of coal gasification.

Eine andere Möglichkeit, abgeschiedene Kohlenstoffverbindungen zu beseitigen, besteht darin, den Dehydrierkatalysator von Zeit zu Zeit bei erhöhter Temperatur mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas (zweckmäßig in Abwesenheit von Kohlenwasserstoffen) zu durchströmen und damit den abgeschiedenen Kohlenstoff quasi abzubrennen. Eine weitgehende Unterdrückung der Bildung von Kohlenstoffablagerungen ist aber auch dadurch möglich, dass man dem heterogen katalysiert zu dehydrierenden Propan, bevor es bei erhöhter Temperatur über den Dehydrierkatalysator geführt wird, molekularen Wasserstoff zusetzt.A different possibility, eliminating deposited carbon compounds is to the dehydrogenation catalyst from time to time at elevated temperature with an oxygen-containing gas (useful in the absence of hydrocarbons) to flow through and burn off the deposited carbon, so to speak. A extensive suppression The formation of carbon deposits is also possible because of the heterogeneously catalyzed propane to be dehydrogenated before it at elevated Temperature over led the dehydrogenation catalyst is added, molecular hydrogen.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, dem heterogen katalysiert zu dehydrierenden Propan ein Gemisch aus Wasserdampf und molekularem Wasserstoff zuzusetzen. Ein Zusatz von molekularem Wasserstoff zur heterogen katalysierten Dehydrierung von Propan mindert auch die unerwünschte Bildung von Allen (Propadien), Propin und Acetylen als Nebenprodukten. Teiloxidation von solchermaßen zugesetztem Wasserstoff vermag gleichfalls benötigte Reaktionswärme zu liefern.Of course, there is also the possibility the heterogeneously catalysed to be dehydrogenated propane a mixture of Water vapor and molecular hydrogen to add. An addition of molecular hydrogen for heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane also reduces the unwanted formation of allenes (propadiene), Propyne and acetylene as by-products. Partial oxidation of such added Hydrogen can also provide the required heat of reaction.

Eine geeignete Reaktorform für die heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A ist der Festbettrohr- beziehungsweise Rohrbündelreaktor. Das heißt, der Dehydrierkatalysator befindet sich in einem oder in einem Bündel von Reaktionsrohren als Festbett. Im Kontaktrohr kann erfindungsgemäß vorteilhaft zentriert ein zweites Rohr verlaufen, das auf unterschiedlichsten Höhen (oder nur auf einer Höhe) Austrittsstellen aufweist (vgl. WO 01/85333 und WO 01/85330), über die das Restgas aus der Trennzone B zugeführt werden kann. Alternativ können die in Kontaktrohrböden eingebundenen Kontaktrohre Unterbrechungsabschnitte (räume) aufweisen, in die das Restgas aus der Trennzone B zudosiert werden kann. Die Reaktionsrohre werden dadurch beheizt, dass im die Reaktionsrohre umgebenden Raum ein Gas, zum Beispiel ein Kohlenwasserstoff wie Methan, verbrannt wird. Günstig ist es, diese direkte Form der Kontaktrohrerwärmung lediglich auf den ersten etwa 20 bis 30% der Festbettschüttung anzuwenden und die verbleibende Schüttungslänge durch die im Rahmen der Verbrennung freigesetzte Strahlungswärme auf die erforderliche Reaktionstemperatur aufzuwärmen. Auf diesem Weg ist eine annähernd isotherme Reaktionsführung erreichbar. Geeignete Reaktionsrohrinnendurchmesser betragen etwa 10 bis 15 cm. Ein typischer Dehydrierrohrbündelreaktor umfaßt 300 bis 1000 Reaktionsrohre. Die Temperatur im Reaktionsrohrinneren bewegt sich im Bereich von 300 bis 700°C, vorzugsweise im Bereich von 400 bis 700°C. Mit Vorteil wird das Reaktionsgasausgangsgemisch dem Rohrreaktor auf die Reaktionstemperatur vorerwärmt zugeführt. Es ist möglich, dass das Produktgasgemisch A das Reaktionsrohr mit einer 50 bis 100°C tiefergelegenen Temperatur verläßt. Diese Ausgangstemperatur kann aber auch höher oder auf gleichem Niveau liegen. Im Rahmen der vorgenannten Verfahrensweise ist die Verwendung von oxidischen Dehydrierkatalysatoren auf der Grundlage von Chrom- und/oder Aluminiumoxid zweckmäßig. Häufig wird man kein Verdünnungsgas mitverwenden, sondern von im wesentlichen alleinigem Roh-Propan als Ausgangsreaktionsgas ausgehen. Auch der Dehydrierkatalysator wird meist unverdünnt angewandt.A suitable reactor form for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A. is the fixed bed tube or tube bundle reactor. That is, the Dehydrogenation catalyst is in one or in a bundle of Reaction tubes as a fixed bed. In the contact tube can according to the invention advantageous centered to run a second tube, the most diverse Heights (or only at one height) Has exit points (see WO 01/85333 and WO 01/85330), via the the residual gas from the separation zone B can be supplied. alternative can the in contact tube bottoms integrated contact tubes have interruption sections (spaces), in which the residual gas from the separation zone B can be added. The Reaction tubes are heated by the fact that in the reaction tubes surrounding space a gas, for example a hydrocarbon like Methane, burned. Cheap It is this direct form of contact tube heating only at first about 20 to 30% of the fixed bed apply and the remaining bed length by in the context of Combustion released radiant heat to the required reaction temperature warm. In this way is an approximate isothermal reaction regime reachable. Suitable reaction tube internal diameters are approximately 10 to 15 cm. A typical Dehydrierrohrbündelreaktor comprises 300 to 1000 reaction tubes. The temperature in the reaction tube interior moves in the range of 300 to 700 ° C, preferably in the range of 400 to 700 ° C. Advantageously, the reaction gas starting mixture is the Tube reactor supplied preheated to the reaction temperature. It is possible that the product gas mixture A, the reaction tube with a 50 to 100 ° C lower located Temperature leaves. These Output temperature can also be higher or at the same level lie. In the context of the aforementioned procedure is the use oxidic dehydrogenation catalysts based on chromium and / or alumina appropriate. Frequently becomes no diluent gas co-use, but of essentially sole raw propane go out as starting reaction gas. Also the dehydrogenation catalyst is usually undiluted applied.

Großtechnisch kann man in der Reaktionszone A mehrere (z. B. drei) solcher Rohrbündelreaktoren parallel betreiben. Dabei können sich erfindungsgemäß gegebenenfalls einer (oder zwei) dieser Reaktoren im Dehydrierbetrieb befinden, während in einem zweiten (dritten) Reaktor die Katalysatorbeschickung regeneriert wird, ohne dass der Betrieb in der Reaktionszone B leidet.Industrially one can in the reaction zone A several (eg., Three) such tube bundle reactors in parallel operate. It can if appropriate according to the invention one (or two) of these reactors are in dehydrogenation operation, while in a second (third) reactor, the catalyst feed is regenerated, without the operation in the reaction zone B suffers.

Eine solche Verfahrensweise ist beispielsweise bei dem in der Literatur bekannten BASF-Linde Propan-Dehydrierverfahren zweckmäßig. Erfindungsgemäß ist es aber von Bedeutung, dass die Verwendung eines solchen Rohrbündelreaktors ausreichend ist.A such procedure is for example in the literature known BASF Linde propane dehydrogenation appropriate. It is according to the invention but important that the use of such a tube bundle reactor is sufficient.

Eine solche Verfahrensweise ist auch beim sog. "steam active reforming (STAR) process" anwendbar, der von der Phillips Petroleum Co. entwickelt wurde (vergleiche zum Beispiel US-A 4 902 849, US-A 4 996 387 und US-A 5 389 342). Als Dehydrierkataly sator wird im STAR-Prozess mit Vorteil Promotoren enthaltendes Platin auf Zink (Magnesium) Spinell als Träger angewendet (vergleiche zum Beispiel US-A 5 073 662). Im Unterschied zum BASF-Linde Propan-Dehydrierverfahren wird das zu dehydrierende Propan beim STAR-Prozess mit Wasserdampf verdünnt. Typisch ist ein molares Verhältnis von Wasserdampf zu Propan im Bereich von 4 bis 6. Der Reaktorausgangsdruck liegt häufig bei 3 bis 8 bar und die Reaktionstemperatur wird zweckmäßig zu 480 bis 620°C gewählt. Typische Katalysator(bett)belastungen mit Propan liegen bei 200 bis 4000 h–1 (GHSV).Such a technique is also applicable to the so-called "steam active reforming (STAR) process" developed by Phillips Petroleum Co. (see, for example, US-A 4,902,849, US-A 4,996,387 and US-A 5) 389 342). As Dehydrierkataly capacitor in the STAR process with promoters containing platinum on zinc (magnesium) spinel is used as a carrier (see, for example, US-A 5,073,662). In contrast to the BASF-Linde propane dehydrogenation process, the propane to be dehydrogenated is diluted with steam in the STAR process. Typical is a molar ratio of water vapor to propane in the range of 4 to 6. The reactor outlet pressure is often 3 to 8 bar and the reaction temperature is suitably selected to 480 to 620 ° C. Typical catalyst (bed) loading with propane is 200 to 4000 h -1 (GHSV).

Unter der Belastung eines einen Reaktionsschritt katalysierenden Katalysatorbetts mit Reaktionsgas(ausgangs)gemisch wird dabei die Menge an Reaktionsgas(ausgangs)gemisch in Normlitern (= Nl; das Volumen in Litern, das die entsprechende Reaktionsgas(ausgangs)gemischmenge bei Normalbedingungen, d.h., bei 0°C und 1 atm einnehmen würde) verstanden, die pro Stunde durch einen Liter Katalysatorbett geführt wird. Die Belastung kann auch nur auf einen Bestandteil des Reaktionsgas(ausgangs)gemischs bezogen sein. Dann ist es die Menge dieses Bestandteils in Nl/l·h, die pro Stunde durch einen Liter des Katalysatorbetts geführt wird. Anstelle von Nl/l·h wird häufig verkürzt „h–1" geschrieben.Under the load of a catalyst bed catalyzing a reaction step with reaction gas (starting) mixture, the amount of reaction gas (exit) mixture in standard liters (= Nl; the volume in liters that the corresponding reaction gas (outlet) mixture amount under normal conditions, ie, at 0 ° C and 1 atm), which is passed through one liter of catalyst bed per hour. The load may also be related to only one component of the reaction gas (outlet) mixture. Then it is the amount of this ingredient in Nl / lh that is passed through one liter of the catalyst bed per hour. Instead of Nl / lh, abbreviated "h -1 " is often used.

Die heterogen katalysierte Propandehydrierung kann beim erfindungsgemäßen Verfahren auch im Wanderbett gestaltet werden. Beispielsweise kann das Katalysatorwanderbett in einem Radialstromreaktor untergebracht sein. In selbigem bewegt sich der Katalysator langsam von oben nach unten, während das Reaktionsgasgemisch radial fließt. Diese Verfahrensweise wird beispielsweise im sogenannten UOP-Oleflex-Dehydrierverfahren angewandt. Da die Reaktoren bei diesem Verfahren quasi adiabat betrieben werden, ist es zweckmäßig, mehrere Reaktoren als Kaskade hintereinander geschaltet zu betreiben (in typischer Weise bis zu vier). Innerhalb der Kaskade kann das Restgas aus der Trennzone B zugeführt werden. Dadurch lassen sich zu hohe Unterschiede der Temperaturen des Reaktionsgasgemisches am Reaktoreingang und am Reaktorausgang vermeiden (bei der adiabaten Betriebsweise fungiert das Reaktionsgasausgangsgemisch als Wärmeträger, von dessen Wärmeinhalt der Abfall der Reaktionstemperatur abhängig ist) und trotzdem ansprechende Gesamtumsätze erzielen.The heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation can in the process according to the invention also be designed in a moving bed. For example, the catalyst moving bed be housed in a radial flow reactor. In the same moves the catalyst slowly from top to bottom, while the Reaction gas mixture flows radially. This procedure is for example in the so-called UOP Oleflex dehydrogenation applied. Since the reactors operated quasi adiabatically in this process be, it is expedient, several Operate reactors as a cascade in series (in typically up to four). Within the cascade, the residual gas fed from the separation zone B. become. This can lead to high differences in temperatures the reaction gas mixture at the reactor inlet and at the reactor outlet avoid (in the adiabatic mode of operation, the reaction gas starting mixture as a heat transfer medium, from its heat content the drop in the reaction temperature is dependent) and still appealing total sales achieve.

Wenn das Katalysatorbett den Wanderbettreaktor verlassen hat, wird es der Regenerierung zugeführt und anschließend wiederverwendet. Als Dehydrierkatalysator kann für dieses Verfahren zum Beispiel ein kugelförmiger Dehydrierkatalysator eingesetzt werden, der im wesentlichen aus Platin auf kugelförmigem Aluminiumoxidträger besteht. Bei der UOP-Variante wird dem zu dehydrierenden Propan Wasserstoff zugefügt, um eine vorzeitige Katalysatoralterung zu vermeiden. Der Arbeitsdruck liegt typisch bei 2 bis 5 atm. Das Wasserstoff zu Propan-Verhältnis (das molare) beträgt zweckmäßig 0,1 bis 1. Die Reaktionstemperaturen liegen bevorzugt bei 550 bis 650°C und die Verweilzeit des Katalysators in einem Reaktor wird zu etwa 2 bis 10 h gewählt.If the catalyst bed has left the moving bed reactor, it will fed to the regeneration and subsequently reused. As a dehydrogenation catalyst, for example, for this process a spherical one Dehydrogenation catalyst can be used, consisting essentially of Platinum on spherical alumina support consists. In the UOP variant, the propane to be dehydrogenated becomes Hydrogen added, to avoid premature catalyst aging. The working pressure is typically 2 to 5 atm. The hydrogen to propane ratio (the molar) is suitably 0.1 to 1. The reaction temperatures are preferably 550 to 650 ° C and the Residence time of the catalyst in a reactor is about 2 to 10 h elected.

Bei den beschriebenen Festbettverfahren kann die Katalysatorgeometrie ebenfalls kugelförmig, aber auch zylindrisch (hohl oder voll) oder anderweitig geometrisch gestaltet sein.at The fixed bed method described, the catalyst geometry also spherical, but also cylindrical (hollow or full) or otherwise geometric be designed.

Als weitere mögliche Verfahrensvariante für die heterogen katalysierte Propandehydrierung im erfindungsgemäßen Verfahren beschreibt Proceedings De Witt, Petrochem. Review, Houston, Texas, 1992 a, N1 die Möglichkeit einer heterogen katalysierten Propandehydrierung im Wirbelbett.When more possible Process variant for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the process according to the invention describes Proceedings De Witt, Petrochem. Review, Houston, Texas, 1992 a, N1 the possibility a heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in a fluidized bed.

Erfindungsgemäß können dabei z. B. zwei Wirbelbetten nebeneinander betrieben werden, von denen sich eines ohne negative Auswirkungen auf den Gesamtprozess zeitweise im Zustand der Regenerierung befinden kann. Als Aktivmasse kommt dabei Chromoxid auf Aluminiumoxid zum Einsatz. Der Arbeitsdruck beträgt typisch 1 bis 2 bar und die Dehydriertemperatur liegt in der Regel bei 550 bis 600°C. Die für die Dehydrierung erforderliche Wärme wird dadurch in das Reaktionssystem eingebracht, dass der Dehydrierkatalysator auf die Reaktionstemperatur vorerhitzt wird. Die vorstehende Dehydrierweise ist in der Literatur auch als Snamprogetti-Yarsintez Verfahren bekannt.According to the invention can thereby z. B. two fluidized beds are operated side by side, of which one without negative impact on the overall process at times can be in the state of regeneration. As active material comes while chromium oxide on alumina used. The working pressure is typically 1 to 2 bar and the dehydrogenation temperature is usually at 550 to 600 ° C. The for the dehydration required heat is thereby introduced into the reaction system that the dehydrogenation catalyst on the reaction temperature is preheated. The above dehydrogenation is also known in the literature as the Snamprogetti-Yarsintez method.

Alternativ zu den vorstehend beschriebenen Verfahrensweisen kann die heterogen katalysierte Propandehydrierung beim erfindungsgemäßen Verfahren auch nach einem von ABB Lummus Crest entwickelten Verfahren realisiert werden (vergleiche Proceedings De Witt, Petrochem. Review, Houston, Texas, 1992, P1).alternative to the procedures described above, the heterogeneous catalyzed propane dehydrogenation in the process according to the invention also realized according to a process developed by ABB Lummus Crest (see Proceedings De Witt, Petrochem .. Review, Houston, Texas, 1992, P1).

Bei beiden vorgenannten Verfahren kann die erfindungsgemäße Restgaszugabe als einfacher Zufuhrstrom an der anspruchsgemäßen Reaktionspfadstelle erfolgen.at Both methods mentioned above, the residual gas addition according to the invention take place as a simple feed stream at the claimed reaction path path.

Den bisher beschriebenen heterogen katalysierten Dehydrierverfahren des Propans ist gemein, dass sie bei Propanumsätzen von ≥ 30 mol-% (in der Regel ≤ 60 mol-%) betrieben werden (bezogen auf einmaligen Durchgang durch die Reaktionszone und insgesamt zugeführtes Propan). Erfindungsgemäß von Vorteil ist jedoch, dass es ausreichend ist, einen Propanumsatz von ≥ 5 mol-% bis ≤ 30 mol-% oder ≤ 25 mol-%, zu erzielen. Das heißt, die erfindungsgemäße heterogen katalysierte Propandehydrierung kann in der Reaktionszone A auch bei Propanumsätzen von 10 bis 20 mol-% betrieben werden (die Umsätze beziehen sich auf einmaligen Durchgang durch die Reaktionszone A). Dies rührt unter anderem daher, dass die verbliebene Menge an nicht umgesetztem Propan in der nachfolgenden Reaktionszone B im wesentlichen als inertes Verdünnungsgas fungiert und erfindungsgemäß als Bestandteil des in der Trennzone B anfallenden Restgases weitgehend verlustfrei in die Reaktionszone A rückgeführt werden kann.The previously described heterogeneously catalyzed dehydrogenation propane has in common that at propane conversions of ≥ 30 mol% (usually ≤ 60 mol%) operated (based on a single pass through the reaction zone and total supplied Propane). According to the invention of advantage however, that it is sufficient to have a propane conversion of ≥ 5 mol% to ≤ 30 mol% or ≤ 25 mol%, to achieve. This means, the heterogeneous invention catalyzed propane dehydrogenation can also occur in reaction zone A. at propane conversions from 10 to 20 mol% (the sales refer to a single pass through the reaction zone A). This stems among other things from the fact that the remaining amount of unreacted propane in the following Reaction zone B essentially acts as an inert diluent gas and according to the invention as a component of the resulting in the separation zone B residual gas largely lossless be recycled to the reaction zone A. can.

Erfindungsgemäß bevorzugt sind jedoch erhöhte Propanumsätze in der Reaktionszone A, da dies die Propionsäurenebenproduktbildung in der Reaktionszone B mindert. Solche vorteilhaften Propanumsätze betragen z. B. 30 oder 40 bis 50 oder 60 mol-% (bezogen auf einmaligen Durchgang durch die Reaktionszone A und insgesamt zugeführtes Propan).However, preference is given according to the invention to increased propane conversions in reaction zone A, since this reduces the formation of propionic acid by-products in reaction zone B. Such advantageous propane conversions are z. B. 30 or 40 to 50 or 60 mol% (based on a single pass through the reaction zone A and total propane supplied).

Für die Realisierung der vorgenannten Propanumsätze ist es günstig, die heterogen katalysierte Propandehydrierung bei einem Arbeitsdruck von 0,3 bis 3 bar durchzuführen. Ferner ist es günstig, das heterogen katalytisch zu dehydrierende Propan mit Wasserdampf zu verdünnen. So ermöglicht die Wärmekapazität des Wassers einerseits, einen Teil der Auswirkung der Endothermie der Dehydrierung auszugleichen und andererseits reduziert die Verdünnung mit Wasserdampf den Edukt- und Produktpartialdruck, was sich günstig auf die Gleichgewichtslage der Dehydrierung auswirkt. Ferner wirkt sich die Wasserdampfmitverwendung, wie bereits erwähnt, vorteilhaft auf die Standzeit von Edelmetall enthaltenden Dehydrierkatalysatoren aus. Bei Bedarf kann als weiterer Bestandteil auch molekularer Wasserstoff zugegeben werden. Das molare Verhältnis von molekularem Wasserstoff zu Propan ist dabei in der Regel ≤ 5. Das molare Verhältnis von Wasserdampf zu Propan kann z. B. ≥ 0 bis 30, zweckmäßig 0,1 bis 2 und günstig 0,5 bis 1 betragen. Ein Vorteil einer Verfahrensweise mit niederem Propanumsatz ist, dass bei einmaligem Durchgang des Reaktionsgases durch die Reaktionszone A lediglich eine vergleichsweise niedrige Wärmemenge verbraucht wird und zur Umsatzerzielung vergleichsweise niedrige Reaktionstemperaturen ausreichend sind.For the realization the aforementioned propane conversions is it cheap the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation at a working pressure from 0.3 to 3 bar. Furthermore, it is convenient the heterogeneously catalytically dehydrogenated propane with water vapor to dilute. So allows the heat capacity of the water on the one hand, part of the effect of the dehydrogenation endotherm and on the other hand reduces the dilution with Water vapor the Edukt- and product partial pressure, which is favorable the equilibrium position of the dehydration effect. It also affects the Wasserwampfmitverwendung, as already mentioned, advantageous to the life of noble metal-containing dehydrogenation catalysts. If necessary can as a further component also added molecular hydrogen become. The molar ratio from molecular hydrogen to propane is usually ≤ 5. The molar relationship from steam to propane can z. B. ≥ 0 to 30, suitably 0.1 to 2 and cheap 0.5 to 1. An advantage of a low-level approach Propane conversion is that with a single pass of the reaction gas only a comparatively low through the reaction zone A. heat is consumed and relatively low for sales Reaction temperatures are sufficient.

Auch kann die Propandehydrierung, wie bereits gesagt, erfindungsgemäß (quasi) adiabat und dabei endotherm durchgeführt werden. Dabei wird das Reaktionsgasausgangsgemisch in der Regel zunächst auf eine Temperatur von 500 bis 700°C (beziehungsweise von 550 bis 650°C) erhitzt (zum Beispiel durch Direktbefeuerung der es umgebenden Wandung). Beim adiabaten Durchgang durch das wenigstens eine Katalysatorbett wird sich das Reaktionsgasgemisch dann je nach Umsatz und Verdünnung um etwa 30°C bis 200°C abkühlen. Hinter der erfindungsgemäßen Eindüsung des Restgases aus der Trennzone B wird in gewissem Umfang Erwärmung erfolgen. Ein Beisein von Wasserdampf als Wärmeträger macht sich auch unter dem Gesichtspunkt einer adiabaten Fahrweise vorteilhaft bemerkbar. Niedrigere Reaktionstemperaturen ermöglichen längere Standzeiten des verwendeten Katalysatorbetts. Höhere Reaktionstemperaturen fördern erhöhte Umsätze.Also can the propane dehydrogenation, as already stated, according to the invention (quasi) Adiabatic and thereby be carried out endothermically. This is the Reaction gas starting mixture usually initially to a temperature of 500 to 700 ° C (or from 550 to 650 ° C) heated (for example, by direct firing of the surrounding wall). Adiabatic passage through the at least one catalyst bed then the reaction gas mixture is then depending on the conversion and dilution about 30 ° C Cool to 200 ° C. Behind the injection of the invention Residual gases from the separation zone B will be heated to some extent. A presence of water vapor as a heat carrier is also under the Viewpoint of adiabatic driving advantageously noticeable. lower Reaction temperatures allow longer service life the catalyst bed used. Higher reaction temperatures promote increased Sales.

Prinzipiell ist die heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A, unabhängig davon ob adiabat oder isotherm gefahren, sowohl in einem Festbettreaktor als auch in einem Wanderbett- oder Wirbelbettreaktor durchführbar.in principle is the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A, independent whether adiabatic or isothermal, both in a fixed bed reactor as well as in a moving bed or fluidized bed reactor feasible.

Bemerkenswerterweise kann beim erfindungsgemäßen Verfahren als Reaktionszone A auch im adiabaten Betrieb ein einzelner Schachtofenreaktor als Festbettreaktor ausreichend sein, der vom Reaktionsgasgemisch axial und/oder radial durchströmt wird.Remarkably, can in the inventive method as reaction zone A also in adiabatic operation a single shaft furnace reactor be sufficient as a fixed bed reactor, the reaction gas mixture flows through axially and / or radially becomes.

Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um ein einziges geschlossenes Reaktionsvolumen, zum Beispiel einen Behälter, dessen Innendurchmesser 0,1 bis 10 m, eventuell auch 0,5 bis 5 m beträgt und in welchem das Katalysatorfestbett auf einer Trägervorrichtung (zum Beispiel ein Gitterrost) aufgebracht ist. Das mit Katalysator beschickte Reaktionsvolumen, das im adiabaten Betrieb im wesentlichen wärmeisoliert ist, wird dabei mit dem heißen, Propan enthaltenden, Reaktionsgas axial durchströmt. Die Katalysatorgeometrie kann dabei sowohl kugelförmig als auch ringförmig oder strangförmig sein. Über in die Katalysatorschüttung eingebrachte Zufuhrleitungen kann das aus der Trennzone B stammende Restgas eingedüst werden. Da in diesem Fall das Reaktionsvolumen durch einen sehr kostengünstigen Apparat zu realisieren ist, sind alle Katalysatorgeometrien, die einen besonders niedrigen Druckverlust aufweisen, zu bevorzugen. Das sind vor allem Katalysatorgeometrien, die zu einem großen Hohlraumvolumen führen oder strukturiert aufgebaut sind, wie zum Beispiel Monolithe bzw. Wabenkörper. Zur Verwirklichung einer radialen Strömung des Propan enthaltenden Reaktionsgases kann der Reaktor zum Beispiel aus zwei in einer Mantelhülle befindlichen, konzentrisch ineinander gestellten, zylindrischen Gitterrosten bestehen und die Katalysatorschüttung in deren Ringspalt angeordnet sein. Im adiabaten Fall wäre die Metallhülle gegebenenfalls wiederum thermisch isoliert.in the the simplest case is a single closed one Reaction volume, for example, a container whose inner diameter 0.1 to 10 m, possibly also 0.5 to 5 m and in which the fixed catalyst bed on a carrier device (For example, a grid) is applied. That with catalyst charged reaction volume, which in adiabatic operation substantially thermally insulated is, is going to mean, Propane containing, reaction gas flows through axially. The catalyst geometry can be both spherical as well as annular or strand-shaped be. about in the catalyst bed introduced supply lines may originate from the separation zone B. Injected residual gas become. Since in this case the reaction volume by a very inexpensive Apparatus is to be realized, are all catalyst geometries, the have a particularly low pressure loss, to be preferred. These are mainly catalyst geometries leading to a large void volume to lead or structured, such as monoliths or Honeycombs. For realizing a radial flow of the propane-containing reaction gas For example, if the reactor is made of two sheaths, concentric nested, cylindrical gratings exist and the catalyst bed be arranged in the annular gap. In the adiabatic case, the metal shell would be optional again thermally isolated.

Als erfindungsgemäße Katalysatorbeschickung für eine heterogen katalysierte Propandehydrierung eignen sich insbesondere auch die in der DE-A 199 37 107 offenbarten, vor allem alle beispielhaft offenbarten Katalysatoren.When Inventive catalyst charge for one heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation are particularly suitable also those disclosed in DE-A 199 37 107, above all all by way of example disclosed catalysts.

Nach längerer Betriebsdauer sind vorgenannte Katalysatoren zum Beispiel in einfacher Weise dadurch regenerierbar, dass man bei einer Eintrittstemperatur von 300 bis 600°C, häufig bei 400 bis 550°C, zunächst in ersten Regenerierungsstufen mit Stickstoff und/oder Wasserdampf (bevorzugt) verdünnte Luft über das Katalysatorbett leitet. Die Katalysator(bett)belastung mit Regeneriergas (z. B. Luft) kann dabei z. B. 50 bis 10000 h–1 und der Sauerstoffgehalt des Regeneriergases 0,1 oder 0,5 bis 20 Vol.-% betragen.After a prolonged period of use, the aforementioned catalysts can be regenerated in a simple manner, for example, by dilute air at first at initial temperatures of from 300 to 600 ° C., often at 400 to 550 ° C., first in regeneration stages with nitrogen and / or water vapor the catalyst bed passes. The catalyst (bed) load with regeneration gas (eg air) can be z. B. 50 to 10,000 h -1 and the oxygen content of the regeneration gas be 0.1 or 0.5 to 20 vol .-%.

In nachfolgenden weiteren Regenerierungsstufen kann unter ansonsten gleichen Regenerierbedingungen als Regeneriergas Luft verwendet werden. Anwendungstech nisch zweckmäßig empfiehlt es sich, den Katalysator vor seiner Regenerierung mit Inertgas (zum Beispiel N2) zu spülen.In subsequent further regeneration stages, air can be used as regeneration gas under otherwise identical regeneration conditions. From an application point of view, it is advisable to purge the catalyst with inert gas (for example N 2 ) before it is regenerated.

Anschließend ist es in der Regel empfehlenswert, noch mit reinem molekularen Wasserstoff oder mit durch Inertgas (vorzusgweise Wasserdampf) verdünntem molekularem Wasserstoff (der Wasserstoffgehalt sollte ≥ 1 Vol.-% betragen) im ansonsten gleichen Bedingungsraster zu regenerieren.Then it is It is usually recommended, even with pure molecular hydrogen or with molecular inert by inert gas (vorzusgweise water vapor) Hydrogen (the hydrogen content should be ≥ 1 Vol .-%) in the otherwise same condition grid to regenerate.

Die heterogen katalysierte Propandehydrierung mit vergleichsweise geringem Propanumsatz (≤ 30 mol-%) kann in allen Fällen bei den gleichen Katalysator(bett)belastungen (sowohl das Reaktionsgas insgesamt, als auch das in selbigem enthaltende Propan betreffend) betrieben werden wie die Varianten mit hohem Propanumsatz (> 30 mol-%). Diese Belastung mit Reaktionsgas kann zum Beispiel 100 bis 40000 oder bis 10000 h–1, häufig 300 bis 7000 h–1, das heißt vielfach etwa 500 bis 4000 h–1 betragen.The heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation with comparatively low propane conversion (≦ 30 mol%) can in all cases be operated at the same catalyst (bed) loadings (both the reaction gas as a whole and the propane containing same in the same) as the variants with high propane conversion (> 30 mol%). This load of reaction gas may be, for example, 100 to 40,000 or 10000 h -1 , often 300 to 7000 h -1 , which is often about 500 to 4000 h -1 .

Anwendungstechnisch zweckmäßig läßt sich die Reaktionszone A beim erfindungsgemäßen Verfahren als Hordenreaktor verwirklichen, was die Zudosierung des Restgases aus der Trennzone B zwischen zwei Horden in besonders einfacher Weise ermöglicht.application point appropriate can be the reaction zone A in the process according to the invention as a tray reactor realize what the metered addition of the residual gas from the separation zone B allows between two hordes in a particularly simple manner.

Dieser enthält räumlich aufeinanderfolgend mehr als ein die Dehydrierung katalysierendes Katalysatorbett. Die Katalysatorbettanzahl kann 1 bis 20, zweckmäßig 2 bis 8, aber auch 3 bis 6 betragen. Mit zunehmender Hordenzahl lassen sich zunehmend leichter erhöhte Propanumsätze erreichen. Die Katalysatorbetten sind vorzugsweise radial oder axial hintereinander angeordnet. Anwendungstechnisch zweckmäßig wird in einem solchen Hordenreaktor der Katalysatorfestbetttyp angewendet.This contains spatial successively more than one dehydrogenation catalyzing Catalyst bed. The catalyst bed number can be 1 to 20, suitably 2 to 8, but also 3 to 6 amount. Let with increasing Hordenzahl Increased increasingly easier propane conversions to reach. The catalyst beds are preferably radial or axial arranged one behind the other. Application technology is appropriate applied in such a tray reactor, the fixed catalyst bed type.

Im einfachsten Fall sind die Katalysatorfestbetten in einem Schachtofenreaktor axial oder in den Ringspalten von zentrisch ineinandergestellten zylindrischen Gitterrosten angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, die Ringspalte in Segmenten übereinander anzuordnen und das Gas nach radialem Durchtritt in einem Segment in das nächste darüber- oder Barunterliegende Segment zu führen.in the In the simplest case, the fixed catalyst beds are in a shaft furnace reactor axially or in the annular gaps of centric nestled arranged cylindrical gratings. However, it is also possible that Ring gaps in segments one above the other to arrange and the gas after radial passage in a segment in the next about that- or underlying segment.

In zweckmäßiger Weise wird das Reaktionsgasgemisch auf seinem Weg von einem Katalysatorbett zum nächsten Katalysatorbett, zum Beispiel durch Überleiten über mit heißen Gasen erhitzte Wärmetauscheroberflächen (z. B. Rippen) oder durch Leiten durch mit heißen Brenngasen erhitzte Rohre, im Hordenreaktor einer Zwischenerhitzung unterworfen.In expedient manner the reaction gas mixture is on its way from a catalyst bed for next Catalyst bed, for example by passing over heated with hot gases heat exchanger surfaces (z. B. ribs) or by passing through heated with hot fuel gases pipes, subjected in the Horden reactor of a Zwischenerhitzung.

Wird der Hordenreaktor im übrigen adiabat betrieben, ist es für Propanumsätze ≤ 30 mol-%, vor allem bei Verwendung der in der DE-A 199 37 107 beschriebenen Kataly satoren, insbesondere der beispielhaften Ausführungsformen, ausreichend, das Reaktionsgasgemisch auf eine Temperatur von 450 bis 550°C vorerhitzt in den Dehydrierreaktor zu führen und innerhalb des Hordenreaktors in diesem Temperaturbereich zu halten. Das heißt, die gesamte Propandehydrierung ist so bei äußerst niederen Temperaturen zu verwirklichen, was sich für die Standzeit der Katalysatorfestbetten zwischen zwei Regenerierungen als besonders günstig erweist. Für höhere Propanumsätze wird das Reaktionsgasgemisch zweckmäßig auf höhere Temperaturen vorerhitzt in den Dehydrierreaktor geführt (diese können bis zu 700°C betragen) und innerhalb des Hordenreaktors in diesem erhöhten Temperaturbereich gehalten.Becomes the Horden reactor in the rest operated adiabatically, it is for Propane conversions ≤30 mol%, especially when using the described in DE-A 199 37 107 Catalysts, in particular the exemplary embodiments, sufficiently, the reaction gas mixture to a temperature of 450 up to 550 ° C preheated to pass into the dehydrogenation reactor and within the tray reactor to keep in this temperature range. That is, the entire propane dehydrogenation is so at extremely low Temperatures to realize what the service life of the fixed catalyst beds between two regenerations proves to be particularly favorable. For higher propane conversions will the reaction gas mixture expediently higher Temperatures preheated in the dehydrogenation reactor led (this can up to 700 ° C amount) and within the tray reactor in this elevated temperature range held.

Noch geschickter ist es, die vorstehend geschilderte Zwischenerhitzung auf direktem Weg durchzuführen (autotherme Fahrweise). Dazu wird dem Reaktionsgasgemisch entweder bereits vor Durchströmung des ersten Katalysatorbettes (dann sollte das Reaktionsgasausgangsgemisch molekularen Wasserstoff zugesetzt enthalten) und/oder zwischen den nachfolgenden Katalysatorbetten in begrenztem Umfang molekularer Sauerstoff zugesetzt. So kann (in der Regel durch die Dehydrierkatalysatoren selbst katalysiert) eine begrenzte Verbrennung von im Reaktionsgasgemisch enthaltenem, im Verlauf der heterogen katalysierten Propandehydrierung gebildetem und/oder dem Reaktionsgasgemisch zugesetztem molekularem Wasserstoff bewirkt werden (es kann auch anwendungstechnisch zweckmäßig sein, im Hordenreaktor Katalysatorbetten einzufügen, die mit Katalysator beschickt sind, der besonders spezifisch (selektiv) die Verbrennung von Wasserstoff katalysiert (als solche Katalysatoren kommen zum Beispiel jene der Schriften US-A 4 788 371, US-A 4 886 928, US-A 5 430 209, US-A 5 530 171, US-A 5 527 979 und US-A 5 563 314 in Betracht; beispielsweise können solche Katalysatorbetten in alternierender Weise zu den Dehydrierkatalysator enthaltenden Betten im Hordenreaktor untergebracht sein). Die dabei freigesetzte Reaktionswärme ermöglicht so auf quasi autotherme (die Bruttowärmetönung ist im wesentlichen Null) Weise eine nahezu isotherme Betriebsweise der heterogen katalysierten Propandehydrierung. Mit zunehmender gewählter Verweilzeit des Reaktionsgases im Katalysatorbett ist so eine Propandehydrierung bei abnehmender oder im wesentlichen konstanter Temperatur möglich, was besonders lange Standzeiten zwischen zwei Regenerierungen ermöglicht.It is even more clever to carry out the above described intermediate heating directly (autothermal mode). To this end, molecular oxygen is added to the reaction gas mixture either already before flowing through the first catalyst bed (then the reaction gas starting mixture should contain molecular hydrogen added) and / or between the subsequent catalyst beds. Thus, (as a rule catalyzed by the dehydrogenation catalysts themselves) a limited combustion of molecular hydrogen contained in the reaction gas mixture and formed in the course of the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation and / or added to the reaction gas mixture (it may also be expedient from an application point of view to insert catalyst beds in the tray reactor, which are charged with catalyst which specifically catalyzes (selectively) the combustion of hydrogen (as such catalysts are, for example, those of the documents US Pat. No. 4,788,371, US Pat. No. 4,886,928, US Pat. No. 5,430,209, US Pat. 5,530,171, 5,527,979 and 5,563,314, for example, such catalyst beds can be accommodated in an alternating manner with the beds containing dehydrogenation catalyst in the tray reactor.) The heat of reaction thus released thus enables quasi-autothermal (the Gross thermal tone is essentially zero) way a nearly isothermal Operation of heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation. With increasing selected residence time of the reaction gas in the catalyst bed so a propane dehydrogenation is possible at decreasing or substantially constant temperature, which allows a particularly long service life between two regenerations.

Generell sollte erfindungsgemäß eine wie vorstehend beschriebene Sauerstoffeinspeisung so vorgenommen werden, dass der Sauerstoffgehalt des Reaktionsgasgemisches, bezogen auf die darin enthaltene Menge an molekularem Wasserstoff, 0,5 bis 50 bzw. bis 30, vorzugsweise 10 bis 25 Vol.-% beträgt. Als Sauerstoffquelle kommen dabei sowohl reiner molekularer Sauerstoff oder mit Inertgas, zum Beispiel CO, CO2, N2 und/oder Edelgase, verdünnter Sauerstoff, insbesondere aber auch Luft, sowie Stickoxide in Betracht. Die resultierenden Verbrennungsgase wirken in der Regel zusätzlich verdünnend und fördern dadurch die heterogen katalysierte Propandehydrierung.In general, according to the invention, an oxygen feed as described above should be carried out so that the oxygen content of the reaction gas mixture, based on the amount of molecular hydrogen contained therein, is 0.5 to 50 or 30, preferably 10 to 25,% by volume. Both pure molecular oxygen or inert gas, for example CO, CO 2 , N 2 and / or noble gases, dilute oxygen, but in particular air, as well as nitrogen oxides come into consideration as oxygen source. The resulting combustion gases generally additionally dilute and thus promote heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verfahrensweise bildet das aus der Trennzone B in die Reaktionszone A rückgeführte (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgas eine besonders reichhaltige Quelle an molekularem Sauerstoff, die erfindungsgemäß dem Reaktionsgasgemisch im Hordenreaktor in der Regel frühestens nach Durchlaufen des ersten Katalysatorbetts zugefügt würde.in the Framework of the procedure according to invention forms the recycled from the separation zone B in the reaction zone A (main and / or secondary or total) residual gas a particularly rich Source of molecular oxygen, according to the invention the reaction gas mixture in the horde reactor usually at the earliest would be added after passing through the first catalyst bed.

Die Isothermie der heterogen katalysierten Propandehydrierung läßt sich dadurch weiter verbessern, dass man im Hordenreaktor in den Räumen zwischen den Katalysatorbetten geschlossene, vor ihrer Füllung günstigerweise aber nicht notwendigerweise evakuierte, Einbauten (zum Beispiel rohrförmige), anbringt. Derartige Einbauten können auch ins jeweilige Katalysatorbett gestellt werden. Diese Einbauten enthalten geeignete Feststoffe oder Flüssigkeiten, die oberhalb einer bestimmten Temperatur verdampfen oder schmelzen und dabei Wärme verbrauchen und dort, wo diese Temperatur unterschritten wird, wieder kondensieren und dabei Wärme freisetzen.The Isothermia of heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation can be thereby further improve that one in the Horden reactor in the spaces between the catalyst beds closed, but before its filling conveniently but not necessarily evacuated, internals (for example, tubular), attaches. such Built-ins can be placed in the respective catalyst bed. These fittings Contain suitable solids or liquids above one evaporate or melt at a certain temperature while consuming heat and condense again where this temperature falls below and heat release.

Selbstredend lässt sich die Reaktionszone A des erfindungsgemäßen Verfahrens auch wie in der DE-A 10211275 beschrieben (als „Schlaufenvariante") realisieren, die einen integralen Bestandteil dieser Patentanmeldung bildet.Needless to say, let yourself the reaction zone A of the method according to the invention also as in DE-A 10211275 described (as "loop variant") realize the forms an integral part of this patent application.

D.h., eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Verfahren, bei dem man der Reaktionszone A wenigstens drei gasförmige, Propan enthaltende, Zufuhrströme zuführt, von denen wenigstens einer Frischpropan enthält und wenigstens einer aus der Trennzone B in die Reaktionszone A rückgeführtes, molekularen Sauerstoff, nicht umgesetztes Propan und (in der Reaktionszone B) gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgas ist, und in der Reaktionszone A ihr so zugeführtes Propan einer heterogen katalysierten (partiellen) Dehydrierung unterwirft (prinzipiell kommen dazu alle in dieser Schrift genannten und ausgeführten heterogen katalysierten Dehydrierverfahren in Betracht), wobei ein Propan und Propylen enthaltendes Produktgasgemisch A erhalten wird, mit der Maßgabe, dass man

  • a) das Produktgasgemisch A in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufteilt und eine der beiden Teilmengen (als Dehydrierkreisgas) als einen der wenigstens drei Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A rückführt (vorzugsweise als Bestandteil des Beschickungsgasgemischs (Reaktionsgasausgangsgemischs) der Reaktionszone A) und von der anderen Teilmenge an Produktgasgemisch A (vorzugsweise die gesamte andere Teilmenge) in der ersten Trennzone A erfindungsgemäß weiterbehandelt, und
  • b) die Zuführung des (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases aus der Trennzone B in die Reaktionszone A längs des Reaktionspfads der heterogen katalysierten Dehydrierung des Propans so vornimmt, dass an der Zufuhrstelle bereits wenigstens 5 mol-%, oder wenigstens 10 mol-%, vorzugsweise wenigstens 15 mol-%, oder wenigstens 20 mol-%, besonders bevorzugt wenigstens 25 mol-%, oder wenigstens 30 mol-%, ganz besonders bevorzugt wenigstens 35 mol-%, oder wenigstens 40 mol-%, und am Besten wenigstens 45 mol-%, oder wenigstens 50 mol-% (in der Regel jedoch weniger als 70 mol-%, häufig weniger als 60 mol-%, und oft ≤ 50 mol-%) des der Reaktionszone A über die anderen Zuführströme (insgesamt) zugeführten Propan in der Reaktionszone A bereits dehydrierend umgesetzt sind (besonders bevorzugte Verfahrensvarianten sind dabei wiederum jene, bei denen die vorgenannten Umsatzzahlen ZU jeweils durch ZU Kr = (ZU/1 + KGV) ersetzt sind). Dabei kann die Zuführung des (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases aus der Trennzone B in die Reaktionszone A an einer Stelle, oder auch auf mehrere hintereinander angeordnete Stellen verteilt erfolgen. Zweckmäßig wird man wenigstens 10 Vol.-%, bzw. 20 Vol.-% des Produktgasgemischs A in die Reaktionszone A rückführen. Vorteilhaft wird die als Kreisgas in die Reaktionszone A rückgeführte Menge an Produktgasgemisch A jedoch nicht mehr als 90 Vol.-%, bzw. 80 Vol.-% des Produktgasgemischs A betragen. D.h., die als Kreisgas in die Reaktionszone A rückgeführte Teilmenge des Produktgasgemischs A kann somit z. B. 20 bis 80 Vol.-%, oder 30 bis 70 Vol.-%, oder 40 bis 60 Vol.-% oder auch 50 Vol.-% des Produktgasgemischs A betragen. Besonders vorteilhaft ist der Mengenanteil 50 bis 70 Vol.-%.
That is, an embodiment of the method according to the invention is a method in which the reaction zone A at least three gaseous, propane-containing feed streams, at least one of which contains fresh propane and at least one recycled from the separation zone B in the reaction zone A, molecular oxygen, not reacted propane and (in the reaction zone B) optionally unreacted propylene containing (main and / or secondary or total) residual gas, and in the reaction zone A their supplied propane of a heterogeneously catalyzed (partial) dehydrogenation subjects (come in principle all the heterogeneously catalyzed dehydrogenation processes mentioned and stated in this document being considered), a propane-containing propylene-containing product gas mixture A being obtained with the proviso that
  • a) the product gas mixture A is divided into two subsets of identical composition and one of the two subsets (as Dehydrierkreisgas) as one of the at least three propane-containing feed streams in the reaction zone A recycles (preferably as part of the feed gas mixture (reaction gas starting mixture) of the reaction zone A) and of the other Subset of product gas mixture A (preferably the entire other subset) further treated in the first separation zone A according to the invention, and
  • b) the supply of the (main and / or secondary or total) residual gas from the separation zone B in the reaction zone A along the reaction path of the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane so makes that at the feed point already at least 5 mol%, or at least 10 mol%, preferably at least 15 mol%, or at least 20 mol%, particularly preferably at least 25 mol%, or at least 30 mol%, very particularly preferably at least 35 mol%, or at least 40 mol% %, and most preferably at least 45 mol%, or at least 50 mol% (but usually less than 70 mol%, often less than 60 mol%, and often ≤ 50 mol%) of the reaction zone A the other feed streams (total) supplied propane in the reaction zone A are already implemented dehydrating (particularly preferred process variants are again those in which the aforementioned turnover numbers Z U are each replaced by Z U Kr = (Z U / 1 + KGV)). In this case, the supply of the (main and / or secondary or total) residual gas from the separation zone B in the reaction zone A at one point, or even distributed over several locations arranged in succession. It is expedient to recycle at least 10% by volume, or 20% by volume, of the product gas mixture A into the reaction zone A. However, the amount of product gas mixture A recirculated as recycle gas into reaction zone A is advantageously not more than 90% by volume, or 80% by volume, of product gas mixture A. That is, the recycled as cycle gas in the reaction zone A subset of the product gas mixture A can thus z. B. 20 to 80 vol .-%, or 30 to 70 vol .-%, or 40 to 60 vol .-% or 50 vol .-% of the product gas mixture A amount. Particularly advantageous is the proportion of 50 to 70 vol .-%.

Eine Möglichkeit, das der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgasausgangsgemisch auf die für die heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A benötigte Reaktionstemperatur zu erwärmen, besteht auch darin, ihm molekularen Wasserstoff zuzusetzen und diesen mittels molekularem Sauerstoff, zum Beispiel an geeigneten spezifisch wirkenden Verbrennungskatalysatoren (zum Beispiel den in dieser Schrift genannten), zu verbrennen (zum Beispiel durch einfaches Überleiten und/oder Durchleiten), und mittels der so freigesetzten Verbrennungswärme die Erwärmung auf die gewünschte Reaktionstemperatur zu bewirken. Die resultierenden Verbrennungsprodukte wie CO2, H2O sowie das den für die Verbrennung benötigten molekularen Sauerstoff gegebenenfalls begleitende N2 bilden vorteilhaft inerte Verdünnungsgase.One possibility for heating the reaction gas starting mixture supplied to reaction zone A to the reaction temperature required for heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in reaction zone A is also to add molecular hydrogen to it and to oxidize it by means of molecular oxygen, for example to suitable specific combustion catalysts (for example referred to in this document), to burn (for example, by simply passing and / or passing), and by means of the combustion heat thus released to cause the heating to the desired reaction temperature. The resulting combustion products, such as CO 2 , H 2 O, and the N 2 accompanying the molecular oxygen required for combustion, advantageously form inert diluent gases.

Wird längs des Reaktionspfades der heterogen katalysierten Dehydrierung in der Reaktionszone A bereits vorab der Rückführung des molekularen Sauerstoff enthaltenden Restgases aus der Trennzone B ein anderes molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas in die Reaktionszone A geführt, wird, unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Reaktionszone A, erfindungsgemäß zweckmäßig darauf geachtet, dass solchermaßen vorab zugeführter molekularer Sauerstoff den Wasserstoffgehalt im Reaktionsgasge misch in der Reaktionszone A bis zur Zuführstelle des rückzuführenden molekularen Sauerstoff enthaltenden Restgases aus der Trennzone B nicht zu sehr abgesenkt.Becomes along the Reaction pathway of heterogeneously catalyzed dehydrogenation in the Reaction zone A in advance of the recycling of molecular oxygen containing residual gas from the separation zone B another molecular Oxygen-containing gas is passed into the reaction zone A is, independently of the specific embodiment of the reaction zone A, according to the invention expediently respected that in such a way supplied in advance molecular oxygen, the hydrogen content in Reaktionsgasge mix in the reaction zone A to the feed of the recirculating molecular oxygen-containing residual gas from the separation zone B not lowered too much.

Erfindungsgemäß kann das aus der Trennzone B in die Reaktionszone A rückgeführte Restgas auch das einzige der Reaktionszone A zugeführte molekularen Sauerstoff enthaltende Gas sein (unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der Reaktionszone A). Dies ist jedoch nicht der Regelfall der erfindungsgemäßen Verfahrensweise.According to the invention that From the separation zone B in the reaction zone A recycled residual gas and the only the reaction zone A supplied be molecular oxygen-containing gas (regardless of the concrete embodiment of the reaction zone A). This is not the rule of the procedure according to the invention.

In erfindungsgemäß geschickter Weise wird man die Reaktionszone A mit der Maßgabe gestalten und betreiben, dass sie aus einem ersten und aus einem zweiten Abschnitt besteht (nachfolgend „Zwei-Abschnitt-Variante" genannt), wobei man

  • I. dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A wenigstens einen, gasförmiges Propan enthaltenden Zufuhrstrom zuführt, der Frischpropan enthält, und in diesem ersten Abschnitt der Reaktionszone A das ihm so zugeführte Propan einer heterogen katalysierten Dehydrierung unterwirft, wobei ein Propan, Propylen und molekularer Wasserstoff enthaltendes Produktgasgemisch A* erhalten wird, bei dessen Erhalt wenigstens 5 mol-%, oder wenigstens 10 mol-%, vorteilhaft wenigstens 15 mol-%, oder wenigstens 20 mol-%, besonders vorteilhaft wenigstens 25 mol-%, oder wenigstens 30 mol-%, ganz besonders vorteilhaft wenigstens 35 mol-%, oder wenigstens 40 mol-%, und noch besser wenigstens 45 mol-%, oder wenigstens 50 mol-% (in der Regel jedoch weniger als 70 mol-%, oder weniger als 60 mol-%, oder ≤ 50 mol-%) des dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A (insgesamt) zugeführten Propan in diesem ersten Abschnitt (der Reaktionszone A) dehydrierend (heterogen katalysiert) umgesetzt worden sind und das vorzugsweise, bezogen auf die darin enthaltene molare Menge an Propan, eine größere molare Menge an molekularem Wasserstoff enthält, als das dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgasausgangsgemisch;
  • II. dem Produktgasgemisch A* anschließend molekularen Sauerstoff, nicht umgesetztes Propan und gegebenenfalls (in der Reaktionszone B) nicht umgesetztes Propylen enthaltendes (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgas aus der Trennzone B zuführt (erfindungsgemäß vorteilhaft wenigstens die Hälfte, bevorzugt wenigstens zwei Drittel oder drei Viertel und ganz besonders bevorzugt die Gesamtmenge (gegebenenfalls abzüglich einer als Verdünnungsgas in die Reaktionszone B rückgeführten Teilmenge identischer Zusammensetzung) des vorgenannten in der Trennzone B anfallenden (jeweils individuell bezogen auf Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases) und das dabei resultierende Reaktionsgasgemisch A* dem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A zuführt, und
  • III. in diesem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A unter Ausbildung des Propan und Propylen enthaltenden Produktgasgemischs A im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenen molekularen Sauerstoff mit im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenem molekularen Wasserstoff heterogen katalysiert zu Wasser verbrennt (vorteilhaft wenigstens 25 mol-%, bevorzugt wenigstens 50 mol-%, besonders bevorzugt wenigstens 75 mol-%, besser wenigstens 90 mol-% und am Besten wenigstens 95 mol-% der im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenen Menge an molekularem Sauerstoff) und im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenes Propan gegebenenfalls heterogen katalysiert zu Propylen dehydriert (in der Regel weniger als 40 mol-% bzw. weniger als 30 mol-%, meist weniger als 20 mol-%, häufig weniger als 10 mol-%, und oft weniger als 5 mol-% des im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenen Propan). Vorgenannte Mengenverhältnisse können durch Anpassen der Ausmaße des zugehörigen Katalysatorbetts eingeregelt werden;
  • IV. dann Produktgasgemisch A aus der Reaktionszone A herausgeführt und wie beschrieben in der ersten Trennzone A des erfindungsgemäßen Verfahrens erfindungsgemäß weiterbehandelt (gegebenenfalls nicht in die erste Trennzone A geführtes Produktgasgemisch A kann z. B. zur Energieerzeugung verbrannt und/oder zur Erzeugung von Synthesegas etc. verwendet werden).
In accordance with the invention, the reaction zone A will be designed and operated with the proviso that it consists of a first and a second section (hereinafter referred to as "two-section variant"), wherein
  • I. supplying to the first section of the reaction zone A at least one feed stream containing gaseous propane containing fresh propane and subjecting in said first section of reaction zone A the propane thus supplied to a heterogeneously catalyzed dehydrogenation, wherein a propane, propylene and molecular hydrogen containing product gas mixture A * is obtained, upon receipt of which at least 5 mol%, or at least 10 mol%, advantageously at least 15 mol%, or at least 20 mol%, more preferably at least 25 mol%, or at least 30 mol%, most preferably at least 35 mol%, or at least 40 mol%, and more preferably at least 45 mol%, or at least 50 mol% (but usually less than 70 mol%, or less than 60 mol%). , or ≤ 50 mol%) of the propane fed to the first section of the reaction zone A (in total) in this first section (the reaction zone A) has been reacted by dehydrogenation (heterogeneously catalyzed), and this is preferred Sage, based on the molar amount of propane contained therein, contains a larger molar amount of molecular hydrogen than the first portion of the reaction zone A supplied starting reaction gas mixture;
  • II. The product gas mixture A * then molecular oxygen, unreacted propane and optionally (in the reaction zone B) unreacted propylene containing (main and / or secondary or total) residual gas from the separation zone B supplies (according to the invention advantageously at least half , preferably at least two-thirds or three-fourths and very particularly preferably the total amount (optionally less than a diluent in the reaction zone B recycled partial amount of identical composition) of the aforementioned occurring in the separation zone B (each individually based on main and / or secondary or Gesamt-) residual gas) and the resulting reaction gas mixture A * to the second section of the reaction zone A supplies, and
  • III. in this second section of the reaction zone A with formation of the propane and propylene-containing product gas mixture A in the reaction gas mixture A * contained molecular oxygen heterogeneously catalyzed with water contained in the reaction gas mixture A * molecular hydrogen (advantageously at least 25 mol%, preferably at least 50 mol% , particularly preferably at least 75 mol%, more preferably at least 90 mol% and most preferably at least 95 mol% of the amount of molecular oxygen contained in the reaction gas mixture A *) and propane contained in the reaction gas mixture A * optionally dehydrogenated catalytically heterogeneously to give propylene (in US Pat Usually less than 40 mol% or less than 30 mol%, usually less than 20 mol%, often less than 10 mol%, and often less than 5 mol% of the propane contained in the reaction gas mixture A *). The aforementioned proportions can be adjusted by adjusting the dimensions of the associated catalyst bed;
  • IV., Product gas mixture A is then led out of reaction zone A and further treated according to the invention in the first separation zone A of the process according to the invention (product gas mixture A which may not be introduced into first separation zone A may be burnt for energy production and / or synthesis gas, etc . be used).

Als Katalysatoren kommen für den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A dabei all diejenigen Katalysatoren in Betracht, die in dieser Schrift auch für die heterogen katalysierte Dehydrierung empfohlen werden und insbesondere auch für den ersten Abschnitt der Reaktionszone A geeignet sind, da sie, wie Eingangs dieser Schrift bereits erwähnt, in der Regel auch die Verbrennung von molekularem Wasserstoff zu katalysieren vermögen (dies trifft insbesondere auf die Katalysatoren der DE-A 19937107 (insbesondere die dort beispielhaft ausgeführten) zu; in einer Konkurrenzsituation zwischen heterogen katalysierter Propandehydrierung und heterogen katalysierter Wasserstoffverbrennung verläuft letztere in der Regel wesentlich schneller und dominiert die erstere). Selbstredend kommen für den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A aber auch solche Katalysatoren in Betracht, die spezifisch für die selektive Verbrennung von molekularem Wasserstoff maßgeschneidert sind. Solche Katalysatoren sind z. B. jene der Schriften US-A 4788371, US-A 4886928, US-A 5430203, US-A 5530171, US-A 5527979 und US-A 5563314.When Catalysts are coming for the second section of the reaction zone A while all those catalysts into consideration, which catalyzes in this document also for the heterogeneous Dehydration be recommended and especially for the first Section of the reaction zone A are suitable because they, as input already mentioned in this document, usually also the combustion of molecular hydrogen too catalyze assets (This applies in particular to the catalysts of DE-A 19937107 (especially those exemplified) too; in a competitive situation between heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation and heterogeneous catalyzed hydrogen combustion, the latter is usually essential faster and dominates the former). Of course, come for the second Section of the reaction zone A but also such catalysts in Consider that specific to tailoring the selective combustion of molecular hydrogen are. Such catalysts are z. B. those of the documents US-A 4788371, US-A 4886928, US-A 5430203, US-A 5530171, US-A 5527979 and US-A 5,563,314th

Grundsätzlich kann der erste Abschnitt der Reaktionszone A sowohl isotherm als auch adiabat gestaltet werden. Im letzteren Fall ist eine auf den einmaligen Durchgang des dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A zugesetzten (zugeführten) Reaktionsgasausgangsgemischs durch den ersten Abschnitt der Reaktionszone A bezogene endotherme bis autotherme Bruttowärmetönung über den ersten Reaktionsabschnitt der Reaktionszone A bevorzugt.Basically the first portion of reaction zone A is both isothermal and be designed adiabatically. In the latter case, one is on the one time Passage of the first section of the reaction zone A added (Fed) Reaction gas starting mixture through the first section of the reaction zone A related endothermic to autothermal gross heat tinting over the first reaction section the reaction zone A is preferred.

Die Reaktionsbedingungen im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A (Reaktionstemperatur (z. B. 400 bzw. 500 bis 800 bzw. 700°C), Reaktionsdruck (z. B. 1 bis 10, bzw. bis 5, bzw. bis 3 bar) und Belastung des Katalysatorbetts mit Reaktionsgasgemisch (z. B. 500 (oder weniger) bis 80000 (oder mehr) Nl/l·h) können grundsätzlich ähnlich wie im ersten Abschnitt der Reaktionszone A gewählt werden.The Reaction conditions in the second section of the reaction zone A (reaction temperature (eg 400 or 500 to 800 or 700 ° C.), reaction pressure (eg 1 to 10, or to 5, or to 3 bar) and load of the catalyst bed with reaction gas mixture (eg 500 (or less) to 80,000 (or more) Nl / l · h) can basically be similar to be selected in the first section of the reaction zone A.

Prinzipiell kann auch der zweite Abschnitt der Reaktionszone A isotherm oder adiabat gestaltet werden. Im letzteren Fall ist eine auf den einmaligen Durchgang des dem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A zugesetzten (zugeführten) Reaktionsgasausgangsgemischs (das Reaktionsgasgemisch A*) durch den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A bezogene exotherme Bruttowärmetönung über den zweiten Reaktionsabschnitt der Reaktionszone A bevorzugt.in principle can also the second section of the reaction zone A isothermal or be designed adiabatically. In the latter case, one is on the one time Passage of the second section of the reaction zone A added (Fed) Reaction gas starting mixture (the reaction gas mixture A *) by the second section of the reaction zone A related exothermic Grosswärtenönung on the second reaction section of the reaction zone A preferred.

Erfindungsgemäß bevorzugt werden sowohl der erste als auch der zweite Abschnitt der Reaktionszone A adiabat gestaltet, wobei die Kombination „endotherme bis autotherme Bruttowärmetönung" im ersten Reaktionsabschnitt und „exotherme Bruttowärmetönung" im zweiten Reaktionsabschnitt besonders bevorzugt ist.According to the invention preferred become both the first and the second section of the reaction zone A adiabatic designed, the combination "endothermic to autothermal Gross warmth "in the first reaction section and "exothermic Gross heat tint in the second reaction section is particularly preferred.

Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausgestaltung des ersten Abschnitts der Reaktionszone A in Hordenstruktur, die erfindungsgemäß bevorzugt in adiabater Ausgestaltung endotherm bis autotherm betrieben wird. Die Hordenstruktur enthält ein oder mehrere räumlich aufeinanderfolgende mit Dehydrierkatalysator bestückte Katalysatorbetten. Die Anzahl der Katalysatorbetten kann 1 bis 20, zweckmäßigerweise 2 bis 8, insbesondere 3 bis 6 betragen (für hohe Dehydrierumsätze im ersten Abschnitt der Reaktionszone A ist eine große Zahl von Katalysatorbetten vorteilhaft).Especially advantageous is an embodiment of the first section of Reaction zone A in Horden structure, which is preferred according to the invention is operated in an adiabatic embodiment endothermic to autothermic. The horde structure contains one or more spatially successive catalyst beds equipped with dehydrogenation catalyst. The number of catalyst beds may be 1 to 20, conveniently 2 to 8, in particular 3 to 6 (for high Dehydrierumsätze in the first Section of the reaction zone A is a large number of catalyst beds advantageous).

Die Katalysatorbetten werden vorzugsweise radial oder axial vom Reaktionsgas durchströmt.The Catalyst beds are preferably radially or axially from the reaction gas flows through.

Im einfachsten Fall sind die Katalysatorfestbetten in einem Reaktor axial oder in den Ringspalten von zentrisch ineinander gestellten zylindrischen Gitterrosten hintereinander angeordnet. Dabei kann es sich beim Reaktor z. B. um einen Schachtofen handeln. Die Durchführung des ersten Abschnitts der Reaktionszone A in einem einzelnen Schachtofen ist ebenso möglich wie die Realisierung der gesamten Reaktionszone A in einem Hordenreaktor.in the In the simplest case, the fixed catalyst beds are in a reactor axially or in the annular gaps of centrally nested cylindrical gratings arranged one behind the other. It can it is the reactor z. B. act to a shaft furnace. The implementation of the first section of the reaction zone A in a single shaft furnace is also possible as the realization of the entire reaction zone A in a tray reactor.

Würde dem Reaktionsgas vor und/oder nach Eintritt in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A an keiner Stelle molekularer Sauerstoff enthaltendes Gas zugesetzt, würde das Reaktionsgas im in Horden strukturierten ersten Abschnitt der Reaktionszone A auf seinem Weg von einem Katalysatorbett zum nächsten Katalysatorbett zweckmäßig einer Zwischenerhitzung unterworfen, z. B. durch Überleiten über mit heißen Gasen erhitzte Wärmeaustauscheroberflächen, z. B. Wärmeaustauscherrippen, oder durch Durchleiten durch mit heißen Brenngasen beheizte Einbauten, z. B. Rohre.Would that be Reaction gas before and / or after entering the first section the reaction zone A at any point containing molecular oxygen Gas would be added the reaction gas in the structured in hordes first section of Reaction zone A on its way from one catalyst bed to the next catalyst bed appropriate one Subjected to intermediate heating, z. B. by passing over heated with hot gases heat exchanger surfaces, for. B. heat exchanger fins, or by passing through internals heated with hot fuel gases, z. B. pipes.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorstehend geschilderte Zwischenerhitzung jedoch vorzugsweise wenigstens teilweise auf direktem Weg durchgeführt. Dazu wird dem Reaktionsgas entweder bereits vor Durchströmen des ersten Katalysatorbetts und/oder zwischen den nachfolgenden Katalysatorbetten in begrenztem Umfang ein molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas (vorzugsweise Luft oder Gemische aus Sauerstoff und Inertgasen wie CO2, N2 und Edelgase, oder reiner O2) zugesetzt.In the context of the method according to the invention, however, the above-described intermediate heating is preferably carried out at least partly directly. For this purpose, a gas containing molecular oxygen (preferably air or mixtures of oxygen and inert gases such as CO 2 , N 2 and noble gases, or pure O 2 ) is added to the reaction gas either already before flowing through the first catalyst bed and / or between the subsequent catalyst beds to a limited extent ,

An einem, oder an mehreren, oder gegebenenfalls an allen, Katalysatorbetten wird so in begrenztem Umfang dem Reaktionsgas vorab zugesetzter und/oder im Verlauf der Dehydrierung gebildeter molekularer Wasserstoff verbrannt. Die dabei freigesetzte Reaktionswärme ermöglicht so bei adiabater Gestaltung eine im wesentlichen autotherme Betriebsweise des ersten Abschnitts der Reaktionszone A. Bezogen auf die im Reaktionsgas enthaltene Menge an molekularem Wasserstoff sollte die zugesetzte molekulare Sauerstoffmenge 0,5 bis 50 bzw. bis 30 Vol.-% (vorzugsweise 10 bis 25 Vol.-%) betragen. Infolge der hohen Verbrennungswärme des Wasserstoffs ist eine Teilverbrennung vergleichsweise geringer Mengen desselben für den vorgenannten Zweck in der Regel ausreichend.At one, or more, or optionally all, catalyst beds is thus added to the reaction gas in advance to a limited extent and / or formed during the dehydrogenation of molecular hydrogen burned. The released heat of reaction thus enables adiabatic design a substantially autothermal mode of operation of the first section the reaction zone A. Based on the reaction gas contained Amount of molecular hydrogen should be added to the molecular Oxygen amount 0.5 to 50 or 30 vol .-% (preferably 10 to 25% by volume). Due to the high heat of combustion of the Hydrogen is a partial combustion of comparatively small amounts same for the aforementioned purpose is usually sufficient.

In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Zwischeneinspeisung von sauerstoffhaltigem Gas gegebenenfalls vor jeder Horde des Hordenreaktors. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Einspeisung von sauerstoffhaltigem Gas vor jeder Horde außer der ersten Horde. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist hinter jeder Sauerstoffeinspeisungsstelle eine Schüttung aus spezifischem, für Zwecke von H2-Oxidationen geeignetem Oxidationskatalysator vorhanden, gefolgt von einer Schüttung aus Dehydrierkatalysator. Bei Bedarf kann gegebenenfalls zusätzlich vor jeder Horde externer molekularer Wasserstoff (in reiner oder in mit Inertgas verdünnter Form) zugeführt werden. In einer weniger bevorzugten Ausführungsform können die Katalysatorbetten auch Mischungen aus Dehydrier- und H2-Oxidations-Katalysatoren enthalten.In one embodiment of the invention, an intermediate feed of oxygen-containing gas is optionally carried out before each horde of the tray reactor. In a further embodiment of the method according to the invention, the feed of oxygen-containing gas takes place before each horde except the first horde. In a further embodiment of the process according to the invention, a bed of specific oxidation catalyst suitable for purposes of H 2 oxidation is present behind each oxygen feed point, followed by a bed of dehydrogenation catalyst. If necessary, external molecular hydrogen (in pure form or diluted with inert gas) may additionally be added upstream of each horde. In a less preferred embodiment, the catalyst beds may also contain mixtures of dehydrogenation and H 2 oxidation catalysts.

Erfindungswesentlich ist jedoch, dass es beim erfindungsgemäßen Verfahren keiner Einspeisung von externem molekularen Wasserstoff in notwendiger Weise bedarf. Die Dehydriertemperatur in der Hordenstruktur (im Hordenreaktor) beträgt in der Regel 400 bis 800°C, der Druck im allgemeinen 0,2 bis 10 bar, bevorzugt 0,5 bis 4 bar und besonders bevorzugt 1 bis 3 bar. Die Gesamtgasbelastung (GHSV) liegt in der Regel bei 500 bis 10000 h–1, bei Hochlastfahrweise auch bis zu 80000 h–1, regelmäßig bei 30000 bis 40000 h–1.However, it is essential to the invention that the process of the invention does not require any feed of external molecular hydrogen in a necessary manner. The dehydrogenation temperature in the tray structure (in the tray reactor) is generally 400 to 800 ° C, the pressure generally 0.2 to 10 bar, preferably 0.5 to 4 bar and particularly preferably 1 to 3 bar. The total gas load (GHSV) is usually 500 to 10000 h -1 , in high load mode also up to 80000 h -1 , regularly at 30,000 to 40,000 h -1 .

Beisein von Wasserdampf ist förderlich für die Katalysatorstandzeit.presence from water vapor is beneficial for the Catalyst life.

Partialdruckerniedrigung der Reaktanden durch Druckminderung, Verbrennung von in der Dehydrierung gebildetem Wasserstoff und/oder Inertverdünnung, hohe Temperaturen und große Hordenzahl fördern den Umsatz der Dehydrierung innerhalb des ersten Abschnitts der Reaktionszone A.partial pressure the reactants by reducing pressure, burning in the dehydration formed hydrogen and / or inert dilution, high temperatures and size Horde numbers promote the Sales of dehydrogenation within the first section of the reaction zone A.

Für den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A wird vorzugsweise der gleiche Reaktortyp wie für den ersten Abschnitt der Reaktionszone A angewandt. Allerdings enthält er in der Regel lediglich ein Katalysatorbett. Vorzugsweise werden in beiden Abschnitten einfache Schachtöfen eingesetzt.For the second Section of the reaction zone A is preferably the same type of reactor as for the first section of the reaction zone A applied. However, he contains in usually just a catalyst bed. Preferably, in Both sections use simple shaft furnaces.

Das molare Verhältnis von molekularem Sauerstoff zu molekularem Wasserstoff kann (im Reaktionsgasgemisch A*) im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A 1:2 bis 1:10, vorzugsweise 1:2 bis 1:4 betragen. D.h., im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A kann im wesentlichen der gesamte im Reaktionsgemisch A* enthaltene molekulare Sauerstoff mit molekularem Wasserstoff zu Wasser verbrannt werden, so dass das dabei gebildete Produktgasgemisch A weitgehend frei von molekularem Sauerstoff ist. Beispielsweise kann das so gebildete Produktgasgemisch A weniger als 5 Vol.-%, oder weniger als 3 Vol.-%, oder weniger als 1 Vol-%, vielfach sogar weniger als 0,5 oder weniger als 0,2 Vol.-% molekularen Sauerstoff enthalten. Bevorzugt ist ein verschwindender Gehalt an molekularem Sauerstoff.The molar ratio from molecular oxygen to molecular hydrogen can (in the reaction gas mixture A *) in the second section of the reaction zone A 1: 2 to 1:10, preferably 1: 2 to 1: 4 amount. That is, in the second section of the reaction zone A can essentially all of the reaction mixture contained in the A * molecular oxygen with molecular hydrogen burned to water so that the product gas mixture A formed thereby largely free of molecular oxygen. For example, it can do that formed product gas mixture A less than 5 vol .-%, or less as 3 vol.%, or less than 1 vol.%, often even less than Contain 0.5 or less than 0.2% by volume of molecular oxygen. Preference is given to a vanishing content of molecular oxygen.

Der erste Abschnitt der Reaktionszone A und der zweite Abschnitt der Reaktionszone A können sowohl in voneinander getrennten Reaktoren, als auch in einem einzigen Reaktor (z. B. in einem Hordenreaktor, z. B. in Schachtofenausführung) untergebracht sein.Of the first section of the reaction zone A and the second section of the Reaction zone A can both in separate reactors, as well as in a single Reactor (eg in a tray reactor, eg in shaft furnace design) housed be.

In erfindungsgemäß noch eleganterer Weise lässt sich die Reaktionszone A als Kombination der vorstehend beschriebenen „Schlaufenvariante" und der „Zwei-Abschnitt-Variante" wie folgt gestalten und betreiben.In even more elegant according to the invention Way lets the reaction zone A as a combination of the above-described "loop variant" and the "two-section variant" designed as follows and operate.

Dabei wird man das wie vorstehend beschrieben in der „Zwei-Abschnitt-Variante" im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A ausgebildete Produktgasgemisch A zusätzlich in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufteilen und eine der beiden Teilmengen (als Dehydrierkreisgas) als ein weiterer Propan enthaltender Zufuhrstrom in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A rückführen (bevorzugt als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs des ersten Abschnitts der Reaktionszone A) und von der anderen Teilmenge an Produktgasgemisch A (vorzugsweise die gesamte andere Teilmenge) in der ersten Trennzone A erfindungsgemäß weiterbehandeln.there This will be done as described above in the "two-section variant" in the second section of Reaction zone A formed product gas mixture A additionally in split two aliquots of identical composition and one of the both subsets (as Dehydrierkreisgas) as another propane containing feed stream into the first section of the reaction zone A return (preferred as part of the reaction gas starting mixture of the first section the reaction zone A) and of the other subset of product gas mixture A (preferably the entire other subset) in the first separation zone Continue treatment according to the invention.

Die Rückführung von Produktgasgemisch A in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A ist erfindungsgemäß insofern vorteilhaft, als das im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A gebildete Produktgasgemisch A infolge der Verbrennung von molekularem Sauerstoff mit molekularem Wasserstoff einerseits normalerweise (zumindest bei adiabat exothermem Betrieb des zweiten Abschnitts der Reaktionszone A) eine erhöhte Temperatur und andererseits, ebenfalls infolge der Sauerstoffverbrennung, einen geringen Sauerstoffgehalt und einen nennenswerten Wasserdampfgehalt aufweist. Die Wasserstoffgehalte sind in der Regel gleichfalls gering. Insbesondere bei kleineren Dehydrierumsätzen im ersten Abschnitt der Reaktionszone A kann dem Reaktionsgasgemisch A* vorab seiner Zuführung in den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A ergänzend externer molekularer Wasserstoff (das ist molekularer Wasserstoff, der weder Bestandteil von in die Reaktionszone A rückgeführtem Kreisgas ist, noch in der Reaktionszone A (oder in einer der anderen Reaktions-/Trennzonen des erfindungsgemäßen Verfahrens) selbst gebildet wird) zugegeben werden, um danach im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A z. B. die erwünschte Temperatur des Reaktionsgasgemischs A (sowie Eliminierung von molekularem Sauerstoff in selbigem) zu erreichen.The Repatriation of Product gas mixture A in the first section of the reaction zone A. is according to the invention insofar advantageous than that formed in the second section of the reaction zone A. Product gas mixture A due to the combustion of molecular oxygen with molecular hydrogen on the one hand normally (at least for adiabatic exothermic operation of the second section of the reaction zone A) an increased Temperature and, on the other hand, also as a result of oxygen combustion, a low oxygen content and a significant water vapor content having. The hydrogen contents are usually low as well. Especially with smaller Dehydrierumsätzen in the first section of the Reaction zone A can the reaction gas mixture A * in advance of its supply in the second section of the reaction zone A supplementary external molecular Hydrogen (that is molecular hydrogen that is neither a constituent of recycled to the reaction zone A circulating gas is still in the reaction zone A (or in one of the other reaction / separation zones of the method according to the invention) self-formed) may be added, then in the second section the reaction zone A z. B. the desired temperature of the reaction gas mixture A (and elimination of molecular oxygen in selbigem) too to reach.

Gemäß Vorgenanntem eignet sich solchermaßen als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A rückgeführtes Produktgasgemisch A in besonderer Weise, um das dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgasausgangsgemisch auf Reaktionstemperatur zu erwärmen, ohne gleichzeitig das Reaktionsgasausgangsgemisch durch bereits enthaltenen molekularen Wasserstoff thermodynamisch bzw. durch enthaltenen molekularen Sauerstoff kinetisch zu belasten. Der im rückgeführten Produktgasgemisch A enthaltene Wasserdampf fördert die heterogen katalysierte Dehydrierung im ersten Abschnitt der Reaktionszone A zusätzlich und macht eine separate Zufuhr von externem Wasserdampf in der Regel überflüssig.In accordance with the aforesaid is suitable in such a way as part of the reaction gas starting mixture in the first section the reaction zone A recycled product gas mixture A in a special way to that the first section of the reaction zone A supplied Reaction gas starting mixture to warm to reaction temperature, without at the same time the reaction gas starting mixture already contained molecular hydrogen thermodynamically or by contained molecular To charge oxygen kinetically. The product contained in the recirculated product gas mixture A. Promotes water vapor the heterogeneously catalyzed dehydrogenation in the first section of the Reaction zone A in addition and makes a separate supply of external water vapor usually unnecessary.

D.h., die erfindungsgemäße Verfahrensweise besticht u.a. dadurch, dass sie eine erfindungsgemäße Betriebsweise mit befriedigender Standzeit ermöglicht, ohne dass es in irgendeiner der Reaktions- bzw. Trennzonen der Zufuhr von externem Wasserdampf (das ist Wasserdampf, der in keiner der Reaktions-/Trennzonen des ertindungsgemäßen Verfahrens gebildet wird) bedarf.that is, the procedure of the invention impresses u.a. in that it is a mode of operation according to the invention with satisfactory service life, without it being in any of the reaction or separation zones of the feed from external water vapor (this is water vapor that does not in any of the Reaction / separation zones of the inventive method is formed) requirement.

Der in die erste Trennzone A geführte Teil des im zweiten Abschnitts der Reaktionszone A gebildeten Produktgasgemischs A eignet sich aufgrund seiner erhöhten Temperatur gleichzeitig in hervorragender Weise dazu, durch indirekten Wärmeaustausch in einem Gaskühler sowohl zunächst das der Reaktionszone A zugeführte Frischpropan als auch das aus der Trennzone B in die Reaktionszone A rückgeführte Restgas (oder nur eines der beiden Gase) (im wesentlichen auf die erwünschte Reaktionstemperatur) anzuwärmen, und sich selbst gleichzeitig in für die Erfordernisse in der ersten Trennzone A vorteilhafter Weise abzukühlen.Of the guided in the first separation zone A. Part of the product gas mixture formed in the second section of the reaction zone A. A is suitable because of its elevated temperature at the same time in an excellent way, by indirect heat exchange in a gas cooler both first that of the reaction zone A supplied Fresh propane and that from the separation zone B in the reaction zone A recycled residual gas (or just one of the two gases) (essentially to the desired reaction temperature) to warm, and at the same time in for the needs in the first separation zone A advantageously cool.

Erfindungsgemäß zweckmäßig wird man wenigstens 10 Vol.-% bzw. 20 Vol.-% des im zweiten Abschnitt gebildeten Produktgasgemischs A in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A rückführen. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird die als Kreisgas in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A rückgeführte Teilmenge des Produktgasgemischs A jedoch nicht mehr als 90 Vol.-% bzw. 80 Vol.-% betragen. D.h., die als Kreisgas in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A rückgeführte Teilmenge des Produktgasgemischs A kann bei der vorgenannten Verfahrensweise z. B. 20 bis 80 Vol.-%, oder 30 bis 70 Vol.-%, oder 40 bis 60 Vol.-%, oder auch 50 Vol.-% des gebildeten Produktgasgemischs A betragen. Besonders vorteilhaft ist ein (Dehydrier)Kreisgasmengenanteil von 50 bis 70 Vol.-%.According to the invention is appropriate at least 10 vol.% or 20 vol.% of that in the second section formed product gas mixture A in the first section of the reaction zone A return. According to the invention advantageous is called the recycle gas in the first section of the reaction zone A returned subset of Product gas mixture A but not more than 90% by volume or 80% by volume be. That is, as a recycle gas in the first section of the reaction zone A returned subset of the product gas mixture A can in the aforementioned procedure z. 20 to 80 vol.%, Or 30 to 70 vol.%, Or 40 to 60 vol.%, or 50 vol .-% of the product gas mixture A formed. Particularly advantageous is a (dehydrogen) cycle gas fraction of 50 to 70% by volume.

In ganz besonders eleganter Weise lässt sich die Rückführung von vorgenanntem Produktgasgemisch A in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A wie folgt gestalten.In very elegant way the repatriation of the aforementioned product gas mixture A in the first section of the reaction zone A shape as follows.

Zunächst führt man dem Produktgasgemisch A* das molekularen Sauerstoff, Propan und gegebenenfalls (in der Reaktionszone B) nicht umgesetztes Propylen enthaltende (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgas aus der Trennzone B nach dem Prinzip einer mit diesem Restgas als Treibstrahl betriebenen Strahlpumpe (1 der DE-A 10211275 erläutert dieses Prinzip, es soll in dieser Schrift auch das Prinzip der Ejektorstrahldüsen umfassen) zu, wobei die Förderrichtung des durch eine Treibdüse (1) über eine Mischstrecke (2) und einen Diffusor (3) entspannten Treibstrahls in den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A sowie die Saugwirkung (Saugrichtung) des Saugstutzens (4) in Richtung des ersten Abschnitts der Reaktionszone A weist und die Verbindung „Saugstutzen-Mischstrecke-Diffusor" die alleinige Verbindung zwischen den beiden Abschnitten der Reaktionszone A bildet.First, the product gas mixture A *, the molecular oxygen, propane and optionally (in the reaction zone B) unreacted propylene containing (main and / or secondary or total) residual gas from the separation zone B according to the principle of one with this residual gas as Jet-driven jet pump ( 1 DE-A 10211275 explains this principle, which in this document should also include the principle of the ejector jet nozzles), wherein the conveying direction of the jet through a drive nozzle ( 1 ) via a mixing section ( 2 ) and a diffuser ( 3 ) relaxed propulsion jet in the second section of the reaction zone A and the suction (suction) of the suction nozzle ( 4 ) in the direction of the first section of the reaction zone A and the connection "suction port mixing section diffuser" forms the sole connection between the two sections of the reaction zone A.

Im Saugstutzen wird dadurch ein Unterdruck erzeugt, durch den aus dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A Produktgasgemisch A* angesaugt und bei gleichzeitiger Vermischung mit dem Treibstrahl als Reaktionsgasgemisch A* durch die Mischstrecke (das Mischrohr) über den Diffusor transportiert und in den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A entlassen wird (die numerischen Adressen beziehen sich auf die 1 dieser Schrift).In the suction nozzle, a negative pressure is thereby generated, sucked through from the first section of the reaction zone A product gas mixture A * and transported with simultaneous mixing with the propulsion jet as reaction gas mixture A * through the mixing section (the mixing tube) via the diffuser and in the two section of the reaction zone A (the numeric addresses refer to the 1 this writing).

In notwendiger Weise wird man den Druck des Treibstrahls so wählen (die Druckeinstellung wird normalerweise mittels eines Radialverdichters bzw. (in selteneren Fällen) mittels eines Gebläses (normalerweise ein Axialverdichter mit niedrigem Druckverhältnis von Enddruck zu Ausgangsdruck) erfolgen), dass der Druck des sich im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A ausbildenden Produktgasgemischs A oberhalb des Drucks, des sich im ersten Abschnitt der Reaktionszone A ausbildenden Produktgasgemischs A* liegt. Eine einfache Rohrverbindung zwischen dem Ausgang des zweiten Abschnitts der Reaktionszone A und dem Eingang in den ersten Abschnitt der Reakti onszone A, die man zweckmäßig als T-Stück mit Mengenteiler ausführen wird, um eine Teilmenge des Produktgasgemischs A in die erste Trennzone A weiterzuleiten, ist dann normalerweise ausreichend, um eine in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A rückführende (dem Druckgefälle folgende) Kreisströmung (eine Art natürlicher Umlauf) des anderen Teils des Produktgemischs A zu erzeugen.In necessarily one will choose the pressure of the propulsion jet (the Pressure adjustment is usually by means of a centrifugal compressor or (in rarer cases) by means of a blower (usually a low pressure ratio axial compressor) Final pressure to outlet pressure)), that the pressure of the second section of the reaction zone A forming product gas mixture A above the pressure in the first section of the reaction zone A forming product gas mixture A * is. A simple pipe connection between the exit of the second section of the reaction zone A. and the entrance to the first section of the reaction zone A, the it is useful as Tee with flow divider is a subset of the product gas mixture A in the first separation zone A forwarding is then usually sufficient to get an in the first portion of the reaction zone A returning (the pressure gradient following) circular flow (a Kind of natural Circulation) of the other part of the product mixture A.

Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der Reaktionszone A des erfindungsgemäßen Verfahrens gestaltet sich daher wie folgt und ist schematisch in der 1 dieser Schrift, auf die sich alle numerischen Adressen beziehen, graphisch dargestellt:
Die Reaktionszone A (17) wird dabei wie bereits beschrieben als Kombination der vorstehend beschriebenen „Schlaufenvariante" und „Zwei-Abschnitt-Variante" gestaltet und betrieben, wobei man zusätzlich folgende Maßgaben erfüllt:

  • I. dem ersten Abschnitt (0) der Reaktionszone A wenigstens einen, gasförmiges Propan enthaltenden Zufuhrstrom zuführt, der Frischpropan (5) enthält, und in diesem ersten Abschnitt der Reaktionszone A das ihm zugeführte Propan einer heterogen katalysierten (partiellen) Dehydrierung unterwirft, wobei ein Propan, Propylen und molekularen Wasserstoff enthaltendes Produktgasgemisch A* erhalten wird, bei dessen Erhalt wenigstens 5 mol-%, oder wenigstens 10 mol-%, vorteilhaft wenigstens 15 mol %, oder wenigstens 20 mol-%, besonders vorteilhaft wenigstens 25 mol-%, oder wenigstens 30 mol-%, ganz besonders vorteilhaft wenigstens 35 mol-%, oder wenigstens 40 mol-%, und noch besser wenigstens 45 mol-%, oder wenigstens 50 mol-% (in der Regel jedoch weniger als 70 mol-%, oder weniger als 60 mol-%, oder ≤ 50 mol-%) des dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A (insgesamt) zugeführten Propan in diesem ersten Abschnitt dehydrierend umgesetzt worden sind (bei Schlaufenfahrweise in der Reaktionszone A sind bevorzugte Verfahrensvarianten dabei wiederum jene, bei denen die vorgenannten Umsatzzahlen ZU jeweils durch ZU Kr = (ZU/1 + KGV) ersetzt sind);
dabei wird der erste Abschnitt der Reaktionszone A im wesentlichen adiabat betrieben (d.h. über außerhalb des ersten Abschnitts der Reaktionszone A befindliche Wärmeträger wird dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A im wesentlichen weder (gezielt) Wärme zugeführt noch entnommen);
bezogen auf einmaligen Durchgang des Beschickungsgasgemischs des ersten Abschnitts der Reaktionszone A durch den ersten Abschnitt der Reaktionszone A ist die Bruttowärmetönung über den ersten Abschnitt der Reaktionszone A endotherm (negativ) bis autotherm (im wesentlichen Null);
vorzugsweise wird der erste Abschnitt der Reaktionszone A in Hordenstruktur ausgeführt;
vorzugsweise enthält die Hordenstruktur (6) 2 bis 20, besonders bevorzugt 2 bis 10 und ganz besonders bevorzugt 2 bis 6 Katalysatorbetten, die vorzugsweise axial (z. B. in einem Schachtofen) oder radial (z. B. in den Ringspalten von zentrisch ineinander gestellte zylindrischen Gitterrosten) angeordnet sind und vom Reaktionsgas in entsprechender Weise axial oder radial durchströmt werden;
die Hordenstruktur kann z. B. in einem einzigen Reaktor oder in einer Hintereinanderschaltung von Reaktoren verwirklicht sein;
die Katalysatorbetten sind vorzugsweise so mit Katalysatoren (z. B. jenen der DE-A 19937107, insbesondere den beispielhaft ausgeführten) beschickt, dass beim Durchströmen des Katalysatorbetts mit einem Reaktionsgas, dessen Zusammensetzung eine Konkurrenzreaktion zwischen heterogen katalysierter Wasserstoffverbrennung und heterogen katalysierter Propandehydrierung zulässt, in Strömungsrichtung zunächst die heterogen katalysierte Wasserstoffverbrennung schneller verläuft;
vorzugsweise wird dem dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A zugeführten Reaktionsgasausgangsgemisch weder externer molekularer Sauerstoff, noch externer molekularer Wasserstoff, noch externer molekularer Wasserdampf zugeführt (unter einem an irgendeiner Stelle der Reaktionszone A (oder einer anderen Reaktions-/Trennzone des erfindungsgemäßen Verfahrens) extern zugeführten Gas soll in dieser Schrift generell Gas verstanden werden, das weder in der Reaktionszone A (noch in einer der anderen Reaktions-/Trennzonen des erfindungsgemäßen Verfahrens) selbst gebildet wird, noch in Kreisfahrweise aus der Reaktionszone A herauskommend unmittelbar und/oder mittelbar in die Reaktionszone A rückgeführt wird);
vorzugsweise wird dem Reaktionsgas(ausgangs)gemisch (des ersten Abschnitts der Reaktionszone A), nachdem es in Strömungsrichtung das erste Katalysatorbett durchlaufen hat, vor jedem Durchströmen eines dem ersten Katalysatorbett in Strömungsrichtung nachfolgenden Katalysatorbett des ersten Abschnitts der Reaktionszone A in begrenztem Umfang ein molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas zugesetzt, wobei die dem Reaktionsgasgemisch so jeweils zugeführte Sauerstoffmenge jeweils so begrenzt wird, dass der resultierende Sauerstoffgehalt des Reaktionsgasgemischs, bezogen auf den in ihm enthaltenen Wasserstoff, 0,5 bis 50 bzw. bis 30 Vol.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Vol.-% beträgt;
als ein solches Sauerstoff enthaltendes Gas wird vorzugsweise Luft (7) verwendet; es kann jedoch auch reiner Sauerstoff oder ein Gemisch aus Sauerstoff und Inertgasen wie CO2, N2 und/oder Edelgasen oder Stickoxid verwendet werden;
nach Zusatz des Sauerstoff enthaltenden Gases durchläuft das Reaktionsgas vorzugsweise noch einen statischen Mischer (8), bevor es in das relevante Katalysatorbett eintritt;
die Temperaturen innerhalb des ersten Abschnitts der Reaktionszone A werden vorzugsweise auf 400 bis 700°C gehalten;
der Arbeitsdruck innerhalb des ersten Abschnitts der Reaktionszone A liegt vorzugsweise bei 0,5 bis 10 bar;
das dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgasausgangsgemisch (9) (seine Temperatur beträgt vorzugsweise 400 bis 700°C (z. B. 560°C), sein Druck liegt bevorzugt bei 0,5 bis 10 bar) weist vorzugsweise nachfolgende Gehalte auf:
10 bis 35 (z. B. 19 oder 28) Vol.-% Propan,
3 bis 10 (z. B. 7,5 oder 5,5) Vol.-% Propen,
5 bis 20 (z. B. 9 oder 12) Vol.-% Wasserdampf,
0,01 bis 6 (z. B. 3,9 oder 4,3) Vol.-% molekularer Wasserstoff und
0 bis 0,02 Vol.-% molekularer Sauerstoff;
die Belastung der Katalysatorbetten mit Reaktionsgas beträgt häufig 250 bis 5000 h–1 (bei Hochlastfahrweise auch bis 40000 h–1) vorzugsweise 10000 bis 25000 Nl/l·h, besonders bevorzugt 15000 bis 20000 Nl/l·h;
um das dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A zugeführte Frischpropan auf die Reaktionstemperatur zu erwärmen, wird dieses vorteilhaft in indirektem Wärmeaustausch (in einem Gaskühler üblicher Bauart) zum aus dem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A in die Trennzone A geführten heißen Produktgasgemisch A geführt;
außer den in dieser Schrift bereits genannten, werden dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A vorzugsweise keine weiteren externen Gase zugeführt;
das im ersten Abschnitt der Reaktionszone A gebildete Produktgasgemisch A* weist vorzugsweise nachfolgende Gehalte auf:
8 bis 32 Vol.-% (z. B. 16 oder 24 Vol.-%) Propan,
3 bis 12 Vol.-% (z. B. 9 oder 6 Vol.-%) Propen,
5 bis 23 Vol.-% (z. B. 11 oder 15 Vol.-%) Wasserdampf,
0,1 bis 6 Vol.-% (z. B. 1 oder 3 Vol.-%) molekularer Wasserstoff, und
0 bis 0,05 Vol.-% molekularer Sauerstoff;
es weist vorzugsweise eine Temperatur von 500 bis 750°C (z. B. 580°C) und vorteilhaft einen Arbeitsdruck von 0,05 bis 10 bar auf.
  • II. dem Produktgemisch A* anschließend molekularen Sauerstoff, Propan und gegebenenfalls (in der Reaktionszone B) nicht umsetztes Propylen enthaltendes (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgas aus der Trennzone B zuführt (erfindungsgemäß vorteilhaft wenigstens die Hälfte, bevorzugt wenigstens drei Vierteil und ganz besonders bevorzugt die Gesamtmenge des vorgenannten in der Trennzone B anfallenden Restgases) und das dabei resultierende Reaktionsgasgemisch A* dem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A zuführt;
das dem Produktgasgemisch A* zugeführte Restgas enthält in der Regel 0,5 Vol.-% bis 10 Vol.-%, häufig 1 bis 8 Vol.-% und bevorzugt 2 bis 5 Vol.-% an molekularem Sauerstoff;
die Gehalte des dem Produktgasgemisch A* zugeführten (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases sind vorzugsweise wie folgt:
10 bis 40 Vol.-% (z. B. 15 oder 32 Vol.-%) Propan,
0 bis 1 Vol.-% Propen,
> 0 bis 5 Vol.-% (z. B. 3 oder 4 Vol.-%) molekularer Sauerstoff,
1 bis 10 Vol.-% (z. B. 2 Vol.-%) Wasserdampf, und
0 bis 0,5 Vol.-% (z. B. 0 bis 0,3 oder 0 bis 0,1 Vol.-%) molekularer Wasserstoff;
vorzugsweise wird dem Produktgasgemisch A* das Restgas in solchen Mengen zugeführt, dass der Sauerstoffgehalt des resultierenden Reaktionsgasgemischs A*, bezogen auf den in ihm enthaltenen Wasserstoff, 15 bis 50 Vol.-%, vorteilhaft 25 bis 50 Vol.-%, und besonders vorteilhaft 30 oder 40 bis 50 Vol.-% beträgt;
das Reaktionsgasgemisch A* (12) weist vorzugsweise nachfolgende Gehalte auf:
10 bis 38 Vol.-% (z. B. 16 oder 28 Vol.-%) Propan,
3 bis 10 Vol.-% (z. B. 5 Vol.-%) Propen,
0 bis 0,05 Vol.-% molekularer Sauerstoff,
3 bis 20 Vol.-% (z. B. 7 oder 12 Vol.-%) Wasserdampf, und
0,1 bis 6 Vol.-% (z. B. 4 Vol.-%) molekularer Wasserstoff.
die Temperatur des Reaktionsgasgemischs A* beträgt vorteilhaft 300 bis 600°C (z. B. 400 bis 500°C), der Druck des Reaktionsgasgemischs A* beträgt vorteilhaft 0,5 bzw. 0,6 bis 12 bar;
bevorzugt führt man dem Produktgasgemisch A* (11) das (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgas aus der Trennzone B nach dem Prinzip einer mit diesem Restgas als Treibstrahl betriebenen Strahlpumpe zu, wobei die Förderrichtung des durch eine Treibdüse (1) über eine Mischstrecke (2) und einen Diffusor (3) entspannten Treibstrahls in den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A (13) sowie die Saugrichtung (die Saugwirkung) des Saugstutzens (4) in Richtung des ersten Abschnitts der Reaktionszone A weist und die Verbindung „Saugstutzen-Mischstrecke-Diffusor" die alleinige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A bildet;
vorzugsweise weist der Treibstrahl eine Temperatur von 400 bzw. 500 bis 600°C und einen Druck von 3 bis 6 bar (vorzugsweise 4 bis 5 bar) auf;
vorzugsweise wird das aus der Trennzone B in die Reaktionszone A geführte Restgas (15) durch indirekten Wärmetausch (14) mit in die Trennzone A geführtem heißem Produktgasgemisch A (16) auf diese Temperatur erwärmt (vorzugsweise nachdem das Frischpropan bereits mit diesem Produktgasgemisch A erwärmt worden ist);
vorzugsweise wird das aus der Trennzone B in die Reaktionszone A geführte Restgas mittels eines Radial- bzw. Axialverdichters auf vorgenannten Druck verdichtet;
vorzugsweise enthält das Reaktionsgasgemisch A* außer den in dieser Schrift genannten Gasströmen keine weiteren Gasströme zugesetzt;
  • III. im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A unter Ausbildung des Propan und Propylen enthaltenden Produktgasgemisch A im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenen molekularen Sauerstoff mit darin enthaltenem molekularem Wasserstoff heterogen katalysiert zu Wasser verbrennt (vorteilhaft wenigstens 25 mol-%, bevorzugt wenigstens 50 mol-%, besonders bevorzugt wenigstens 75 mol-%, besser wenigstens 90 mol-% und am Besten wenigstens 95 mol-% der im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenen Menge an molekularem Sauerstoff) und gegebenenfalls im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenes Propan heterogen katalysiert zu Propylen dehydriert (in der Regel weniger als 40 mol-% bzw. weniger als 30 mol-%, meist weniger als 20 mol-%, häufig weniger als 10 mol-%, und oft weniger als 5 mol-% des im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenen Propan);
dabei wird der zweite Abschnitt der Reaktionszone A im wesentlichen adiabat betrieben (d.h., über außerhalb des zweiten Abschnitts der Reaktionszone A befindliche Wärmeträger wird dem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A im wesentlichen weder (gezielt) Wärme zugeführt noch entnommen);
bezogen auf einmaligen Durchgang des Reaktionsgasgemischs A* durch den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A ist die Bruttowärmetönung über den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A exotherm (um diese positive Wärmetönung zu gewährleisten, kann es insbesondere im Fall von vergleichsweise geringen Dehydrierumsätzen im ersten Abschnitt der Reaktionszone zweckmäßig sein, den Wasserstoffgehalt des Reaktionsgasgemischs A* durch Zufuhr von externem Wasserstoff zu erhöhen; anwendungstechnisch zweckmäßig wird man diese Zufuhr von molekularem Wasserstoff vorteilhaft bereits ins Produktgasgemisch A* hinein vornehmen, sie kann aber z. B. auch in das rückgeführte Restgas hinein erfolgen (19) oder in das resultierende Reaktionsgasgemisch A*);
außer den in dieser Schrift bereits genannten, werden dem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A vorzugsweise keine weiteren externen Gase zugeführt;
die Temperaturen innerhalb des zweiten Abschnitts der Reaktionszone A werden vorzugsweise auf 400 bis 750°C (bzw. 500 bis 700°C) gehalten;
der Arbeitsdruck innerhalb des zweiten Abschnitts der Reaktionszone A liegt vorzugsweise bei 0,5 bis 12 bar;
für den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A sind z. B. diejenigen Katalysatoren geeignet, die in dieser Schrift auch für die heterogen katalysierte Dehydrierung im ersten Abschnitt der Reaktionszone A als geeignet empfohlen werden, da sie wie eingangs dieser Schrift bereits erwähnt, in der Regel auch die Verbrennung von molekularem Wasserstoff zu katalysieren vermögen (dies trifft insbesondere auf die Katalysatoren der DE-A 19937107 (insbesondere auf die dort beispielhaft aufgeführten) zu, weshalb diese Katalysatoren ganz besonders bevorzugt in beiden Abschnitten der Reaktionszone A zum Einsatz kommen; in einer Konkurrenzsituation zwischen heterogen katalysierter Propandehydrierung und heterogen katalysierter Wasserstoffverbrennung verläuft letztere an den genannten Katalysatoren in der Regel wesentlich schneller und dominiert die erstere); selbstredend kommen für den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A aber auch solche Katalysatoren in Betracht, die spezifisch für die selektive Verbrennung von molekularem Wasserstoff maßgeschneidert sind; solche Katalysatoren sind z. B. jene der Schriften US-A 4788371, US-A 4886928, US-A 5430203, US-A 5530171, US-A 5527979 und US-A 5563314;
als Reaktoren kommen für den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A grundsätzlich dieselben in Betracht, wie für den ersten Abschnitt der Reaktionszone A;
vorzugsweise enthält der Reaktor für den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A keine Vielzahl von Katalysatorbetten, sondern nur ein Katalysatorbett;
anwendungstechnisch zweckmäßig ist dieses eine Katalysatorbett in einem einfachen Schachtofen untergebracht und wird axial oder radial durchströmt;
die Belastung des vorgenannten Katalysatorbetts mit Reaktionsgasgemisch A* beträgt in der Regel 500 bis 80000 Nl/l·h, vorzugsweise 10000 bis 50000 Nl/l·h, besonders bevorzugt 20000 bis 40000 Nl/l·h (bei nur geringen Dehydrierumsätzen im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A und vorwiegend ausschließlicher Verbrennung von molekularem Sauerstoff mit molekularem Wasserstoff kann die vorgenannte Belastung auch bis zu 200000 Nl/l·h betragen);
mit Vorteil sind der erste und der zweite Abschnitt der Reaktionszone A in ein und demselben Reaktor untergebracht;
anwendungstechnisch vorteilhaft ist der zweite Abschnitt der Reaktionszone A eine mit Katalysator beschickte Horde in einem Hordenreaktor, dessen übrige Horden dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A zugeordnet sind;
das im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A gebildete Produktgasgemisch A weist vorzugsweise nachfolgende Gehalte auf:
7 bis 30 Vol.-% (z. B. 12 oder 24 Vol.-%) Propan,
3 bis 12 Vol.-% (z. B. 6 oder 8 Vol.-%) Propen,
0 bis 0,05 Vol.-% molekularer Sauerstoff,
5 bis 22 Vol.-% (z. B. 10 oder 13 Vol.-%) Wasserdampf und
0,1 bis 6 Vol.-% (z. B. 4 Vol.-%) molekularer Wasserstoff.
die Temperatur des Produktgasgemischs A beträgt vorteilhaft 400 bis 700°C; der Druck des Reaktionsgasgemischs beträgt vorteilhaft 0,4 bis 10 bar und liegt vorzugsweise gleichzeitig oberhalb des Drucks des Produktgasgemischs A*;
  • IV. das im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A ausgebildete Produktgasgemisch A in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufteilt und die eine der beiden Teilmengen (10) als ein weiterer Propan enthaltender Zufuhrstrom (als Dehydrierkreisgas) in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A rückführt (bevorzugt als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs des ersten Abschnitts der Reaktionszone A und vorzugsweise in natürlichem Umlauf dem zum Druck am Ausgang des ersten Abschnitts der Reaktionszone A bestehenden Druckgefälle folgend; die Vermischung mit Frischpropan erfolgt vorzugsweise mittels statischem Mischer vor dem in Strömungsrichtung befindlichen ersten Katalysatorbett des ersten Abschnitts der Reaktionszone A) und die andere Teilmenge (18) an Produktgasgemisch A (vorzugsweise die gesamte andere Teilmenge) in der ersten Trennzone A erfindungsgemäß weiterbehandelt;

vorzugsweise führt man die andere Teilmenge (18) an Produktgasgemisch A über einen indirekten Wärmeaustauscher (14) in die Trennzone A, um in selbigem das Frischpropan und/oder das Restgas aus der Trennzone B (auf die gewünschte Temperatur) zu erwärmen.A very particularly preferred embodiment of the reaction zone A of the method according to the invention is therefore as follows and is shown schematically in FIG 1 This document, to which all numerical addresses refer, is shown graphically:
The reaction zone A ( 17 ) is designed and operated as already described as a combination of the above-described "loop variant" and "two-section variant", wherein additionally the following specifications are met:
  • I. the first section ( 0 ) feeds to reaction zone A at least one supply stream containing gaseous propane, the fresh propane ( 5 ), and in this first section of the reaction zone A subjects the propane fed to it to a heterogeneously catalyzed (partial) dehydrogenation to obtain a propane, propylene and molecular hydrogen-containing product gas mixture A *, at least 5 mol%, or at least 10 mol%, preferably at least 15 mol%, or at least 20 mol%, more preferably at least 25 mol%, or at least 30 mol%, most preferably at least 35 mol%, or at least 40 mol%, and more preferably at least 45 mole%, or at least 50 mole% (but usually less than 70 mole%, or less than 60 mole%, or ≤50 mole%) of the first portion of reaction zone A (total Propane in this first section have been reacted dehydrating (in loop mode in the reaction zone A are preferred process variants in turn, those in which the aforementioned turnover numbers Z U each by Z U Kr = (Z U / 1 + K GV) are replaced);
In this case, the first section of the reaction zone A is operated substantially adiabatically (ie about outside the first portion of the reaction zone A heat transfer medium is the first portion of the reaction zone A substantially neither (targeted) heat supplied nor removed);
based on a single pass of the feed gas mixture of the first section of reaction zone A through the first section of reaction zone A, the gross thermal tint over the first section of reaction zone A is endothermic (negative) to autothermal (essentially zero);
Preferably, the first portion of the reaction zone A is carried out in Hordenstruktur;
preferably contains the Hordenstruktur ( 6 ) 2 to 20, particularly preferably 2 to 10 and very particularly preferably 2 to 6 catalyst beds, which are preferably arranged axially (eg in a shaft furnace) or radially (eg in the annular gaps of centrically interlocked cylindrical gratings) and flowed through by the reaction gas in a corresponding manner axially or radially;
the horde structure can z. B. be implemented in a single reactor or in a series connection of reactors;
the catalyst beds are preferably charged with catalysts (for example those of DE-A 19937107, in particular those exemplified) that, when flowing through the catalyst bed with a reaction gas whose composition allows a competing reaction between heterogeneously catalyzed hydrogen combustion and heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation Flow direction initially the heterogeneously catalyzed hydrogen combustion proceeds faster;
Preferably, the reaction gas starting mixture fed to the first section of reaction zone A is supplied with neither external molecular oxygen nor external molecular hydrogen nor external molecular water vapor (under a gas supplied externally at any point in reaction zone A (or another reaction / separation zone of the process according to the invention) In this document, gas should generally be understood which is not formed either in reaction zone A (or in one of the other reaction / separation zones of the process according to the invention), nor in recycle mode coming out of reaction zone A directly and / or indirectly into reaction zone A. is returned);
Preferably, the reaction gas (outlet) mixture (the first portion of the reaction zone A), after having passed through the first catalyst bed in the flow direction, before each flowing through a first catalyst bed in the flow direction subsequent catalyst bed of the first portion of the reaction zone A to a limited extent added a molecular oxygen-containing gas, the reaction gas mixture so the respectively supplied amount of oxygen is respectively limited so that the resulting oxygen content of the reaction gas mixture, based on the hydrogen contained in it 0.5 to 50 or 30% by volume, preferably 10 to 25% by volume;
as such an oxygen-containing gas is preferably air ( 7 ) used; however, it is also possible to use pure oxygen or a mixture of oxygen and inert gases such as CO 2 , N 2 and / or noble gases or nitrogen oxide;
after addition of the oxygen-containing gas, the reaction gas preferably also passes through a static mixer ( 8th ) before entering the relevant catalyst bed;
the temperatures within the first section of the reaction zone A are preferably maintained at 400 to 700 ° C;
the working pressure within the first section of the reaction zone A is preferably from 0.5 to 10 bar;
the reaction gas starting mixture fed to the first section of the reaction zone A ( 9 ) (its temperature is preferably 400 to 700 ° C (eg 560 ° C), its pressure is preferably 0.5 to 10 bar) preferably has the following contents:
10 to 35 (eg, 19 or 28)% by volume of propane,
3 to 10 (eg, 7.5 or 5.5)% by volume of propene,
From 5 to 20 (eg 9 or 12)% by volume of water vapor,
0.01 to 6 (eg 3.9 or 4.3)% by volume of molecular hydrogen and
0 to 0.02% by volume of molecular oxygen;
the loading of the catalyst beds with the reaction gas is frequently 250 to 5000 h -1 (also up to 40,000 h -1 in the case of high-load operation), preferably 10000 to 25,000 Nl / l · h, particularly preferably 15,000 to 20,000 Nl / l · h;
in order to heat the fresh propane supplied to the first section of the reaction zone A to the reaction temperature, this is advantageously conducted in indirect heat exchange (in a gas cooler of conventional design) to the hot product gas mixture A conducted from the second section of the reaction zone A into the separation zone A;
Apart from those already mentioned in this document, the first section of the reaction zone A preferably no further external gases are supplied;
the product gas mixture A * formed in the first section of the reaction zone A preferably has the following contents:
8 to 32% by volume (eg 16 or 24% by volume) of propane,
3 to 12% by volume (eg 9 or 6% by volume) of propene,
5 to 23% by volume (eg 11 or 15% by volume) of water vapor,
0.1 to 6 vol% (eg, 1 or 3 vol%) of molecular hydrogen, and
0 to 0.05% by volume of molecular oxygen;
it preferably has a temperature of 500 to 750 ° C (eg 580 ° C) and advantageously a working pressure of 0.05 to 10 bar.
  • II. The product mixture A * then molecular oxygen, propane and optionally (in the reaction zone B) unreacted propylene containing (main and / or secondary or total) residual gas from the separation zone B feeds (according to the invention advantageously at least half, preferably at least three-fourths and most preferably the total amount of the abovementioned residual gas arising in the separation zone B) and the resulting reaction gas mixture A * is fed to the second section of the reaction zone A;
the residual gas fed to the product gas mixture A * generally contains from 0.5% by volume to 10% by volume, frequently from 1 to 8% by volume and preferably from 2 to 5% by volume, of molecular oxygen;
the contents of the (main and / or secondary or total) residual gas supplied to the product gas mixture A * are preferably as follows:
10 to 40% by volume (eg 15 or 32% by volume) of propane,
0 to 1% by volume of propene,
> 0 to 5% by volume (eg 3 or 4% by volume) of molecular oxygen,
1 to 10% by volume (eg 2% by volume) of water vapor, and
0 to 0.5 vol% (eg 0 to 0.3 or 0 to 0.1 vol%) of molecular hydrogen;
Preferably, the residual gas is supplied to the product gas mixture A * in amounts such that the oxygen content of the resulting reaction gas mixture A *, based on the hydrogen contained in it, 15 to 50 vol .-%, advantageously 25 to 50 vol .-%, and particularly advantageous Is 30 or 40 to 50% by volume;
the reaction gas mixture A * ( 12 ) preferably has the following contents:
10 to 38% by volume (eg 16 or 28% by volume) of propane,
From 3 to 10% by volume (for example 5% by volume) of propene,
0 to 0.05% by volume of molecular oxygen,
From 3 to 20% by volume (eg 7 or 12% by volume) of water vapor, and
0.1 to 6 vol% (eg, 4 vol%) of molecular hydrogen.
the temperature of the reaction gas mixture A * is advantageously 300 to 600 ° C. (eg 400 to 500 ° C.), the pressure of the reaction gas mixture A * is advantageously 0.5 or 0.6 to 12 bar;
Preferably, the product gas mixture A * ( 11 ) the (main and / or secondary or total) residual gas from the separation zone B according to the principle of a driven with this residual gas as a jet jet jet pump, wherein the conveying direction of the by a motive nozzle ( 1 ) via a mixing section ( 2 ) and a diffuser ( 3 ) in the second section of the reaction zone A ( 13 ) as well as the suction direction (the suction effect) of the suction nozzle ( 4 ) in the direction of the first section of the reaction zone A and the connection "suction port mixing section diffuser" forms the sole connection between the first and the second section of the reaction zone A;
Preferably, the propulsion jet has a temperature of 400 or 500 to 600 ° C and a pressure of 3 to 6 bar (preferably 4 to 5 bar);
Preferably, the outgoing from the separation zone B in the reaction zone A residual gas ( 15 ) by indirect heat exchange ( 14 ) with hot product gas mixture A conducted into the separation zone A ( 16 ) is heated to this temperature (preferably after the fresh propane has already been heated with this product gas mixture A);
Preferably, the guided from the separation zone B in the reaction zone A residual gas is compressed by means of a radial or axial compressor to the aforementioned pressure;
Preferably, the reaction gas mixture A * contains no further gas streams added except for the gas streams mentioned in this document;
  • III. in the second section of the reaction zone A with formation of the propane and propylene-containing product gas mixture A in the reaction gas mixture A * contained molecular oxygen containing molecular hydrogen heterogeneously catalyzed to water (advantageously at least 25 mol%, preferably at least 50 mol%, more preferably at least 75 mol%, more preferably at least 90 mol% and most preferably at least 95 mol% of the amount of molecular oxygen contained in the reaction gas mixture A *) and optionally in the reaction gas mixture A * propane heterogeneously catalyzed dehydrogenated to propylene (usually less than 40 mol% or less than 30 mol%, usually less than 20 mol%, often less than 10 mol%, and often less than 5 mol% of the propane contained in the reaction gas mixture A *);
the second section of the reaction zone A is operated essentially adiabatically (ie heat transfer medium located outside the second section of the reaction zone A is supplied with heat to the second section of the reaction zone A substantially neither (deliberately));
based on a single pass of the reaction gas mixture A * through the second section of the reaction zone A, the gross thermal tinting over the second section of the reaction zone A is exothermic (to ensure this positive heat of reaction, it may be useful in the first section of the reaction zone, especially in the case of comparatively low dehydrogenation conversions to increase the hydrogen content of the reaction gas mixture A * by supplying external hydrogen, this feed of molecular hydrogen will advantageously already be made into the product gas mixture A *, but it can also be carried into the recycled residual gas, for example. 19 ) or in the resulting reaction gas mixture A *);
Apart from those already mentioned in this document, the second section of the reaction zone A preferably no further external gases are supplied;
the temperatures within the second section of the reaction zone A are preferably maintained at 400 to 750 ° C (or 500 to 700 ° C);
the working pressure within the second section of the reaction zone A is preferably 0.5 to 12 bar;
for the second section of the reaction zone A are z. For example, those catalysts are suitable, which are recommended in this document as suitable for the heterogeneously catalyzed dehydrogenation in the first section of the reaction zone A, since they as mentioned at the beginning of this document, usually catalyze the combustion of molecular hydrogen assets (this applies in particular to the catalysts of DE-A 19937107 (in particular to those exemplified there), which is why these catalysts are very particularly preferably used in both sections of reaction zone A. In a competition situation between heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation and heterogeneously catalyzed hydrogen combustion, the latter proceeds the catalysts mentioned usually much faster and dominates the former); Of course, suitable for the second section of the reaction zone A but also those catalysts are specifically tailored for the selective combustion of molecular hydrogen; Such catalysts are for. U.S. Patent Nos. 4,788,371, 4,886,928, 5,430,203, 5,530,171, 5,527,979 and 5,563,314;
as reactors, the same are in principle possible for the second section of the reaction zone A as for the first section of the reaction zone A;
Preferably, the reactor for the second section of the reaction zone A contains no plurality of catalyst beds, but only one catalyst bed;
In terms of application technology, this catalyst bed is accommodated in a simple shaft furnace and is flowed through axially or radially;
the load of the aforementioned catalyst bed with reaction gas mixture A * is generally 500 to 80,000 Nl / l.h, preferably 10,000 to 50,000 Nl / l.h, more preferably 20,000 to 40,000 Nl / l.h (with only low dehydrogenation conversions in the second section the reaction zone A and predominantly exclusive combustion of molecular oxygen with molecular hydrogen, the aforementioned load may also be up to 200,000 Nl / l · h);
Advantageously, the first and second sections of reaction zone A are housed in one and the same reactor;
In terms of application technology, the second section of the reaction zone A is a catalyst-loaded horde in a tray reactor whose remaining hordes are assigned to the first section of the reaction zone A;
the product gas mixture A formed in the second section of the reaction zone A preferably has the following contents:
7 to 30% by volume (eg 12 or 24% by volume) of propane,
3 to 12% by volume (eg 6 or 8% by volume) of propene,
0 to 0.05% by volume of molecular oxygen,
5 to 22% by volume (eg 10 or 13% by volume) of water vapor and
0.1 to 6 vol% (eg, 4 vol%) of molecular hydrogen.
the temperature of the product gas mixture A is advantageously 400 to 700 ° C; the pressure of the reaction gas mixture is advantageously from 0.4 to 10 bar and is preferably at the same time above the pressure of the product gas mixture A *;
  • IV. The formed in the second section of the reaction zone A product gas mixture A is divided into two subsets of identical composition and one of the two subsets ( 10 ) as a further propane-containing feed stream (as Dehydrierkreisgas) in the first portion of the reaction zone A (preferably as part of the starting reaction gas mixture of the first portion of the reaction zone A and preferably in natural circulation following the pressure at the exit of the first portion of the reaction zone A pressure gradient mixing with fresh propane preferably takes place by means of a static mixer upstream of the first catalyst bed of the first section of the reaction zone A) located in the direction of flow, and the other subset ( 18 ) to product gas mixture A (preferably the entire other subset) in the first separation zone A further treated according to the invention;

Preferably, you lead the other subset ( 18 ) to product gas mixture A via an indirect heat exchanger ( 14 ) in the separation zone A, to heat in the same the fresh propane and / or the residual gas from the separation zone B (to the desired temperature).

Das im Rahmen der erfindungsgemäßen heterogen katalysierten Propandehydrierung in der Reaktionszone A gebildete Produktgasgemisch A enthält beim erfindungsgemäßen Verfahren in der Regel Propan, Propen, molekularen Wasserstoff, N2, H2O, Methan, Ethan, Ethylen, Buten-1, sonstige Butene (z. B. iso-Buten) und andere C4-Kohlenwasserstoffe (n-Butan, iso-Butan, Butadien etc.), CO und CO2, im Regelfall aber auch Oxygenate wie Alkohole, Aldehyde und Carbonsäuren (normalerweise mit ≤ 9 C-Atomen). Weiterhin können in geringen Mengen aus dem Restgas herrührende Bestandteile enthalten sein, wie z. B. Nebenkomponenten die in der Reaktionszone B gebildet werden, aber auch in den Trennzonen A und/oder B verwendetes Absorptionsmittel. Es wird sich in der Regel bei einem Druck von 0,3 bis 10 bar befinden und häufig eine Temperatur von 400 bis 650 bzw. bis 500°C, in günstigen Fällen von 450 bis 500°C aufweisen.The product gas mixture A formed in the process according to the invention in the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A generally contains propane, propene, molecular hydrogen, N 2 , H 2 O, methane, ethane, ethylene, butene-1, other butenes (eg B. iso-butene) and other C 4 hydrocarbons (n-butane, isobutane, butadiene, etc.), CO and CO 2 , but usually also oxygenates such as alcohols, aldehydes and carboxylic acids (usually with ≤ 9 C). atoms). Furthermore, in small quantities from the residual gas originating ingredients may be included, such. B. minor components which are formed in the reaction zone B, but also in the separation zones A and / or B used absorbent. It will usually be at a pressure of 0.3 to 10 bar and often have a temperature of 400 to 650 or to 500 ° C, in favorable cases from 450 to 500 ° C.

Während die EP-A 117 146, die DE-A 3 313 573 und die US-A 3 161 670 empfehlen, das in der heterogen katalysierten Propandehydrierung gebildete Produktgasgemisch A als solches zur Beschickung der Reaktionszone B zu verwenden, ist es erfindungsgemäß erforderlich, aus dem Produktgasgemisch A vor seiner Weiterverwendung zur Beschickung der Reaktionszone B als Nebenkomponentenauslass wenigstens eine Teilmenge der darin enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen, Bestandteile, abzutrennen. Dabei sind die Erfordernisse der DE-A 10211275 zu beachten. Enthält das Produktgasgemisch A noch nennenswerte Mengen an molekularem Wasserstoff, wird vorgenannte Abtrennung in der Regel mit wenigstens einer Teilabtrennung des Wasserstoffs einhergehen oder man wird vorteilhaft eine solche Wasserstoffabtrennung vorab durchführen.While the EP-A 117 146, DE-A 3 313 573 and US-A 3 161 670, that formed in heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation Product gas mixture A as such for charging the reaction zone B, it is necessary according to the invention, from the product gas mixture A prior to its further use for charging the reaction zone B as Nebenkomponentenauslass at least a subset of therein contained, other than propane and propylene, components, separate. The requirements of DE-A 10211275 must be observed. contains the product gas mixture A still significant amounts of molecular Hydrogen, the aforementioned separation is usually at least associated with a partial separation of the hydrogen or you will advantageously carry out such a hydrogen separation in advance.

Letzteres kann z. B. dadurch erfolgen, dass man das Produktgasgemisch A, gegebenenfalls nachdem man es zuvor in einem indirekten Wärmetauscher abgekühlt hat (zweckmäßigerweise wird, wie bereits erwähnt, in der Reaktionszone A die dabei entnommene Wärme zum Erhitzen eines für das erfindungsgemäße Verfahren benötigten Feed-Gases verwendet) über eine, in der Regel zu einem Rohr (in Betracht kommt aber auch ein Platten- oder ein Wickelmodul) gestaltete, Membran leitet, die lediglich für den molekularen Wasserstoff durchlässig ist. Der so abgetrennte molekulare Wasserstoff kann bei Bedarf teilweise in die heterogen katalysierte Dehydrierung von Propan (d.h., in die Reaktionszone A) rückgeführt und/oder einer sonstigen Verwertung zugeführt werden. Beispielsweise kann er in Brennstoffzellen verbrannt werden.The latter can z. B. be done by reacting the product gas mixture A, optionally after having previously cooled in an indirect heat exchanger (Expediently will, as already mentioned, in the reaction zone A, the heat removed for heating a process for the invention required Feed gas used) one, usually to a pipe (but it is also possible Plate or a winding module) designed, the membrane conducts only for the permeable to molecular hydrogen is. The thus separated molecular hydrogen can partially if necessary into the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane (i.e., in the reaction zone A) recycled and / or recycled become. For example, it can be burned in fuel cells.

Alternativ kann eine partielle oder vollständige Wasserstoffabtrennung auch durch partielle Kondensation, Adsorption und/oder Rektifikation (vorzugsweise unter Druck) vorgenommen werden. Die Teil- oder Vollabtrennung von molekularem Wasserstoff aus Produktgasgemisch A kann beim erfindungsgemäßen Verfahren auch durch außerhalb der Reaktionszone A vorzunehmende selektive (z. B. heterogen katalysierte) Verbrennung desselben mit molekularem Sauerstoff vorgenommen werden. Das sich dabei bildende Reaktionswasser kann entweder teilweise oder vollständig abgetrennt oder im Gasgemisch belassen werden, da es in der Reaktionszone B als inertes Verdünnungsgas zu fungieren vermag. Diesbezüglich geeignete Katalysatoren offenbaren beispielsweise die US-A 4 788 371, US-A 4 886 928, US-A 5 430 209, US-A 5 5530171, US-A 5 527979 und US-A 5 563314.alternative can be a partial or complete Hydrogen separation also by partial condensation, adsorption and / or rectification (preferably under pressure). Partial or full separation of molecular hydrogen from product gas mixture A can in the method according to the invention also by outside Reaction zone A selective (eg, heterogeneously catalyzed) Combustion thereof be made with molecular oxygen. The resulting water of reaction can be either partially or completely be separated or left in the gas mixture, as it is in the reaction zone B as an inert diluent gas to act. In this regard, suitable catalysts disclose, for example, US-A 4,788 371, US Pat. No. 4,886,928, US Pat. No. 5,430,209, US Pat. No. 5,530,171, US Pat. No. 5,527,979 and US-A 5,563,314.

Erfindungsgemäß zweckmäßig wird man wenigstens 10 mol-%, oder wenigstens 25 mol-%, häufig wenigstens 35 mol-%, oder wenigstens 50 mol-%, vielfach wenigstens 75 mol-% und oft die Gesamtmenge des im aus der Reaktionszone A herausgeführten Produktgasgemisch A enthaltenen molekularen Wasserstoff vorab- und/oder co- abtrennen, bevor das verbleibende Produktgasgemisch A' zur Beschickung der Reaktionszone B verwendet wird. Es ist jedoch ein ganz besonders vorteilhaftes Merkmal der vorstehend zuletzt beschriebenen, ganz besonders bevorzugten Betriebsweise der Reaktionszone A, nämlich der Kombination aus „Schlaufenvariante" und „Zwei-Abschnitt-Variante", mit adiabat endothermer Gestaltung des ersten Abschnitts und adiabat exothermer Gestaltung des zweiten Abschnitts (jeweils der Reaktionszone A), dass dort das Produktgasgemisch A bereits weitgehend frei von molekularem Wasserstoff anfällt, der im Rahmen der Reaktionszone A gebildete molekulare Wasserstoff noch in der Reaktionszone A nahezu quantitativ vorteilhaft genutzt wird und der dabei gebildete Wasserdampf als Bestandteil der in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A rückgeführten Teilmenge des Produktgasgemischs A gleichfalls einer vorteilhaften Nutzung zugeführt wird. Bei Bedarf kann aus dem Produktgasgemisch A vor seiner Weiterverarbeitung in der Reaktionszone B auch eventuell darin enthaltenes Wasser teilweise oder vollständig abgetrennt (z. B. Auskondensieren) werden. Selbstredend kann bei Bedarf im Rahmen der Abtrennung von molekularem Wasserstoff und/oder Wasserdampf auch eine Abtrennung anderer, von Propan und Propylen verschiedener, Bestandteile des Produktgasgemisches A vorgenommen werden.According to the invention is appropriate at least 10 mol%, or at least 25 mol%, often at least 35 mol%, or at least 50 mol%, often at least 75 mol% and often the total amount of the product gas mixture led out of the reaction zone A. Pre-and / or co-separate molecular hydrogen contained in A, before the remaining product gas mixture A 'to charge the reaction zone B is used. However, it is a very advantageous feature the most recently described, most preferred Operation of the reaction zone A, namely the combination of "loop variant" and "two-section variant", with adiabatic endothermic Design of the first section and adiabatic exothermic design of the second section (each of the reaction zone A) that there the product gas mixture A already largely free of molecular Hydrogen is produced, the molecular hydrogen formed in reaction zone A. is still used almost quantitatively advantageous in the reaction zone A. and the water vapor formed as part of the in the first Section of the reaction zone A recycled partial amount the product gas mixture A also an advantageous use supplied becomes. If necessary, from the product gas mixture A before its further processing in the reaction zone B also possibly contained water in part or completely separated (eg, condensing). Of course, at Need in the context of the separation of molecular hydrogen and / or Water vapor also a separation of other, propane and propylene various, components of the product gas mixture A made become.

Eine einfache Möglichkeit dazu besteht z. B. darin, das vorzugsweise abgekühlte (vorzugsweise auf Temperaturen von 10 bis 100 bzw. 70°C), Produktgasgemisch A, z. B. bei einem Druck von 0,1 bis 50 bar, vorzugsweise 5 bis 15 bar und einer Temperatur von z. B. 0 bis 100°C, vorzugsweise 20 bis 40°C, mit einem (vorzugsweise hochsiedenden) organischen Lösungsmittel (vorzugsweise ein hydrophobes), in welchem Propan und Propylen (gegenüber den anderen Bestandteilen des Produktgasgemischs A zweckmäßig bevorzugt) absorbiert werden, in Kontakt zu bringen (z. B. durch einfaches Durchleiten). Durch nachfolgende Desorption, Rektifikation und/oder Strippung mit ei nem bezüglich der Reaktionszone B sich inert verhaltenden und/oder in dieser Reaktionszone als Reaktand benötigten Gas (z. B. Luft oder ein anderes Gemisch aus molekularem Sauerstoff und Inertgas) werden das Propan und Propylen im Gemisch in gereinigter Form rückgewonnen und zur Beschickung der Reaktionszone B verwendet (vorzugsweise wird wie im Vergleichsbeispiel 1 beschrieben vorgegangen) Das gegebenenfalls molekularen Wasserstoff enthaltende Abgas der Absorption kann man z. B. wieder einer Membrantrennung unterwerfen und dann, bei Bedarf, den abgetrennten Wasserstoff in der heterogen katalysierten Propandehydrierung in der Reaktionszone A mitverwenden.A easy way this is z. B. therein, preferably cooled (preferably to temperatures from 10 to 100 or 70 ° C), Product gas mixture A, z. B. at a pressure of 0.1 to 50 bar, preferably 5 to 15 bar and a temperature of z. B. 0 to 100 ° C, preferably 20 to 40 ° C, with a (preferably high boiling) organic solvent (preferably a hydrophobic) in which propane and propylene (opposite to the other constituents of the product gas mixture A expediently preferred) be brought into contact (eg by simple Passing). By subsequent desorption, rectification and / or Stripping with a reference the reaction zone B is inert and / or in this reaction zone needed as a reactant Gas (eg, air or another mixture of molecular oxygen and inert gas), the propane and propylene in the mixture in purified Form recovered and used to charge the reaction zone B (preferably The procedure is as described in Comparative Example 1) The optionally Molecular hydrogen-containing offgas of the absorption can be z. B. subject to membrane separation again and then, if necessary, the separated hydrogen in the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A use.

Allerdings ist der C3-Kohlenwasserstoffe/C4-Kohlenwasserstoffe Trennfaktor beim vorstehenden Trennverfahren vergleichsweise begrenzt und für die in der DE-A 10245585 beschriebenen Bedürfnisse häufig nicht ausreichend.Indeed is the C3 hydrocarbons / C4 hydrocarbons separation factor in the above separation method comparatively limited and for in DE-A 10245585 described needs often not sufficient.

Als Alternative für den beschriebenen Trennschritt via Absorption ist für die erfindungsgemäßen Zwecke daher häufig eine Druckwechseladsorption oder eine Druckrektifikation bevorzugt.When alternative for the separation step described above via absorption is for the purposes according to the invention therefore often a pressure swing adsorption or a pressure rectification preferred.

Als Absorptionsmittel für die vorstehend beschriebene absorptive Abtrennung eignen sich grundsätzlich alle Absorptionsmittel, die in der Lage sind, Propan und Propylen zu absorbieren. Bei dem Absorptionsmittel handelt es sich vorzugsweise um ein organisches Lösungsmittel, das vorzugsweise hydrophob und/oder hochsiedend ist. Vorteilhafterweise hat dieses Lösungsmittel einen Siedepunkt (bei einem Normaldruck von 1 atm) von mindestens 120°C, bevorzugt von mindestens 180°C, vorzugsweise von 200 bis 350°C, insbesondere von 250 bis 300°C, stärker bevorzugt von 260 bis 290°C. Zweckmäßigerweise liegt der Flammpunkt (bei einem Normaldruck von 1 bar) über 110°C. Allgemein eignen sich als Absorptionsmittel relativ unpolare organische Lösungsmittel, wie zum Beispiel aliphatische Kohlenwasserstoffe, die vorzugsweise keine nach außen wirkende polare Gruppe enthalten, aber auch aromatische Kohlenwasserstoffe. Allgemein ist es erwünscht, dass das Absorptionsmittel einen möglichst hohen Siedepunkt bei gleichzeitig möglichst hoher Löslichkeit für Propan und Propylen hat. Beispielhaft als Absorptionsmittel genannt seien aliphatische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel C8-C20-Alkane oder -Alkene, oder aromatische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Mittelölfraktionen aus der Paraffindestillation oder Ether mit sperrigen (sterisch anspruchvollen) Gruppen am O-Atom, oder Gemische davon, wobei diesen ein polares Lösungsmittel, wie zum Beispiel das in der DE-A 43 08 087 offenbarte 1,2-Dimethylphthalat zugesetzt sein kann. Weiterhin eignen sich Ester der Benzoesäure und Phthalsäure mit geradkettigen, 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkanolen, wie Benzoesäure-n-butylester, Benzoesäuremethylester, Benzoesäureethylester, Phthalsäuredimethylester, Phthalsäurediethylester, sowie sogenannte Wärmeträgeröle, wie Diphenyl, Diphenylether und Gemische aus Diphenyl und Diphenylether oder deren Chlorderivate und Triarylalkene, zum Beispiel 4-Methyl-4'-benzyl-diphenylmethan und dessen Isomere 2-Methyl-2'-benzyl-diphenyl-methan, 2-Methyl-4'-benzyldiphenylmethan und 4-Methyl-2'-benzyl-diphenylmethan und Gemische solcher Isomerer. Ein geeignetes Absorptionsmittel ist ein Lösungsmittelgemisch aus Diphenyl und Diphenylether, bevorzugt in der azeotropen Zusammensetzung, insbesondere aus etwa 25 Gew.-% Diphenyl (Biphenyl) und etwa 75 Gew.-% Diphenylether, beispielsweise das im Handel erhältliche Diphyl® (z. B von der Bayer Aktiengesellschaft bezogenes). Häufig enthält dieses Lösungsmittelgemisch ein Lösungsmittel wie Dimethylphthalat in einer Menge von 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Lösungsmittelgemisch, zugesetzt. Besonders geeignete Absorptionsmittel sind auch Octane, Nonane, Decane, Undecane, Dodecane, Tridecane, Tetradecane, Pentadecane, Hexadecane, Heptadecane und Octadecane, wobei sich insbesondere Tetradecane als besonders geeignet erwiesen haben. Günstig ist es, wenn das verwendete Absorptionsmittel einerseits den oben genannten Siedepunkt erfüllt, andererseits gleichzeitig aber ein nicht zu hohes Molekulargewicht aufweist. Mit Vorteil beträgt das Molekulargewicht des Absorptionsmittels < 300 g/mol. Geeignet sind auch die in DE-A 33 13 573 beschriebenen Paraffinöle mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen. Beispiele für geeignete Handelsprodukte sind von der Firma Haltermann vertriebene Produkte wie Halpasole i, wie Halpasol 250/340 i und Halpasol 250/275 i, sowie Druckfarbenöle unter den Bezeichnungen PKWF und Printosol. Bevorzugt sind an Aromaten freie Handelsprodukte, z. B. solche des Typs PKWFaf.In principle, all absorbents which are capable of absorbing propane and propylene are suitable as absorbents for the absorptive separation described above. In the Absorptionsmit It is preferably an organic solvent, which is preferably hydrophobic and / or high-boiling. Advantageously, this solvent has a boiling point (at a normal pressure of 1 atm) of at least 120 ° C, preferably of at least 180 ° C, preferably from 200 to 350 ° C, especially from 250 to 300 ° C, more preferably from 260 to 290 ° C. Conveniently, the flash point (at a normal pressure of 1 bar) is above 110 ° C. Generally suitable as absorbent relatively non-polar organic solvents, such as aliphatic hydrocarbons, which preferably contain no polar group acting outward, but also aromatic hydrocarbons. In general, it is desirable that the absorbent has the highest possible boiling point with the highest possible solubility for propane and propylene. Examples which may be mentioned as absorbents are aliphatic hydrocarbons, for example C 8 -C 20 alkanes or alkenes, or aromatic hydrocarbons, for example, middle oil fractions from the Paraffindestillation or ethers with bulky (sterically demanding) groups on the O atom, or mixtures thereof, wherein this may be added a polar solvent, such as, for example, the 1,2-dimethyl phthalate disclosed in DE-A 43 08 087. Also suitable are esters of benzoic acid and phthalic acid with straight-chain alkanols containing 1 to 8 carbon atoms, such as n-butyl benzoate, benzoic acid, ethyl benzoate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, and so-called heat transfer oils, such as diphenyl, diphenyl ether and mixtures of diphenyl and diphenyl ether or their chlorinated derivatives and triaryl alkenes, for example, 4-methyl-4'-benzyl-diphenylmethane and its isomers, 2-methyl-2'-benzyl-diphenylmethane, 2-methyl-4'-benzyldiphenylmethane and 4-methyl-2'-benzyl-diphenylmethane and mixtures of such isomers. A suitable absorbent is a solvent mixture of diphenyl and diphenyl ether, preferably in the azeotropic composition, in particular from about 25 wt .-% diphenyl (biphenyl) and about 75 wt .-% of diphenyl ether, for example the commercially available Diphyl ® (eg. B of of Bayer Aktiengesellschaft). Frequently, this solvent mixture contains a solvent such as dimethyl phthalate in an amount of 0.1 to 25 wt .-%, based on the total solvent mixture added. Particularly suitable absorbents are also octanes, nonanes, decanes, undecanes, dodecanes, tridecanes, tetradecanes, pentadecanes, hexadecanes, heptadecans and octadecanes, with tetradecanes in particular having proven to be particularly suitable. It is favorable if the absorbent used on the one hand fulfills the above-mentioned boiling point, but on the other hand has a molecular weight which is not too high. Advantageously, the molecular weight of the absorbent is <300 g / mol. Also suitable are the paraffin oils having 8 to 16 carbon atoms described in DE-A 33 13 573. Examples of suitable commercial products are products sold by Haltermann, such as Halpasols i, such as Halpasol 250/340 i and Halpasol 250/275 i, as well as printing ink oils under the names PKWF and Printosol. Preference is given to aromatics-free commercial products, eg. B. those of the type PKWFaf.

Die Durchführung der Absorption unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Es können alle dem Fachmann gängigen Verfahren und Bedingungen eingesetzt werden. Vorzugsweise wird das Gasgemisch bei einem Druck von 1 bis 50 bar, bevorzugt 2 bis 20 bar, stärker bevorzugt 5 bis 15 bar, und einer Temperatur von 0 bis 100°C, insbesondere von 20 bis 50 bzw. 40°C, mit dem Absorptionsmittel in Kontakt gebracht. Die Absorption kann sowohl in Kolonnen als auch in Quenchapparaten vorgenommen werden. Dabei kann im Gleichstrom oder im Gegenstrom (ist bevorzugt) gearbeitet werden. Geeignete Absorptionskolonnen sind zum Beispiel Bodenkolonnen (mit Glocken- und/oder Siebböden), Kolonnen mit strukturierten Packungen (zum Beispiel Blechpackungen mit einer spezifischen Oberfläche von 100 bis 1000, oder bis 750 m2/m3, zum Beispiel Mellapak® 250 Y) und Füllkörperkolonnen (zum Beispiel mit Raschig-Füllkörpern gefüllte). Es können aber auch Riesel- und Sprühtürme, Graphitblockabsorber, Oberflächenabsorber wie Dickschicht- und Dünnschichtabsorber sowie Tellerwäscher, Kreuzschleierwäscher und Rotationswäscher verwendet werden. Zudem kann es günstig sein, die Absorption in einer Blasensäule mit und ohne Einbauten stattfinden zu lassen.The performance of absorption is not particularly limited. All methods and conditions customary to the person skilled in the art can be used. Preferably, the gas mixture at a pressure of 1 to 50 bar, preferably 2 to 20 bar, more preferably 5 to 15 bar, and a temperature of 0 to 100 ° C, in particular from 20 to 50 or 40 ° C, with the absorbent brought into contact. The absorption can be carried out both in columns and in quenching apparatuses. It can be done in cocurrent or in countercurrent (is preferred). Suitable absorption columns are, for example tray columns (having bubble and / or sieve trays), columns with structured packings (for example, sheet metal packings with a specific surface area of 100 to 1000, or up to 750 m 2 / m 3, for example Mellapak ® 250 Y) and Packed columns (filled, for example, with Raschig fillers). However, it is also possible to use trickle and spray towers, graphite block absorbers, surface absorbers such as thick-film and thin-layer absorbers, dishwashers, cross-flow scrubbers and rotary scrubbers. In addition, it may be beneficial to let the absorption take place in a bubble column with and without internals.

Die Abtrennung des Propans und Propylens von dem Absorptionsmittel kann durch Strippung, Entspannungsverdampfung (Flashen) und/oder Destillation erfolgen.The Separation of the propane and propylene from the absorbent can by stripping, flash evaporation and / or distillation respectively.

Die Abtrennung des Propans und Propylens von dem Absorptionsmittel erfolgt vorzugsweise durch Strippen und/oder Desorption. Die Desorption kann in üblicher Weise über eine Druck- und/oder Temperaturänderung durchgeführt werden, vorzugsweise bei einem Druck von 0,1 bis 10 bar, insbesondere 1 bis 5 bar, stärker bevorzugt 1 bis 3 bar, und einer Temperatur von 0 bis 200°C, insbesondere 20 bis 100°C, stärker bevorzugt 30 bis 70°C, besonders bevorzugt 30 bis 50°C. Ein für die Strippung geeignetes Gas ist beispielsweise Wasserdampf, bevorzugt sind jedoch insbesondere Sauerstoff-/Stickstoff-Mischungen, beispielsweise Luft. Bei der Verwendung von Luft beziehungsweise Sauerstoff-/Stickstoff-Mischungen, bei denen der Sauerstoffgehalt über 10 Vol-% liegt, kann es sinnvoll sein, vor und/oder während des Strippprozesses ein Gas zuzusetzen, das den Explosionsbereich reduziert. Besonders geeignet dafür sind Gase mit einer spezifischen Wärmekapazität ≥ 29 J/mol·K bei 20°C, wie zum Beispiel Methan, Ethan, Propan, Propen, Benzol, Methanol, Ethanol, sowie Ammoniak, Kohlendioxid, und Wasser. C4-Kohlenwasserstoffe sind erfindungsgemäß bevorzugt als solche Zusätze jedoch zu vermeiden. Besonders geeignet für die Strippung sind auch Blasensäulen mit und ohne Einbauten.The separation of the propane and propylene from the absorbent is preferably carried out by stripping and / or desorption. The desorption can be carried out in a customary manner via a pressure and / or temperature change, preferably at a pressure of 0.1 to 10 bar, in particular 1 to 5 bar, more preferably 1 to 3 bar, and a temperature of 0 to 200 ° C, especially 20 to 100 ° C, more preferably 30 to 70 ° C, particularly preferably 30 to 50 ° C. A gas suitable for stripping is, for example, water vapor, but in particular oxygen / nitrogen mixtures, for example air, are preferred. When using air or oxygen / nitrogen mixtures in which the oxygen content is more than 10% by volume, it may be useful to add a gas before and / or during the stripping process, which reduces the explosion range. Particularly suitable for this are gases with a specific heat capacity ≥ 29 J / mol · K at 20 ° C, such as methane, ethane, propane, propene, benzene, methanol, ethanol, and ammonia, carbon dioxide, and water. C 4 -hydrocarbons are inventively preferred as sol However, additives should be avoided. Particularly suitable for the stripping are bubble columns with and without internals.

Die Abtrennung des Propans und Propylens von dem Absorptionsmittel kann auch über eine Destillation bzw. Rektifikation erfolgen, wobei die dem Fachmann geläufigen Kolonnen mit Packungen, Füllkörpern oder entsprechenden Einbauten verwendet werden können. Bevorzugte Bedingungen bei der Destillation bzw. Rektifikation sind ein Druck von 0,01 bis 5 bar, insbesondere 0,1 bis 4 bar, stärker bevorzugt 1 bis 3 bar, und eine Temperatur (im Sumpf) von 50 bis 300°C, insbesondere 150 bis 250°C.The Separation of the propane and propylene from the absorbent can also over a distillation or rectification are carried out, with those skilled in the art common Columns with packs, packing or corresponding internals can be used. Preferred conditions in the distillation or rectification are a pressure of 0.01 up to 5 bar, in particular 0.1 to 4 bar, more preferably 1 to 3 bar, and a temperature (in the bottom) of 50 to 300 ° C, especially 150 to 250 ° C.

Ein durch Strippen aus dem Absorptionsmittel gewonnenes Gasgemisch kann vor seiner Verwendung zur Beschickung der Reaktionszone B noch einer weiteren Verfahrensstufe zugeführt werden, um z. B. die Verluste an mitgestripptem Absorptionsmittel zu reduzieren (z. B. Abscheidung in Demistern und/oder Tiefenfiltern) und die Reaktionszone B so gleichzeitig vor Absorptionsmittel zu schützen oder um die Trennwirkung zwischen C3-/C4-Kohlenwasserstoffen weiter zu verbessern. Eine solche Abtrennung des Absorptionsmittels kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahrensschritten erfolgen. Eine im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugte Ausführungsform einer solchen Abtrennung ist z. B. das Quenchen des Ausgangsstromes aus der Strippvorrichtung mit Wasser. In diesem Fall wird das Absorptionsmittel aus diesem beladenen Ausgangsstrom mit Wasser herausgewaschen und der Ausgangsstrom gleichzeitig mit Wasser beladen. Diese Wäsche beziehungsweise das Quenchen kann z. B. am Kopf einer Desorptionskolonne über einem Flüssigkeits-Fangboden durch Gegensprühen von Wasser oder in einem eigenen Apparat erfolgen.One can be obtained by stripping from the absorbent gas mixture before its use for charging the reaction zone B one more supplied to further process stage be used to For example, the losses of co-stripped absorbent (eg separation in demisters and / or depth filters) and the reaction zone B at the same time before absorbing agent protect or to the separation effect between C3 / C4 hydrocarbons on to improve. Such separation of the absorbent can take place after all the process steps known in the art. One in the context of the method according to the invention preferred embodiment such a separation is z. As the quenching of the output current from the stripping device with water. In this case, the absorbent becomes washed out of this loaded output stream with water and the output current is simultaneously charged with water. This laundry or the quenching can z. B. at the top of a desorption column above a liquid collecting bottom by spraying carried out by water or in a separate apparatus.

Zur Unterstützung des Trenneffektes können im Quenchraum die Quenchoberfläche vergößernde Einbauten installiert werden, wie sie dem Fachmann von Rektifikationen, Absorptionen und Desorptionen her bekannt sind.to support of the separation effect can in the quench space, the quench surface enlarging internals be installed, as the expert of rectifications, absorptions and Desorptionsen ago known.

Wasser ist insofern ein bevorzugtes Waschmittel, da es in der nachfolgenden wenigstens einen Partialzone normalerweise nicht stört. Nachdem das Wasser das Absorptionsmittel aus dem mit Propan und Propylen beladenen Ausgangstrom herausgewaschen hat, kann das Wasser/Absorptionsmittel-Gemisch einer Phasentrennung zugeführt und der behandelte Ausgangstrom unmittelbar der Reaktionszone B zugeführt werden.water is in this respect a preferred detergent, as it is in the following normally does not bother at least one partial zone. After this the water is the absorbent from the propane and propylene has washed out loaded feed stream, the water / absorbent mixture fed to a phase separation and the treated output stream immediately to the reaction zone B supplied become.

Sowohl das im wesentlichen C3-frei gestrippte Absorptionsmittel als auch das in der Phasentrennung rückgewonnene Absorptionsmittel können für den Absorptionszweck wiederverwendet werden.Either the substantially C3-free stripped absorbent as well the recovered in the phase separation Absorbents can for the Absorption purpose to be reused.

Das in einer wie beispielhaft beschrieben durchführbaren Abtrennung anfallende, das Propan und Propen enthaltende Gasgemisch kann nun in an sich bekannter Weise zur Beschickung einer heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation des Propylens zu Acrolein und/oder Acrylsäure eingesetzt werden, wie es z. B. in der WO 01/96270 und in den Schriften DE-A 10245585, DE-A 10246119, DE-A 10313210, DE-A 10313214, DE-A 10313213, DE-A 10313212, DE-A 10308824, DE-A 10313208 und DE-A 10211275 beschrieben ist. Als Oxidationsmittel kann dabei reiner molekularer Sauerstoff, Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder jedes sonstige Gemisch aus Sauerstoff und Inertgas zugesetzt werden.The in a separation which can be carried out as described by way of example, the propane and propene containing gas mixture can now in itself known manner for charging a heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of propylene to acrolein and / or acrylic acid, such as it z. In WO 01/96270 and in DE-A 10245585, DE-A 10246119, DE-A 10313210, DE-A 10313214, DE-A 10313213, DE-A 10313212, DE-A 10308824, DE-A 10313208 and DE-A 10211275 is. The oxidizing agent may be pure molecular oxygen, Air, oxygenated air or any other mixture be added from oxygen and inert gas.

Dabei wird man beim erfindungsgemäßen Verfahren die Zusammensetzung des Beschickungsgasgemisches (vgl. DE-A 10245585 und DE-A 10246119) für die Reaktionszone B so einstellen, dass es die nachfolgenden molaren Verhältnisse erfüllt:
Propan : Propen : N2 : O2 : H2O : sonstige = 0, 5 bis 20 : 1 : 0,1 bis 40 : 0,1 bis 10 : 0 bis 20 : 0 bis 1.
In the process according to the invention, the composition of the feed gas mixture (compare DE-A 10245585 and DE-A 10246119) for the reaction zone B is adjusted so that it satisfies the following molar ratios:
Propane: propene: N 2 : O 2 : H 2 O: other = 0, 5 to 20: 1: 0.1 to 40: 0.1 to 10: 0 to 20: 0 to 1.

Mit Vorteil betragen die vorgenannten molaren Verhältnisse erfindungsgemäß = 1 bzw. 2 bis 10 : 1 : 0,5 bis 20 : 0,5 bis 5 : 0,01 bis 10 : 0 bis 1.With Advantage be the aforementioned molar ratios according to the invention = 1 or 2 to 10: 1: 0.5 to 20: 0.5 to 5: 0.01 to 10: 0 to 1.

Günstig ist es auch, wenn die vorgenannten molaren Verhältnisse erfindungsgemäß = 3 bis 6 : 1 : 1 bis 10 : 1 bis 3 : 0,1 bis 2 : 0 bis 0,5 betragen.Cheap is it also, if the aforementioned molar ratios according to the invention = 3 bis 6: 1: 1 to 10: 1 to 3: 0.1 to 2: 0 to 0.5.

In an sich bekannter Weise läuft die heterogen katalysierte Gasphasen-Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure mit molekularem Sauerstoff in zwei längs der Reaktionskoordinate aufeinanderfolgenden Schritten ab, von denen der erste zum Acrolein und der zweite vom Acrolein zur Acrylsäure führt.In in a known manner runs the heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of propylene to acrylic acid with molecular oxygen in two along the reaction coordinate successive steps, of which the first to the acrolein and the second leads from acrolein to acrylic acid.

Dieser Reaktionsablauf in zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten eröffnet in an sich bekannter Weise die Möglichkeit, die Reaktionszone B des erfindungsgemäßen Verfahrens in diesem Fall zweistufig, d.h., in zwei hintereinander angeordneten Oxidationszonen auszuführen, wobei in jeder der beiden Oxidationszonen der zu verwendende oxidische Katalysator in optimierender Weise angepasst werden kann (auch kann die Reaktion auf der Stufe des Acrolein abgebrochen werden). So wird für die erste Oxidationszone (Propylen → Acrolein) in der Regel ein Katalysator auf der Basis von die Elementkombination Mo-Bi-Fe enthaltenden Multimetalloxiden bevorzugt, während für die zweite Oxidationszone (Acrolein → Acrylsäure) normalerweise Katalysatoren auf der Basis von die Elementkombination Mo-V enthaltenden Multimetalloxiden bevorzugt werden.This reaction sequence in two successive steps opens in a conventional manner the possibility of the reaction zone B of the process according to the invention in this case two stages, ie, execute in two consecutively arranged oxidation zones, wherein in each of the two oxidation the oxidic catalyst to be used can be optimally adjusted (also the reaction can be stopped at the acrolein stage). Thus, for the first oxidation zone (propylene → acrolein), preference is generally given to using a catalyst based on the multimetal oxides containing the element combination Mo-Bi-Fe, while for the second oxidation zone (acrolein → acrylic acid) catalysts based on the element combination Mo -V containing multimetal oxides are preferred.

Entsprechende Multimetalloxidkatalysatoren für die beiden Oxidationszonen sind vielfach vorbeschrieben und dem Fachmann wohlbekannt. Beispielsweise verweist die EP-A 253 409 auf Seite 5 auf entsprechende US-Patente.Appropriate Multimetal oxide catalysts for the two oxidation zones are often described above and the Expert well known. For example, EP-A 253 409 Page 5 for related US patents.

Günstige Katalysatoren für die beiden Oxidationszonen offenbaren auch die DE-A 4 431 957, die DE-A 102004025445 und die DE-A 4431949. Dieses gilt insbesondere für jene der allgemeinen Formel I in den beiden vorgenannten Schriften. Besonders vorteilhafte Katalysatoren für die beiden Oxidationszonen offenbaren die Schriften DE-A 10325488, DE-A 10325487, DE-A 10353954, DE-A 10344149, DE-A 10351269, DE-A 10350812, DE-A 10350822.Cheap catalysts for the Both oxidation zones also disclose DE-A 4 431 957, DE-A 102004025445 and DE-A 4431949. This applies in particular to those of the general formula I in the two aforementioned publications. Particularly advantageous catalysts for the Both oxidation zones reveal the specifications DE-A 10325488, DE-A 10325487, DE-A 10353954, DE-A 10344149, DE-A 10351269, DE-A 10350812, DE-A 10350822.

Die vorgenannten Schriften offenbaren auch erfindungsgemäß geeignete Gasphasenpartialoxidationsverfahren.The The abovementioned documents also disclose suitable ones according to the invention Gasphasenpartialoxidationsverfahren.

Für den ersten Schritt der Partialoxidation, die heterogen katalysierte Gasphasen-Partialoxidation von Propylen zu Acrolein, kommen, wie bereits gesagt, prinzipiell alle Mo, Bi und Fe enthaltenden Multimetalloxidmassen in Betracht.For the first Partial oxidation step, heterogeneously catalyzed gas-phase partial oxidation from propylene to acrolein, come, as already said, in principle all Mo, Bi and Fe containing Multimetalloxidmassen into consideration.

Dies sind insbesondere die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formel I der DE-A 19955176, die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formel I der DE-A 19948523, die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formeln I, II und III der DE-A 10101695, die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formeln I, II und III der DE-A 19948248 und die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formeln I, II und III der DE-A 19955168 sowie die in der EP-A 700714 genannten Multimetalloxidaktivmassen.This In particular, the multimetal oxide active materials are the general ones Formula I of DE-A 19955176, the multimetal oxide active materials of the general Formula I of DE-A 19948523, the Multimetalloxidaktivmassen the general Formulas I, II and III of DE-A 10101695, the multimetal oxide active compounds of the general formulas I, II and III of DE-A 19948248 and the Multimetalloxidaktivmassen the general formulas I, II and III of DE-A 19955168 and the in EP-A 700714 mentioned Multimetalloxidaktivmassen.

Ferner eignen sich für diesen Oxidationsschritt die Mo, Bi und Fe enthaltenden Multimetalloxidkatalysatoren die in den Schriften DE-A 10046957, DE-A 10063162, DE-C 3338380, DE-A 19902562, EP-A 15565, DE-C 2380765, EP-A 807465, EP-A 279374, DE-A 3300044, EP-A 575897, US-A 4438217, DE-A 19855913, WO 98/24746, DE-A 19746210 (diejenigen der allgemeinen Formel II), JP-A 91/294239, EP-A 293224 und EP-A 700714 offenbart werden. Dies gilt insbesondere für die beispielhaften Ausfüh rungsformen in diesen Schriften, unter denen jene der EP-A 15565, der EP-A 575897, der DE-A 19746210 und der DE-A 19855913 besonders bevorzugt werden. Besonders hervorzuheben sind in diesem Zusammenhang ein Katalysator gemäß Beispiel 1 c aus der EP-A 15565 sowie ein in entsprechender Weise herzustellender Katalysator, dessen Aktivmasse jedoch die Zusammensetzung Mo12Ni6,5Zn2Fe2Bi1P0,0065K0,06Ox·10SiO2 aufweist. Ferner sind hervorzuheben das Beispiel mit der laufenden Nr. 3 aus der DE-A 19855913 (Stöchiometrie: Mo12Co7Fe3Bi0,6K0,08Si1,6Ox) als Hohlzylindervollkatalysator der Geometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Höhe × Innendurchmesser) sowie der Multimetalloxid II – Vollkatalysator gemäß Beispiel 1 der DE-A 19746210. Ferner wären die Multimetalloxid-Katalysatoren der US-A 4438217 zu nennen. Letzteres gilt insbesondere dann, wenn diese Hohlzylinder eine Geometrie 5,5 mm × 3 mm × 3,5 mm, oder 5 mm × 2 mm × 2 mm, oder 5 mm × 3 mm × 2 mm, oder 6 mm × 3 mm × 3 mm, oder 7 mm × 3 mm × 4 mm (jeweils Außendurchmesser × Höhe × Innendurchmesser) aufweisen. Weitere mögliche Katalysatorgeometrien sind in diesem Zusammenhang Stränge (z. B. 7,7 mm Länge und 7 mm Durchmesser; oder 6,4 mm Länge und 5,7 mm Durchmesser).Also suitable for this oxidation step are the multimetal oxide catalysts containing Mo, Bi and Fe which are described in DE-A 10046957, DE-A 10063162, DE-C 3338380, DE-A 19902562, EP-A 15565, DE-C 2380765, EP-A A 807465, EP-A 279374, DE-A 3300044, EP-A 575897, US-A 4438217, DE-A 19855913, WO 98/24746, DE-A 19746210 (those of the general formula II), JP-A 91 / 294239, EP-A 293224 and EP-A 700714 are disclosed. This applies in particular to the exemplary Ausfüh tion forms in these documents, among which those of EP-A 15565, EP-A 575897, DE-A 19746210 and DE-A 19855913 are particularly preferred. Particularly noteworthy in this context are a catalyst according to Example 1 c of EP-A 15565 and a catalyst to be prepared in a corresponding manner, the active composition but the composition Mo 12 Ni 6.5 Zn 2 Fe 2 Bi 1 P 0.0065 K 0, 06 O x · 10SiO 2 . Further mention should be made of the example with the running No. 3 from DE-A 19855913 (stoichiometry: Mo 12 Co 7 Fe 3 Bi 0.6 K 0.08 Si 1.6 O x ) as a hollow cylinder full catalyst of the geometry 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × height × inner diameter) and the multimetal oxide II - full catalyst according to Example 1 of DE-A 19746210. Furthermore, the multimetal oxide catalysts of US Pat. No. 4,438,217 may be mentioned. The latter applies in particular when these hollow cylinders have a geometry of 5.5 mm × 3 mm × 3.5 mm, or 5 mm × 2 mm × 2 mm, or 5 mm × 3 mm × 2 mm, or 6 mm × 3 mm × 3 mm, or 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × height × inner diameter). Other possible catalyst geometries in this context are strands (eg 7.7 mm in length and 7 mm in diameter, or 6.4 mm in length and 5.7 mm in diameter).

Eine Vielzahl der für den Schritt vom Propylen zum Acrolein geeigneten Multimetalloxidaktivmassen lässt sich unter der allgemeinen Formel IV, Mo12BiaFebX1 cX2 dX3 eX4 fOn (IV),in der die Variablen nachfolgende Bedeutung aufweisen:
X1 = Nickel und/oder Kobalt,
X2 = Thallium, ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall,
X3 = Zink, Phosphor, Arsen, Bor, Antimon, Zinn, Cer, Blei und/oder Wolfram,
X4 = Silicium, Aluminium, Titan und/oder Zirkonium,
a = 0,5 bis 5,
b = 0,01 bis 5, vorzugsweise 2 bis 4,
c = 0 bis 10, vorzugsweise 3 bis 10,
d = 0 bis 2, vorzugsweise 0,02 bis 2,
e = 0 bis 8, vorzugsweise 0 bis 5,
f = 0 bis 10 und
n = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in IV bestimmt wird,
subsummieren.
A multiplicity of the multimetal oxide active compositions suitable for the step from propylene to acrolein can be obtained under the general formula IV Mo 12 Bi a Fe b X 1 c X 2 d X 3 e X 4 f O n (IV) in which the variables have the following meaning:
X 1 = nickel and / or cobalt,
X 2 = thallium, an alkali metal and / or an alkaline earth metal,
X 3 = zinc, phosphorus, arsenic, boron, antimony, tin, cerium, lead and / or tungsten,
X 4 = silicon, aluminum, titanium and / or zirconium,
a = 0.5 to 5,
b = 0.01 to 5, preferably 2 to 4,
c = 0 to 10, preferably 3 to 10,
d = 0 to 2, preferably 0.02 to 2,
e = 0 to 8, preferably 0 to 5,
f = 0 to 10 and
n = a number determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in IV,
subsumed.

Sie sind in an sich bekannter Weise erhältlich (siehe z. B. die DE-A 4023239) und werden üblicherweise in Substanz zu Kugeln, Ringen oder Zylindern geformt oder auch in Gestalt von Schalenkatalysatoren, d.h., mit der Aktivmasse beschichteten vorgeformten, inerten Trägerkörpern, eingesetzt. Selbstverständlich können sie aber auch in Pulverform als Katalysatoren angewendet werden.she are available in a manner known per se (see, for example, DE-A 4023239) and are customary in substance to spheres, rings or cylinders shaped or in Shape of shell catalysts, i.e. coated with the active composition preformed, inert support bodies used. Of course can you but also be used in powder form as catalysts.

Prinzipiell können Aktivmassen der allgemeinen Formel IV in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, dass man von geeigneten Quellen ihrer elementaren Konstituenten ein möglichst inniges, vorzugsweise feinteiliges, ihrer Stöchiometrie entsprechend zusammengesetztes, Trockengemisch erzeugt und dieses bei Temperaturen von 350 bis 650°C calciniert. Die Calcination kann sowohl unter Inertgas als auch unter einer oxidativen Atmosphäre wie z. B. Luft (Gemisch aus Inertgas und Sauerstoff) sowie auch unter reduzierender Atmosphäre (z. B. Gemisch aus Inertgas, NH3, CO und/oder H2) erfolgen. Die Calcinationsdauer kann einige Minuten bis einige Stunden betragen und nimmt üblicherweise mit der Temperatur ab. Als Quellen für die elementaren Konstituenten der Multimetalloxidaktivmassen IV kommen solche Verbindungen in Betracht, bei denen es sich bereits um Oxide handelt und/oder um solche Verbindungen, die durch Erhitzen, wenigstens in Anwesenheit von Sauerstoff, in Oxide überführbar sind.In principle, active compounds of the general formula IV can be prepared in a simple manner by producing an intimate, preferably finely divided, stoichiometrically composed, dry mixture of suitable sources of their elemental constituents and calcining this at temperatures of 350 to 650 ° C. The calcination can be carried out both under inert gas and under an oxidative atmosphere such. As air (mixture of inert gas and oxygen) and also under a reducing atmosphere (eg., Mixture of inert gas, NH 3 , CO and / or H 2 ) take place. The calcination time can be several minutes to several hours and usually decreases with temperature. Suitable sources of the elemental constituents of the multimetal oxide active compositions IV are those compounds which are already oxides and / or those compounds which can be converted into oxides by heating, at least in the presence of oxygen.

Neben den Oxiden kommen als solche Ausgangsverbindungen vor allem Halogenide, Nitrate, Formiate, Oxalate, Citrate, Acetate, Carbonate, Aminkomplexe, Ammonium-Salze und/oder Hydroxide in Betracht (Verbindungen wie NH4OH, (NH4)2CO3, NH4NO3, NH4CHO2, CH3OOOH, NH4CH3CO2 und/oder Ammoniumoxalat, die spätestens beim späteren Calcinieren zu gasförmig entweichenden Verbindungen zerfallen und/oder zersetzt werden können, können in das innige Trockengemisch zusätzlich eingearbeitet werden).In addition to the oxides, suitable starting compounds in particular are halides, nitrates, formates, oxalates, citrates, acetates, carbonates, amine complexes, ammonium salts and / or hydroxides (compounds such as NH 4 OH, (NH 4 ) 2 CO 3 , NH 4 NO 3 , NH 4 CHO 2 , CH 3 OOOH, NH 4 CH 3 CO 2 and / or ammonium oxalate, which can disintegrate and / or decompose into gaseous compounds at the latest during later calcination, can be additionally incorporated into the intimate dry mixture) ,

Das innige Vermischen der Ausgangsverbindungen zur Herstellung von Multimetalloxidaktivmassen IV kann in trockener oder in nasser Form erfolgen. Erfolgt es in trockener Form, so werden die Ausgangsverbindungen zweckmäßigerweise als feinteilige Pulver eingesetzt und nach dem Mischen und gegebenenfalls Verdichten der Calcinierung unterworfen. Vorzugsweise erfolgt das innige Vermischen jedoch in nasser Form. Üblicherweise werden dabei die Ausgangsverbindungen in Form einer wässrigen Lösung und/oder Suspension miteinander vermischt. Besonders innige Trockengemische werden beim beschriebenen Mischverfahren dann erhalten, wenn ausschließlich von in gelöster Form vorliegenden Quellen der elementaren Konstituenten ausgegangen wird. Als Lösungsmittel wird bevorzugt Wasser eingesetzt. Anschließend wird die erhaltene wässrige Masse getrocknet, wobei der Trocknungsprozess vorzugsweise durch Sprühtrocknung der wässrigen Mischung mit Austrittstemperaturen von 100 bis 150°C erfolgt.The intimate mixing of the starting compounds for the preparation of multimetal oxide active materials IV can be done in dry or wet form. It happens in dry Form, the starting compounds are expediently as finely divided Powder used and after mixing and optionally compacting subjected to calcination. Preferably, the intimate mixing takes place but in wet form. Usually be the starting compounds in the form of an aqueous solution and / or suspension mixed together. Especially intimate dry mixtures are then obtained in the described mixing method, if only from in dissolved Form present sources of elementary constituents becomes. As a solvent Water is preferably used. Subsequently, the resulting aqueous mass dried, the drying process preferably by spray drying the aqueous Mixture with outlet temperatures of 100 to 150 ° C takes place.

Die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formel IV können für den Schritt "Propylen → Acrolein" sowohl in Pulverform als auch zu bestimmten Katalysatorgeometrien geformt eingesetzt werden, wobei die Formgebung vor oder nach der abschließenden Calcination erfolgen kann. Beispielsweise können aus der Pulverform der Aktivmasse oder ihrer uncalcinierten und/oder partiell calcinierten Vorläufermasse durch Verdichten zur gewünschten Katalysatorgeometrie (z. B. durch Tablettieren, Extrudieren oder Strangpressen) Vollkatalysatoren hergestellt werden, wobei gegebenenfalls Hilfsmittel wie z. B. Graphit oder Stearinsäure als Gleitmittel und/oder Formhilfsmittel und Verstärkungsmittel wie Mikrofasern aus Glas, Asbest, Siliciumcarbid oder Kaliumtitanat zugesetzt werden können. Geeignete Vollkatalysatorgeometrien sind z. B. Vollzylinder oder Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser und einer Länge von 2 bis 10 mm. Im Fall der Hohlzylinder ist eine Wandstärke von 1 bis 3 mm zweckmäßig. Selbstverständlich kann der Vollkatalysator auch Kugelgeometrie aufweisen, wobei der Kugeldurchmesser 2 bis 10 mm betragen kann.The Multimetal oxide active compounds of the general formula IV can be used for the step "propylene → acrolein" both in powder form used as well as molded to specific catalyst geometries The shaping before or after the final calcination can be done. For example, you can from the powder form of the active composition or its uncalcined and / or partially calcined precursor by compacting to the desired Catalyst geometry (eg by tabletting, extruding or Extrusion) Vollkatalysatoren be prepared, where appropriate Aids such. As graphite or stearic acid as a lubricant and / or Molding aids and reinforcing agents such as glass microfibers, asbestos, silicon carbide or potassium titanate can be added. Suitable Vollkatalysatorgeometrien are z. B. solid cylinder or hollow cylinder with an outer diameter and a length from 2 to 10 mm. In the case of the hollow cylinder is a wall thickness of 1 to 3 mm appropriate. Of course you can the full catalyst also have spherical geometry, wherein the ball diameter 2 to 10 mm can be.

Eine besonders günstige Hohlzylindergeometrie beträgt 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser), insbesondere im Fall von Vollkatalysatoren.A especially cheap Hollow cylinder geometry is 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter), especially in the case of full catalysts.

Selbstverständlich kann die Formgebung der pulverförmigen Aktivmasse oder ihrer pulverförmigen, noch nicht und/oder partiell calcinierten, Vorläufermasse auch durch Aufbringen auf vorgeformte inerte Katalysatorträger erfolgen. Die Beschichtung der Trägerkörper zur Herstellung der Schalenkatalysatoren wird in der Regel in einem geeigneten drehbaren Behälter ausgeführt, wie es z. B. aus der DE-A 2909671, der EP-A 293859 oder aus der EP-A 714700 bekannt ist. Zweckmäßigerweise wird zur Beschichtung der Trägerkörper die aufzubringende Pulvermasse befeuchtet und nach dem Aufbringen, z. B. mittels heißer Luft, wieder getrocknet. Die Schichtdicke der auf den Trägerkörper aufgebrachten Pulvermasse wird zweckmäßigerweise im Bereich 10 bis 1000 μm, bevorzugt im Bereich 50 bis 500 μm und besonders bevorzugt im Bereich 150 bis 250 μm liegend, gewählt.Of course, the shaping of the pulverulent active composition or its pulverulent, not yet and / or partially calcined, precursor composition can also be effected by application to preformed inert catalyst supports. The coating of the carrier body for the preparation of the coated catalysts is usually carried out in a suitable rotatable container, as z. B. from DE-A 2909671, EP-A 293859 or from EP-A 714700 is known. Appropriately, the carrier body is used for coating moistened the applied powder mass and after application, for. B. by means of hot air, dried again. The layer thickness of the powder mass applied to the carrier body is expediently chosen to be in the range 10 to 1000 μm, preferably in the range 50 to 500 μm and particularly preferably in the range 150 to 250 μm.

Als Trägermaterialien können dabei übliche poröse oder unporöse Aluminiumoxide, Siliciumdioxid, Thoriumdioxid, Zirkondioxid, Siliciumcarbid oder Silikate wie Magnesium- oder Aluminiumsilikat verwendet werden. Sie verhalten sich bezüglich der dem erfindungsgemäßen Verfahren unterliegenden Zielreaktion in der Regel im wesentlichen inert. Die Trägerkörper können regelmäßig oder unregelmäßig geformt sein, wobei regelmäßig geformte Trägerkörper mit deutlich ausgebildeter Oberflächenrauhigkeit, z. B. Kugeln oder Hohlzylinder, bevorzugt werden. Geeignet ist die Verwendung von im wesentlichen unporösen, oberflächenrauhen, kugelförmigen Trägern aus Steatit, deren Durchmesser 1 bis 10 mm bzw. bis 8 mm, bevorzugt 4 bis 5 mm beträgt. Geeignet ist aber auch die Verwendung von Zylindern als Trägerkörper, deren Länge 2 bis 10 mm und deren Außendurchmesser 4 bis 10 mm beträgt. Im Fall von erfindungs gemäß geeigneten Ringen als Trägerkörper liegt die Wanddicke darüber hinaus üblicherweise bei 1 bis 4 mm. Erfindungsgemäß bevorzugt zu verwendende ringförmige Trägerkörper besitzen eine Länge von 2 bis 6 mm, einen Außendurchmesser von 4 bis 8 mm und eine Wanddicke von 1 bis 2 mm. Erfindungsgemäß geeignet sind vor allem auch Ringe der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) als Trägerkörper. Die Feinheit der auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufzubringenden katalytisch aktiven Oxidmassen wird selbstredend an die gewünschte Schalendicke angepasst (vgl. EP-A 714 700).When support materials can usual porous or nonporous Aluminas, silica, thoria, zirconia, silicon carbide or silicates such as magnesium or aluminum silicate are used. They are behaving the method of the invention underlying target reaction is generally substantially inert. The carrier bodies can be regular or irregular shaped being regularly shaped Carrier body with clearly formed surface roughness, z. As balls or hollow cylinders, are preferred. Suitable is the Use of substantially non-porous, surface rough, spherical carriers Steatite whose diameter is 1 to 10 mm or 8 mm, preferably 4 to 5 mm. But is also suitable for the use of cylinders as a carrier body whose Length 2 up to 10 mm and their outer diameter 4 to 10 mm. In the case of fiction, according to suitable Rings as a carrier body lies the wall thickness over it usually at 1 to 4 mm. According to the invention preferred to be used annular Own carrier body a length from 2 to 6 mm, an outer diameter from 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. Suitable according to the invention are above all rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as a carrier body. The Fineness of the surface of the carrier body to be applied catalytically active oxide masses will of course be of the desired shell thickness adapted (see EP-A 714 700).

Für den Schritt vom Propylen zum Acrolein zu verwendende Multimetalloxidaktivmassen sind ferner Massen der allgemeinen Formel V, [Y1 a'Y2 b'Ox']p[Y3 c'Y4 d'Y5 e'Y6 fY7 g'Y2 h'Oy']q (V), in der die Variablen folgende Bedeutung haben:
Y1 = nur Wismut oder Wismut und wenigstens eines der Elemente Tellur, Antimon, Zinn und Kupfer,
Y2 = Molybdän oder Molybdän und Wolfram,
Y3 = ein Alkalimetall, Thallium und/oder Samarium,
Y4 = ein Erdalkalimetall, Nickel, Kobalt, Kupfer, Mangan, Zink, Zinn, Cadmium und/oder Quecksilber,
Y5 = Eisen oder Eisen und wenigstens eines der Elemente Chrom und Cer,
Y6 = Phosphor, Arsen, Bor und/oder Antimon,
Y7 = ein seltenes Erdmetall, Titan, Zirkonium, Niob, Tantal, Rhenium, Ruthenium, Rhodium, Silber, Gold, Aluminium, Gallium, Indium, Silicium, Germanium, Blei, Thorium und/oder Uran,
a' = 0,01 bis 8,
b' = 0,1 bis 30,
c' = 0 bis 4,
d' = 0 bis 20,
e' > 0 bis 20,
f' = 0 bis 6,
g' = 0 bis 15,
h' = 8 bis 16,
x', y' = Zahlen, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in V bestimmt werden und
p, q = Zahlen, deren Verhältnis p/q 0,1 bis 10 beträgt, enthaltend dreidimensional ausgedehnte, von ihrer lokalen Umgebung aufgrund ihrer von ihrer lokalen Umgebung verschiedenen Zusammensetzung abgegrenzte, Bereiche der chemischen Zusammensetzung Y1 a'Y2 b'Ox', deren Größtdurchmesser (längste durch den Schwerpunkt des Bereichs gehende direkte Verbindungsstrecke zweier auf der Oberfläche (Grenzfläche) des Bereichs befindlicher Punkte) 1 nm bis 100 μm, häufig 10 nm bis 500 nm oder 1 μm bis 50 bzw. 25 μm, beträgt.
For the step from propylene to acrolein to be used Multimetalloxidaktivmassen are also compounds of the general formula V, [Y 1 a ' Y 2 b' O x ' ] p [Y 3 c' Y 4 d ' Y 5 e' Y 6 f Y 7 g ' Y 2 h' O y ' ] q (V) in which the variables have the following meaning:
Y 1 = only bismuth or bismuth and at least one of the elements tellurium, antimony, tin and copper,
Y 2 = molybdenum or molybdenum and tungsten,
Y 3 = an alkali metal, thallium and / or samarium,
Y 4 = an alkaline earth metal, nickel, cobalt, copper, manganese, zinc, tin, cadmium and / or mercury,
Y 5 = iron or iron and at least one of the elements chromium and cerium,
Y 6 = phosphorus, arsenic, boron and / or antimony,
Y 7 = a rare earth metal, titanium, zirconium, niobium, tantalum, rhenium, ruthenium, rhodium, silver, gold, aluminum, gallium, indium, silicon, germanium, lead, thorium and / or uranium,
a '= 0.01 to 8,
b '= 0.1 to 30,
c '= 0 to 4,
d '= 0 to 20,
e '> 0 to 20,
f '= 0 to 6,
g '= 0 to 15,
h '= 8 to 16,
x ', y' = numbers which are determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in V, and
p, q = numbers whose ratio p / q is 0.1 to 10, containing three-dimensionally expanded regions of the chemical composition Y 1 a ' Y 2 b' O x, demarcated from their local environment due to their different composition from their local environment ' whose largest diameter (longest through the center of gravity of the area going direct link of two located on the surface (interface) of the area points) 1 nm to 100 microns, often 10 nm to 500 nm or 1 micron to 50 or 25 microns.

Besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Multimetalloxidmassen V sind solche, in denen Y1 nur Wismut ist.Particularly advantageous multimetal oxide compositions V are those in which Y 1 is only bismuth.

Unter diesen werden wiederum jene bevorzugt, die der allgemeinen Formel VI, [Bia''Z2 b''Ox'']p''[Z2 12Z3 c''Z4 d''Fee''Z5 f''Z6 g''Z7 h''Oy'']q'' (VI),in der die Varianten folgende Bedeutung haben:
Z2 = Molybdän oder Molybdän und Wolfram,
Z3 = Nickel und/oder Kobalt,
Z4 = Thallium, ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall,
Z5 = Phosphor, Arsen, Bor, Antimon, Zinn, Cer und/oder Blei,
Z6 = Silicium, Aluminium, Titan und/oder Zirkonium,
Z7 = Kupfer, Silber und/oder Gold,

a'' = 0,1 bis 1,
b'' = 0,2 bis 2,
c'' = 3 bis 10,
d'' = 0,02 bis 2,
e'' = 0,01 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 3,
f'' = 0 bis 5,
g'' = 0 bis 10,
h'' = 0 bis 1,
x'', y'' = Zahlen, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Element in VI bestimmt werden,
p'', q'' = Zahlen, deren Verhältnis p''/q'' 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 2 beträgt, entsprechen, wobei diejenigen Massen VI ganz besonders bevorzugt werden, in denen
Z2 b''= (Wolfram)b'' und Z2 12 = (Molybdän)12 ist.
Among these, those which are of the general formula VI, [Bi a '' Z 2 b '' O x '' ] p '' [Z 2 12 Z 3 c '' Z 4 d '' Fe e '' Z 5 f '' Z 6 g '' Z 7 h '' O y'' ] q'' (VI), in which the variants have the following meaning:
Z 2 = molybdenum or molybdenum and tungsten,
Z 3 = nickel and / or cobalt,
Z 4 = thallium, an alkali metal and / or an alkaline earth metal,
Z 5 = phosphorus, arsenic, boron, antimony, tin, cerium and / or lead,
Z 6 = silicon, aluminum, titanium and / or zirconium,
Z 7 = copper, silver and / or gold,

a '' = 0.1 to 1,
b '' = 0.2 to 2,
c '' = 3 to 10,
d "= 0.02 to 2,
e "= 0.01 to 5, preferably 0.1 to 3,
f '' = 0 to 5,
g '' = 0 to 10,
h '' = 0 to 1,
x '', y '' = numbers determined by the valency and frequency of the element other than oxygen in VI,
p '', q '' = numbers whose ratio p '' / q '' is 0.1 to 5, preferably 0.5 to 2, wherein those compounds VI are very particularly preferred in which
Z 2 b '' = (tungsten) b '' and Z 2 12 = (molybdenum) 12 .

Ferner ist es von Vorteil, wenn wenigstens 25 mol-% (bevorzugt wenigstens 50 mol-% und besonders bevorzugt 100 mol-%) des gesamten Anteils [Y1 a'Y2 b'Ox']p([Bia''Z2 b''Ox'']p'') der erfindungsgemäß geeigneten Multimetalloxidmassen V (Multimetalloxidmassen VI) in den erfindungsgemäß geeigneten Multimetalloxidmassen V (Multimetalloxidmassen VI) in Form dreidimensional ausgedehnter, von ihrer lokalen Umgebung aufgrund ihrer von ihrer lokalen Umgebung verschiedenen chemischen Zusammensetzung abgegrenzter, Bereiche der chemischen Zusammensetzung
Y1 a'Y2 b'Ox' [Bia''Z2 b''Ox''] vorliegen, deren Größtdurchmesser im Bereich 1 nm bis 100 μm liegt.
Furthermore, it is advantageous if at least 25 mol% (preferably at least 50 mol% and particularly preferably 100 mol%) of the total fraction [Y 1 a ' Y 2 b' O x ' ] p ([Bi a'' Z 2 b " O x" ] p " ) of the multimetal oxide materials V (multimetal oxide materials VI) which are suitable according to the invention in the multimetal oxide compositions V (multimetal oxide compositions VI) which are suitable according to the invention in the form of three-dimensionally extended chemical substances which differ from their local environment because of their local environment Composition of demarcated, areas of chemical composition
Y 1 a ' Y 2 b' O x ' [Bi a'' Z 2 b'' O x'' ] are present whose largest diameter in the range 1 nm to 100 microns.

Hinsichtlich der Formgebung gilt bezüglich Multimetalloxidmassen V-Katalysatoren das bei den Multimetalloxidmassen IV-Katalysatoren Gesagte.Regarding the shaping applies with respect Multimetal oxide V-catalysts in the multimetal oxide materials IV catalysts said.

Die Herstellung von Multimetalloxidmassen V-Aktivmassen ist z. B. in der EP-A 575897 sowie in der DE-A 19855913 beschrieben.The Preparation of Multimetal Oxide Compounds V-Active Compounds is, for. In EP-A 575897 and in DE-A 19855913 described.

Die vorstehend empfohlenen inerten Trägermaterialien kommen u.a. auch als inerte Materialien zur Verdünnung und/oder Abgrenzung der entsprechenden Katalysatorfestbetten, bzw. als deren schützende und/oder das Gasgemisch aufheizende Vorschüttung in Betracht.The The above-recommended inert support materials include i.a. also as inert materials for dilution and / or delimitation of corresponding fixed catalyst beds, or as their protective and / or the gas mixture heating pre-feed into consideration.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß sich alle Katalysatoren und Multimetalloxidmassen, die für den Schritt vom Propylen zum Acrolein als geeignet empfohlen wurden, sich grundsätzlich auch für die Partialammoxidation von Propylen zu Acrylnitril eignen.At this point should be mentioned that yourself all catalysts and multimetal oxide materials used for the step from propylene to acrolein were also recommended in principle for the Partialammoxidation of propylene to acrylonitrile are suitable.

Für den zweiten Schritt, die heterogen katalysierte Gasphasen-Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure, kommen, wie bereits gesagt, prinzipiell alle Mo und V enthaltenden Multimetalloxidmassen als Aktivmassen in Betracht, z. B. jene der DE-A 10046928.For the second Step, the heterogeneously catalyzed gas-phase partial oxidation of Acrolein to acrylic acid, come, as already said, in principle all Mo and V containing Multimetal oxide compositions as active compounds into consideration, for. B. those of DE-A 10046928.

Eine Vielzahl derselben, z. B. diejenigen der DE-A 19815281, lässt sich unter der allgemeinen Formel VII, Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (VII),in der die Variablen folgende Bedeutung haben:
X1 = W, Nb, Ta, Cr und/oder Ce,
X2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn und/oder Zn,
X3 = Sb und/oder Bi,
X4 = eines oder mehrere Alkalimetalle,
X5 = eines oder mehrere Erdalkalimetalle,
X6 = Si, Al, Ti und/oder Zr,
a = 1 bis 6,
b = 0,2 bis 4,
c = 0,5 bis 18,
d = 0 bis 40,
e = 0 bis 2,
f = 0 bis 4,
g = 0 bis 40 und
n = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in VII bestimmt wird,
subsummieren.
A variety of the same, for. B. those of DE-A 19815281, can be found under the general formula VII, Mo 12 V a X 1 b X 2 c X 3 d X 4 e X 5 f X 6 g O n (VII) in which the variables have the following meaning:
X 1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce,
X 2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn,
X 3 = Sb and / or Bi,
X 4 = one or more alkali metals,
X 5 = one or more alkaline earth metals,
X 6 = 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 to 2,
f = 0 to 4,
g = 0 to 40 and
n = a number which is determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in VII,
subsumed.

Erfindungsgemäß bevorzugte Ausführungsformen innerhalb der aktiven Multimetalloxide VII sind jene, die von den nachfolgenden Bedeutungen der Variablen der allgemeinen Formel VII erfasst werden:
X1 = W, Nb, und/oder Cr,
X2 = Cu, Ni, Co, und/oder Fe,
X3 = Sb,
X4 = Na und/oder K,
X5 = Ca, Sr und/oder Ba,
X6 = Si, Al, und/oder Ti,
a = 1,5 bis 5,
b = 0,5 bis 2,
c = 0,5 bis 3,
d = 0 bis 2,
e = 0 bis 0,2,
f = 0 bis 1 und
n = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in VII bestimmt wird.
Preferred embodiments within the active multimetal oxides VII according to the invention are those which are covered by the following meanings of the variables of general formula VII:
X 1 = W, Nb, and / or Cr,
X 2 = Cu, Ni, Co, and / or Fe,
X 3 = Sb,
X 4 = Na and / or K,
X 5 = Ca, Sr and / or Ba,
X 6 = Si, Al, and / or Ti,
a = 1.5 to 5,
b = 0.5 to 2,
c = 0.5 to 3,
d = 0 to 2,
e = 0 to 0.2,
f = 0 to 1 and
n = a number determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in VII.

Erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugte Multimetalloxide VII sind jedoch jene der allgemeinen Formel VIII, Mo12Va'Y1 b'Y2 c'Y5 fY6 g'On' (VIII),mit
Y1 = W und/oder Nb,
Y2 = Cu und/oder Ni,
Y5 = Ca und/oder Sr,
Y6 = Si und/oder Al,
a' = 2 bis 4,
b' = 1 bis 1,5,
c' = 1 bis 3,
f = 0 bis 0,5
g' = 0 bis 8 und
n' = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elementen in VIII bestimmt wird.
However, very particularly preferred multimetal oxides VII according to the invention are those of the general formula VIII Mo 12 V a ' Y 1 b' Y 2 c ' Y 5 f Y 6 g' O n ' (VIII), With
Y 1 = W and / or Nb,
Y 2 = Cu and / or Ni,
Y 5 = Ca and / or Sr,
Y 6 = Si and / or Al,
a '= 2 to 4,
b '= 1 to 1.5,
c '= 1 to 3,
f = 0 to 0.5
g '= 0 to 8 and
n '= a number which is determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in VIII.

Die erfindungsgemäß geeigneten Multimetalloxidaktivmassen (VII) sind in an sich bekannter, z. B. in der DE-A 4335973 oder in der EP-A 714700 offenbarter, Weise erhältlich.The suitable according to the invention Multimetal oxide active materials (VII) are known per se, for. B. available in DE-A 4335973 or in EP-A 714700.

Prinzipiell können für den Schritt "Acrolein → Acrylsäure" geeignete Multimetalloxidaktivmassen, insbesondere solche der allgemeinen Formel VII, in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, dass man von geeigneten Quellen ihrer elementaren Konstituenten ein möglichst inniges, vorzugsweise feinteiliges, ihrer Stöchiometrie entsprechend zusammengesetztes, Trockengemisch erzeugt und dieses bei Temperaturen von 350 bis 600°C calciniert. Die Calcination kann sowohl unter Inertgas als auch unter einer oxidativen Atmosphäre wie z. B. Luft (Gemisch aus Inertgas und Sauerstoff) sowie auch unter reduzierender Atmosphäre (z. B. Gemische aus Inertgas und reduzierenden Gasen wie H2, NH3, CO, Methan und/oder Acrolein oder die genannten reduzierend wirkenden Gase für sich) durchgeführt werden. Die Calcinationsdauer kann einige Minuten bis einige Stunden betragen und nimmt üblicherweise mit der Temperatur ab. Als Quellen für die elementaren Konstituenten der Multimetalloxidaktivmassen VII kommen solche Verbindungen in Betracht, bei denen es sich bereits um Oxide handelt und/oder um solche Verbindungen, die durch Erhitzen, wenigstens in Anwesenheit von Sauerstoff, in Oxide überführbar sind.In principle, suitable for the step "acrolein → acrylic acid" suitable Multimetalloxidaktivmassen, especially those of the general formula VII, in a simple manner be prepared by suitable sources of their elemental constituents an intimate, preferably finely divided, their stoichiometry correspondingly composed, dry mixture and this calcined at temperatures of 350 to 600 ° C. The calcination can be carried out both under inert gas and under an oxidative atmosphere such. As air (mixture of inert gas and oxygen) as well as under a reducing atmosphere (eg., Mixtures of inert gas and reducing gases such as H 2 , NH 3 , CO, methane and / or acrolein or said reducing acting gases per se) performed become. The calcination time can be several minutes to several hours and usually decreases with temperature. Suitable sources of the elemental constituents of the multimetal oxide active compounds VII are those compounds which are already oxides and / or those compounds which can be converted into oxides by heating, at least in the presence of oxygen.

Das innige Vermischen der Ausgangsverbindungen zur Herstellung von Multimetalloxidmassen VII kann in trockener oder in nasser Form erfolgen. Erfolgt es in trockener Form, so werden die Ausgangsverbindungen zweckmäßigerweise als feinteilige Pulver eingesetzt und nach dem Mischen und gegebenenfalls Verdichten der Calcinierung unterworfen. Vorzugsweise erfolgt das innige Vermischen jedoch in nasser Form.The intimate mixing of the starting compounds for the preparation of multimetal oxide materials VII can be done in dry or wet form. Is it done in dry form, so the starting compounds are suitably used as finely divided powder and after mixing and optionally Compacting subjected to calcination. Preferably, this is done intimate mixing but in wet form.

Üblicherweise werden dabei die Ausgangsverbindungen in Form einer wässrigen Lösung und/oder Suspension miteinander vermischt. Besonders innige Trockengemische werden beim beschriebenen Mischverfahren dann erhalten, wenn ausschließlich von in gelöster Form vorliegenden Quellen der elementaren Konstituenten ausgegangen wird. Als Lösungsmittel wird bevorzugt Wasser eingesetzt. Anschließend wird die erhaltene wässrige Masse getrocknet, wobei der Trocknungsprozess vorzugsweise durch Sprühtrocknung der wässrigen Mischung mit Austrittstemperaturen von 100 bis 150°C erfolgt.Usually be the starting compounds in the form of an aqueous solution and / or suspension mixed together. Especially intimate dry mixtures are then obtained in the described mixing method, if only from in dissolved Form present sources of elementary constituents becomes. As a solvent Water is preferably used. Subsequently, the resulting aqueous mass dried, the drying process preferably by spray drying the aqueous Mixture with outlet temperatures of 100 to 150 ° C takes place.

Die resultierenden Multimetalloxidmassen, insbesondere jene der allgemeinen Formel VII, können für die Acroleinoxidation sowohl in Pulverform als auch zu bestimmten Katalysatorgeometrien geformt eingesetzt werden, wobei die Formgebung vor oder nach der abschließenden Calcination erfolgen kann. Beispielsweise können aus der Pulverform der Aktivmasse oder ihrer uncalcinierten Vorläufermasse durch Verdichten zur gewünschten Katalysatorgeometrie (z. B. durch Tablettieren, Extrudieren oder Strangpressen) Vollkatalysatoren hergestellt werden, wobei gegebenenfalls Hilfsmittel wie z. B. Graphit oder Stearinsäure als Gleitmittel und/oder Formhilfsmittel und Verstärkungsmittel wie Mikrofasern aus Glas, Asbest, Siliciumcarbid oder Kaliumtitanat zugesetzt werden können. Geeignete Vollkatalysatorgeometrien sind z. B. Vollzylinder oder Hohlzylinder mit einem Außendurchmesser und einer Länge von 2 bis 10 mm. Im Fall der Hohlzylinder ist eine Wandstärke von 1 bis 3 mm zweckmäßig. Selbstverständlich kann der Vollkatalysator auch Kugelgeometrie aufweisen, wobei der Kugeldurchmesser 2 bis 10 mm (z. B. 8,2 mm oder 5,1 mm) betragen kann.The resulting Multimetalloxidmassen, in particular those of the general Formula VII, can for the Acrolein oxidation both in powder form and to certain catalyst geometries be used, wherein the shaping before or after the final Calcination can be done. For example, from the powder form of Active mass or its uncalcined precursor mass by compaction to the desired Catalyst geometry (eg by tabletting, extruding or Extrusion) Vollkatalysatoren be prepared, where appropriate Aids such. As graphite or stearic acid as a lubricant and / or Molding aids and reinforcing agents such as glass microfibers, asbestos, silicon carbide or potassium titanate can be added. Suitable Vollkatalysatorgeometrien are z. B. solid cylinder or Hollow cylinder with an outer diameter and a length from 2 to 10 mm. In the case of the hollow cylinder is a wall thickness of 1 to 3 mm appropriate. Of course you can the full catalyst also have spherical geometry, wherein the ball diameter 2 to 10 mm (eg 8.2 mm or 5.1 mm).

Selbstverständlich kann die Formgebung der pulverförmigen Aktivmasse oder ihrer pulverförmigen, noch nicht calcinierten, Vorläufermasse auch durch Aufbringen auf vorgeformte inerte Katalysatorträger erfolgen. Die Beschichtung der Trägerkörper zur Herstellung der Schalenkatalysatoren wird in der Regel in einem geeigneten drehbaren Behälter ausgeführt, wie es z. B. aus der DE-A 2909671, der EP-A 293859 oder aus der EP-A 714700 bekannt ist.Of course you can the shape of the powdered Active mass or its powdery, yet uncalcined, precursor material also be carried out by applying to preformed inert catalyst support. The coating of the carrier body for Preparation of the coated catalysts is usually in a suitable rotatable container executed as it is z. Example from DE-A 2909671, EP-A 293859 or from EP-A 714700 is known.

Zweckmäßigerweise wird zur Beschichtung der Trägerkörper die aufzubringende Pulvermasse befeuchtet und nach dem Aufbringen, z. B. mittels heißer Luft, wieder getrocknet. Die Schichtdicke der auf den Trägerkörper aufgebrachten Pulvermasse wird zweckmäßigerweise im Bereich 10 bis 1000 μm, bevorzugt im Bereich 50 bis 500 μm und besonders bevorzugt im Bereich 150 bis 250 μm liegend, gewählt.Conveniently, is used to coat the carrier body applied powder compound moistened and after application, z. B. by means of hotter Air, dried again. The layer thickness of the applied to the carrier body Powder mass is expediently in the range 10 to 1000 μm, preferably in the range 50 to 500 microns and more preferably in the range 150 to 250 microns, selected.

Als Trägermaterialien können dabei übliche poröse oder unporöse Aluminiumoxide, Siliciumdioxid, Thoriumdioxid, Zirkondioxid, Siliciumcarbid oder Silikate wie Magnesium- oder Aluminiumsilikat verwendet werden. Die Trägerkörper können regelmäßig oder unregelmäßig geformt sein, wobei regelmäßig geformte Trägerkörper mit deutlich ausgebildeter Oberflächenrauhigkeit, z. B. Kugeln oder Hohlzylinder mit Splittauflage, bevorzugt werden. Geeignet ist die Verwendung von im wesentlichen unporösen, oberflächenrauhen, kugelförmigen Trägern aus Steatit, deren Durchmesser 1 bis 10 mm bzw. bis 8 mm, bevorzugt 4 bis 5 mm beträgt. D.h., geeignete Kugelgeometrien können Durchmesser von 8,2 mm oder von 5,1 mm aufweisen. Geeignet ist aber auch die Verwendung von Zylindern als Trägerkörper, deren Länge 2 bis 10 mm und deren Außendurchmesser 4 bis 10 mm beträgt. Im Fall von Ringen als Trägerkörper liegt die Wanddicke darüber hinaus üblicherweise bei 1 bis 4 mm. Bevorzugt zu verwendende ringförmige Trägerkörper besitzen eine Länge von 2 bis 6 mm, einen Außendurchmes ser von 4 bis 8 mm und eine Wanddicke von 1 bis 2 mm. Geeignet sind vor allem auch Ringe der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) als Trägerkörper. Die Feinheit der auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufzubringenden katalytisch aktiven Oxidmassen wird selbstredend an die gewünschte Schalendicke angepass(vgl. EP-A 714 700).When support materials can usual porous or nonporous Aluminas, silica, thoria, zirconia, silicon carbide or silicates such as magnesium or aluminum silicate are used. The carrier bodies can be regular or irregular shaped be regularly formed carrier body with clearly formed surface roughness, z. As balls or hollow cylinder with chippings, are preferred. Suitable is the use of essentially nonporous, surface roughening, spherical carriers made of steatite whose diameter is 1 to 10 mm or 8 mm, preferably 4 to 5 mm. that is, suitable ball geometries can Diameter of 8.2 mm or 5.1 mm. But it is suitable also the use of cylinders as carrier bodies whose length is 2 to 10 mm and its outer diameter 4 to 10 mm. In the case of rings as a carrier body is the wall thickness over it usually at 1 to 4 mm. Preferably to be used annular carrier body have a length of 2 to 6 mm, an outer diameter from 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. Are suitable especially rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as a carrier body. The Fineness of the surface of the carrier body to be applied catalytically active oxide masses will of course be of the desired shell thickness adapted (see EP-A 714 700).

Günstige für den Schritt "Acrolein → Acrylsäure" zu verwendende Multimetalloxidaktivmassen sind ferner Massen der allgemeinen Formel IX, [D]P[E]q (IX),in der die Variablen folgende Bedeutung haben:
D = Mo12Va''Z1 b''Z2 c''Z3 d''Z4 e''Z5 f''Z6 g''Ox'',
E = Z7 12Cuh''Hi''Oy'',
Z1 = W, Nb, Ta, Cr und/oder Ce,
Z2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn und/oder Zn,
Z3 = Sb und/oder Bi,
Z4 = Li, Na, K, Rb, Cs und/oder H
Z5 = Mg, Ca, Sr und/oder Ba,
Z6 = Si, Al, Ti und/oder Zr,
Z7 = Mo, W, V, Nb und/oder Ta, vorzugsweise Mo und/oder W
a'' = 1 bis 8,
b'' = 0,2 bis 5,
c'' = 0 bis 23,
d'' = 0 bis 50,
e'' = 0 bis 2,
f'' = 0 bis 5,
g'' = 0 bis 50,
h'' = 4 bis 30,
i'' = 0 bis 20 und
×'', y'' = Zahlen, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Element in IX bestimmt werden und
p, q = von Null verschiedene Zahlen, deren Verhältnis p/q 160:1 bis 1:1 beträgt, und die dadurch erhältlich sind, dass man eine Multimetalloxidmasse E Z7 12Cuh''Hi''Oy'' (E),in feinteiliger Form getrennt vorbildet (Ausgangsmasse 1) und anschließend die vorgebildete feste Ausgangsmasse 1 in eine wäßrige Lösung, eine wäßrige Suspension oder in ein feinteiliges Trockengemisch von Quellen der Elemente Mo, V, Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, die die vorgenannten Elemente in der Stöchiometrie D MO12Va''Z1 b''Z2 c''Z3 d''Z4 e''Z5 f''Z6 g'' (D)enthält (Ausgangsmasse 2), im gewünschten Mengenverhältnis p:q einarbeitet, die dabei gegebenenfalls resultierende wässrige Mischung trocknet, und die so gegebene trockene Vorläufermasse vor oder nach ihrer Trocknung zur gewünschten Katalysatorgeometrie bei Temperaturen von 250 bis 600°C calciniert.
Favorable for the step "acrolein → acrylic acid" to be used Multimetalloxidaktivmassen are also compounds of general formula IX, [D] P [E] q (IX), in which the variables have the following meaning:
D = Mo 12 V a " Z 1 b" Z 2 c " Z 3 d" Z 4 e " Z 5 f" Z 6 g " O x" ,
E = Z 7 12 Cu h " H i" O y " ,
Z 1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce,
Z 2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn,
Z 3 = Sb and / or Bi,
Z 4 = Li, Na, K, Rb, Cs and / or H
Z 5 = Mg, Ca, Sr and / or Ba,
Z 6 = Si, Al, Ti and / or Zr,
Z 7 = 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
× '', y '' = numbers which are determined by the valence and frequency of the element different from oxygen in IX and
p, q = non-zero numbers whose ratio p / q is 160: 1 to 1: 1 and which are obtainable by using a multimetal oxide composition E Z 7 12 Cu h " H i" O y " (E), in finely divided form vorbildet (starting material 1) and then the preformed solid starting material 1 in an aqueous solution, an aqueous suspension or in a finely divided dry mixture of sources of elements Mo, V, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 , Z 6 , which the aforementioned elements in the stoichiometry D MO 12 V a " Z 1 b" Z 2 c " Z 3 d" Z 4 e " Z 5 f" Z 6 g " (D) contains (starting material 2), in the desired ratio p: q incorporated, which optionally dried resulting aqueous mixture, and the dry precursor material thus calcined prior to or after drying to the desired catalyst geometry at temperatures of 250 to 600 ° C.

Bevorzugt sind die Multimetalloxidmassen IX, bei denen die Einarbeitung der vorgebildeten festen Ausgangsmasse 1 in eine wässrige Ausgangsmasse 2 bei einer Temperatur < 70°C erfolgt. Eine detaillierte Beschreibung der Herstellung von Multimetalloxidmassen VI-Katalysatoren enthalten z. B. die EP-A 668104, die DE-A 19736105, die DE-A 10046928, die DE-A 19740493 und die DE-A 19528646.Prefers are the Multimetalloxidmassen IX, in which the incorporation of Preformed solid starting material 1 in an aqueous starting material 2 at a temperature <70 ° C is carried out. A detailed description of the preparation of multimetal oxide compositions VI catalysts contain z. For example, EP-A 668104, DE-A 19736105, DE-A 10046928, DE-A 19740493 and DE-A 19528646.

Hinsichtlich der Formgebung gilt bezüglich Multimetalloxidmassen IX-Katalysatoren das bei den Multimetalloxidmassen VII-Katalysatoren Gesagte.Regarding the shaping applies with respect Multimetal oxide materials IX catalysts that in the case of the multimetal oxide materials VII catalysts said.

Für den Schritt "Acrolein → Acrylsäure" in hervorragender Weise geeignete Multimetalloxidkatalysatoren sind auch jene der DE-A 19815281, insbesondere mit Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formel I dieser Schrift.For the step "acrolein → acrylic acid" in excellent Suitable multimetal oxide catalysts are also those of DE-A 19815281, in particular with multimetal oxide active compounds of the general Formula I of this document.

Vorteilhaft werden für den Schritt vom Propylen zum Acrolein Vollkatalysatorringe und für den Schritt vom Acrolein zur Acrylsäure Schalenkatalysatorringe verwendet.Advantageous be for the step from propylene to acrolein full-catalyst rings and for the step from Acrolein to acrylic acid Shell catalyst rings used.

Die Durchführung des ersten Schrittes der Partialoxidation, vom Propylen zum Acrolein, kann mit den beschriebenen Katalysatoren z. B. in einem Einzonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor erfolgen, wie ihn die DE-A 4431957 beschreibt.The execution of the first step of the partial oxidation, from propylene to acrolein, can with the described catalysts z. B. in a one-zone Vielkontaktrohr fixed bed reactor take place as described in DE-A 4431957.

Als Oxidationsmittel wird Sauerstoff verwendet. Wird als inertes Verdünnungsgas N2 gewählt, erweist sich die Verwendung von Luft als Sauerstoffquelle besonders vorteilhaft.As the oxidizing agent, oxygen is used. If N 2 is selected as inert diluent gas, the use of air as oxygen source proves to be particularly advantageous.

Häufig wird bei einem Propylen : Sauerstoff : indifferente Gase (einschließlich Wasserdampf) Volumen (Nl)-Verhältnis von 1:(1,0 bis 3,0):(5 bis 25), vorzugsweise 1:(1,7 bis 2,3):(10 bis 15) gearbeitet. Der Reaktionsdruck liegt üblicherweise im Bereich von 1 bis 3 bar und die Gesamtraumbelastung beträgt vorzugsweise 1500 bis 4000 bzw. 6000 Nl/l·h oder mehr. Die Propylenlast beträgt typisch 90 bis 200 Nl/l·h oder bis 300 Nl/l·h oder mehr.Frequently becomes for a propylene: oxygen: inert gases (including water vapor) Volume (NI) ratio of 1: (1.0 to 3.0) :( 5 to 25), preferably 1: (1.7 to 2.3) :( 10 to 15) worked. The reaction pressure is usually in the range of 1 to 3 bar and the total space load is preferably 1500 to 4000 or 6000 Nl / l · h or more. The propylene load is typically 90 to 200 Nl / l · h or up to 300 Nl / l · h or more.

Bevorzugt wird der Einzonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor mit dem Beschickungsgasgemisch von oben angeströmt. Als Wärmeaustauschmittel wird zweckmäßig eine Salzschmelze, bevorzugt bestehend aus 60 Gew.-% Kaliumnitrat (KNO3) und 40 Gew.-% Natriumnitrit (NaNO2), oder aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat (KNO3), 40 Gew.-% Natriumnitrit (NaNO2) und 7 Gew.-% Natriumnitrat (NaNO3), eingesetzt.Preferably, the single-zone multi-contact fixed-bed reactor with the feed gas mixture of flowed on top. As a heat exchange agent is advantageously a molten salt, preferably consisting of 60 wt .-% potassium nitrate (KNO 3 ) and 40 wt .-% sodium nitrite (NaNO 2 ), or from 53 wt .-% potassium nitrate (KNO 3 ), 40 wt .-% Sodium nitrite (NaNO 2 ) and 7 wt .-% sodium nitrate (NaNO 3 ) used.

Über den Reaktor betrachtet können Salzschmelze und Reaktionsgasgemisch sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom geführt werden. Die Salzschmelze selbst wird bevorzugt mäanderförmig um die Kontaktrohre geführt.On the Reactor can be considered Salt melt and reaction gas mixture both in the DC and conducted in countercurrent become. The molten salt itself is preferably guided meander-shaped around the catalyst tubes.

Strömt man die Kontaktrohre von oben nach unten an, ist es zweckmäßig, die Kontaktrohre von unten nach oben wie folgt mit Katalysator zu beschicken (für die Anströmung von unten nach oben wird die Beschickungsabfolge in zweckmäßiger Weise umgekehrt):

  • – zunächst auf einer Länge von 40 bis 80 bzw. bis 60 % der Kontaktrohrlänge entweder nur Katalysator, oder ein Gemisch aus Katalysator und Inertmaterial, wobei letzteres, bezogen auf die Mischung, einen Gewichtsanteil von bis zu 20 Gew.-% ausmacht (Abschnitt C);
  • – daran anschließend auf einer Länge von 20 bis 50 bzw. bis 40 % der Gesamtrohrlänge entweder nur Katalysator, oder ein Gemisch aus Katalysator und Inertmaterial, wobei letzteres, bezogen auf die Mischung, einen Gewichtsanteil von bis zu 40 Gew.-% ausmacht (Abschnitt B); und
  • – abschließend auf einer Länge von 10 bis 20 % der Gesamtrohrlänge eine Schüttung aus Inertmaterial (Abschnitt A), die vorzugsweise so gewählt wird, dass sie einen möglichst geringen Druckverlust bedingt.
If the contact tubes are flown from top to bottom, it is advisable to charge the catalyst tubes from the bottom to the top as follows (for the flow from bottom to top, the feed sequence is suitably reversed):
  • - First, on a length of 40 to 80 or 60% of the catalyst tube length either catalyst, or a mixture of catalyst and inert material, the latter, based on the mixture, a weight fraction of up to 20 wt .-% makes (Section C );
  • - Thereafter, over a length of 20 to 50 or 40% of the total tube length, either catalyst, or a mixture of catalyst and inert material, the latter, based on the mixture, a weight fraction of up to 40 wt .-% makes (Section B); and
  • - Finally, over a length of 10 to 20% of the total tube length, a bed of inert material (Section A), which is preferably chosen so that it causes the lowest possible pressure loss.

Bevorzugt ist der Abschnitt C unverdünnt.Prefers section C is undiluted.

Vorgenannte Beschickungsvariante ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn als Katalysatoren solche gemäß Beispiel 1 der DE-A 10046957 oder gemäß Beispiel 3 der DE-A 10046957 und als Inertmaterial Ringe aus Steatit mit der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Höhe × Innendurchmesser) verwendet werden. Hinsichtlich der Salzbadtemperatur gilt das in der DE-A 4431957 Gesagte.The aforementioned Loading variant is particularly useful if as catalysts such example 1 of DE-A 10046957 or according to Example 3 of DE-A 10046957 and as an inert material rings of steatite with the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × height × inner diameter) used become. With regard to the salt bath temperature, the same applies in DE-A 4431957 said.

Die Durchführung des ersten Schrittes der Partialoxidation, vom Propylen zum Acrolein, kann mit den beschriebenen Katalysatoren aber auch z. B. in einem Zweizonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor erfolgen, wie es die DE-A 19910506 beschreibt. In beiden vorstehend beschriebenen Fällen liegt der erzielte Propenumsatz bei einfachem Durchgang normalerweise bei Werten ≥ 90 mol-%, bzw. ≥ 95 mol %. Die Durchführung des zweiten Schrittes der Partialoxidation, vom Acrolein zur Acrylsäure, kann mit den beschriebenen Katalysatoren z. B. in einem Einzonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor durchgeführt werden, wie es die DE-A 4431949 beschreibt. In der Regel wird das Produktgemisch der Propylenpartialoxidation zu Acrolein als solches (gegebenenfalls nach erfolgter Zwischenkühlung desselben), d.h., ohne Nebenkomponentenabtrennung, in die Acroleinoxidation zu Acrylsäure geführt.The execution of the first step of the partial oxidation, from propylene to acrolein, can with the described catalysts but also z. In one Two-zone multiple catalyst tube fixed bed reactor take place, as described in DE-A 19910506. In both above described cases the achieved propene conversion is usually in a single pass at values ≥ 90 mol%, or ≥95 mol%. The implementation of the second Step of the partial oxidation, from acrolein to acrylic acid, can with the described catalysts z. B. in a one-zone Vielkontaktrohr fixed bed reactor carried out become, as it DE-A 4431949 describes. In general, that will Product mixture of Propylenpartialoxidation to acrolein as such (optionally after the intermediate cooling thereof), that is, without Nebenkomponentenabtrennung, led in the acrolein oxidation to acrylic acid.

Der für den zweiten Schritt der Partialoxidation benötigte Sauerstoff wird dabei bevorzugt als Luft zugesetzt und in der Regel dem Produktgasgemisch der Propylenpartialoxidation unmittelbar zugegeben (er kann aber auch schon im Reaktionsgasausgangsgemisch für die Propylenpartialoxidation enthalten sein).Of the for the second step of the partial oxidation required oxygen is thereby preferably added as air and usually the product gas mixture the Propylenpartialoxidation immediately added (but he can even in the starting reaction gas mixture for the Propylenpartialoxidation be included).

In der Regel ist das Beschickungsgasgemisch einer solchen Acroleinpartialoxidation dann wie folgt zusammengesetzt: Acrolein : Sauerstoff : Wasserdampf : Inertgas-Volumenverhältnis (Nl) von 1:(1 bis 3):(0 bis 20):(3 bis 30), vorzugsweise von 1:(1 bis 3):(0,5 bis 10):(7 bis 18).In The rule is the feed gas mixture of such Acroleinpartialoxidation then composed as follows: acrolein: oxygen: water vapor : Inert gas volume ratio (Nl) of 1: (1 to 3) :( 0 to 20) :( 3 to 30), preferably 1: (1 to 30) 3) :( 0.5 to 10) :( 7 to 18).

Der Reaktionsdruck beträgt in der Regel auch hier 1 bis 3 bar und die Gesamtraumbelastung liegt vorzugsweise bei 1000 bis 3800, bzw. 4800 Nl/l·h oder mehr. Die Acroleinlast beträgt typisch 80 bis 190, bzw. 290 Nl/l·h oder mehr.Of the Reaction pressure is usually also here 1 to 3 bar and the total space load is preferably at 1000 to 3800, or 4800 Nl / l · h or more. The acrolein load is typically 80 to 190, or 290 Nl / l · h or more.

Bevorzugt wird der Einzonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor mit dem Beschickungsgasgemisch ebenfalls von oben angeströmt. Als Wärmeaustauschmittel wird auch in der zweiten Stufe in zweckmäßiger Weise eine Salzschmelze, bevorzugt aus 60 Gew.-% Kaliumnitrat (KNO3) und 40 Gew.-% Natriumnitrit (NaNO2) oder aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat (KNO3), 40 Gew.-% Natriumnitrit (NaNO2) und 7 Gew.-% Natriumnitrat (Na-NO3) bestehend, eingesetzt. Über den Reaktor betrachtet können Salzschmelze und Reaktionsgasgemisch sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom geführt werden. Die Salzschmelze selbst wird bevorzugt mäanderförmig um die Kontaktrohre geführt.Preferably, the single-zone multiple contact tube fixed bed reactor is also supplied with the feed gas mixture from above. As a heat exchange agent, a salt melt, preferably from 60% by weight of potassium nitrate (KNO 3 ) and 40% by weight of sodium nitrite (NaNO 2 ) or of 53% by weight of potassium nitrate (KNO 3 ) is expediently also used in the second stage. 40 wt .-% sodium nitrite (NaNO 2 ) and 7 wt .-% sodium nitrate (Na-NO 3 ) consisting used. Viewed over the reactor molten salt and reaction gas mixture can be performed both in DC and in countercurrent. The molten salt itself is preferably guided meander-shaped around the catalyst tubes.

Strömt man die Kontaktrohre von oben nach unten an, ist es zweckmäßig, die Kontaktrohre von unten nach oben wie folgt zu beschicken:

  • – zunächst auf einer Länge von 50 bis 80 bzw. bis 70 % der Kontaktrohrlänge entweder nur Katalysator oder ein Gemisch aus Katalysator und Inertmaterial, wobei letzteres, bezogen auf die Mischung, einen Gewichtsanteil von bis zu 20 Gew.-% ausmacht (Abschnitt C);
  • – daran anschließend auf einer Länge von 20 bis 40 % der Gesamtrohrlänge entweder nur Katalysator, oder ein Gemisch aus Katalysator und Inertmaterial, wobei letzteres, bezogen auf die Mischung, einen Gewichtsanteil von bis zu 50 bzw. bis zu 40 Gew.-% ausmacht (Abschnitt B); und
  • – abschließend auf einer Länge von 5 bis 20 % der Gesamtrohrlänge eine Schüttung aus Inertmaterial (Abschnitt A), die vorzugsweise so gewählt wird, dass sie einen möglichst geringen Druckverlust bedingt.
If the contact tubes are flown from top to bottom, it is advisable to feed the contact tubes from bottom to top as follows:
  • - First on a length of 50 to 80 or up to 70% of the contact tube length either catalyst only or a mixture of catalyst and inert material, the latter, based on the mixture, a weight fraction of up to 20 wt .-% makes (Section C);
  • - Thereafter, over a length of 20 to 40% of the total tube length, either catalyst only, or a mixture of catalyst and inert material, the latter, based on the mixture, a weight fraction of up to 50 and up to 40 wt .-% makes ( Section B); and
  • - Finally, on a length of 5 to 20% of the total tube length, a bed of inert material (Section A), which is preferably chosen so that it causes the lowest possible pressure loss.

Bevorzugt ist der Abschnitt C unverdünnt. Wie ganz allgemein bei der heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure (insbesondere bei hohen Acroleinbelastungen des Katalysatorbetts und hohen Wasserdampfgehalten des Beschickungsgasgemischs), kann der Abschnitt B auch aus zwei aufeinanderfolgenden Katalysatorverdünnungen bestehen (zum Zweck der Minimierung von Heißpunkttempatur und Heißpunkttemperatursensitivität). Von unten nach oben zunächst mit bis zu 20 Gew.-% Inertmaterial und daran anschließend mit > 20 Gew.-% bis 50 bzw. bis 40 Gew.-% Inertmaterial. Der Abschnitt C ist dann bevorzugt unverdünnt.Prefers section C is undiluted. As is generally the case with heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation from acrolein to acrylic acid (especially at high acrolein loadings of the catalyst bed and high water vapor contents of the feed gas mixture), can Section B also consists of two consecutive catalyst dilutions exist (for the purpose of minimizing hotspot temperature and hotspot temperature sensitivity). From bottom to top first with up to 20 wt .-% inert material and subsequently with> 20 wt .-% to 50 or to 40 wt .-% inert material. The section C is then preferred undiluted.

Für eine Anströmung der Kontaktrohre von unten nach oben, wird die Kontaktrohrbeschickung in zweckmäßigerweise umgekehrt.For a flow of the Contact tubes from bottom to top, is the contact tube feed in expediently vice versa.

Vorgenannte Beschickungsvariante ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn als Katalysatoren solche gemäß Herstellungsbeispiel 5 der DE-A 10046928 oder solche gemäß DE-A 19815281 und als Inertmaterial Ringe aus Steatit mit der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm oder 7 mm × 7 mm × 3 mm (jeweils Außendurchmesser × Höhe × Innendurchmesser) verwendet werden. Hinsichtlich der Salzbadtemperatur gilt das in der DE-A 44 319 49 Gesagte. Sie wird in der Regel so gewählt, daß der erzielte Acroleinumsatz bei einfachem Durchgang normalerweise ≥ 90 mol-%, bzw. ≥ 95 mol-% oder 99 mol-% beträgt.The aforementioned Loading variant is particularly useful if as catalysts such according to the preparation example 5 of DE-A 10046928 or those according to DE-A 19815281 and as inert material Steatite rings with the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm or 7 mm × 7 mm × 3 mm (each Outside diameter × height × inside diameter) be used. With regard to the salt bath temperature, this applies in the DE-A 44 319 49. It is usually chosen so that the scored Acrolein conversion in a single pass normally ≥ 90 mol%, or ≥ 95 mol% or 99 mol%.

Die Durchführung des zweiten Schrittes der Partialoxidation, vom Acrolein zur Acrylsäure, kann mit den beschriebenen Katalysatoren aber auch z. B. in einem Zweizonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor erfolgen, wie es die DE-19910508 beschreibt. Für den Acroleinumsatz gilt das oben Genannte. Auch im Fall der Durchführung dieses zweiten Schrittes in einem Zweizonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor wird man zur Erzeugung des Beschickungsgasgemisches zweckmäßig unmittelbar das Produktgasgemisch einer auf den ersten Schritt gerichteten Partialoxidation (gegebenenfalls nach erfolgter Zwischenkühlung desselben) verwenden (wie sie vorstehend beschrieben wurde). Der für den zweiten Schritt der Partialoxidation benötigte Sauerstoff wird dabei bevorzugt als Luft zugesetzt und im zweiten Fall dem Produktgasgemisch des ersten Schritts der Partialoxidation unmittelbar zugegeben.The execution of the second step of the partial oxidation, from acrolein to acrylic acid with the described catalysts but also z. B. in a two-zone Vielkontaktrohr fixed bed reactor take place, as described in DE-19910508. For acrolein sales this applies mentioned above. Also in the case of carrying out this second step in a two-zone multi-contact fixed bed reactor, one becomes Production of the feed gas mixture expedient directly the product gas mixture a directed to the first step partial oxidation (optionally after intercooling the same) (as described above). Of the for the second step of the partial oxidation required oxygen is thereby preferably added as air and in the second case the product gas mixture the first step of the partial oxidation is added immediately.

Bei einer zweistufigen Fahrweise mit unmittelbarer Weiterverwendung des Produktgasgemisches des ersten Schritts der Partialoxidation zur Beschickung des zweiten Schritts der Partialoxidation, wird man in der Regel zwei Einzonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktoren (bei hoher Reaktandenbelastung des Katalysatorbetts ist, wie ganz allgemein gültig, eine Gleichstromfahrweise zwischen Reaktionsgas und Salzbad (Wärmeträger) über den Rohrbündelreaktor betrachtet bevorzugt) der zwei Zweizonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktoren hintereinanderschalten. Eine gemischte Hintereinanderschaltung (Einzonen/Zweizonen oder umgekehrt) ist auch möglich.at a two-stage driving style with immediate further use the product gas mixture of the first step of the partial oxidation to feed the second step of the partial oxidation usually two single-zone Vielkontaktrohr fixed bed reactors (at high Reaktandenbelastung the catalyst bed is, as generally valid, a DC mode between reaction gas and salt bath (heat transfer medium) via the tube bundle reactor considered preferred) of the two two-zone Vielkontaktrohr fixed bed reactors in series. A mixed series connection (one-zone / two-zone or vice versa) is also possible.

Zwischen den Reaktoren kann sich ein Zwischenkühler befinden, der gegebenenfalls Inertschüttungen enthalten kann, die eine Filterfunktion ausüben können. Die Salzbadtemperatur von Vielkontaktrohrreaktoren für den ersten Schritt der Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure beträgt in der Regel 300 bis 400°C. Die Salzbadtemperatur von Vielkontaktrohrreaktoren für den zweiten Schritt der Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure, die Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure, beträgt meist 200 bis 350°C. Außerdem werden die Wärmeaustauschmittel (bevorzugt Salzschmelzen) normalerweise in solchen Mengen durch die relevanten Vielkontaktrohr-Festbettreaktoren geführt, dass der Unterschied zwischen ihrer Eingangs- und ihrer Ausgangstemperatur in der Regel ≤ 5°C beträgt. Wie bereits erwähnt, können beide Schritte der Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure aber auch wie in der DE-A 10121592 beschrieben in einem Reaktor an einer Beschickung vollzogen werden.Between The reactors may be an intercooler, if necessary Inert fillings included can, which can exercise a filter function. The salt bath temperature of multi-contact tube reactors for the first step of the partial oxidation of propylene to acrylic acid is in the Usually 300 to 400 ° C. The salt bath temperature of multi-contact tube reactors for the second Step of the partial oxidation of propylene to acrylic acid, the Partial oxidation of acrolein to acrylic acid, is usually 200 to 350 ° C. In addition, the Heat exchange means (preferably molten salts) normally in such amounts the relevant multi-contact fixed bed reactors that led the difference between their input and their output temperature usually ≤ 5 ° C. As already mentioned, can however, both steps of the partial oxidation of propylene to acrylic acid also as described in DE-A 10121592 in a reactor on a Charging be done.

Es sei auch nochmals erwähnt, daß ein Teil des Beschickungsgasgemisches für den ersten Schritt ("Propylen → Acrolein") aus der Partialoxidation kommendes Kreisgas (Restgas) sein kann.It be mentioned again, the existence Part of the feed gas mixture for the first step ("propylene → acrolein") from the partial oxidation may be incoming cycle gas (residual gas).

Hierbei handelt es sich, wie bereits gesagt, um ein molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas, das nach der Zielproduktabtrennung (Acrolein- und/oder Acrylsäureabtrennung) vom Produktgasgemisch der Partialoxidation verbleibt und teilweise als inertes Verdünnungsgas in die Beschickung für den ersten und/oder gegebenenfalls zweiten Schritt der Partialoxidation von Propylen zu Acrolein und/oder Acrylsäure rückgeführt werden kann.This is, as already said, a molecular oxygen-containing gas, which after the target product separation (acrolein and / or acrylic acid separation) from the product gas mixture of Partialoxi dation and can be partially recycled as an inert diluent gas in the feed for the first and / or optionally second step of the partial oxidation of propylene to acrolein and / or acrylic acid.

Bevorzugt wird solches Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes Kreisgas (Restgas) jedoch ausschließlich auf erfindungsgemäße Weise in die Reaktionszone A des erfindungsgemäßen Verfahrens rückgeführt.Prefers Will such propane, molecular oxygen and possibly not reacted propylene-containing cycle gas (residual gas) but exclusively on way according to the invention recycled to the reaction zone A of the process according to the invention.

Es sei auch noch erwähnt, dass eine erfindungsgemäße Partialoxidation so durchgeführt werden kann, dass man zunächst ein Reaktionsgasgemisch über die Katalysatorbeschickung leitet, das keinen Sauerstoff enthält. In diesem Fall wird der für die Partialoxidation benötigte Sauerstoff als Gittersauerstoff zur Verfügung gestellt. In einem nachfolgenden Regenerierschritt mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas (z. B. Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder an Sauerstoff entreicherte Luft) wird das Katalysatorbett regeneriert, um nachfolgend wiederum für ein an Sauerstoff freies Reaktionsgasgemisch zur Verfügung zu stehen usw..It may also be mentioned that is a partial oxidation according to the invention so performed that can be done first a reaction gas mixture over directs the catalyst feed containing no oxygen. In this Case will be for required the partial oxidation Oxygen is provided as lattice oxygen. In a following Regeneration step with an oxygen-containing gas (eg air, with Oxygen enriched air or deoxygenated air) the catalyst bed is regenerated to subsequently turn on for a Oxygen-free reaction gas mixture to be available, etc.

Zusammenfassend bildet nochmals ein Rohrbündelreaktor innerhalb dessen sich die Katalysatorbeschickung längs der einzelnen Kontaktrohre mit Beendigung des ersten Reaktionsschrittes entsprechend ändert (derartige als Reaktionszone B erfindungsgemäß geeignete Propylenpartialoxidationen lehren z. B. die EP-A 911313, die EP-A 979813, die EP-A 990636 und die DE-A 2830765) die einfachste Realisierungsform zweier Oxidationszonen für die beiden Schritte der Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure. Gegebenenfalls wird dabei die Beschickung der Kontaktrohre mit Katalysator durch eine Inertschüttung unterbrochen.In summary again forms a tube bundle reactor within which the catalyst feed along the individual contact tubes with completion of the first reaction step changes accordingly (Such as reaction zone B according to the invention suitable Propylenpartialoxidationen teach z. For example, EP-A 911313, EP-A 979813, EP-A 990636 and DE-A 2830765) the simplest realization form of two oxidation zones for the both steps of the partial oxidation of propylene to acrylic acid. Possibly In this case, the feed of the catalyst tubes with catalyst an inert bed interrupted.

Vorzugsweise werden die beiden Oxidationszonen jedoch in Form zweier hintereinander geschalteter Rohrbündelsysteme realisiert. Diese können sich in einem Reaktor befinden, wobei der Übergang von einem Rohrbündel zum anderen Rohrbündel von einer nicht im Kontaktrohr untergebrachten (zweckmäßigerweise begehbaren) Schüttung aus Inertmaterial gebildet werden. Während die Kontaktrohre in der Regel von einem Wärmeträger umspült werden, erreicht dieser eine wie vorstehend beschrieben angebrachte Inertschüttung nicht. Mit Vorteil werden daher die beiden Kontaktrohrbündel in räumlich voneinander getrennten Reaktoren untergebracht. In der Regel befindet sich dabei zwischen den beiden Rohrbündelreaktoren ein Zwischenkühler, um eine gegebenenfalls erfolgende Acroleinnachverbrennung im Produktgasgemisch, das die erste Oxidationszone verlässt, zu mindern. Anstelle von Rohrbündelreaktoren können auch Plattenwärmetauscherreaktoren mit Salz- und/oder Siedekühlung, wie sie z. B. die DE-A 19 929 487 und die DE-A 19 952 964 beschreiben, eingesetzt werden.Preferably However, the two oxidation zones are in the form of two consecutively switched tube bundle systems realized. these can are in a reactor, the transition from a tube bundle to other tube bundle from a not in the contact tube accommodated (appropriately walkable) fill be formed from inert material. While the contact tubes in the Usually be lapped by a heat transfer medium, this does not reach an inert bed attached as described above. Advantageously, therefore, the two catalyst tube bundles are spatially separated from each other Reactors housed. As a rule, this is between the two tube bundle reactors an intercooler, an optional acrolein afterburning in the product gas mixture, which leaves the first oxidation zone to reduce. Instead of Tube reactors can also plate heat exchanger reactors with salt and / or boiling cooling, as they are z. For example, DE-A 19 929 487 and DE-A 19 952 964 describe be used.

Die Reaktionstemperatur in der ersten Oxidationszone liegt in der Regel bei 300 bis 450°C, bevorzugt bei 320 bis 390°C. Die Reaktionstemperatur in der zweiten Oxidationszone liegt in der Regel bei 200 bis 370°C, häufig bei 220 bis 330°C. Der Reaktionsdruck beträgt in beiden Oxidationszonen zweckmäßig 0,5 bis 5, vorteilhaft 1 bis 3 bar. Die Belastung (Nl/l·h) der Oxidationskatalysatoren mit Reaktionsgas beträgt in beiden Oxidationszonen häufig 1500 bis 2500 h-1 bzw. bis 4000 h-1. Die Belastung mit Popylen kann dabei bei 100 bis 200 oder 300 und mehr Nl/l·h liegen.The Reaction temperature in the first oxidation zone is usually at 300 to 450 ° C, preferably at 320 to 390 ° C. The reaction temperature in the second oxidation zone is in the Usually at 200 to 370 ° C, often at 220 to 330 ° C. The reaction pressure is in both oxidation zones appropriate 0.5 to 5, advantageously 1 to 3 bar. The load (Nl / l · h) of Oxidation catalysts with reaction gas is in both oxidation zones often 1500 to 2500 h-1 or up to 4000 h-1. The load with popylene can are at 100 to 200 or 300 and more Nl / l · h.

Prinzipiell können die beiden Oxidationszonen beim erfindungsgemäßen Verfahren so gestaltet werden, wie es z. B. in der DE-A 19 837 517, der DE-A 19 910 506, der DE-A 19 910 508 sowie der DE-A 19 837 519 beschrieben ist. Üblicherweise wird die externe Temperierung in den beiden Oxidationszonen, gegebenenfalls in Mehrzonenreaktorsystemen, in an sich bekannter Weise an die spezielle Reaktionsgasgemischzusammensetzung sowie Katalysatorbeschickung angepasst.in principle can the two oxidation zones designed in the method according to the invention be like z. In DE-A 19 837 517, DE-A 19 910 506, DE-A 19 910 508 and DE-A 19 837 519 is described. Usually, the external Tempering in the two oxidation zones, optionally in multi-zone reactor systems, in a conventional manner to the specific reaction gas mixture composition and catalyst feed adjusted.

Der für die erfindungsgemäß erforderliche Reaktionszone B als Oxidationsmittel insgesamt benötigte molekulare Sauerstoff kann im Fall einer zweistufigen Propylenpartialoxidation zu Acrylsäure dem Beschickungsgasgemisch der Propylenoxidationsstufe in seiner Gesamtmenge vorab zugegeben werden. Selbstverständlich kann aber auch nach der Propylenoxidationsstufe mit Sauerstoff ergänzt werden. Letzteres ist bei der Acrylsäureherstellung bevorzugt.Of the for the required according to the invention Reaction zone B as a total oxidant required molecular Oxygen may be in the case of a two-stage propylene partial oxidation to acrylic acid the feed gas mixture of the propylene oxidation in his Total amount to be added in advance. Of course, but also after the propylene oxidation are supplemented with oxygen. The latter is included the acrylic acid production prefers.

Vorzugsweise wird dabei in der ersten Oxidationszone (Propylen → Acrolein) ein molares Verhältnis Propylen : molekularer Sauerstoff von 1 : 1 bis 3, häufig 1 : 1,5 bis 2 eingestellt. Ähnliche numerische Werte eignen sich für das molare Verhältnis Acrolein: molekularer Sauerstoff in der zweiten Oxidationszone (1 : 0,5 bis 1,5 wäre bevorzugt) für die Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure.Preferably is in the first oxidation zone (propylene → acrolein) a molar ratio of propylene : molecular oxygen from 1: 1 to 3, often 1: 1.5 to 2 set. Similar numerical values are suitable for the molar ratio Acrolein: molecular oxygen in the second oxidation zone (1 : 0.5 to 1.5 would be preferred) for the partial oxidation of acrolein to acrylic acid.

In beiden Oxidationszonen wirkt sich dabei ein Überschuss an molekularem Sauerstoff in der Regel vorteilhaft auf die Kinetik der Gasphasenoxidation aus. Im Unterschied zu den Verhältnissen in der Reaktionszone A des ertindungsgemäßen Verfahrens werden die thermodynamischen Verhältnisse in der Reaktionszone B durch das molare Reaktandenverhältnis im wesentlichen nicht beeinflusst, da die heterogen katalysierte Gasphasen-Partialoxidation des Propylens zu Acrylsäure kinetischer Kontrolle unterliegt. Prinzipiell kann daher z. B. in der ersten Oxidationszone auch das Propylen gegenüber dem molekularen Sauerstoff im molaren Überschuss vorgelegt werden. In diesem Fall kommt dem überschüssigen Propylen faktisch die Rolle eines Verdünnungsgases zu.In both oxidation zones, an excess of molecular oxygen generally has an advantageous effect on the kinetics of the gas phase oxidation. In contrast to the ratios in the reaction Zone A of the process according to the invention, the thermodynamic conditions in reaction zone B are essentially unaffected by the molar ratio of reactants, since the heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of propylene to acrylic acid is subject to kinetic control. In principle, therefore, z. B. in the first oxidation zone and the propylene are presented to the molecular oxygen in molar excess. In this case, the excess propylene actually assumes the role of a diluent gas.

Prinzipiell ist die heterogen katalysierte Gasphasen-Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure aber auch in einer einzigen Oxidationszone realisierbar. In diesem Fall erfolgen beide Reaktionsschritte in einem Oxidationsreaktor der mit einem Katalysator beschickt ist, der die Umsetzung beider Reaktionsschritte zu katalysieren vermag. Selbstredend kann sich auch die Katalysatorbeschickung innerhalb der Oxidationszone längs der Reaktionskoordinate kontinuierlich oder abrupt ändern. Natürlich kann bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäß anzuwendenden wenigstens einen Partialoxidation in Gestalt zweier hintereinandergeschalteter Oxidationszonen aus dem das die erste Oxidationszone verlassenden Produktgasgemisch in selbigem enthaltenes, in der ersten Oxidationszone als Nebenprodukt entstandenes, Kohlenoxid und Wasserdampf bei Bedarf vor der Weiterleitung in die zweite Oxidationszone teilweise oder vollständig abgetrennt werden. Vorzugsweise wird man erfindungsgemäß eine Verfahrensweise wählen, die solch einer Abtrennung nicht bedarf.in principle is the heterogeneously catalyzed gas-phase partial oxidation of propylene to acrylic acid but also in a single oxidation zone feasible. In this In case of both reaction steps take place in an oxidation reactor which is charged with a catalyst, the implementation of both Catalysts can catalyze reaction steps. Of course it can be also the catalyst charge within the oxidation zone along the Change reaction coordinate continuously or abruptly. Of course, in one embodiment of the to be used according to the invention at least one partial oxidation in the form of two series-connected Oxidation zones from that leaving the first oxidation zone Product gas mixture contained selbigem in the first oxidation zone by-product, carbon monoxide and water vapor as needed before passing to the second oxidation zone partially or Completely be separated. Preferably, according to the invention, a procedure choose, which does not need such a separation.

Als Quelle für den in der wenigstens einen Partialoxidation benötigten molekularen Sauerstoff, der z. B dem Produktgasgemisch A' vor dessen Verwendung zur Beschickung der Reaktionszone B zugemischt wird, kommen sowohl reiner molekularer Sauerstoff als auch mit Inertgas wie CO2, CO, Edelgasen, N2 und/oder gesättigten Kohlenwasserstoffen verdünnter molekularer Sauerstoff oder Stickoxid in Betracht.As a source for the molecular oxygen required in the at least one partial oxidation, the z. B is added to the product gas mixture A 'prior to its use for charging the reaction zone B, both pure molecular oxygen and with inert gas such as CO 2 , CO, noble gases, N 2 and / or saturated hydrocarbons dilute molecular oxygen or nitric oxide into consideration.

In zweckmäßiger Weise wird man wenigstens zur Deckung eines Teilbedarfs an molekularem Sauerstoff Luft als Sauerstoffquelle verwenden.In expedient manner will be at least to cover a partial requirement of molecular Use oxygen as the oxygen source.

Durch Zudosieren von kalter Luft zu heißem Produktgasgemisch A' kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch auf direktem Weg eine Abkühlung desselben bewirkt werden.By Metering of cold air to hot product gas mixture A 'may, in the context of inventive method also on direct way a cooling off be effected of the same.

Im Langzeitbetrieb beider Reaktionszonen A, B wird normalerweise eine Minderung der Katalysatorqualität (insbesondere Aktivität und Selektivität) der in beiden Reaktionszonen angewandten Katalysatoren einhergehen. Dem kann einerseits dadurch entgegengewirkt werden, dass man das jeweilige Katalysatorbett von Zeit zu Zeit regeneriert (dazu kann in den Oxidationszonen z. B. auch Restgas bei erhöhter Temperatur über das jeweilige Katalysatorbett der Oxidationskatalysatoren geführt werden), wie es z. B. in den Schriften DE-A 10351269, DE-A 10350812 und DE-A 10350822 beschrieben ist. Auch kann die Reaktionstemperatur über die Betriebsdauer erhöht werden, um eine geminderte Katalysatoraktivität auszugleichen. In überraschender Weise hat es sich jedoch in beiden Reaktionszonen A, B als vorteilhaft erwiesen, den jeweiligen Arbeitsdruck in der Gasphase, bezogen auf eine identische Belastung des jeweiligen Katalysatorbetts mit Reaktionsgasgemisch in Nl/l·h, während der Betriebsdauer des Katalysatorbetts zu erhöhen, um der Deaktivierung der Katalysatorbetten weiter entgegenzuwirken, wie es z. B. in der DE-A 102004025445 beschrieben ist. Zu diesem Zweck kann beispielsweise hinter jeder der beim erfindungsgemäßen Verfahren anzuwendenden Reaktions- und Trennzonen eine Druckregelvorrichtung (im einfachsten Fall eine Drosselvorrichtung, z. B. ein Drosselventil oder auch ein Drallregler) angebracht werden (z. B. auch partielle durchlässige Lochblenden, deren Löcher sukzessive teilweise oder vollständig verschlossen werden können. Selbstverständlich kann sich aber auch nur hinter einer der genannten Zonen eine solche Druckregelvorrichtung befinden. D.h., prinzipiell ist es völlig ausreichend, die Druckregelvorrichtung irgendwo in den weiteren Strömungsweg des Reaktionsgases einzubringen, von wo aus sich die Druckerhöhung durch Rückstau in die Reaktionszonen fortpflanzen kann. Typische vorgenannte Druckerhöhungen (die kontinuierlich gemäß erfolgender Deaktivierung, aber auch diskontinuierlich vorgenommen werden können) können im Verlauf der Betriebsdauer bis zu 3000 mbar und mehr betragen.in the Long-term operation of both reaction zones A, B will normally be a Reduction of the catalyst quality (especially activity and selectivity) associated with the catalysts used in both reaction zones. On the one hand, this can be counteracted by doing so each catalyst bed regenerated from time to time (this can in the oxidation zones z. B. also residual gas at elevated temperature over the respective catalyst bed of the oxidation catalysts are performed), as it is z. In DE-A 10351269, DE-A 10350812 and DE-A 10350822 is described. Also, the reaction temperature over the Operating time increased to compensate for a decreased catalyst activity. In surprising However, it has in both reaction zones A, B as advantageous proven, the respective working pressure in the gas phase, based on an identical load of the respective catalyst bed with reaction gas mixture in Nl / lh, while increase the service life of the catalyst bed to deactivate the Further counteract catalyst beds, as z. B. in DE-A 102004025445 is described. For this purpose, for example behind each of the applicable in the process according to the invention Reaction and separation zones a pressure regulator (in the simplest Case a throttle device, z. B. a throttle valve or a spin regulator) are attached (eg also partially permeable pinhole diaphragms, their holes successively partial or complete can be closed. Of course but can also only behind one of the zones such a Pressure control device are located. That is, in principle it is quite sufficient the pressure control device somewhere in the other flow path of the reaction gas, from where the pressure increase by backwater can propagate into the reaction zones. Typical aforementioned pressure increases (the continuously according to success Deactivation, but also can be done discontinuously) can Course of operation up to 3000 mbar and more.

Das die erfindungsgemäß anzuwendende Reaktionszone B verlassende Produktgasgemisch B ist im Fall einer Herstellung von Acrolein und/oder Acrylsäure in der Regel im wesentlichen zusammengesetzt aus dem Zielprodukt Acrolein oder Acrylsäure oder dessen Gemisch mit Acrolein, nicht umgesetztem molekularem Sauerstoff, Propan, nicht umgesetztem Propylen, molekularem Stickstoff, als Nebenprodukt entstandenem und/oder als Verdünnungsgas mitverwendetem Wasserdampf, als Nebenprodukt und/oder als Verdünnungsgas mitverwendeten Kohlenoxiden, sowie geringen Mengen sonstiger niederer Aldehyde, niederer Alkancarbonsäuren (z. B. Essigsäure, Ameisensäure und Propionsäure) sowie Maleinsäureanhydrid, Benzaldehyd, aromatische Carbonsäuren und aromatische Carbonsäureanhydride (z. B. Phthalsäureanhydrid und Benzoesäure), gegebenenfalls weiteren Kohlenwasserstoffen, wie z. B. C4-Kohlenwasserstoffe (z. B. Buten-1 und eventuell sonstige Butene), und anderer inerter Verdünnungsgase.In the case of a preparation of acrolein and / or acrylic acid, the product gas mixture B leaving the reaction zone B according to the invention is generally composed essentially of the target product acrolein or acrylic acid or its mixture with acrolein, unreacted molecular oxygen, propane, unreacted propylene, molecular Nitrogen, water vapor by-produced and / or as diluent gas, as by-product and / or diluent carbon oxides, as well as small amounts of other lower aldehydes, lower alkanecarboxylic acids (eg acetic acid, formic acid and propionic acid) and maleic anhydride, benzaldehyde, aromatic carboxylic acids and aromatic carboxylic acid anhydrides (e.g., phthalic anhydride and benzoate acid), optionally further hydrocarbons, such as. C4 hydrocarbons (eg, butene-1 and possibly other butenes) and other inert diluent gases.

Das Zielprodukt kann aus dem Produktgasgemisch B in an sich bekannter Weise in einer Trennzone B abgetrennt werden (z. B. durch partielle oder vollständige sowie gegebenenfalls fraktionierende Kondensation der Acrylsäure oder durch Absorption von Acrylsäure in Wasser oder in einem hochsiedenden hydrophoben organischen Lösungsmittel oder durch Absorption von Acrolein in Wasser oder in wässrigen Lösungen niederer Carbonsäuren sowie anschließende Aufarbeitung der Kondensate und/oder Absorbate; erfindungsgemäß bevorzugt wird das Produktgasgemisch B fraktionierend kondensiert werden; vgl. z. B. EP-A 1388533, EP-A 1388532, DE-A 10235847, EP-A 792867, WO 98/01415, EP-A 1015411, EP-A 1015410, WO 99/50219, WO 00/53560, WO 02/09839, DE-A 10235847, WO 03/041833, DE-A 10223058, DE-A 10243625, DE-A 10336386, EP-A 854129, US-A 4317926, DE-A 19837520, DE-A 19606877, DE-A 190501325, DE-A 10247240, DE-A 19740253, EP-A 695736, EP-A 982287, EP-A 1041062, EP-A 117146, DE-A 4308087, DE-A 4335172, DE-A 4436243, DE-A 19 924 532, DE-A 10332758 sowie DE-A 19 924 533). Eine Acrylsäureabtrennung kann auch wie in der EP-A 982287, der EP-A 982289, DE-A 10336386, der DE-A 10115277, der DE-A 19606877, der DE-A 19740252, der DE-A 19627847, der DE-A 10053086 und der EP-A 982288 vorgenommen werden. Vorzugsweise wird wie in 7 der WO/0196271 bzw. in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Anmeldung abgetrennt.The target product can be separated from the product gas mixture B in a manner known per se in a separation zone B (for example by partial or complete and optionally fractional condensation of the acrylic acid or by absorption of acrylic acid in water or in a high-boiling hydrophobic organic solvent or by absorption of acrolein in water or in aqueous solutions of lower carboxylic acids and subsequent workup of the condensates and / or absorbates; according to the invention, the product gas mixture B is preferably fractionally condensed, cf., for example, EP-A 1388533, EP-A 1388532, DE-A 10235847 EP-A 792867, WO 98/01415, EP-A 1015411, EP-A 1015410, WO 99/50219, WO 00/53560, WO 02/09839, DE-A 10235847, WO 03/041833, DE-A 10223058 DE-A 10243625, DE-A 10336386, EP-A 854129, US-A 4317926, DE-A 19837520, DE-A 19606877, DE-A 190501325, DE-A 10247240, DE-A 19740253, EP-A 695736 , EP-A 982,287, EP-A 1041062, EP-A 117146, DE-A 4308087, DE-A 4335172, DE-A 4436243, DE-A 19 924 532, DE-A 10332758 and DE-A 19 924 533). An acrylic acid removal can also be carried out as described in EP-A 982287, EP-A 982,289, DE-A 10336386, DE-A 10115277, DE-A 19606877, DE-A 19740252, DE-A 19627847, DE-A. A 10053086 and EP-A 982288 are made. Preferably, as in 7 WO / 0196271 or separated in the embodiments of the present application.

Gemeinsames Merkmal der vorgenannten Trennverfahren ist (wie eingangs bereits erwähnt), dass am Kopf der jeweiligen trennwirksame Einbauten enthaltenden Trennkolonne, in deren unteren Teil das Produktgemisch B, normalerweise nach vorheriger direkter und/oder indirekter Kühlung desselben, zugeführt wird, normalerweise ein Restgasstrom (Hauptrestgas) verbleibt, der im wesentlichen diejenigen Bestandteile des Produktgasgemischs B enthält, deren Siedepunkt bei Normaldruck (1 bar) ≤ –30°C beträgt (d.h., die schwer kondensierbaren oder auch leicht flüchtigen Bestandteile).common Feature of the aforementioned separation method is (as already mentioned mentioned), that at the top of the respective separating internals containing Separation column, in the lower part of the product mixture B, usually after prior direct and / or indirect cooling thereof, normally a residual gas stream (main residual gas) remains, essentially those Components of the product gas mixture B contains, whose boiling point at atmospheric pressure (1 bar) ≤ -30 ° C (i.e. the hardly condensable or volatile constituents).

Im unteren Teil der Trennkolonne fallen normalerweise die schwerer flüchtigen Bestandteile des Produktgasgemischs B, einschließlich des jeweiligen Zielprodukts, in kondensierter Phase an.in the lower part of the separation column usually fall the heavier volatile Constituents of the product gas mixture B, including the respective target product, in condensed phase.

Die Restgasbestandteile sind in erster Linie Propan, gegebenenfalls in der Reaktionszone B nicht umgesetztes Propylen, molekularer Sauerstoff sowie häufig die in den Reaktionszonen A, B mitverwendeten inerten Verdünnungsgase, vorzugsweise insbesondere Stickstoff und Kohlendioxid. Wasserdampf kann je nach angewandtem Trennverfahren im Restgas nur noch in Spuren oder in Mengen von bis zu 20 Vol.-% oder mehr enthalten sein.The Residual gas components are primarily propane, if necessary in the reaction zone B unreacted propylene, molecular oxygen as well as often the inert diluent gases used in the reaction zones A, B preferably in particular nitrogen and carbon dioxide. Steam can depending on the applied separation process in the residual gas only in traces or in amounts of up to 20% by volume or more.

Von diesem (Haupt)Restgas wird erfindungsgemäß wenigstens eine (vorzugsweise (Haupt)Restgaszusammensetzung aufweisende) Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls (in der Reaktionszone B) nicht umgesetztes Propylen enthaltende Teilmenge (vorzugsweise die Gesamtmenge, gegebenenfalls aber auch nur die Hälfte, oder zwei Drittel, oder drei Viertel dieser Gesamtmenge) als ein Propan enthaltender Zufuhrstrom in die Reaktionszone A rückgeführt. (Haupt)Restgasteilmengen können aber auch, wie bereits beschrieben, in die Reaktionszone B rückgeführt und/oder zum Zweck der Energieerzeugung verbrannt werden.From This (main) residual gas is inventively at least one (preferably (Main) residual gas composition) propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene (in reaction zone B) containing subset (preferably the total amount, optionally but only half, or two thirds, or three quarters of that total) as one Propane-containing feed stream is recycled to the reaction zone A. (Main) residual gas subsets can but also, as already described, recycled to the reaction zone B and / or burned for the purpose of generating energy.

Bei der Aufarbeitung der kondensierten Phase (zum Zweck der Abtrennung des Zielproduktes) können erfindungsgemäß (wie bereits erwähnt) weitere restliche Gase anfallen, da normalerweise versucht wird, die insgesamt im Produktgasgemisch A enthaltene Menge an nicht umgesetztem Propan in die Reaktionszone A zurückzuführen und im Rahmen der Zielabtrennung wiederzugewinnen. Diese enthalten in der Regel zwar noch Propan sowie gegebenenfalls Propylen, häufig jedoch keinen molekularen Sauerstoff mehr (enthalten sie noch molekularen Sauerstoff werden sie in dieser Schrift als Nebenrestgase bezeichnet). Sie können daher gegebenenfalls mit dem Hauptrestgas zu einem Gesamtrestgas vereint in die erfindungsgemäße Reaktionszone A rückgeführt werden. Es ist aber auch eine separate Verwertung solcher weiteren restliche Gase möglich. Beispielsweise können sie, soweit sie an molekularem Sauerstoff frei sind, in der Regel nach Verdichtung, auch als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs der Reaktionszone A in die Reaktionszone A rückgeführt werden. Auch kann ihre Rückführung in die Reaktionszone A an anderer Stelle erfolgen, wenn sie an molekularem Sauerstoff im wesentlichen frei sind.at the work-up of the condensed phase (for the purpose of separation of the target product) can according to the invention (as already mentioned) other residual gases are incurred, as is usually attempted the total contained in the product gas mixture A amount of unreacted Propane in the reaction zone A and as part of the target separation regain. These usually still contain propane and optionally propylene, often but no more molecular oxygen (they still contain molecular Oxygen they are referred to in this document as minor residual gases). You can therefore optionally with the main residual gas to a total residual gas united in the reaction zone according to the invention A be returned. But it is also a separate utilization of such other remaining Gases possible. For example, you can as far as they are free of molecular oxygen, as a rule after compression, also as part of the reaction gas starting mixture the reaction zone A are recycled to the reaction zone A. Also, her Return in the reaction zone A take place elsewhere, if they are at molecular Oxygen are substantially free.

Durch die vorzugsweise vollständige Rückführung des (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases aus der Trennzone B, die eine Verschaltung von mehreren Trennkolonnen sowie gegebenenfalls weiterer von Kolonnen verschiedener Trennvorrichtung umfassen kann, in die Reaktionszone A, erfolgt bei kontinuierlicher Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so eine kontinuierliche Umsetzung von Propan zu Acrylsäure und/oder Acrolein.By the preferably complete Return of the (Main and / or secondary or total) residual gas from the separation zone B, which is an interconnection of several separation columns and optionally may comprise further separation apparatus different from columns, in the reaction zone A, takes place in continuous execution of inventive method such a continuous conversion of propane to acrylic acid and / or Acrolein.

Erfindungsgemäß wesentlich ist dabei, dass durch die erfindungsgemäße Rückführung des (Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-)Restgases aus der Trennzone B in die Reaktionszone A in letzterer eine Überführung von Propan zu Propylen mit nahezu hundertprozentiger Selektivität erreichbar ist.Substantially according to the invention is that by the inventive repatriation of the (main and / or Secondary or total) residual gas from the separation zone B in the reaction zone A in the latter a transfer of Propane can be reached to propylene with almost 100% selectivity is.

Die Vorteilhaftigkeit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise ist dabei sowohl bei niederen (≤ 30 mol-%) als auch bei hohen (≥ 30 mol-%) Dehydrierumsätzen (bezogen auf einmaligen Durchgang des Reaktionsgasgemischs durch die Reaktionszone A) gegeben. Dies rührt im wesentlichen daher, dass mit hohen Dehydrierumsätzen in der Re aktionszone A in der Regel hohe Propylenanteile im Produktgasgemisch A und daraus resultierend auch erhöhte Propylenströme im Beschickungsgasgemisch der Reaktionszone B einhergehen. Letzteres führt normalerweise zu erhöhten Restsauerstoffströmen im (Haupt)restgas, die wiederum dazu geeignet sind, die mit den erhöhten Dehydrierumsätzen in der Reaktionszone A einhergehenden erhöhten Wasserstoffmengen zu verbrennen. D.h., in vorteilhafter Weise beinhaltet des erfindungsgemäße Verfahren einen sich so selbst optimierenden Regelmechanismus. Mit höheren Propanumsätzen sind allerdings geringere Gesamtgasbelastungen der Katalysatorbeschickung in der Reaktionszone B möglich. Generell ist es erfindungsgemäß günstig, wenn der Wasserstoffstrom im Reaktionsgasgemisch der Reaktionszone A an der Zufuhrstelle für das in die Reaktionszone A rückzuführende Restgas in einem wenigstens stöchiometrischen Verhältnis zum Sauerstoffstrom im rückgeführten Restgas steht.The Advantageousness of the procedure according to the invention is thereby both at lower (≤ 30 mol%) as well as at high (≥ 30 mol%) dehydrogenation conversions (Based on a single passage of the reaction gas mixture through the reaction zone A). This is essentially because that with high dehydration rates in Re action zone A usually high propylene content in the product gas mixture A and, as a result, increased propylene streams in the feed gas mixture associated with the reaction zone B. The latter usually leads to increased residual oxygen flows in the (main) residual gas, which in turn are suitable for those with the increased Dehydrierumsätzen in the reaction zone A associated increased amounts of hydrogen to burn. That is, advantageously, the method of the invention includes a so self-optimizing control mechanism. With higher propane conversions are however, lower total gas loads on the catalyst feed in the reaction zone B possible. In general, it is favorable according to the invention, if the hydrogen stream in the reaction gas mixture of the reaction zone A. at the feed station for the residual gas to be recycled to the reaction zone A. in an at least stoichiometric relationship to the oxygen flow in the recycled residual gas stands.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in entsprechender Weise anwendbar, wenn in der Reaktionszone B eine partielle Ammoxidation von Propen zu Acrylnitril durchgeführt wird. Es ist auch dann entsprechend anwendbar, wenn in der Reaktionszone A das Propan durch iso-Butan ersetzt wird und das dabei resultierende iso-Buten in entsprechender Weise in der Reaktionszone B zu Methacrolein und/oder Methacrylsäure partialoxidiert wird.The inventive method is applicable in a similar way when in the reaction zone B a partial ammoxidation of propene to acrylonitrile is performed. It is also applicable accordingly when in the reaction zone A the propane is replaced by iso-butane and the resulting isobutene in a corresponding manner in the reaction zone B to methacrolein and / or methacrylic acid is partially oxidized.

Vergleichsbeispiele und BeispieleComparative Examples and Examples

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

A) Gestaltung der Reaktionszone A (der Dehydrierstufe)A) Design of the reaction zone A (the dehydrogenation step)

Die Dehydrierstufe bestand aus drei hintereinander geschalteten identischen Rohrreaktoren, die in identischer Weise mit Dehydrierkatalysator beschickt waren.The Dehydrogenation step consisted of three consecutive identical Tubular reactors, which are identical with dehydrogenation catalyst were loaded.

Der einzelne Rohrreaktor war ein Stahlrohr (Edelstahl der DIN Werkstoffnummer 1.4841) der Länge 1300 mm, der Wanddicke 3,6 mm und des Innendurchmessers 53,1 mm. Die Rohrreaktoren wurden vom Reaktionsgasgemisch jeweils von oben nach unten durchströmt.Of the single tube reactor was a steel tube (stainless steel of DIN material number 1.4841) of length 1300 mm, wall thickness 3.6 mm and inner diameter 53.1 mm. The Tubular reactors were from the reaction gas mixture from the top to flows through below.

Am unteren Ende jedes Rohrreaktors befand sich ein Tragerost aus demselben Edelstahl. Auf dem Tragerost befand sich von unten nach oben die folgende Beschickung: 175 mm Schüttlänge aus Steatitkugeln (Durchmesser 4-5 mm) des Steatits C-220 der Fa. CeramTec; 21 mm Schüttlänge aus Steatitkugeln (Durchmesser 1,5-2,5 mm) des Steatits C-220 der Fa. CeramTec; 210 mm Schüttlänge Dehydrierkatalysator (Pt/Sn-Legierung, die mit den Elementen Cs, K und La in oxidischer Form promoviert war und die auf die äußere und innere Oberfläche von ZrO2·SiO2 Mischoxidträgerstränglingen (mittlere Länge (gaußverteilt im Bereich von 3 mm bis 12 mm mit Maximum bei ca. 6 mm): 6 mm, Durchmesser: 2 mm) in der Elementstöchiometrie (Massenverhältnisse einschließlich Träger) Pt0,3Sn0,6La3,0Cs0,5K0,2(ZrO2)88,3(SiO2)7, aufgebracht war (Katalysatorvorläuferherstellung und Aktivierung zum aktiven Katalysator wie in Beispiel 4 der DE-A 10 219 879). 21 mm Schüttlänge Steatitkugeln (Durchmesser 1,5-2,5 mm) des Steatits C-220 der Fa. CeramTec; und abschließend auf der Restlänge des Rohrreaktors wieder eine Schüttung aus Steatitkugeln (Durchmesser 4-5 mm) des Steatits C-220 der Fa. CeramTec.At the lower end of each tubular reactor was a support rack made of the same stainless steel. The bottom of the rack was filled with the following load: 175 mm Bulk length of steatite balls (diameter 4-5 mm) of the steatite C-220 from CeramTec; 21 mm Bulk length of steatite balls (diameter 1.5-2.5 mm) of the steatite C-220 from CeramTec; 210 mm Bulk-length dehydrogenation catalyst (Pt / Sn alloy promoted with the elements Cs, K and La in oxidic form and deposited on the outer and inner surface of ZrO 2 .SiO 2 mixed oxide carrier strands (average length (gauss distributed in the range of 3 mm to 12 mm with maximum at about 6 mm): 6 mm, diameter: 2 mm) in elemental stoichiometry (mass ratios including support) Pt 0.3 Sn 0.6 La 3.0 Cs 0.5 K 0.2 (ZrO 2 ) 88 , 3 (SiO 2 ) 7 , (catalyst precursor preparation and activation to the active catalyst as in Example 4 of DE-A 10 219 879). 21 mm Bulk length steatite balls (diameter 1.5-2.5 mm) of the steatite C-220 from CeramTec; and finally on the remaining length of the tubular reactor again a bed of steatite (diameter 4-5 mm) of the steatite C-220 from. CeramTec.

Jeder der Rohrreaktoren war außen im Sinne einer Vorheizstrecke auf den ersten 500 mm Rohrlänge von oben nach unten (zum Tragerost hin) in zwei, eine Gleichverteilung der zugeführten Wärmemenge gewährleistenden, Halbschalen aus Kupfer (Schalendicke = 200 mm) eingelegt, die mittels einer sie im vollen Umfang umgebenden Heizmanschette (Fa. Horst, DE-Heidelberg, 500 mm Länge, 100 mm Innendurchmesser) elektrisch beheizt wurden.Everyone the tube reactor was outside in the sense of a preheating line on the first 500 mm pipe length of top to bottom (towards the support back) in two, an equal distribution the supplied heat guaranteeing, Half shells made of copper (shell thickness = 200 mm) inserted, which means a heating jacket that covers it in its entirety (Horst, DE-Heidelberg, 500 mm length, 100 mm internal diameter) were electrically heated.

Von unten nach oben war jeder der Rohrreaktoren im Sinne einer adiabaten Strecke auf einer Länge von 600 mm in jeweils zwei Paare von thermisch isolierend wirkenden Halbschalen (Dicke einer Halbschale = 25 mm) aus MPS-Super G der Fa. Microtherm in DE, die um 90° gegeneinander versetzt übereinander angebracht waren, eingebracht. Die isolierend wirkenden Halbschalen waren ihrerseits von einer zylindrischen Einhüllenden aus Edelstahl (Außendurchmesser = 173 mm, Innendurchmesser = 167 mm) umgeben, an die zum Zweck der Begleitheizung eine Heizmanschette (Länge = 675 mm, Innendurchmesser = 173 mm) der Fa. Horst, DE-Heidelberg, angelegt war. Auf diese Weise konnte auf der adiabaten Strecke der Wärmefluss aus der Umgebung in das Reaktionsrohr hinein und aus dem Reaktionsrohr heraus in die Umgebung minimiert werden.From down to the top, each of the tube reactors was adiabatic Track on a length of 600 mm in each case two pairs of thermally insulating acting Half shells (thickness of a half shell = 25 mm) made of MPS-Super G the Fa. Microtherm in DE, the 90 ° to each other offset one above the other attached were introduced. The insulating half shells were in turn of a cylindrical envelope of stainless steel (outer diameter = 173 mm, inner diameter = 167 mm), to which for the purpose of Heat tracing a heating jacket (length = 675 mm, inside diameter = 173 mm) Fa. Horst, DE-Heidelberg, was created. To this Way could on the adiabatic route the heat flow from the environment in the reaction tube in and out of the reaction tube in the Environment are minimized.

In jedes Reaktionsrohr war mittig zusätzlich eine 1370 mm lange Thermohülse eingeführt (Außendurchmesser: 6mm, Innendurchmesser: 4mm), in die ein Mehrfach-Thermoelement (vom unteren Reaktorende nach oben alle 4 cm insgesamt 10 Messstellen, Dicke 3,2mm) eingeführt war.In each reaction tube was additionally inserted in the middle of a 1370 mm long thermal sleeve (outer diameter: 6mm, inner diameter: 4mm) into which a multiple thermocouple (from the lower reactor end upwards every 4 cm a total of 10 measuring points, thickness 3.2 mm) was introduced.

Vor jeden einzelnen Rohrreaktor war ein mit Steatitringen (aus Steatit C-220 der Fa. CeramTec und von der Geometrie 7 mm × 3 mm × 3 mm = Außendurchmesser × In nendurchmesser × Höhe) gefülltes Stahlrohr der Länge 1300 mm als Erhitzer geschaltet. In ihm wurde das Reaktionsgasgemisch jeweils auf die Eintrittstemperatur des nachfolgenden Rohreaktors vorgeheizt und gleichzeitig ideal durchmischt. Zu diesem Zweck wurden die Erhitzerrohre (Edelstahl der DIN Werkstoffnummer 1.4841, Wanddicke 3,6 mm, Innendurchmessers 53,1 mm) auf einer rohrmittigen Länge von 1200 mm mittels um sie angelegter Heizmanschetten der Fa. Horst, DE-Heidelberg elektrisch beheizt. Die Verbindung zwischen Erhitzer und Rohrreaktoren wurde durch mit üblichen Wärmedämmmaterialien thermisch isolierten Edelstahlrohren (Edelstahl der DIN Werkstoffnummer 1.4841, Außendurchmesser 21.3 mm, Innendurchmesser 16.1 mm, Länge ca. 700 mm) bewerkstelligt.In front each individual tube reactor was one with steatite rings (made of steatite C-220 of the company CeramTec and of the geometry 7 mm × 3 mm × 3 mm = Outer diameter × diameter × height) filled steel tube the length 1300 mm switched as a heater. In it, the reaction gas mixture in each case to the inlet temperature of the subsequent tubular reactor preheated and at the same time ideally mixed. For this purpose were the heater pipes (stainless steel of DIN material number 1.4841, wall thickness 3.6 mm, inner diameter 53.1 mm) on a tube-centered length of 1200 mm by means of heating sleeves made by Horst, DE-Heidelberg electrically heated. The connection between heaters and tube reactors were thermally insulated with conventional thermal insulation materials Stainless steel pipes (stainless steel of DIN material number 1.4841, outside diameter 21.3 mm, inner diameter 16.1 mm, length approx. 700 mm).

Vor dem Eintritt des Reaktionsgasgemischs in den jeweiligen Erhitzer war ein Zufuhrhahn angebracht, über den dem Reaktionsgasgemisch jeweils Druckluft zugeführt werden konnte. Beschrieben wird nachfolgend der stationäre Betrieb.In front the entry of the reaction gas mixture in the respective heater a supply tap was installed over the compressed air is supplied to the reaction gas mixture in each case could. Described below is the stationary operation.

Dem ersten Dehydrierreaktor wurde ein Reaktionsgasausgangsgemisch aus 395 g/h Roh-Propan (erster Propan enthaltender Zufuhrstrom), 500 g/h Wasser und 3649 g/h (Gesamt)Restgas als Kreisgas (zweiter Propan enthaltender Zufuhrstrom) mit einer Temperatur von 400°C und einem Druck von 2,8 bar zugeführt.the first dehydrogenation reactor, a reaction gas starting mixture was made 395 g / h crude propane (first propane-containing feed stream), 500 g / h of water and 3649 g / h (total) of residual gas as recycle gas (second propane containing feed stream) having a temperature of 400 ° C and a Pressure of 2.8 bar supplied.

Das Roh-Propan enthielt:

Figure 00640001
The crude propane contained:
Figure 00640001

Das (Gesamt)Restgas (Kreisgas) enthielt:

Figure 00650001
The (total) residual gas (circulating gas) contained:
Figure 00650001

Die Bestimmung der Zusammensetzung des Roh-Propans und aller anderen Gaszusammensetzungen erfolgte gaschromatographisch [HP 6890 mit Chem-Station, Detektoren: FID, WLD, Trennsäulen: Al2O3/KCL (Chrompack), Carboxen 1010 (Supelco)]. Bei Wasserdampf enthaltenden Gasgemischen wurde dieser vorab der gaschromatographischen Analyse durch Abkühlen und gegebenenfalls Entspannen in einem Wasserabscheider auskondensiert. Das nicht kondensierte Gas wurde analysiert und auf dieses trocken gerechnete Gas (d.h., die im eigentlich zu analysierenden Gasgemisch enthaltene Wasserdampfmenge blieb unberücksichtigt) beziehen sich alle Angaben.The composition of the crude propane and all other gas compositions was determined by gas chromatography [HP 6890 with Chem-Station, detectors: FID, WLD, separation columns: Al 2 O 3 / KCL (Chrompack), Carboxene 1010 (Supelco)]. In water vapor-containing gas mixtures was this condensed in advance of the gas chromatographic analysis by cooling and optionally depressurization in a water. The uncondensed gas was analyzed and this dry calculated gas (ie, the amount of water vapor actually contained in the gas mixture to be analyzed was disregarded) is all data.

Das Reaktionsgasausgangsgemisch wurde in einem Verdampfer erzeugt, der dem ersten Erhitzer vorgeschaltet war. Der Verdampfer selbst war ebenfalls wie ein Erhitzer ausgeführt. Ihm wurden 395 g/h gasförmiges Roh-Propan (65°C, 5 bar), 3649 g/h (Gesamt)Restgas (Kreisgas) (50°C, 2,8 bar) und 500 g/h Wasser (20°C, 3 bar) zugeführt. Die Beheizung des Verdampfers war auf eine Gasgemischaustrittstemperatur von 200°C geregelt. Der Verdampfer war mit dem ersten Erhitzer in entsprechender Weise verbunden wie die Reaktoren an die Erhitzer angebunden waren.The Reaction gas starting mixture was produced in an evaporator, the was connected upstream of the first heater. The evaporator itself was also run as a heater. He was 395 g / h gaseous crude propane (65 ° C, 5 bar), 3649 g / h (total) residual gas (circulating gas) (50 ° C, 2.8 bar) and 500 g / h water (20 ° C, 3 bar) fed. The heating of the evaporator was at a gas mixture exit temperature from 200 ° C regulated. The evaporator was in the corresponding with the first heater Connected how the reactors were connected to the heaters.

Die Beheizung des ersten Erhitzers war so geregelt, dass das vom Verdampfer in den ersten Erhitzer geleitete Gasgemisch den ersten Erhitzer mit einer Temperatur von 400°C verließ (die dazu erforderliche Wandtemperatur betrug ca. 440°C). Dann wurde das Reaktionsgasausgangsgemisch in den ersten Rohrreaktor geführt und in der Vorheizstrecke desselben auf eine Reaktionszoneneintrittstemperatur von 423,3°C weiter erhitzt.The Heating of the first heater was regulated so that the evaporator in the first heater passed gas mixture the first heater with a temperature of 400 ° C left (the required wall temperature was about 440 ° C). Then, the reaction gas starting mixture led into the first tubular reactor and in the preheating section thereof to a reaction zone inlet temperature from 423.3 ° C further heated.

Die Temperatur des Reaktionsgasgemischs durchlief beim Durchgang durch den ersten Rohrreaktor ein Maximum (Heißpunkttemperatur genannt) von 549,1°C (die hier angegebenen quantitativen Angaben beziehen sich auf den Betriebszustand nach 200 Betriebsstunden; im weiteren Verlauf des Betriebs wurden die verschiedenen Temperaturen so nachgezogen, dass der auf Einmaldurchgang bezogene Umsatz und die Raum-Zeit-Ausbeute im wesentlichen konstant blieben; in entsprechender Weise wurde auch bereits in den ersten 200 Betriebsstunden verfahren), das im Verlauf des kontinuierlichen Betriebs der Versuchsanlage infolge allmählicher Katalysatordeaktivierung in Strömungsrichtung wanderte (die Wanderungsgeschwindigkeit betrug ca. 0,03 mm/h).The Temperature of the reaction gas mixture passed through the passage the first tube reactor a maximum (called hot-spot temperature) of 549.1 ° C (The quantitative information given here refers to the Operating state after 200 operating hours; in the further course of the In operation, the different temperatures were so rebuilt that the single-pass conversion and the space-time yield remained substantially constant; in a similar way was also already in the first 200 operating hours), which in Course of continuous operation of the pilot plant due gradual Catalyst deactivation in the flow direction migrated (the migration speed was about 0.03 mm / h).

Das den ersten Dehydrierreaktor verlassende Reaktionsgasgemisch wies folgende Gehalte auf:

Figure 00660001
The reaction gas mixture leaving the first dehydrogenation reactor had the following contents:
Figure 00660001

Seine Temperatur betrug 509,1 °C und sein Druck lag bei 2,55 bar.His Temperature was 509.1 ° C and its pressure was 2.55 bar.

Vor dem Eintritt in den nachfolgenden Erhitzer wurden dem Reaktionsgasgemisch 130 Nl/h Druckluft zudosiert (23°C, 4,2 bar).In front the entry into the subsequent heater were the reaction gas mixture 130 Nl / h of compressed air added (23 ° C, 4.2 bar).

Dann wurde das Reaktionsgasgemisch mittels der elektrischen Beheizungsmöglichkeiten des Erhitzers (Wandtemperatur ca. 540°C) und der Vorheizstrecke des nachfolgenden (zweiten) Reaktionsrohres (Wandtemperatur ca. 560°C) auf 477°C (Eintritt 2. Reaktionszone) erwärmt. Der Druck des Reaktionsgasgemischs an dieser Stelle lag bei 2,55 bar.Then the reaction gas mixture became by means of electrical heating possibilities of the heater (wall temperature about 540 ° C) and the preheating of the subsequent (second) reaction tube (wall temperature about 560 ° C) to 477 ° C (inlet 2nd reaction zone) is heated. The pressure of the reaction gas mixture at this point was 2.55 bar.

Beim Durchgang durch den zweiten Rohrreaktor durchlief die Temperatur des Reaktionsgasgemischs ein Maximum von 515,5°C, das im Verlauf des kontinuierlichen Betriebs der Versuchsanlage infolge allmählicher Katalysatordeaktivierung in Strömungsrichtung wanderte (die Wanderungsgeschwindigkeit betrug ca. 0,1 mm/h). Das den zweiten Dehydrierreaktor verlassende Reaktionsgasgemisch wies folgende Gehalte auf:

Figure 00670001
When passing through the second tubular reactor, the temperature of the reaction gas mixture passed through a maximum of 515.5 ° C, which in the course of continuous operation of the pilot plant due to gradual catalyst deactivation in the flow direction migrated (the migration rate was about 0.1 mm / h). The reaction gas mixture leaving the second dehydrogenation reactor had the following contents:
Figure 00670001

Seine Temperatur betrug 493,8°C und sein Druck lag bei 2,5 bar.His Temperature was 493.8 ° C and its pressure was 2.5 bar.

Vor dem Eintritt in den nachfolgenden Erhitzer wurden dem Reaktionsgasgemisch 195 Nl/h Druckluft zudosiert (23°C, 4,2 bar).In front the entry into the subsequent heater were the reaction gas mixture 195 Nl / h of compressed air added (23 ° C, 4.2 bar).

Dann wurde das Reaktionsgasgemisch mittels der elektrischen Beheizungsmöglichkeiten des Erhitzers (Wandtemperatur ca.480°C) und der Vorheizstrecke des nachfolgenden (dritten) Reaktionsrohres (Wandtemperatur ca. 480°C) auf 464°C (Eintritt 3. Reaktionszone) erwärmt. Der Druck des Reaktionsgasgemischs an dieser Stelle lag bei 2,5 bar.Then the reaction gas mixture became by means of electrical heating possibilities of the heater (wall temperature ca.480 ° C) and the preheating section of the following (third) reaction tube (wall temperature about 480 ° C) to 464 ° C (inlet 3rd reaction zone) is heated. The pressure of the reaction gas mixture at this point was 2.5 bar.

Beim Durchgang durch den dritten Rohrreaktor durchlief die Temperatur des Reaktionsgasgemischs ein Maximum von 492,8°C, das im Verlauf des kontinuierlichen Betriebs der Versuchsanlage infolge allmählicher Katalysatordeaktivierung in Strömungsrichtung wanderte (die Wanderungsgeschwindigkeit betrug ca. 0,1 mm/h). Das den dritten Dehydrierreaktor verlassende Reaktionsgasgemisch wies folgende Gehalte auf:

Figure 00680001
When passing through the third tubular reactor, the temperature of the reaction gas mixture went through a maximum of 492.8 ° C, which in the course of continuous operation of the pilot plant as a result of gradual catalyst deactivation in the flow direction migrated (the migration rate was about 0.1 mm / h). The reaction gas mixture leaving the third dehydrogenation reactor had the following contents:
Figure 00680001

Seine Temperatur betrug 480,4°C und sein Druck lag bei 2,45 bar.His Temperature was 480.4 ° C and its pressure was 2.45 bar.

Damit ergab sich über die Dehydrierstufe ein auf den Einmaldurchgang des Reaktionsgasausgangsgemischs bezogener Gesamtdehydrierumsatz des Propans von 19,83 mol-%.In order to surrendered over the dehydrogenation on the one-time passage of the starting reaction gas mixture relative total dehydrogenation of the propane of 19.83 mol%.

Bei fortgeschrittener Deaktivierung der Dehydrierkatalysatorschüttungen wurde das Verfahren unterbrochen und diese wie in der DE-A 10028582 beschrieben regeneriert. Dies war im wesentlichen immer dann der Fall, wenn die Heißpunkttemperatur in allen drei Rohrreaktoren ca. 580°C betrug.at advanced deactivation of dehydrogenation catalyst beds the process was interrupted and this as in DE-A 10028582 regenerated described. This was essentially always the case Case when the hotspot temperature in all three tubular reactors was about 580 ° C.

In überraschender Weise schritt die Deaktivierung der Dehydrierkatalysatorschüttungen bei erhöhtem Arbeitsdruck langsamer voran.In surprising Way, the deactivation of the Dehydrierkatalysatorschüttungen at increased working pressure slower.

B) Gestaltung der Trennzone AB) Design of the separation zone A

Durch Direktkühlung mit versprühtem gekühltem Wasser (T = 20°C) wurde das den dritten Dehydrierreaktor verlassende Produktgasgemisch (Produktgasgemisch A) in einem Direktkühler (Quench) im Gleichstrom auf 40°C abgekühlt (das dabei gasförmig verbleibende Gemisch wurde in der Gegenrichtung zur Produktgaseinströmrichtung aus dem Wasserquench herausgeführt). Etwa 75 Gew.-% des im Produktgasgemisch enthaltenen Wasserdampf (Wasserdampf wurde dem Reaktionsgasausgangsgemisch der Reaktionszone A zugesetzt und bildete sich in der Dehydrierstufe durch Verbrennung von Wasserstoff sowie möglicherweise Kohlenwasserstoff mit Luftsauerstoff; die Verbrennungswärme hielt die Reaktionstemperatur im Reaktionsgasgemisch der Reaktionszone A weitgehend aufrecht) kondensierte bei der Direktkühlung aus. Das sich dabei bildende Kondensat wurde mittels Standregelung aus dem Wasserquench heraus- und seiner Entsorgung zugeführt. Im übrigen wurde das zur Direktkühlung eingesetzte Wasser im Kreis geführt (gepumpt), durch indirekten Wärmeaustausch rückgekühlt und zum Zweck der Direktkühlung wieder versprüht.By direct cooling with sprayed chilled Water (T = 20 ° C) became the product gas mixture leaving the third dehydrogenation reactor (Product gas mixture A) in a direct cooler (quench) in cocurrent at 40 ° C chilled (while gaseous remaining mixture was in the opposite direction to the Produktgaseinströmrichtung led out of the water quench). About 75 wt .-% of the water vapor contained in the product gas mixture (Water vapor was the reaction gas starting mixture of the reaction zone A was added and formed in the dehydrogenation step by combustion of hydrogen as well as possibly Hydrocarbon with atmospheric oxygen; the heat of combustion stopped the reaction temperature in the reaction gas mixture of the reaction zone A largely upright) condensed in the direct cooling. The thereby forming condensate was by means of level control the water quench out and its disposal. For the rest was that for direct cooling used water is circulated (pumped), by indirect heat exchange recooled and for the purpose of direct cooling sprayed again.

Anstelle der beschriebenen Direktkühlung mit Wasser, kann das Produktgasgemisch aus der Dehydrierstufe auch zunächst dadurch abgekühlt werden, dass man mit dem Produktgasgemisch in einem indirekten Wärmeaustauscher (z. B. in einem Rohrbündelwärmeaustauscher im Gleichstrom oder im Gegenstrom) das der Dehydrierstufe zuzuführende Reaktionsgasausgangsgemisch aufwärmt (auf 400°C). Das Produktgasgemisch der Dehydrierstufe kühlt dabei von etwa 500°C auf ca. 200 bis 300°C ab.Instead of the described direct cooling with water, the product gas mixture from the dehydrogenation step can also first cooled by it be that with the product gas mixture in an indirect heat exchanger (eg in a shell-and-tube heat exchanger in cocurrent or in countercurrent) the reaction gas starting mixture to be fed to the dehydrogenation stage warms up (at 400 ° C). The product gas mixture of the dehydrogenation stage cools from about 500 ° C to about 200 to 300 ° C from.

Eine weitere Abkühlung des Produktgasgemisches der Dehydrierstufe kann dadurch erfolgen, dass es in einem indirekten Wärmeaustauscher dazu verwendet wird, das Ausgangsgasgemisch für die nachfolgend noch zu beschreibende Partialoxidation des in der Dehydrierstufe erzeugten Propens aufzuwärmen, und/oder dass es dazu verwendet wird, die im weiteren noch zu beschreibende Absorberabgaskühlung beim, vorzugsweise zweistufigen, Expandieren desselben mittels Expansionsturbinen auszugleichen, oder durch Vorabanwärmung zu kompensieren.A further cooling of the product gas mixture of the dehydrogenation step can be effected in that it is used in an indirect heat exchanger to heat the starting gas mixture for the below to be described partial oxidation of propene produced in the dehydrogenation step, and / or that it is used to be described later absorber exhaust gas cooling, preferably two-stage expansion of the same by means of expansion turbines compensate or compensate by preheating.

Danach befindet sich das Produktgasgemisch bei einer Temperatur von etwa 180°C. Anschließend kann mittels Luft- und/oder Oberflächenwasserkühler auf eine Temperatur im Bereich von 30°C bis 60°C abgekühlt werden.After that the product gas mixture is at a temperature of about 180 ° C. Then you can by means of air and / or surface water cooler a temperature in the range of 30 ° C up to 60 ° C chilled become.

In die Kühler integrierte oder diesen nachgeschaltete Tropfenabscheider sammeln das beim Abkühlen auskondensierte Wasser und führen es standgeregelt der Entsorgung zu.In the coolers collect integrated or downstream of this dropper condensed out on cooling Water and lead it was regulated for disposal.

Das so abgekühlte und von Wasserdampf entlastete, bei einem Druck von etwa 2 bar befindliche Produktgasgemisch der Dehydrierstufe wurde nachfolgend auf einen Druck von 10 bis 13 bar verdichtet.The so cooled and relieved of water vapor, located at a pressure of about 2 bar Product gas mixture of the dehydrogenation step was subsequently to a Compressed pressure from 10 to 13 bar.

In anwendungstechnisch zweckmäßiger Weise wurde die Verdichtung zweistufig durchgeführt, um zu hohe Verdichtungstemperaturen zu vermeiden (diesem Zweck diente auch schon die vorab durchgeführte Abkühlung; die Wasserdampfabscheidung entlastet die aufzuwendende Verdichterleistung zusätzlich). In der ersten Stufe wurde auf einen Druck von 4 bis 4,5 bar verdichtet. Die Austrittstemperatur des Gasgemisches betrug beim Verlassen des Verdichters etwa 115°C.In in terms of application technology appropriate manner The compaction was carried out in two stages to high compaction temperatures to avoid (this purpose served already the previously carried out cooling, the Water vapor deposition relieves the compressor power required addition). In the first stage was compressed to a pressure of 4 to 4.5 bar. The outlet temperature of the gas mixture was on leaving the Compressor about 115 ° C.

In einem nach geschalteten indirekten Wärmeaustauscher (Luftkühler oder Oberflächenwasserkühler) wurde das Gasgemisch wieder auf 40 bis 60°C abgekühlt, wobei weitere Wasserdampfkondensation erfolgte. Tropfenabscheider sammelten das Kondensat und ließen es standgeregelt aus.In a downstream indirect heat exchanger (air cooler or Surface water cooler) the gas mixture is cooled again to 40 to 60 ° C, with further water vapor condensation took place. Droplets collected the condensate and kept it level out.

In der zweiten Verdichterstufe wurde ausgehend von einem Druck von etwa 4 bar auf einen Enddruck von 10 bis 13 bar verdichtet. Die Austrittstemperatur beim Verlassen des Verdichters betrug etwa 126°C.In the second compressor stage was based on a pressure of compressed about 4 bar to a final pressure of 10 to 13 bar. The Exit temperature when leaving the compressor was about 126 ° C.

In zwei weiteren nachgeschalteten indirekten Wärmeaustauschern (zunächst ein Luftkühler (ist normalerweise ein Rohrbündelwärmetauscher; das zu kühlende Gas durchströmt zweckmäßig das Rohrinnere) und dann ein Oberflächenwasserkühler) wurde das verdichtete Gasgemisch zunächst auf 40 bis 60°C und dann auf 30°C abgekühlt. Dabei auskondensierendes Wasser wurde wieder mittels Tropfenabscheidern abgeschieden und herausgeführt. Beim Verlassen des zweiten Verdichters enthält das Gasgemisch nur noch 0,2 Gew.-% Wasser. Der geringe Wassergehalt vermeidet eine Zweiphasigkeit in der nachfolgenden Absorption und der hohe Druck mindert die zum Zweck der Absorption benötigte Menge an Absorptionsmittel.In two further downstream indirect heat exchangers (initially a air cooler (usually a shell-and-tube heat exchanger; the to be cooled Gas flows through appropriate that Pipe interior) and then a surface water cooler) the compressed gas mixture first at 40 to 60 ° C and then to 30 ° C cooled. This condensing water was again by means of mist eliminators separated and led out. When leaving the second compressor, the gas mixture contains only 0.2% by weight of water. The low water content avoids a two-phase in the subsequent absorption and the high pressure reduces the to Purpose of absorption needed Amount of absorbent.

Während großtechnisch Turboverdichter (nicht ölgeschmierte, trocken laufende, berührungsfreie Verdichter) zum Zweck der Verdichtung eingesetzt werden (z. B. vom Typ 12 MH 4B, der Fa. Mannesmann DEMAG, DE), wurden hier Membran-Verdichter MV 3459 II der Fa. Sera verwendet. Prinzipiell können die Verdichter sowohl über Elektromotoren als auch über Dampf- oder Gasturbinen angetrieben werden. Häufig ist der Antrieb über Dampfturbinen der wirtschaftlichste. Das wie beschrieben verdichtete und abgekühlte Gasgemisch wurde direkt oberhalb des Sumpfs einer Absorptionskolonne zugeführt (ca. 4220 g/h). Es wies nachfolgende Gehalte auf:

Figure 00710001
While large-scale turbo compressors (not oil-lubricated, dry-running, non-contact compressors) are used for the purpose of compaction (eg of the type 12 MH 4B, the company Mannesmann DEMAG, DE), diaphragm compressor MV 3459 II of the Fa. Sera used. In principle, the compressors can be driven both by electric motors and by steam or gas turbines. Often the drive via steam turbines is the most economical. The gas mixture compressed and cooled as described was fed directly to an absorption column directly above the bottom (about 4220 g / h). It had the following contents:
Figure 00710001

Die Absorptionskolonne bestand aus Edelstahl 1.4571. Der Kolonneninnendurchmesser betrug 80 mm, die Wanddicke 4 mm und die Kolonnenlänge 1,70 m.The Absorption column consisted of stainless steel 1.4571. The column inside diameter was 80 mm, the wall thickness was 4 mm and the column length was 1.70 m.

Etwa 70 % des Volumens der Absorptionskolonne waren mit Packungselementen der Fa. Montz (Montz BSH-750, spezifische Oberfläche 750 m2/m3) als trennwirksame Einbauten gefüllt. Die Packungselemente folgten unmittelbar aufeinander und begannen auf der Höhe von 1/5 der Kolonnenlänge von unten. Die Absorptionskolonne war von außen weder gekühlt noch beheizt. Am Kolonnenkopf wurde mit einer Aufgabetemperatur von 30°C technisches Tetradecan der Fa. Haltermann, DE, vom Typ PKWF 4/7 of als Absorptionsmittel aufgegeben (gaschromatographische Analyse mittels FID-Detektion ergab zu Beginn (frisch) nachfolgende GC-Flächen-% Zusammensetzung:
n-Tridecan 7,6 %,
n-Tetradecan 47,3 %,
n-Pentadecan 7,0 %,
n-Hexadecan 3,2 %,
n-Heptadecan 14,1 % und
Restsumme 20,7 %;
diese Zusammensetzung änderte sich im Verlauf (nach ca. 3000 h–1) des kontinuierlichen Verfahrensbetriebs auf folgende Werte:
n-Tridecan 2,6 %,
n-Tetradecan 39,5 %,
n-Pentadecan 9,4 %,
n-Hexadecan 4,8 %,
n-Heptadecan 23,4 und
Restsumme 20,3 %).
About 70% of the volume of the absorption column was filled with packing elements from Montz (Montz BSH-750, specific surface area 750 m 2 / m 3 ) as separating internals. The packing elements followed each other directly and began at the height of 1/5 of the column length from below. The absorption column was neither cooled nor heated from the outside. At the top of the column, technical tetradecane from the company Haltermann, DE, of the type PKWF 4/7 of was used as absorbent at a charging temperature of 30 ° C. (gas chromatographic analysis by means of FID detection gave at the beginning (fresh) the following GC area% composition:
n-tridecane 7.6%,
n-tetradecane 47.3%,
n-pentadecane 7.0%,
n-hexadecane 3.2%,
n-heptadecane 14.1% and
Residual amount 20.7%;
this composition changed in the course (after about 3000 h -1 ) of the continuous process operation to the following values:
n-tridecane 2.6%,
n-tetradecane 39.5%,
n-pentadecane 9.4%,
n-hexadecane 4.8%,
n-Heptadecan 23.4 and
Balance 20.3%).

Die Berieselungsdichte lag bei 15 m3 Absorptionsmittel pro m2 freie Querschnittsfläche und Stunden (= 25 kg/h Tetradecan).The irrigation density was 15 m 3 absorbent per m 2 of free cross-sectional area and hours (= 25 kg / h tetradecane).

Der aus der Absorptionskolonne zur Verbrennung geführte Abgasstrom enthielt noch 1700 Vol.-ppm Propan und 400 Vol.-ppm Propen. Großtechnisch wird dieser Abgasstrom über einen Expander (z. B. eine Expansionsturbine) in die Verbrennung geführt, um den Großteil der in der zweistufigen Verdichtung aufgewendeten Verdichtungsleistung rückzugewinnen und in die zweistufige Verdichtung rückzuführen. In zweckmäßiger Weise wird die Expansion auch zweistufig durchgeführt, um unerwünschte Kondensation zu vermeiden. Die bei der Entspannung gewonnene mechanische Energie kann sowohl direkt als Mit- oder Hauptantrieb für einen der Verdichter und/oder zur Erzeugung von Strom genutzt werden.Of the from the absorption column for combustion led exhaust gas stream still contained 1700 ppm by volume of propane and 400 ppm by volume of propene. Industrially this exhaust gas flow is over an expander (eg, an expansion turbine) into the combustion guided, for the most part the compaction power used in the two-stage compaction recover and to return to the two-stage consolidation. Appropriately The expansion is also carried out in two stages to avoid unwanted condensation to avoid. The mechanical energy gained during the relaxation can either directly as a co-drive or main drive for one of the compressors and / or be used to generate electricity.

Bevor das entspannte Absorberabgas zur Verbrennung geführt wird, kann es großtechnisch zweckmäßig sein, den darin enthaltenen Wasserstoff abzutrennen. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass man das Abgas über eine, in der Regel zu einem Rohr gestaltete, Membran leitet, die lediglich für den molekularen Wasserstoff durchlässig ist. Der so abgetrennte molekulare Wasserstoff kann z. B. in die heterogen katalysierte Dehydrierung rückgeführt oder einer sonstigen Verwertung (z. B. in Brennstoffzellen) zugeführt werden.Before the relaxed absorber exhaust gas is led to the combustion, it can be industrially purpose be moderate to separate the hydrogen contained in it. This can be z. Example be done by passing the exhaust through a, usually designed to a tube, membrane which is permeable only to the molecular hydrogen. The thus separated molecular hydrogen can, for. B. in the heterogeneously catalyzed dehydrogenation or recycled (eg in fuel cells) are supplied.

Prinzipiell kann die Wasserstoffabtrennung auch durch partielle Kondensation, Adsorption und/oder Rektifikation (vorzugsweise unter Druck, z. B. als Druckwechseladsorption) vorgenommen werden. Großtechnisch ist es zu dem in der Regel zweckmäßig, das Absorberabgas durch das im weiteren noch zu beschreibende Sauerwasser zu führen, um dieses einzuengen.in principle Hydrogen separation can also be achieved by partial condensation, Adsorption and / or rectification (preferably under pressure, eg. B. as pressure swing adsorption) can be made. Industrially it is to the usually appropriate, the absorber exhaust gas through to lead to the later to be described acid water to to narrow this down.

Das Absorbat enthielt folgende Gehalte (Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Absorbats):

Figure 00730001
The absorbate contained the following contents (% by weight based on the weight of the absorbate):
Figure 00730001

Bevor das Absorbat zum Kopf der nachfolgenden Desorptionskolonne geführt wurde, wurde es in einem indirekten Wärmeaustauscher auf 36 bis 37°C erwärmt. Als Wärmeträger wurde der flüssige Ablauf aus der Desorptionskolonne verwendet, der eine Temperatur von 37°C aufwies.Before the absorbate was passed to the top of the subsequent desorption column, it was in an indirect heat exchanger at 36 to 37 ° C heated. As a heat carrier was the liquid Drain used from the desorption column, which has a temperature of 37 ° C had.

Anschließend wurde das Absorbat (dies kann z. B. in einer inversen Pumpe oder mittels eines Ventils ausgeführt werden) auf einen Druck von 2,5 bis 3 bar entspannt (die im Fall der inversen Pumpe dabei frei gesetzte mechanische Energie wird zweckmäßig zur Rückverdichtung von in der Desorptionskolonne befreitem Absorptionsmittel mitverwendet) und das dabei erzeugte zweiphasige Gemisch am Kopf in die Desorptionskolonne geführt.Subsequently was the absorbate (this can be, for example, in an inverse pump or by means of a valve executed be relaxed) to a pressure of 2.5 to 3 bar (which in the case The inverse pump thereby released mechanical energy is appropriate to recompression also used in desorption column-freed absorbent) and the two-phase mixture produced at the head in the desorption column guided.

In die Desorptionskolonne (Innendurchmesser = 80 mm, Länge = 1,70 m, Wanddicke = 4 mm) wurde von unten im Gegenstrom zum vom Desorptionskolonnenkopf ablaufenden Absorbat mit einem Druck von 3 bar Luft geführt (1340 Nl/h). Die am Kopf aufgegebene Absorbatmenge betrug 35 l/h. Das unten aus der Desorptionskolonne herausgeführte, im wesentlichen von desorbierten Komponenten befreite, Absorptionsmittel wurde durch indirekten Wärmeaustausch mit Absorbat gekühlt, auf den in der Absorptionskolonne geforderten Druck verdichtet, durch nochmaligen indirekten Wärmeaustausch (großtechnisch zweckmäßig mit Oberflächenwasser) auf 30°C gekühlt und dann zum Kopf der Absorptionskolonne rückgeführt. Als trennwirksame Einbauten enthielt die Desorptionskolonne strukturierte Blechpackungen der Fa. Montz (Montz BSH-750, spezifische Oberfläche 750 m2/m3). Um Absorptionsmittel zurückzuhalten wurde der aus der Desorptionskolonne (gegebenenfalls über einen mechanischen Tropfenabscheider) geführte Gasstrom mit Wasser gewaschen. D.h., er wurde durch ein Packungselement der Fa. Montz (Montz BSH-750, spezifische Oberfläche 750 m2/m3) geführt, auf das Wasser (70 l/h) mit einer Temperatur von 18 °C im Gegenstrom auf gegeben wurde. Unterhalb der Packung war ein Fangboden (Kaminboden) angebracht, von dem die wässrige Phase herausgeführt werden konnte. In einem Phasenscheider wurde in eine wässrige Phase und in eine organische Phase getrennt. Die sehr geringe Menge organische Phase wurde mit dem zum Kopf der Absorptionskolonne rückgeführten Absorptionsmittelstrom vereinigt. Die wässrige Phase wurde rückgekühlt und mit Frischwasser ergänzt (um Verdampfungsverluste auszugleichen) wieder auf das Packungselement aufgegeben. Das Waschen erfolgte der Desorptionskolonne aufgesetzt.In the desorption column (inner diameter = 80 mm, length = 1.70 m, wall thickness = 4 mm) was carried out from below in countercurrent to the effluent from the Desorptionskolonnenkopf absorbant at a pressure of 3 bar air (1340 Nl / h). The amount of absorbate applied to the head was 35 l / h. The led out from the bottom of the desorption, essentially freed from desorbed components, absorbent was cooled by indirect heat exchange with absorbate, compressed to the pressure required in the absorption column, cooled by repeated indirect heat exchange (industrially expedient with surface water) to 30 ° C and then to Head of the absorption column recycled. As separation-active internals, the desorption column contained structured sheet metal packings from Montz (Montz BSH-750, specific surface area 750 m 2 / m 3 ). In order to retain absorbent, the gas stream passed from the desorption column (optionally via a mechanical droplet separator) was washed with water. That is, it was passed through a packing element from Montz (Montz BSH-750, specific surface area 750 m 2 / m 3 ), was added to the water (70 l / h) with a temperature of 18 ° C in countercurrent. Below the package was a catch bottom (chimney tray) attached, from which the aqueous phase could be led out. In a phase separator, it was separated into an aqueous phase and an organic phase. The very small amount of organic phase was combined with the recycled to the top of the absorption column absorbent stream. The aqueous phase was recooled and replenished with fresh water (to compensate for evaporation losses) placed back on the packing element. Washing was carried out on the desorption column.

Aus dem Waschabschnitt wurde der gewaschene Gasstrom über mechanische Tropfenabscheider (abgeschiedene Flüssigphase wird in die Wäsche rückgeführt) mit den nachfolgenden Gehalten herausgeführt (wird in der Reaktionszone A der Dehydrierumsatz höher gewählt, kann der nachfolgende Propengehalt auch bei 8 bis 12 Vol.-% liegen; beispielsweise kann der gewaschene Gasstrom auch 15 Vol.-% Propan, 10 Vol.-% Propen und 14,5 Vol.-% O2 aufweisen):

Figure 00740001
From the wash section, the scrubbed gas stream was passed over mechanical drift eliminators (separated liquid phase is recycled to the laundry) with the following contents (if the dehydrogenation conversion is selected to be higher in the reaction zone A, the subsequent propene content may also be 8 to 12% by volume, for example the washed gas stream may also be 15 vol. % Propane, 10% by volume propene and 14.5% by volume O 2 ):
Figure 00740001

Die Temperatur des Gasgemischs wurde durch indirekten Wärmeaustausch auf 250°C erhöht und das Gasgemisch mit der vorgenannten Zusammensetzung in einer Menge von 2260 Nl/l·h und einem Eingangsdruck von 2,1 bar als neues Reaktionsgasausgangsgemisch in die nachfolgende Partialoxidationsvorrichtung geführt.The Temperature of the gas mixture was by indirect heat exchange at 250 ° C elevated and the gas mixture having the aforementioned composition in one Amount of 2260 Nl / l · h and an inlet pressure of 2.1 bar as a starting reaction gas mixture led into the subsequent partial oxidation.

C) Gestaltung der Reaktionszone B (der Partialoxidationsstufe)C) Design of the reaction zone B (the partial oxidation stage)

1. Erster Festbettreaktor für den Schritt der Partialoxidation des Propens (Propylens) zu Acrolein1. First fixed bed reactor for the Step of partial oxidation of propylene (propylene) to acrolein

  • Verwendetes Wärmeaustauschmittel: Salzschmelze, bestehend aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat, 40 Gew.-% Nariumnitrit und 7 Gew.-% Natriumnitrat.Used heat exchange agent: Molten salt, consisting of 53% by weight potassium nitrate, 40 Wt .-% Nariumnitrit and 7% by weight of sodium nitrate.
  • Abmessung des Kontaktrohres: 4200 mm Gesamtlänge, 26 mm Innendurchmesser, 30 mm Außendurchmesser, 2 mm Wandstärke.Dimension of the contact tube: 4200 mm total length, 26 mm inside diameter, 30 mm outer diameter, 2 mm wall thickness.
  • Reaktor: Besteht aus einem doppelwandigen Zylinder aus Edelstahl (zylindrisches Führungsrohr, umgeben von einem zylindrischen Außenbehälter). Die Wanddicken betrugen überall 2 bis 5 mm. Der Innendurchmesser des äußeren Zylinders betrug 168 mm. Der Innendurchmesser des Führungsrohres betrug ca. 60 mm. Oben und unten war der doppelwandige Zylinder durch einen Deckel beziehungsweise Boden abgeschlossen. Das Kontaktrohr war durch das zylindrische Führungsrohr geführt im zylindrischen Behälter so untergebracht, dass es am oberen bzw. unteren Ende desselben (abgedichtet) durch den Deckel bzw. Boden jeweils um 250 mm herausgeführt war. Das Wärmeaustauschmittel war im zylindrischen Behälter eingeschlossen. Um über die gesamte im zylindrischen Behälter befindliche Kontaktrohrlänge (3700 mm) möglichst gleichmäßige thermische Randbedingungen an der Außenwand des Kontaktrohres zu gewährleisten, wurde das Wärmeaustauschmittel durch Einperlen von Stickstoff im zylindrischen Behälter umgewälzt. Mittels des aufsteigenden Stickstoffs wurde das Wärmeaustauschmittel im zylindrischen Führungsrohr von unten nach oben befördert, um dann im Zwischenraum zwischen zylindrischem Führungsrohr und zylindrischem Außenbehälter wieder nach unten zu strömen (eine Umwälzung gleicher Güte kann auch durch Umpumpen (z. B. Propellerpumpen) erreicht werden). Durch eine auf den Außenmantel aufgebrachte elektrische Heizung konnte die Temperatur des Wärmeaustauschmittels auf das gewünschte Niveau geregelt werden. Im übrigen bestand Luftkühlung.Reactor: Consists of a double-walled stainless steel cylinder (cylindrical guide tube surrounded by a cylindrical outer container). The wall thicknesses were anywhere from 2 to 5 mm. The inner diameter of the outer cylinder was 168 mm. The inner diameter of the guide tube was about 60 mm. Above and below the double-walled cylinder was closed by a lid or bottom. The contact tube was guided by the cylindrical guide tube in the cylindrical container housed so that it was led out at the upper or lower end of the same (sealed) through the lid or bottom by 250 mm. The heat exchange medium was enclosed in the cylindrical container. In order to ensure as uniform as possible thermal boundary conditions on the outer wall of the contact tube over the entire contact tube length (3700 mm) in the cylindrical container, the heat exchange medium was circulated by bubbling nitrogen into the cylindrical container. By means of the rising nitrogen, the heat exchange medium was conveyed in the cylindrical guide tube from bottom to top, and then in the space between cylindrical guide tube and cylindrical outer container to flow down again (a circulation of the same quality can also by pumping (eg, propeller pumps) can be achieved). An applied to the outer jacket electrical heating, the temperature of the heat exchange medium could be controlled to the desired level. Otherwise, there was air cooling.
  • Reaktorbeschickung: Über den Reaktor betrachtet wurden Salzschmelze und Reaktionsgasgemisch im Gegenstrom geführt. Das Reaktionsgasgemisch trat oben in den Reaktor ein. Es wurde jeweils mit einer Temperatur von 250°C ins Reaktionsrohr geführt. Die Salzschmelze trat unten mit einer Temperatur Tein 320°C in das zylindrische Führungsrohr ein und oben mit einer Temperatur Taus aus dem zylindrischen Führungsrohr aus. Der Unterschied zwischen Tein und Taus betrug etwa 2°C. Tmittel = (Tein + Taus)/2. Reactor charge: Viewed over the reactor, molten salt and reaction gas mixture were passed in countercurrent. The reaction gas mixture entered the top of the reactor. It was fed into the reaction tube at a temperature of 250 ° C. The salt melt entered the bottom with a temperature T a 320 ° C into the cylindrical guide tube and a top having a temperature T out of the cylindrical guide tube. The difference between T and T of was about 2 ° C. T medium = (T one + T out ) / 2.
  • Kontaktrohrbeschickung: (von oben nach unten) Abschnitt A: 50 cm Länge Vorschüttung aus Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser). Abschnitt B: 100 cm Länge Kontaktrohrbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 30 Gew.-% an Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmessser) und 70 Gew.-% Vollkatalysator aus Abschnitt C. Abschnitt C: 170 cm Länge Katalysatorbeschickung mit ringförmigem (5 mm × 3 mm × 2 mm = Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Vollkatalysator gemäß Beispiel 1 der DE-A 10046957. Abschnitt D: 50 cm Länge Nachschüttung aus Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser).Contact Tube Feeding: (top to bottom) Section A: 50 cm length Pouring out Steatite rings (steatite C 220 from CeramTec) of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (Outer diameter × length × inner diameter). section B: 100 cm in length Contact tube charge with a homogeneous mixture of 30 wt .-% of steatite rings (steatite C 220 from CeramTec) of the geometry 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) and 70% by weight of full catalyst from Section C. Section C: 170 cm in length catalyst charge with annular (5 mm × 3 mm × 2 mm = outer diameter × length × inner diameter) Full catalyst according to Example 1 of DE-A 10046957. Section D: 50 cm in length Repatriation Steatite rings (steatite C 220 from CeramTec) of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (Outer diameter × length × inner diameter).

2. Zwischenkühlung und Sauerstoffzwischeneinspeisung2. Intercooling and Intermediate oxygen feeding

Das den ersten Festbettreaktor verlassende Produktgasgemisch wurde zum Zweck der Zwischenkühlung (indirekt mittels Luft) durch ein Verbindungsrohr (Länge = 400 mm, Innendurchmesser = 26 mm, Wanddicke = 2 mm, Material = Edelstahl) geführt, das, auf einer Länge von 200 mm zentriert untergebracht, mit einer Inertschüttung aus Steatitkugeln (Steatit der Fa. CeramTec) des Durchmessers 5 bis 6 mm beschickt und unmittelbar an das Kontraktrohr des ersten Festbettreaktors angeflanscht war.The the first fixed bed reactor leaving product gas mixture was the Purpose of intercooling (indirectly by air) through a connecting pipe (length = 400 mm, inner diameter = 26 mm, wall thickness = 2 mm, material = stainless steel) guided, that, on a length centered by 200 mm, with an inert bed out Steatite balls (steatite from CeramTec) of diameter 5 to 6 mm and directly to the Kontrahktrohr the first fixed bed reactor was flanged.

Das Gasgemisch trat mit einer Temperatur von mehr als 310°C in das Verbindungsrohr ein und verließ es mit einer Temperatur von etwa 140°C. Anschließend wurden dem Gasgemisch als Sauerstoffquelle 290 Nl/h an komprimierter Luft zugemischt.The Gas mixture entered at a temperature of more than 310 ° C in the Connecting pipe and left it with a temperature of about 140 ° C. Subsequently were the gas mixture as oxygen source 290 Nl / h to compressed Air mixed.

Das dabei resultierende, an einem statischen Mischer vermischte, Beschickungsgasgemisch wurde mit einer Temperatur von 220°C dem Festbettreaktor für den Schritt der Partialoxidation des Acroleins zu Acrylsäure zugeführt.The resulting, mixed on a static mixer, feed gas mixture was at a temperature of 220 ° C the fixed bed reactor for the step the partial oxidation of acrolein added to acrylic acid.

3. Zweiter Festbettreaktor für den Schritt der Partialoxidation des Acroleins zu Acrylsäure3rd, second Fixed bed reactor for the step of partial oxidation of acrolein to acrylic acid

Es wurde ein Festbettreaktor verwendet, der mit jenem für den ersten Schritt baugleich war. Salzschmelze und Reaktionsgasgemisch wurden über den Reaktor betrachtet im Gleichstrom geführt. Die Salzschmelze trat unten ein, das Reaktionsgasgemisch ebenfalls.It a fixed bed reactor was used, the one for the first Step was identical. Salt melt and reaction gas mixture were over the Regarded reactor in DC. The molten salt occurred below, the reaction gas mixture also.

Die Kontaktrohrbeschickung (von unten nach oben) war:
Abschnitt A: 20 cm Länge
Vorschüttung aus Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm
(Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser).
Abschnitt B: 100 cm Länge
Katalysatorbeschickung mit einem homogen Gemisch aus 30 Gew.-% an Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm
(Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 70 Gew.-% Schalenkatalysator aus Abschnitt C.
Abschnitt C: 200 cm Länge
Katalysatorbeschickung mit ringförmigem (7 mm × 3 mm × 4 mm = Außerdurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Schalenkatalysator gemäß Herstellungsbeispiel 5 der DE-A 10046928 (an dieser Stelle können auch dazu analoge und in entsprechender Weise hergestellte Schalenkatalysatoren eingesetzt werden, deren Aktivmasse jedoch eine Stöchiometrie von Mo12V2,8W1,2Cu2,4Ox oder von Mo12V3,5W1,3Cu2,4Ox aufweist).
Abschnitt D: 50 cm Länge
Nachschüttung aus Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 7 mm × 7mm × 4mm
(Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser).
The contact tube charge (from bottom to top) was:
Section A: 20 cm in length
Prefill made of steatite rings (Steatite C 220 from CeramTec) of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm
(Outer diameter × length × inner diameter).
Section B: 100 cm in length
Catalyst charge with a homogeneous mixture of 30 wt .-% of steatite rings (steatite C 220 from. CeramTec) the geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm
(Outer diameter × length × inner diameter) and 70 wt .-% coated catalyst from Section C.
Section C: 200 cm in length
Catalyst charging with annular (7 mm × 3 mm × 4 mm = outside diameter × length × inside diameter) coated catalyst according to Preparation Example 5 of DE-A 10046928 (at this point analogous and prepared in a corresponding manner coated catalysts can be used whose Ak however, has a stoichiometry of Mo 12 V 2.8 W 1.2 Cu 2.4 O x or of Mo 12 V 3.5 W 1.3 Cu 2.4 O x ).
Section D: 50 cm in length
Repast of steatite rings (steatite C 220 from CeramTec) of the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm
(Outer diameter × length × inner diameter).

Der zweite Reaktor wurde mit ca. 3850 g/h an Beschickungsgasgemisch belastet. Tmittel ist wie für den ersten Festbettreaktor definiert und betrug 274°C.The second reactor was loaded with about 3850 g / h of feed gas mixture. T medium is as defined for the first fixed bed reactor and was 274 ° C.

Der Propenumsatz im ersten Reaktor betrug 97,7 mol % und der Acroleinumsatz im zweiten Reaktor betrug 99,4 mol-%.Of the Propene conversion in the first reactor was 97.7 mol% and the acrolein conversion in the second reactor was 99.4 mol%.

Die Gehalte des den zweiten Festbettreaktor mit einer Temperatur von 283°C und einem Druck von 1,8 bar verlassenden Produktgasgemisches (Produktgasgemisch B) waren:

Figure 00780001
Figure 00790001
The contents of the product fixed-bed reactor leaving the second fixed-bed reactor at a temperature of 283 ° C. and a pressure of 1.8 bar (product gas mixture B) were:
Figure 00780001
Figure 00790001

Die in den beiden Reaktionsstufen verwendeten Katalysatoren können auch durch die in den Beispielen der DE-A 10351269 verwendeten Katalysatoren ersetzt werden. Der Katalysator der ersten Reaktionsstufe kann auch durch die Katalysatoren der Beispiele und Vergleichsbeispiele der DE-A 10344149 ersetzt werden. Der Katalysator der zweiten Reaktionsstufe kann auch durch die Katalysatoren der Beispiele der DE-A 10360057 und DE-A 10360058 ersetzt werden.The Catalysts used in the two reaction stages can also by the catalysts used in the examples of DE-A 10351269 be replaced. The catalyst of the first reaction stage can also by the catalysts of Examples and Comparative Examples of DE-A 10344149 be replaced. The catalyst of the second reaction stage can also by the catalysts of the examples of DE-A 10360057 and DE-A 10360058 to be replaced.

D) Gestaltung der Trennzone B (Abtrennung des Zielproduktes Acrylsäure aus dem Produktgasgemisch der Partialoxidation)D) Design of the separation zone B (separation of the target product acrylic acid from the product gas mixture the partial oxidation)

In einem Direktkühler wurde das heiße Produktgasgemisch (das Produktgasgemisch B) durch Eindüsen einer Quenchflüssigkeit (enthaltend 57,4 Gew.-% Diphenylether, 20,7 Gew.-% Diphenyl und 20 Gew.-% o-Dimethylphthalat) der Temperatur 140 bis 150°C, die auch als Absorptionsmittel verwendet wurde, auf ca. 180°C abgekühlt. Im unteren Teil des Direktkühlers wurde die Quenchflüssigkeit gesammelt, entnommen und über einen Wärmeaustauscher, in welchem sie rückgekühlt wurde, in den oberen Teil des Quenchgefäßes rückgesprüht. Das Produktgasgemisch wurde dem Direktkühler in die gesammelte Quenchflüssigkeit getaucht zugeführt. Das abgekühlte Produktgasgemisch strömte dann in die nachfolgende Absorptionskolonne. Im Quenchumlauf reicherten sich hochsiedende Nebenprodukte an, die ausgeschleust werden mussten. Aus dem Quenchumlauf wurde deshalb einmal je Tag diskontinuierlich eine Teilmenge von 1 kg Quenchflüssigkeit in einen Behälter abgelassen, der mit Hilfe eines Rotationsverdampfers diskontinuierlich aufgearbeitet wurde. Das gereinigte Absorptionsmittel wurde wieder in den Quenchumlauf geführt und die Verluste an Absorptionsmittel mit einem Gemisch aus Diphenylether, Diphenyl und o-Dimethylphthalat ergänzt.In a direct cooler that was hot Product gas mixture (the product gas mixture B) by injecting a quench (Containing 57.4 wt .-% diphenyl ether, 20.7 wt .-% diphenyl and 20 wt .-% o-dimethyl phthalate) of the temperature 140 to 150 ° C, which also was used as an absorbent, cooled to about 180 ° C. in the lower part of the direct cooler became the quench liquid collected, taken and over a heat exchanger, in which it was recooled, sprayed back into the upper part of the quench vessel. The Product gas mixture was the direct cooler in the collected quench liquid submerged. The cooled Product gas mixture flowed then in the subsequent absorption column. Enriched in quenching high-boiling by-products, which had to be discharged. The quench circulation therefore became discontinuous once a day a subset of 1 kg of quench liquid in a container drained off discontinuously by means of a rotary evaporator was worked up. The purified absorbent became again led into the Quenchumlauf and the losses of absorbent with a mixture of diphenyl ether, Diphenyl and o-dimethyl phthalate added.

Das abgekühlte Produktgasgemisch wurde oberhalb des Sumpfes in die Absorptionskolonne geführt. Die Absorptionskolonne war 5200 mm lang, hatte einen Innendurchmesser von 50 mm und enthielt Kuehni (CH) Rombopak 9M Packungen. Die Absorptionskolonne war aus Glas gefertigt und wies aus Gründen der Temperierung einen segmentierten Glasdoppelmantel auf. Oberhalb der ersten Packung, von unten betrachtet, war ein Druckentkopplungsventil installiert (eine einstellbare Drossel), mit dessen Hilfe ein Druckverlust über die Absorptionskolonne (wie er großtechnisch auftreten würde) von 100 bis 300 mbar simuliert wurde. Die Absorptionskolonne wurde mit einem Kopfdruck von 1,35 bar betrieben. Der Glasdoppelmantel war in fünf voneinan der getrennte Segmente unterteilt, über die das gewünschte Temperaturprofil aufgeprägt wurde.The cooled Product gas mixture was above the sump in the absorption column guided. The Absorption column was 5200 mm long, had an inner diameter of 50 mm and contained Kuehni (CH) Rombopak 9M packs. The absorption column was made of glass and had one for reasons of tempering segmented glass double jacket on. Above the first pack, viewed from below, a pressure relief valve was installed (an adjustable throttle), with the help of which a pressure loss over the Absorption column (as he is industrially would occur) from 100 to 300 mbar was simulated. The absorption column was operated with a head pressure of 1.35 bar. The glass double jacket was in five separated from each other separated segments, on the desired temperature profile imprinted has been.

Von unten nach oben wiesen die Segmente die folgenden Temperaturen auf (Thermostatisierung mittels umgepumptem Wasser):
1. Segment, 1020 mm Länge, 90-115°C;
2. Segment, 1250 mm Länge, 88°C;
3. Segment, 950 mm Länge, ca. 60°C;
4. Segment, 950 mm Länge, 50-55°C;
5. Segment, 1250 mm Länge, 18°C.
From bottom to top, the segments had the following temperatures (thermostating by pumped water):
1st segment, 1020 mm long, 90-115 ° C;
2nd segment, 1250 mm long, 88 ° C;
3rd segment, 950 mm long, approx. 60 ° C;
4th segment, 950 mm long, 50-55 ° C;
5th segment, 1250 mm length, 18 ° C.

Unterhalb der obersten Packung war ein Fangboden, von welchem wasserreiches Kondensat (Sauerwasser) abgezogen wurde. Es wurde über einen Wärmeaustauscher auf 20°C abgekühlt über die oberste Packung in die Absorptionskolonne rückgeführt und die überschüssige Menge (das Reaktionswasser) standgeregelt ausgeschleust. Die ausgelassene Sauerwassermenge wurde einem Phasenscheider zugeführt. Die organische Phase wurde über die zweite Packung in die Absorptionskolonne rückgeführt, die wässrige Phase wurde entsorgt. Unmittelbar unterhalb des Fangbodens wurden 3,5 l/h Absorptionsflüssigkeit mit einer Temperatur von 40°C aufgegeben.Below The topmost pack was a catcher's bottom, of which water-rich Condensate (sour water) was withdrawn. It was about one heat exchangers to 20 ° C cooled over the returned top pack in the absorption column and the excess amount (the water of reaction) discharged regulated. The exuberant Acid water was fed to a phase separator. The organic phase was over the second packing returned to the absorption column, the aqueous phase was disposed of. Immediately below the bottom of the trap was 3.5 l / h of absorption liquid with a temperature of 40 ° C given up.

Das am Kopf der Absorptionskolonne ausgelassene (Haupt)Restgas (T = 18 °C, P = 1,35 bar) wies folgende Gehalte auf:

Figure 00800001
Figure 00810001
The (main) residual gas discharged at the head of the absorption column (T = 18 ° C., P = 1.35 bar) had the following contents:
Figure 00800001
Figure 00810001

Durch indirekten Wärmetausch wurde das (Haupt)Restgas auf 40°C erwärmt (um unerwünschte Kondensation auszuschließen), mittels eines Verdichters KNF Neuberger Typ PM 17739-1200 (großtechnisch ein mittels Elektromotor angetriebener Turboverdichter, z. B. vom Typ 12MH4B, der Fa. Mannesmann DEMAG, DE) auf 2,75 bar verdichtet und als Kreisgasanteil (als erster Anteil des (Gesamt)Restgases) zur Beschickung des ersten Dehydrierreaktors in die Reaktionszone A rückgeführt.By indirect heat exchange the (main) residual gas became 40 ° C heated (around unwanted Exclude condensation), by means of a compressor KNF Neuberger type PM 17739-1200 (large-scale a driven by an electric motor turbo compressor, z. From the Type 12MH4B, from Mannesmann DEMAG, DE) to 2.75 bar and as a cycle gas fraction (as the first fraction of the (total) residual gas) for charging the first dehydrogenation reactor into the reaction zone A returned.

Aus dem Sumpf der Absorptionskolonne wurden 3,9 l/h Sumpfflüssigkeit stand geregelt abgezogen. Ein zweiter, kleinerer Strom von ca. 0,5 l/h wurde in den Direktkühler für das heiße Produktgasgemisch zurückgeführt.Out the bottom of the absorption column was 3.9 l / h bottoms liquid stood withdrawn regulated. A second, smaller current of about 0.5 l / h was in the direct cooler for the name is Product gas mixture returned.

Der Sumpfaustrag (er kann zunächst noch einer wie in der DE-A 10336386 beschriebenen Strippung mit einer Teilmenge an Restgas (vorzugsweise zuvor im wesentlichen an Acrylsäure frei gewaschen) unterworfen werden; das beladene Strippgas kann dann wie in der DE-A 10336386 beschrieben in die Absorptionskolonne rückgeführt werden) wurde auf den Kopf einer Abtriebskolonne (50 mm Innendurchmesser, 2000 mm Länge, aus Glas, Doppelmantel zum Zweck der Temperierung (150°C), 20 Siebböden (Lochdurchmesser 6,5 mm, Dreiecksteilung) geführt. Dort dampften bei etwa 200 mbar und 150°C alle Leichtsieder (insbesondere Propan und Propen), der Hauptteil der Acrylsäure, Mittelsieder (z. B. Essigsäure) sowie ein Teil des Absorptionsmittels ab. Aus dem Sumpf der Abtriebskolonne wurde mittels einer Pumpe (Hermetic, 500 l/h) ein Umlaufstrom (200 l/h) entnommen und über einen Wärmeaustauscher (Zwangsumlaufentspannungsverdampfer) in die Abtriebskolonne rückgeführt (mit 190°C). Der am Sumpf ablaufende, gering beladene Strom an Lösemittel ging zurück zur Acrylsäureabsorptionskolonne und wurde unterhalb des Fangbodens, an welchem das Reaktionswasser (Sauerwasser) ausgeschleust wurde, wieder zugeführt.Of the Sump discharge (he can first nor a stripping as described in DE-A 10336386 a partial amount of residual gas (preferably before substantially acrylic acid washed free) are subjected to; the loaded stripping gas can then as described in DE-A 10336386 in the absorption column be recycled) was placed on the head of a stripping column (50 mm internal diameter, 2000 mm in length, made of glass, double jacket for the purpose of tempering (150 ° C), 20 sieve trays (hole diameter 6.5 mm, triangular division) out. There at about 200 mbar and 150 ° C all low boilers (especially propane and propene), the main part of acrylic acid, medium boilers (eg acetic acid) as well as a portion of the absorbent. From the bottom of the stripping column Was by means of a pump (Hermetic, 500 l / h) a circulating stream (200 l / h) and over a heat exchanger (Forced circulation evaporator) in the stripping column recycled (with 190 ° C). The run at the bottom, low-load current of solvent went back to the acrylic acid absorption column and was below the bottom of the catch, where the water of reaction (Sour water) was discharged, fed again.

Die der Abtriebskolonne entweichenden Brüden wurden in eine an Einbauten freie Kolonne geführt, um sie in ihrem Kondensat aufsteigen zu lassen. Letzteres wurde in einer Menge von 100 l/h aus dem Sumpf dieser Kolonne entnommen, über einen Wärmeaustauscher geführt, in dem die Kondensationswärme entzogen wurde, und anschließend mit einer Temperatur von 20°C am Kopf dieser Kolonne rückgeführt.The stripping column escaping vapors were fed into a column free of internals, to make them rise in their condensate. The latter was taken in an amount of 100 l / h from the bottom of this column, passed through a heat exchanger in which the heat of condensation was removed, and then recycled at a temperature of 20 ° C at the top of this column.

Aus dem Sumpf dieser Kolonne wurden ferner 600 ml/h abzogen (enthält das Zielprodukt Acrylsäure, Wasser und noch Restabsorptionsmittel), aus denen die Acrylsäure bei Bedarf in an sich bekannter Weise abgetrennt werden kann. Am Kopf der an Einbauten freien Kolonne war nochmals ein Sauerwasserquench aufgesetzt, der durch einen Sammelboden von der Kolonne abgetrennt war. Das auf dem Sammelboden abgezogene Kondensat wurde mit dem aus der Absorptionskolonne (für den Produktgasstrom der Partialoxidation) entnommenen Sauerwasser gemischt und auf 18°C gekühlt in den Sauerwasserquench rückgeführt. Überschüssiges Sauerwasser wurde ausgetragen. Das aus dem Sauerwasserquench entweichende Gas wurde als weiteres Propan und nicht umgesetztes Propylen enthaltendes restliches Gas nach Verdichtung als weiterer Kreisgasanteil (zweiter Anteil des (Gesamt)Restgases) zur Beschickung des ersten Dehydrierreaktors in die Reaktionszone A rückgeführt.Out the bottom of this column was further stripped 600 ml / h (contains the target product Acrylic acid, water and still residual absorbent) from which the acrylic acid at Demand can be separated in a conventional manner. At the head the column free of internals was again a sour water quench mounted, which separated by a collection tray from the column was. The condensate drawn off on the collecting tray was filled with the from the absorption column (for the product gas stream of the partial oxidation) withdrawn sour water mixed and at 18 ° C chilled returned to the sour water quench. Excess acid water it was delivered. The gas escaping from the sour-water quench was as another propane and unreacted propylene containing residual gas after compression as a further cycle gas fraction (second Proportion of (total) residual gas) to charge the first dehydrogenation reactor recycled to the reaction zone A.

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

Es wurde wie im Vergleichsbeispiel 1 verfahren. Das den dritten Dehydrierreaktor verlassende Produktgasgemisch A wurde jedoch durch einen Strömungsteiler in zwei Hälften identischer Zusammensetzung aufgeteilt und die eine Hälfte in die Trennzone A und die andere Hälfte als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs des ersten Dehydrierreaktors in die Reaktionszone A rückgeführt.It was proceeded as in Comparative Example 1. The third dehydrogenation reactor leaving product gas mixture A was, however, through a flow divider in two halves of identical composition divided and one half in the separation zone A and the other half as part of the starting reaction gas mixture of the first dehydrogenation reactor recycled to the reaction zone A.

Dazu wurde das (Gesamt) Restgas auf einen Druck von 4 bar verdichtet und mit dem so verdichteten (Gesamt) Restgas als Treibstrahl eine Strahlpumpe betrieben, wobei die Förderrichtung des durch eine Treibdüse über eine Mischstrecke und einen Diffusor auf 3 bar entspannten Treibstrahls in den dem ersten Erhitzer vorgeschalteten Verdampfer sowie der Saugstutzen in Richtung der einen Strömungshälfte des Produktgemischs A wies und die Verbindung „Saugstutzen – Mischstrecke -Diffusor" die alleinige Verbindung zwischen der zurückzuführenden Hälfte des Produktgemisches A und dem dem ersten Erhitzer vorgeschalteten Verdampfer war.To the (total) residual gas was compressed to a pressure of 4 bar and with the thus compressed (total) residual gas as propellant jet one Jet pump operated, the conveying direction of a through Hover over one Mixing section and a diffuser on 3 bar relaxed propulsion jet in the first heater upstream evaporator and the Suction nozzle in the direction of the one flow half of the product mixture A pointed and the connection "suction nozzle - mixing section -Diffusor "the sole one Connection between the attributed half of the product mixture A and the first heater upstream Evaporator was.

Bereits nach einer kontinuierlichen Betriebsdauer von 10 h begannen die Dehydrierkatalysatoren an Aktivität zu verlieren.Already after a continuous operating time of 10 h, the Dehydrogenation catalysts to lose activity.

Vergleichsbeispiel 3 (alle Drücke sind wie stets in dieser Schrift Absolutdrücke, soweit nichts anderes explizit erwähnt wird)Comparative Example 3 (all pressures are as always in this document absolute pressures, as far as nothing else explicitly mentioned becomes)

A) Gestaltung der Reaktionszone A (der Dehydrierstufe)A) Design of the reaction zone A (the dehydrogenation step)

Die Dehydrierstufe bestand aus drei hintereinander geschalteten identischen Rohrreaktoren, die in identischer Weise mit Dehydrierkatalysator beschickt waren.The Dehydrogenation step consisted of three consecutive identical Tubular reactors, which are identical with dehydrogenation catalyst were loaded.

Der einzelne Rohrreaktor war ein Stahlrohr (Edelstahl der DIN Werkstoffnummer 1.4841) der Länge 1300 mm, der Wanddicke 3,6 mm und des Innendurchmessers 53,1 mm. Die Rohrreaktoren wurden vom Reaktionsgasgemisch jeweils von oben nach unten durchströmt.Of the single tube reactor was a steel tube (stainless steel of DIN material number 1.4841) of length 1300 mm, wall thickness 3.6 mm and inner diameter 53.1 mm. The Tubular reactors were from the reaction gas mixture from the top to flows through below.

Am unteren Ende jedes Rohrreaktors befand sich ein Tragerost aus demselben Edelstahl. Auf dem Tragerost befand sich von unten nach oben die folgende Beschickung: 175 mm Schüttlänge aus Steatitkugeln (Durchmesser 4-5 mm) des Steatits C-220 der Fa. CeramTec; 21 mm Schüttlänge aus Steatitkugeln (Durchmesser 1,5-2,5 mm) des Steatits C-220 der Fa. CeramTec; 210 mm Schüttlänge Dehydrierkatalysator (Pt/Sn-Legierung, die mit den Elementen Cs, K und La in oxidischer Form promoviert war und die auf die äußere und innere Oberfläche von ZrO2·SiO2 Mischoxidträgerstränglingen (mittlere Länge (gaußverteilt im Bereich von 3 mm bis 12 mm mit Maximum bei ca. 6 mm): 6 mm, Durchmesser: 2 mm) in der Elementstöchiometrie (Massenverhältnisse einschließlich Träger) Pt0,3Sn0,6La3,0Cs0,5K0,2 (ZrO2)88,3(SiO2)7,1 aufgebracht war (Katalysatorvorläuferherstellung und Aktivierung zum aktiven Katalysator wie in Beispiel 4 der DE-A 10 219 879). 21 mm Schüttlänge Steatitkugeln (Durchmesser 1,5-2,5 mm) des Steatits C-220 der Fa. CeramTec; und abschließend auf der Restlänge des Rohrreaktors wieder eine Schüttung aus Steatitkugeln (Durchmesser 4-5 mm) des Steatits C-220 der Fa. CeramTec.At the lower end of each tubular reactor was a support rack made of the same stainless steel. The bottom of the rack was filled with the following load: 175 mm Bulk length of steatite balls (diameter 4-5 mm) of the steatite C-220 from CeramTec; 21 mm Bulk length of steatite balls (diameter 1.5-2.5 mm) of the steatite C-220 from CeramTec; 210 mm Bulk length dehydrogenation catalyst (Pt / Sn alloy promoted with the elements Cs, K and La in oxidic form and deposited on the outer and inner surface of ZrO 2 .SiO 2 mixed oxide carrier strands (average length (Gauss distributed in the range of 3 mm to 12 6 mm diameter: 6 mm, diameter: 2 mm) in elemental stoichiometry (mass ratios including support) Pt 0.3 Sn 0.6 La 3.0 Cs 0.5 K 0.2 (ZrO 2 ) 88.3 (SiO 2 ) 7.1 (catalyst precursor preparation and activation to the active catalyst as in Example 4 of DE-A 10 219 879). 21 mm Bulk length steatite balls (diameter 1.5-2.5 mm) of the steatite C-220 from CeramTec; and finally on the remaining length of the tubular reactor again a bed of steatite (diameter 4-5 mm) of the steatite C-220 from. CeramTec.

Jeder der Rohrreaktoren war außen im Sinne einer Vorheizstrecke auf den ersten 500 mm Rohrlänge von oben nach unten (zum Tragerost hin) in zwei, eine Gleichverteilung der zugeführten Wärmemenge gewährleistenden, Halbschalen aus Kupfer (Schalendicke = 200 mm) eingelegt, die mittels einer sie im vollen Umfang umgebenden Heizmanschette (Fa. Horst, DE-Heidelberg, 500 mm Länge, 100 mm Innendurchmesser) elektrisch beheizt wurden.Everyone the tube reactor was outside in the sense of a preheating line on the first 500 mm pipe length of top to bottom (towards the support back) in two, an equal distribution the supplied heat guaranteeing, Half shells made of copper (shell thickness = 200 mm) inserted, which means a heating jacket that covers it in its entirety (Horst, DE-Heidelberg, 500 mm length, 100 mm internal diameter) were electrically heated.

Von unten nach oben war jeder der Rohrreaktoren im Sinne einer adiabaten Strecke auf einer Länge von 600 mm in jeweils zwei Paare von thermisch isolierend wirkenden Halbschalen (Dicke einer Halbschale = 25 mm) aus MPS-Super G der Fa. Microtherm in DE, die um 90° gegeneinander versetzt übereinander angebracht waren, eingebracht. Die isolierend wirkenden Halbschalen waren ihrerseits von einer zylindrischen Einhüllenden aus Edelstahl (Außendurchmesser = 173 mm, Innendurchmesser = 167 mm) umgeben, an die zum Zweck der Begleitheizung eine Heizmanschette (Länge = 675 mm, Innendurchmesser = 173 mm) der Fa. Horst, DE-Heidelberg, angelegt war.From down to the top, each of the tube reactors was adiabatic Track on a length of 600 mm in each case two pairs of thermally insulating acting Half shells (thickness of a half shell = 25 mm) made of MPS-Super G the Fa. Microtherm in DE, the 90 ° to each other offset one above the other attached were introduced. The insulating half shells were in turn of a cylindrical envelope of stainless steel (outer diameter = 173 mm, inner diameter = 167 mm), to which for the purpose of Heat tracing a heating jacket (length = 675 mm, inside diameter = 173 mm) Fa. Horst, DE-Heidelberg, was created.

Auf diese Weise konnte auf der adiabaten Strecke der Wärmefluss aus der Umgebung in das Reaktionsrohr hinein und aus dem Reaktionsrohr heraus in die Umgebung minimiert werden.On this way could on the adiabatic route the heat flow from the environment into the reaction tube and out of the reaction tube be minimized out into the environment.

In jedes Reaktionsrohr war mittig zusätzlich eine 1370 mm lange Thermohülse eingeführt (Außendurchmesser: 6mm, Innendurchmesser: 4mm), in die ein Mehrfach-Thermoelement (vom unteren Reaktorende nach oben alle 4 cm insgesamt 10 Messstellen, Dicke 3,2mm) eingeführt war.In each reaction tube was additionally inserted in the middle of a 1370 mm long thermal sleeve (outer diameter: 6mm, inner diameter: 4mm) into which a multiple thermocouple (from the lower reactor end upwards every 4 cm a total of 10 measuring points, thickness 3.2 mm) was introduced.

Vor jeden einzelnen Rohrreaktor war ein mit Steatitringen (aus Steatit C-220 der Fa. CeramTec und von der Geometrie 7 mm × 3 mm × 3 mm = Außendurchmesser × Innendurchmesser × Höhe) gefülltes Stahlrohr der Länge 1300 mm als Erhitzer geschaltet. In ihm wurde das Reaktionsgasgemisch jeweils auf die Eintrittstemperatur des nachfolgenden Rohreaktors vorgeheizt und gleichzeitig ideal durchmischt. Zu diesem Zweck wurden die Erhitzerrohre (Edelstahl der DIN Werkstoffnummer 1.4841, Wanddicke 3,6 mm, Innendurchmessers 53,1 mm) auf einer rohrmittigen Länge von 1200 mm mittels um sie angelegter Heizmanschetten der Fa. Horst, DE-Heidelberg elektrisch beheizt. Die Verbindung zwischen Erhitzer und Rohrreaktoren wurde durch mit üblichen Wärmedämmmaterialien thermisch isolierten Edelstahlrohren (Edelstahl der DIN Werkstoffnummer 1.4841, Außendurchmesser 21.3 mm, Innendurchmesser 16.1 mm, Länge ca. 700 mm) bewerkstelligt.In front each individual tube reactor was one with steatite rings (made of steatite C-220 of the company CeramTec and of the geometry 7 mm × 3 mm × 3 mm = Outside diameter × inside diameter × height) filled steel pipe the length 1300 mm switched as a heater. In it, the reaction gas mixture in each case to the inlet temperature of the subsequent tubular reactor preheated and at the same time ideally mixed. For this purpose were the heater pipes (stainless steel of DIN material number 1.4841, wall thickness 3.6 mm, inner diameter 53.1 mm) on a tube-centered length of 1200 mm by means of heating sleeves made by Horst, DE-Heidelberg electrically heated. The connection between heaters and tube reactors were thermally insulated with conventional thermal insulation materials Stainless steel pipes (stainless steel of DIN material number 1.4841, outside diameter 21.3 mm, inner diameter 16.1 mm, length approx. 700 mm).

Vor dem Eintritt des Reaktionsgasgemischs in den jeweiligen Erhitzer war ein Zufuhrhahn angebracht, über den dem Reaktionsgasgemisch jeweils Druckluft zugeführt werden konnte. Beschrieben wird nachfolgend der stationäre Betrieb.In front the entry of the reaction gas mixture in the respective heater a supply tap was installed over the compressed air is supplied to the reaction gas mixture in each case could. Described below is the stationary operation.

Dem ersten Dehydrierreaktor wurde ein Reaktionsgasausgangsgemisch aus 300 g/h Roh-Propan (erster Propan enthaltender Zufuhrstrom), 375 g/h Wasser und 3768 g/h (Gesamt)Restgas als Kreisgas (zweiter Propan enthaltender Zufuhrstrom) mit einer Temperatur von 400°C und einem Druck von 2,6 bar absolut zugeführt (im großtechnischen Betrieb würde der Eingangsdruck zweckmäßig ca. 0,5 bar höher gewählt, um dem erhöhten Druckverlust (bedingt durch höhere Strömungsgeschwindigkeiten) in der Reaktionszone A Rechnung zu tragen).The first dehydrogenation reactor was a reaction gas starting mixture of 300 g / h crude propane (first propane-containing feed stream), 375 g / h of water and 3768 g / h (total) residual gas as a cycle gas (two absolute propane-containing feed stream) at a temperature of 400 ° C and a pressure of 2.6 bar absolute fed (in industrial operation, the input pressure would be appropriate about 0.5 bar higher selected to the increased pressure loss (due to higher flow velocities) in reaction zone A).

Das Roh-Propan enthielt:

Figure 00840001
Figure 00850001
The crude propane contained:
Figure 00840001
Figure 00850001

Das (Gesamt)Restgas (Kreisgas) enthielt:

Figure 00850002
The (total) residual gas (circulating gas) contained:
Figure 00850002

Die Bestimmung der Zusammensetzung des Roh-Propans und aller anderen Gaszusammensetzungen erfolgte gaschromatographisch [HP 6890 mit Chem-Station, Detektoren: FID, WLD, Trennsäulen: Al2O3/KCL (Chrompack), Carboxen 1010 (Supelco)]. Bei Wasserdampf enthaltenden Gasgemischen wurde dieses vorab der gaschromatographischen Analyse durch Abkühlen und gegebenenfalls Entspannen in einem Wasserabscheider auskondensiert. Das nicht kondensierte verbleibende Gas wurde analysiert und auf dieses trocken gerechnete Gas (d.h., die im eigentlich zu analysierenden Gasgemisch enthaltene Wasserdampfmenge blieb unberücksichtigt) beziehen sich alle Angaben.The composition of the crude propane and all other gas compositions was determined by gas chromatography [HP 6890 with Chem-Station, detectors: FID, WLD, separation columns: Al 2 O 3 / KCL (Chrompack), Carboxene 1010 (Supelco)]. In the case of water vapor-containing gas mixtures, this gas condensate was previously condensed out by cooling and, if appropriate, decompression in a water separator. The uncondensed remaining gas was analyzed and this dry calculated gas (ie, the amount of water vapor actually contained in the gas mixture to be analyzed was disregarded) are all figures.

Das Reaktionsgasausgangsgemisch wurde in einem Verdampfer erzeugt, der dem ersten Erhitzer vorgeschaltet war. Der Verdampfer selbst war ebenfalls wie ein Erhitzer ausgeführt. Ihm wurden 300 g/h gasförmiges Roh-Propan (65°C, 5 bar), 3768 g/h (Gesamt)Restgas (Kreisgas) (50°C, 2,8 bar) und 375 g/h Wasser (20°C, 3 bar) zugeführt. Die Beheizung des Verdampfers war auf eine Gasgemischaustrittstemperatur von 200°C geregelt. Der Verdampfer war mit dem ersten Erhitzer in entsprechender Weise verbunden wie die Reaktoren an die Erhitzer angebunden waren.The Reaction gas starting mixture was produced in an evaporator, the was connected upstream of the first heater. The evaporator itself was also run as a heater. He was 300 g / h gaseous crude propane (65 ° C, 5 bar), 3768 g / h (total) residual gas (circulating gas) (50 ° C, 2.8 bar) and 375 g / h of water (20 ° C, 3 bar) fed. The heating of the evaporator was at a gas mixture exit temperature from 200 ° C regulated. The evaporator was in the corresponding with the first heater Connected how the reactors were connected to the heaters.

Die Beheizung des ersten Erhitzers war so geregelt, dass das vom Verdampfer in den ersten Erhitzer geleitete Gasgemisch den ersten Erhitzer mit einer Temperatur von 400°C verließ (die dazu erforderliche Wandtemperatur betrug ca. 440°C). Dann wurde das Reaktionsgasausgangsgemisch in den ersten Rohrreaktor geführt und in der Vorheizstrecke desselben auf eine Reaktionszoneneintrittstemperatur von 460°C weiter erhitzt.The Heating of the first heater was regulated so that the evaporator in the first heater passed gas mixture the first heater with a temperature of 400 ° C left (the required wall temperature was about 440 ° C). Then, the reaction gas starting mixture led into the first tubular reactor and in the preheating section thereof to a reaction zone inlet temperature of 460 ° C further heated.

Die Temperatur des Reaktionsgasgemischs durchlief beim Durchgang durch den ersten Rohrreaktor eine Maximum (Heißpunkttemperatur genannt) von 549,1 °C (die hier angegebenen quantitativen Angaben beziehen sich auf den Betriebszustand nach 200 Betriebsstunden; im weiteren Verlauf des Betriebs wurden die verschiedenen Temperaturen so nachgezogen, dass der auf Einmaldurchgang bezogene Umsatz und die Raum-Zeit-Ausbeute im wesentlichen konstant blieben; in entsprechender Weise wurde auch bereits in den ersten 200 Betriebsstunden verfahren), das im Verlauf des kontinuierlichen Betriebs der Versuchsanlage infolge allmählicher Katalysatordeaktivierung in Strömungsrichtung wanderte (die Wanderungsgeschwindigkeit betrug ca. 0,03 mm/h).The Temperature of the reaction gas mixture passed through the passage the first tube reactor a maximum (hot-spot temperature called) of 549.1 ° C (The quantitative information given here refers to the Operating state after 200 operating hours; in the further course of the In operation, the different temperatures were so rebuilt that the single-pass conversion and the space-time yield remained substantially constant; in a similar way was also already in the first 200 operating hours), which in Course of continuous operation of the pilot plant due gradual Catalyst deactivation in the flow direction migrated (the migration speed was about 0.03 mm / h).

Das den ersten Dehydrierreaktor verlassende Reaktionsgasgemisch wies folgende Gehalte auf:

Figure 00860001
Figure 00870001
The reaction gas mixture leaving the first dehydrogenation reactor had the following contents:
Figure 00860001
Figure 00870001

Seine Temperatur betrug 509°C und sein Druck lag bei ca. 2,56 bar.His Temperature was 509 ° C and his pressure was about 2.56 bar.

Vor dem Eintritt in den nachfolgenden Erhitzer wurden dem Reaktionsgasgemisch 80 Nl/h Druckluft zudosiert (23°C, 4,2 bar).In front the entry into the subsequent heater were the reaction gas mixture 80 Nl / h of compressed air added (23 ° C, 4.2 bar).

Dann wurde das Reaktionsgasgemisch mittels der elektrischen Beheizungsmöglichkeiten des Erhitzers (Wandtemperatur ca. 540°C) und der Vorheizstrecke des nachfolgenden (zweiten) Reaktionsrohres (Wandtemperatur ca. 560°C) auf 465°C (Eintritt 2. Reaktionszone) erwärmt. Der Druck des Reaktionsgasgemischs an dieser Stelle lag bei 2,56 bar.Then the reaction gas mixture became by means of electrical heating possibilities of the heater (wall temperature about 540 ° C) and the preheating of the subsequent (second) reaction tube (wall temperature about 560 ° C) to 465 ° C (inlet 2nd reaction zone) is heated. The pressure of the reaction gas mixture at this point was 2.56 bar.

Beim Durchgang durch den zweiten Rohrreaktor durchlief die Temperatur des Reaktionsgasgemischs ein Maximum von ca. 560°C, das im Verlauf des kontinuierlichen Betriebs der Versuchsanlage infolge allmählicher Katalysatordeaktivierung in Strömungsrichtung wanderte (die Wanderungsgeschwindigkeit betrug ca. 0,1mm/h). Das den zweiten Dehydrierreaktor verlassende Reaktionsgasgemisch wies folgende Gehalte auf:

Figure 00870002
Figure 00880001
During the passage through the second tubular reactor, the temperature of the reaction gas mixture passed through a maximum of about 560 ° C, which in the course of the continuous operation of the pilot plant due to gradual catalyst deactivation in the flow direction migrated (the migration rate was about 0.1mm / h). The reaction gas mixture leaving the second dehydrogenation reactor had the following contents:
Figure 00870002
Figure 00880001

Seine Temperatur betrug ca. 493°C und sein Druck lag bei ca. 2,52 bar.His Temperature was about 493 ° C and his pressure was about 2.52 bar.

Vor dem Eintritt in den nachfolgenden Erhitzer wurden dem Reaktionsgasgemisch 98 Nl/h Druckluft zudosiert (23°C, 4,2 bar).In front the entry into the subsequent heater were the reaction gas mixture 98 Nl / h of compressed air added (23 ° C, 4.2 bar).

Dann wurde das Reaktionsgasgemisch mittels der elektrischen Beheizungsmöglichkeiten des Erhitzers (Wandtemperatur ca. 540°C) und der Vorheizstrecke des nachfolgenden (dritten) Reaktionsrohres (Wandtemperatur ca. 540°C) auf 521 °C (Eintritt 3. Reaktionszone) erwärmt. Der Druck des Reaktionsgasgemischs an dieser Stelle lag bei 2,52 bar.Then the reaction gas mixture became by means of electrical heating possibilities of the heater (wall temperature about 540 ° C) and the preheating of the subsequent (third) reaction tube (wall temperature about 540 ° C) to 521 ° C (inlet 3rd reaction zone) is heated. The pressure of the reaction gas mixture at this point was 2.52 bar.

Beim Durchgang durch den dritten Rohrreaktor durchlief die Temperatur des Reaktionsgasgemischs ein Maximum von 570°C, das im Verlauf des kontinuierlichen Betriebs der Versuchsanlage infolge allmählicher Katalysatordeaktivierung in Strömungsrichtung wanderte (die Wanderungsgeschwindigkeit betrug ca. 0,1 mm/h). Das den dritten Dehydrierreaktor verlassende Reaktionsgasgemisch wies folgende Gehalte auf:

Figure 00880002
Figure 00890001
When passing through the third tubular reactor, the temperature of the reaction gas mixture passed through a maximum of 570 ° C, which in the course of the continuous operation of the pilot plant as a result of gradual catalyst deactivation in the flow direction migrated (the migration rate was about 0.1 mm / h). The reaction gas mixture leaving the third dehydrogenation reactor had the following contents:
Figure 00880002
Figure 00890001

Seine Temperatur betrug 480,4°C und sein Druck lag bei 2,48 bar.His Temperature was 480.4 ° C and its pressure was 2.48 bar.

Damit ergab sich über die Dehydrierstufe ein auf den Einmaldurchgang des Reaktionsgasausgangsgemischs bezogener Gesamtdehydrierumsatz des Propans von 19,91 mol-%.In order to surrendered over the dehydrogenation on the one-time passage of the starting reaction gas mixture relative total dehydrogenation of the propane of 19.91 mol%.

Bei fortgeschrittener Deaktivierung der Dehydrierkatalysatorschüttungen wurde das Verfahren unterbrochen und diese wie in der DE-A 10028582 beschrieben regeneriert. Dies war im wesentlichen immer dann der Fall, wenn die Heißpunkttemperatur in allen drei Rohrreaktoren ca. 580°C betrug.at advanced deactivation of dehydrogenation catalyst beds the process was interrupted and this as in DE-A 10028582 regenerated described. This was essentially always the case Case when the hotspot temperature in all three tubular reactors was about 580 ° C.

In überraschender Weise schritt die Deaktivierung der Dehydrierkatalysatorschüttungen bei erhöhtem Arbeitsdruck langsamer voran.In surprising Way, the deactivation of the Dehydrierkatalysatorschüttungen at increased working pressure slower.

B) Gestaltung der Trennzone AB) Design of the separation zone A

Durch Direktkühlung mit versprühtem gekühltem Wasser (T = 20°C) wurde das den dritten Dehydrierreaktor verlassende Produktgasgemisch (Produktgasgemisch A) in einem Direktkühler (Quench) im Gleichstrom auf 40°C abgekühlt (das dabei gasförmig verbleibende Gemisch wurde in der Gegenrichtung zur Produktgaseinströmrichtung aus dem Wasserquench herausgeführt). Etwa 75 Gew.-% des im Produktgasgemisch enthaltenen Wasserdampf (Wasserdampf wurde dem Reaktionsgasausgangsgemisch der Reaktionszone A zugesetzt und bildete sich in der Dehydrierstufe durch Verbrennung von Wasserstoff sowie möglicherweise Kohlenwasserstoff mit Luftsauerstoff; die Verbrennungswärme hielt die Reaktionstemperatur im Reaktionsgasgemisch der Reaktionszone A weitgehend aufrecht) kondensierte bei der Direktkühlung aus. Das sich dabei bildende Kondensat wurde mittels Standregelung aus dem Wasserquench heraus- und seiner Entsorgung zugeführt. Im übrigen wurde das zur Direktkühlung eingesetzte Wasser im Kreis geführt (gepumpt), durch indirekten Wärmeaustausch rückgekühlt und zum Zweck der Direktkühlung wieder versprüht.By direct cooling with sprayed chilled Water (T = 20 ° C) became the product gas mixture leaving the third dehydrogenation reactor (Product gas mixture A) in a direct cooler (quench) in cocurrent at 40 ° C chilled (while gaseous remaining mixture was in the opposite direction to the Produktgaseinströmrichtung led out of the water quench). About 75 wt .-% of the water vapor contained in the product gas mixture (Water vapor was the reaction gas starting mixture of the reaction zone A was added and formed in the dehydrogenation step by combustion of hydrogen as well as possibly Hydrocarbon with atmospheric oxygen; the heat of combustion stopped the reaction temperature in the reaction gas mixture of the reaction zone A largely upright) condensed in the direct cooling. The thereby forming condensate was by means of level control the water quench out and its disposal. For the rest was that for direct cooling used water is circulated (pumped), by indirect heat exchange recooled and for the purpose of direct cooling sprayed again.

Anstelle der beschriebenen Direktkühlung mit Wasser, kann das Produktgasgemisch aus der Dehydrierstufe auch zunächst dadurch abgekühlt werden, dass man mit dem Produktgasgemisch in einem indirekten Wärmeaustauscher (z. B. in einem Rohrbündelwärmeaustauscher im Gleichstrom oder im Gegenstrom) das der Dehydrierstufe zuzuführende Reaktionsgasausgangsgemisch aufwärmt (z. B. auf eine Temperatur im Bereich von 350 bis 450°C). Das Produktgasgemisch der Dehydrierstufe kühlt dabei in entsprechendem Maß von der hohen Austrittstemperatur der Dehydrierstufe (z. B. von 450 bis 550°C) auf ca. 200 bis 300°C ab.Instead of the described direct cooling with water, the product gas mixture from the dehydrogenation stage can also first be cooled by warming up the reaction gas starting mixture to be fed to the dehydrogenation stage with the product gas mixture in an indirect heat exchanger (eg in a tube bundle heat exchanger in cocurrent or countercurrent heat) B. to a temperature in the range of 350 to 450 ° C). The product gas mixture of the dehydrogenation stage cools to a corresponding extent of the high outlet temperature of the dehydrogenation stage (eg from 450 to 550 ° C) to about 200 to 300 ° C from.

Eine weitere Abkühlung des Produktgasgemisches der Dehydrierstufe kann dadurch erfolgen, dass es in einem indirekten Wärmeaustauscher dazu verwendet wird, das Ausgangsgasgemisch für die nachfolgend noch zu beschreibende Partialoxidation des in der Dehydrierstufe erzeugten Propens aufzuwärmen, und/oder dass es dazu verwendet wird, die im weiteren noch zu beschreibende Absorberabgaskühlung beim, vorzugsweise zweistufigen, Expandieren desselben mittels Expansionsturbinen auszugleichen, oder durch Vorabanwärmung zu kompensieren.A further cooling the product gas mixture of the dehydrogenation stage can be effected by that it is in an indirect heat exchanger is used, the starting gas mixture for the below to be described To heat partial oxidation of the propene produced in the dehydrogenation step, and / or that it is used in the later to be described absorber exhaust gas cooling, preferably two-stage, expanding the same by means of expansion turbines compensate or compensate by preheating.

Danach befindet sich das Produktgasgemisch bei einer Temperatur von etwa 180°C. Anschließend kann mittels Luft- und/oder Oberflächenwasserkühler auf eine Temperatur im Bereich von 30°C bis 60°C abgekühlt werden.After that the product gas mixture is at a temperature of about 180 ° C. Then you can by means of air and / or surface water cooler a temperature in the range of 30 ° C up to 60 ° C chilled become.

In die Kühler integrierte oder diesen nachgeschaltete Tropfenabscheider sammeln das beim Abkühlen auskondensierte Wasser und führen es standgeregelt der Entsorgung zu.In the coolers collect integrated or downstream of this dropper condensed out on cooling Water and lead it was regulated for disposal.

Das so abgekühlte und von Wasserdampf entlastete, bei einem Druck von etwa 2 bar befindliche Produktgasgemisch der Dehydrierstufe wurde nachfolgend auf einen Druck von 10 bis 13 bar verdichtet.The so cooled and relieved of water vapor, located at a pressure of about 2 bar Product gas mixture of the dehydrogenation step was subsequently to a Compressed pressure from 10 to 13 bar.

In anwendungstechnisch zweckmäßiger Weise wurde die Verdichtung zweistufig durchgeführt, um zu hohe Verdichtungstemperaturen zu vermeiden (diesem Zweck diente auch schon die vorab durchgeführte Abkühlung; die Wasserdampfabscheidung entlastet die aufzuwendende Verdichterleistung zusätzlich). In der ersten Stufe wurde auf einen Druck von 4 bis 4,5 bar verdichtet. Die Austrittstemperatur des Gasgemisches betrug beim Verlassen des Verdichters etwa 115°C.In in terms of application technology appropriate manner The compaction was carried out in two stages to high compaction temperatures to avoid (this purpose served already the previously carried out cooling, the Water vapor deposition relieves the compressor power required addition). In the first stage was compressed to a pressure of 4 to 4.5 bar. The outlet temperature of the gas mixture was on leaving the Compressor about 115 ° C.

In einem nach geschalteten indirekten Wärmeaustauscher (Luftkühler oder Oberflächenwasserkühler) wurde das Gasgemisch wieder auf 40 bis 60°C abgekühlt, wobei weitere Wasserdampfkondensation erfolgte. Tropfenabscheider sammelten das Kondensat und schleusten es standgeregelt aus.In a downstream indirect heat exchanger (air cooler or Surface water cooler) the gas mixture is cooled again to 40 to 60 ° C, with further water vapor condensation took place. Droplet collect the condensate and pass it was leveled.

In der zweiten Verdichterstufe wurde ausgehend von einem Druck von etwa 4 bar auf einen Enddruck von 10 bar verdichtet (hier kann gegebenenfalls auch auf einen Druck von bis zu 13 bar und mehr verdichtet werden). Die Austrittstemperatur beim Verlassen des Verdichters betrug etwa 126°C.In the second compressor stage was based on a pressure of compressed about 4 bar to a final pressure of 10 bar (here may optionally be compressed to a pressure of up to 13 bar and more). The exit temperature when leaving the compressor was about 126 ° C.

In zwei weiteren nachgeschalteten indirekten Wärmeaustauschern (zunächst ein Luftkühler (ist normalerweise ein Rohrbündelwärmetauscher; das zu kühlende Gas durchströmt zweckmäßig das Rohrinnere) und dann ein Oberflächenwasserkühler) wurde das verdichtete Gasgemisch zunächst auf 40 bis 60°C und dann auf 30°C abgekühlt. Dabei auskondensierendes Wasser wurde wieder mittels Tropfenabscheidern abge schieden und herausgeführt. Beim Verlassen des zweiten Verdichters enthält das Gasgemisch nur noch ca. 0,2 Gew.-% Wasser. Der geringe Wassergehalt verringert den Wasseranfall und vermeidet so durch eine Zweiphasigkeit der Flüssigkeit bedingte Betriebsprobleme in der nachfolgenden Absorption und der hohe Druck mindert die zum Zweck der Absorption benötigte Menge an Absorptionsmittel.In two further downstream indirect heat exchangers (initially a air cooler (usually a shell-and-tube heat exchanger; the to be cooled Gas flows through appropriate that Pipe interior) and then a surface water cooler) the compressed gas mixture first at 40 to 60 ° C and then to 30 ° C cooled. This condensing water was again by means of mist eliminators separated and brought out. When leaving the second compressor, the gas mixture contains only about 0.2 wt .-% water. The low water content reduces the water attack and thus avoids by a two-phase of the liquid conditional operational problems in the subsequent absorption and the high pressure reduces the amount needed for the purpose of absorption on absorbent.

Während großtechnisch Turboverdichter (nicht ölgeschmierte, trocken laufende, berührungsfreie Verdichter) zum Zweck der Verdichtung eingesetzt werden (z. B. vom Typ 12 MH 4B, der Fa. Mannesmann DEMAG, DE), wurden hier Membran-Verdichter MV 3459 II der Fa. Sera verwendet. Prinzipiell können die Verdichter sowohl über Elektromotoren als auch über Dampf- oder Gasturbinen angetrieben werden. Häufig ist der Antrieb über Dampfturbinen der wirtschaftlichste. Das wie beschrieben verdichtete und abgekühlte Gasgemisch wurde direkt oberhalb des Sumpfs einer Absorptionskolonne zugeführt (ca. 4650 g/h). Es wies nachfolgende Gehalte auf:

Figure 00910001
While large-scale turbo compressors (not oil-lubricated, dry-running, non-contact compressors) are used for the purpose of compaction (eg of the type 12 MH 4B, the company Mannesmann DEMAG, DE), diaphragm compressor MV 3459 II of the Fa. Sera used. In principle, the compressors can be driven both by electric motors and by steam or gas turbines. Often the drive via steam turbines is the most economical. The compressed and cooled as described gas mixture was fed directly above the bottom of an absorption column (about 4650 g / h). It had the following contents:
Figure 00910001

Die Absorptionskolonne bestand aus Edelstahl 1.4571. Der Kolonneninnendurchmesser betrug 80 mm, die Wanddicke 4 mm und die Kolonnenlänge 1,70 m.The Absorption column consisted of stainless steel 1.4571. The column inside diameter was 80 mm, the wall thickness was 4 mm and the column length was 1.70 m.

Etwa 70 % des Volumens der Absorptionskolonne waren mit Packungselementen der Fa. Montz (Montz BSH-750, spezifische Oberfläche 750 m2/m3) als trennwirksame Einbauten gefüllt. Die Packungselemente folgten unmittelbar aufeinander und begannen auf der Höhe von 1/5 der Kolonnenlänge von unten. Die Absorptionskolonne war von außen weder gekühlt noch beheizt. Am Kolonnenkopf wurde mit einer Aufgabetemperatur von 30°C technisches Tetradecan der Fa. Haltermann, DE, vom Typ PKWF 4/7 af als Absorptionsmittel aufgegeben (gaschromatographische Analyse mittels FID-Detektion ergab zu Beginn (frisch) nachfolgende GC-Flächen-% Zusammensetzung:
n-Tridecan 7,6 %,
n-Tetradecan 47,3 %,
n-Pentadecan 7,0 %,
n-Hexadecan 3,2 %,
n-Heptadecan 14,1 % und
Restsumme 20,7 %;
diese Zusammensetzung änderte sich im Verlauf (nach ca. 3000 h–1) des kontinuierlichen Verfahrensbetriebs auf folgende Werte:
n-Tridecan 2,6 %,
n-Tetradecan 39,5 %,
n-Pentadecan 9,4 %,
n-Hexadecan 4,8 %,
n-Heptadecan 23,4 und
Restsumme 20,3 %).
About 70% of the volume of the absorption column was filled with packing elements from Montz (Montz BSH-750, specific surface area 750 m 2 / m 3 ) as separating internals. The packing elements followed each other directly and began at the height of 1/5 of the column length from below. The absorption column was neither cooled nor heated from the outside. At the top of the column technical tetradecane from the company Haltermann, DE, of the type PKWF 4/7 af was used as absorption medium at a charging temperature of 30 ° C. (gas chromatographic analysis by means of FID detection gave at the beginning (fresh) the following GC area% composition:
n-tridecane 7.6%,
n-tetradecane 47.3%,
n-pentadecane 7.0%,
n-hexadecane 3.2%,
n-heptadecane 14.1% and
Residual amount 20.7%;
this composition changed in the course (after about 3000 h -1 ) of the continuous process operation to the following values:
n-tridecane 2.6%,
n-tetradecane 39.5%,
n-pentadecane 9.4%,
n-hexadecane 4.8%,
n-Heptadecan 23.4 and
Balance 20.3%).

Die Berieselungsdichte lag bei 15 m3 Absorptionsmittel pro m2 freie Querschnittsfläche und Stunden (= 28 kg/h Tetradecan).The irrigation density was 15 m 3 absorbent per m 2 of free cross-sectional area and hours (= 28 kg / h tetradecane).

Der aus der Absorptionskolonne zur Verbrennung geführte Abgasstrom enthielt noch 950 Vol.-ppm Propan und 250 Vol.-ppm Propen. Großtechnisch wird dieser Abgasstrom über einen Expander (z. B. eine Expansionsturbine) in die Verbrennung geführt, um den Großteil der in der zweistufigen Verdichtung aufgewendeten Verdichtungsleistung rückzugewinnen und in die zweistufige Verdichtung rückzuführen. In zweckmäßiger Weise wird die Expansion auch zweistufig durchgeführt, um unerwünschte Kondensation zu vermeiden. Die bei der Entspannung gewonnene mechanische Energie kann sowohl direkt als Mit- oder Hauptantrieb für einen der Verdichter und/oder zur Erzeugung von Strom genutzt werden.Of the from the absorption column for combustion led exhaust gas stream still contained 950 ppm by volume of propane and 250 ppm by volume of propene. On a large scale, this exhaust gas flow over a Expander (eg an expansion turbine) led into the combustion to the majority the compaction power used in the two-stage compaction recover and to return to the two-stage consolidation. Appropriately The expansion is also carried out in two stages to avoid unwanted condensation to avoid. The mechanical energy gained during the relaxation can either directly as a co-drive or main drive for one of the compressors and / or be used to generate electricity.

Bevor das entspannte Absorberabgas zur Verbrennung geführt wird, kann es großtechnisch zweckmäßig sein, den darin enthaltenen Wasserstoff abzutrennen. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass man das Abgas über eine, in der Regel zu einem Rohr gestaltete, Membran leitet, die lediglich für den molekularen Wasserstoff durchlässig ist. Der so abgetrennte molekulare Wasserstoff kann z. B. in die heterogen katalysierte Dehydrierung rückgeführt oder einer sonstigen Verwertung (z. B. in Brennstoffzellen) zugeführt werden.Before the relaxed absorber exhaust gas is led to the combustion, it can be industrially purpose be moderate to separate the hydrogen contained in it. This can be z. Example be done by passing the exhaust through a, usually designed to a tube, membrane which is permeable only to the molecular hydrogen. The thus separated molecular hydrogen can, for. B. in the heterogeneously catalyzed dehydrogenation or recycled (eg in fuel cells) are supplied.

Prinzipiell kann die Wasserstoffabtrennung auch durch partielle Kondensation, Adsorption und/oder Rektifikation (vorzugsweise unter Druck) vorgenommen werden. Großtechnisch ist es zu dem in der Regel zweckmäßig, das Absorberabgas durch das im weiteren noch zu beschreibende Sauerwasser zu führen, um dieses einzuengen.in principle Hydrogen separation can also be achieved by partial condensation, Adsorption and / or rectification (preferably under pressure) made become. Industrially it is to the usually appropriate, the absorber exhaust gas through to lead to the later to be described acid water to this constrict.

Das Absorbat enthielt folgende Gehalte (Gew.-% bezogen auf das Gewicht des Absorbats):

Figure 00930001
The absorbate contained the following contents (% by weight based on the weight of the absorbate):
Figure 00930001

Bevor das Absorbat zum Kopf der nachfolgenden Desorptionskolonne geführt wurde, wurde es in einem indirekten Wärmeaustauscher auf 60°C erwärmt.Before the absorbate was passed to the top of the subsequent desorption column, it was in an indirect heat exchanger to 60 ° C heated.

Anschließend wurde das Absorbat (dies kann z. B. in einer inversen Pumpe oder mittels eines Ventils ausgeführt werden) auf einen Druck von 2,7 bar entspannt (die im Fall der inversen Pumpe dabei frei gesetzte mechanische Energie wird zweckmäßig zur Rückverdichtung von in der Desorptionskolonne befreitem Absorptionsmittel mitverwendet) und das dabei erzeugte zweiphasige Gemisch am Kopf in die Desorptionskolonne geführt.Subsequently was the absorbate (this can be, for example, in an inverse pump or by means of a valve executed be relaxed) to a pressure of 2.7 bar (which in the case of the inverse Pump thereby released mechanical energy is expedient for recompression also used in desorption column-freed absorbent) and the two-phase mixture produced at the head passed into the desorption column.

In die Desorptionskolonne (Innendurchmesser = 80 mm, Länge = 1,70 m, Wanddicke = 4 mm) wurde von unten im Gegenstrom zum vom Desorptionskolonnenkopf ablaufenden Absorbat mit einem Druck von 3 bar Luft geführt (1269 Nl/h). Die am Kopf aufgegebene Absorbatmenge betrug 33,7 l/h. Das unten aus der Desorptionskolonne herausgeführte, im wesentlichen von desorbierten Komponenten befreite, Absorptionsmittel wurde durch indirekten Wärmeaustausch gekühlt, auf den in der Absorptionskolonne geforderten Druck verdichtet, durch nochmaligen indirekten Wärmeaustausch (großtechnisch zweckmäßig mit Oberflächenwasser) auf 16°C gekühlt und dann zum Kopf der Absorptionskolonne rückgeführt. Als trennwirksame Einbauten enthielt die Desorptionskolonne strukturierte Blechpackungen der Fa. Montz (Montz BSH-750, spezifische Oberfläche 750 m2/m3). Um Absorptionsmittel zurückzuhalten wurde der aus der Desorptionskolonne (gegebenenfalls über einen mechanischen Tropfenabscheider) geführte Gasstrom mit Wasser gewaschen. D.h., er wurde durch ein Packungselement der Fa. Montz (Montz BSH-750, spezifische Oberfläche 750 m2/m3) geführt, auf das Wasser (70 l/h) mit einer Temperatur von 18 °C im Gegenstrom aufgegeben wurde. Unterhalb der Packung war ein Fangboden (Kaminboden) angebracht, von dem die wässrige Phase herausgeführt werden konnte. In einem Phasenscheider wurde in eine wässrige Phase und in eine organische Phase getrennt. Die sehr geringe Menge organische Phase wurde mit dem zum Kopf der Absorptionskolonne rückgeführten Absorptionsmittelstrom vereinigt. Die wässrige Phase wurde rückgekühlt und mit Frischwasser ergänzt (um Verdampfungsverluste auszugleichen) wieder auf das Packungselement aufgegeben. Das Waschen erfolgte der Desorptionskolonne aufgesetzt.Into the desorption column (inner diameter = 80 mm, length = 1.70 m, wall thickness = 4 mm) was carried out from below in countercurrent to the effluent from the Desorptionskolonnenkopf absorbant at a pressure of 3 bar air (1269 Nl / h). The amount of absorbate applied to the head was 33.7 l / h. The brought out from the bottom of the desorption, essentially freed from desorbed components, absorbent was cooled by indirect heat exchange, compressed to the pressure required in the absorption column, cooled by repeated indirect heat exchange (industrially expedient with surface water) to 16 ° C and then to the head of Recirculated absorption column. As separation-active internals, the desorption column contained structured sheet metal packings from Montz (Montz BSH-750, specific surface area 750 m 2 / m 3 ). In order to retain absorbent, the gas stream passed from the desorption column (optionally via a mechanical droplet separator) was washed with water. That is to say, it was passed through a packing element from Montz (Montz BSH-750, specific surface area 750 m 2 / m 3 ), to which water (70 l / h) with a temperature of 18 ° C. was charged in countercurrent. Below the package was a catch bottom (chimney tray) attached, from which the aqueous phase could be led out. In a phase separator, it was separated into an aqueous phase and an organic phase. The very small amount of organic phase was combined with the recycled to the top of the absorption column absorbent stream. The aqueous phase was recooled and replenished with fresh water (to compensate for evaporation losses) placed back on the packing element. Washing was carried out on the desorption column.

Aus dem Waschabschnitt wurde der gewaschene Gasstrom über mechanische Tropfenabscheider (abgeschiedene Flüssigphase wird in die Wäsche rückgeführt) mit den nachfolgenden Gehalten herausgeführt (wird in der Reaktionszone A der Dehydrierumsatz höher gewählt, kann der nachfolgende Propengehalt auch bei 8 bis 12 Vol.-% liegen; beispielsweise kann der gewaschene Gasstrom auch 15 Vol.-% Propan, 10 Vol.-% Propen und 14,5 Vol.-% O2 aufweisen):

Figure 00940001
From the washing section, the washed gas stream was taken out via mechanical droplet separators (separated liquid phase is returned to the laundry) with the following contents (If the dehydrogenation conversion is selected to be higher in the reaction zone A, the subsequent propene content may also be 8 to 12% by volume, for example the washed gas stream may also contain 15% by volume of propane, 10% by volume of propene and 14.5% by volume % O 2 ):
Figure 00940001

Die Temperatur des Gasgemischs wurde durch indirekten Wärmeaustausch auf 250°C erhöht und das Gasgemisch mit der vorgenannten Zusammensetzung in einer Menge von 2128 Nl/l·h und einem Eingangsdruck von 2,1 bar als neues Reaktionsgasausgangsgemisch in die nachfolgende Partialoxidationsvorrichtung geführt.The Temperature of the gas mixture was by indirect heat exchange at 250 ° C elevated and the gas mixture having the aforementioned composition in one Amount of 2128 Nl / l · h and an inlet pressure of 2.1 bar as a starting reaction gas mixture led into the subsequent partial oxidation.

C) Gestaltung der Reaktionszone B (der Partialoxidationsstufe)C) Design of the reaction zone B (the partial oxidation stage)

1. Erster Festbettreaktor für den Schritt der Partialoxidation des Propens (Propylens) zu Acrolein1. First fixed bed reactor for the Step of partial oxidation of propylene (propylene) to acrolein

  • Verwendetes Wärmeaustauschmittel: Salzschmelze, bestehend aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat, 40 Gew.-% Nariumnitrit und 7 Gew.-% Natriumnitrat.Used heat exchange agent: Molten salt, consisting of 53% by weight potassium nitrate, 40 Wt .-% Nariumnitrit and 7% by weight of sodium nitrate.
  • Abmessung des Kontaktrohres: 4200 mm Gesamtlänge, 26 mm Innendurchmesser, 30 mm Außendurchmesser, 2 mm Wandstärke.Dimension of the contact tube: 4200 mm total length, 26 mm inside diameter, 30 mm outer diameter, 2 mm wall thickness.
  • Reaktor: Besteht aus einem doppelwandigen Zylinder aus Edelstahl (zylindrisches Führungsrohr, umgeben von einem zylindrischen Außenbehälter). Die Wanddicken betrugen überall 2 bis 5 mm. Der Innendurchmesser des äußeren Zylinders betrug 168 mm. Der Innendurchmesser des Führungsrohres betrug ca. 60 mm. Oben und unten war der doppelwandige Zylinder durch einen Deckel beziehungsweise Boden abgeschlossen. Das Kontaktrohr war durch das Führungsrohr geführt im zylindrischen Behälter so untergebracht, dass es am oberen bzw. unteren Ende desselben (abgedichtet) durch den Deckel bzw. Boden jeweils um 250 mm herausgeführt war. Das Wärmeaustauschmittel war im zylindrischen Behälter eingeschlossen. Um über die gesamte im zylindrischen Behälter befindliche Kontaktrohrlänge (3700 mm) möglichst gleichmäßige thermische Randbedingungen an der Außenwand des Kontaktrohres zu gewährleisten, wurde das Wärmeaustauschmittel durch Einperlen von Stickstoff im zylindrischen Behälter umgewälzt. Mittels des aufsteigenden Stickstoffs wurde das Wärmeaustauschmittel im zylindrischen Führungsrohr von unten nach oben befördert, um dann im Zwischenraum zwischen zylindrischem Führungsrohr und zylindrischem Außenbehälter wieder nach unten zu strömen (eine Umwälzung gleicher Güte kann auch durch Umpumpen (z. B. Propellerpumpen) erreicht wer den). Durch eine auf den Außenmantel aufgebrachte elektrische Heizung könnte die Temperatur des Wärmeaustauschmittels auf das gewünschte Niveau geregelt werden. Im übrigen bestand Luftkühlung. Reaktorbeschickung: Über den Reaktor betrachtet wurden Salzschmelze und Reaktionsgasgemisch im Gegenstrom geführt. Das Reaktionsgasgemisch trat oben in den Reaktor ein. Es wurde jeweils mit einer Temperatur von 250°C ins Reaktionsrohr geführt.Reactor: Consists of a double-walled stainless steel cylinder (cylindrical guide tube surrounded by a cylindrical outer container). The wall thicknesses were anywhere from 2 to 5 mm. The inner diameter of the outer cylinder was 168 mm. The inner diameter of the guide tube was about 60 mm. Above and below the double-walled cylinder was closed by a lid or bottom. The contact tube was guided by the guide tube in the cylindrical container housed so that it was led out at the upper or lower end of the same (sealed) through the lid or bottom by 250 mm. The heat exchange medium was enclosed in the cylindrical container. In order to ensure as uniform as possible thermal boundary conditions on the outer wall of the contact tube over the entire contact tube length (3700 mm) in the cylindrical container, the heat exchange medium was circulated by bubbling nitrogen into the cylindrical container. By means of the rising nitrogen, the heat exchange medium was conveyed in the cylindrical guide tube from bottom to top, and then in the space between the cylindrical guide tube and cylindrical outer container back down to flow (a circulation of the same quality can be achieved by pumping (eg., Propeller pumps) who the ). By an applied to the outer jacket electric heater, the temperature of the heat exchange medium could be controlled to the desired level. Furthermore consisted of air cooling. Reactor charge: Viewed over the reactor, molten salt and reaction gas mixture were passed in countercurrent. The reaction gas mixture entered the top of the reactor. It was fed into the reaction tube at a temperature of 250 ° C.
  • Die Salzschmelze trat unten mit einer Temperatur Tein 335°C in das zylindrische Führungsrohr ein und oben mit einer Temperatur Taus aus dem zylindrischen Führungsrohr aus. Der Unterschied zwischen Tein und Taus betrug etwa 2°C. Tmittel = (Tein + Taus)/2. The salt melt entered the bottom with a temperature T a 335 ° C into the cylindrical guide tube and a top having a temperature T out of the cylindrical guide tube. The difference between T and T of was about 2 ° C. T medium = (T one + T out ) / 2.
  • Kontaktrohrbeschickung: (von oben nach unten) Abschnitt A: 50 cm Länge Vorschüttung aus Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser). Abschnitt B: 100 cm Länge Kontaktrohrbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 30 Gew.-% an Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmessser) und 70 Gew.-% Vollkatalysator aus Abschnitt C. Abschnitt C: 170 cm Länge Katalysatorbeschickung mit ringförmigem (5 mm × 3 mm × 2 mm = Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Vollkatalysator gemäß Beispiel 1 der DE-A 10046957. Abschnitt D: 50 cm Länge Nachschüttung aus Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser).Contact Tube Feeding: (top to bottom) Section A: 50 cm length Pouring out Steatite rings (steatite C 220 from CeramTec) of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (Outer diameter × length × inner diameter). section B: 100 cm in length Contact tube charge with a homogeneous mixture of 30 wt .-% of steatite rings (steatite C 220 from CeramTec) of the geometry 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) and 70% by weight of full catalyst from Section C. Section C: 170 cm in length catalyst charge with annular (5 mm × 3 mm × 2 mm = outer diameter × length × inner diameter) Full catalyst according to Example 1 of DE-A 10046957. Section D: 50 cm in length Repatriation Steatite rings (steatite C 220 from CeramTec) of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (Outer diameter × length × inner diameter).

2. Zwischenkühlung und Sauerstoffzwischeneinspeisung2. Intercooling and Intermediate oxygen feeding

Das den ersten Festbettreaktor verlassende Produktgasgemisch wurde zum Zweck der Zwischenkühlung (indirekt mittels Luft) durch ein Verbindungsrohr (Länge = 400 mm, Innendurchmesser = 26 mm, Wanddicke = 2 mm, Material = Edelstahl) geführt, das, auf einer Länge von 200 mm zentriert untergebracht, mit einer Inertschüttung aus Steatitkugeln (Steatit der fa. CeramTec) des Durchmessers 5 bis 6 mm beschickt und unmittelbar an das Kontraktrohr des ersten Festbettreaktors angeflanscht war.The the first fixed bed reactor leaving product gas mixture was the Purpose of intercooling (indirectly by air) through a connecting pipe (length = 400 mm, inner diameter = 26 mm, wall thickness = 2 mm, material = stainless steel) guided, that, on a length centered by 200 mm, with an inert bed out Steatite balls (steatite of the Fa CeramTec) of diameter 5 to 6 mm and directly to the Kontrahktrohr the first fixed bed reactor was flanged.

Das Gasgemisch trat mit einer Temperatur von mehr als 310°C in das Verbindungsrohr ein und verließ es mit einer Temperatur von etwa 140°C. Anschließend wurden dem Gasgemisch als Sauerstoffquelle 269 Nl/h an komprimierter Luft zugemischt.The Gas mixture entered at a temperature of more than 310 ° C in the Connecting pipe and left it with a temperature of about 140 ° C. Subsequently were the gas mixture as an oxygen source 269 Nl / h to compressed Air mixed.

Das dabei resultierende, an einem statischen Mischer vermischte, Beschickungsgasgemisch wurde mit einer Temperatur von 220°C dem Festbettreaktor für den Schritt der Partialoxidation des Acroleins zu Acrylsäure zugeführt.The resulting, mixed on a static mixer, feed gas mixture was at a temperature of 220 ° C the fixed bed reactor for the step the partial oxidation of acrolein added to acrylic acid.

3. Zweiter Festbettreaktor für den Schritt der Partialoxidation des Acroleins zu Acrylsäure3rd, second Fixed bed reactor for the step of partial oxidation of acrolein to acrylic acid

Es wurde ein Festbettreaktor verwendet, der mit jenem für den ersten Schritt baugleich war. Salzschmelze und Reaktionsgasgemisch wurden über den Reaktor betrachtet im Gleichstrom geführt. Die Salzschmelze trat unten ein, das Reaktionsgasgemisch ebenfalls.It a fixed bed reactor was used, the one for the first Step was identical. Salt melt and reaction gas mixture were over the Regarded reactor in DC. The molten salt occurred below, the reaction gas mixture also.

Die Kontaktrohrbeschickung (von unten nach oben) war:
Abschnitt A: 20 cm Länge
Vorschüttung aus Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 7 mm × 7mm × 4mm
(Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser).
Abschnitt B: 100 cm Länge
Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 30 Gew.-% an Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 7mm × 3mm × 4mm
(Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 70 Gew.-% Schalenkatalysator aus Abschnitt C.
Abschnitt C: 200 cm Länge
Katalysatorbeschickung mit ringförmigem (7 mm × 3 mm × 4 mm = Außerdurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Schalenkatalysator gemäß Herstellungsbeispiel 5 der DE-A 10046928 (an dieser Stelle können auch dazu analoge und in entsprechender Weise hergestellte Schalenkatalysatoren eingesetzt werden, deren Aktivmasse jedoch eine Stöchiometrie von Mo12V2,8W1,2Cu2,4Ox oder von Mo12V3,5W1,3Cu2,4Ox aufweist).
Abschnitt D: 50 cm Länge
Nachschüttung aus Steatit-Ringen (Steatit C 220 der Fa. CeramTec) der Geometrie 7 mm × 7mm × 4mm
(Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser).
The contact tube charge (from bottom to top) was:
Section A: 20 cm in length
Prefill made of steatite rings (Steatite C 220 from CeramTec) of the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm
(Outer diameter × length × inner diameter).
Section B: 100 cm in length
Catalyst charge with a homogeneous mixture of 30 wt .-% of steatite rings (steatite C 220 from. CeramTec) the geometry 7mm × 3mm × 4mm
(Outer diameter × length × inner diameter) and 70 wt .-% coated catalyst from Section C.
Section C: 200 cm in length
Catalyst charge with annular (7 mm × 3 mm × 4 mm = outside diameter × length × inside diameter) coated catalyst according to Preparation Example 5 of DE-A 10046928 (at this point also analog and prepared in a corresponding manner coated catalysts can be used, the active material, however, a stoichiometry of Mo 12 V 2.8 W 1.2 Cu 2.4 O x or of Mo 12 V 3.5 W 1.3 Cu 2.4 O x ).
Section D: 50 cm in length
Repast of steatite rings (steatite C 220 from CeramTec) of the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm
(Outer diameter × length × inner diameter).

Der zweite Reaktor wurde mit ca. 3607 g/h an Beschickungsgasgemisch belastet. Tmittel ist wie für den ersten Festbettreaktor definiert und betrug 284°C.The second reactor was charged with approximately 3607 g / h of feed gas mixture. T medium is as defined for the first fixed bed reactor and was 284 ° C.

Der Propenumsatz im ersten Reaktor betrug 98,0 mol-% und der Acroleinumsatz im zweiten Reaktor betrug ca. 99,8 mol-%.Of the Propene conversion in the first reactor was 98.0 mol% and the acrolein conversion in the second reactor was about 99.8 mol%.

Die Gehalte des den zweiten Festbettreaktor mit einer Temperatur von 281 °C und einem Druck von 1,8 bar verlassenden Produktgasgemisches (Produktgasgemisch B) waren:

Figure 00980001
Figure 00990001
The contents of the product gas mixture leaving the second fixed bed reactor at a temperature of 281 ° C. and a pressure of 1.8 bar (product gas mixture B) were:
Figure 00980001
Figure 00990001

Die in den beiden Reaktionsstufen verwendeten Katalysatoren können auch durch die in den Beispielen der DE-A 10351269 verwendeten Katalysatoren ersetzt werden. Der Katalysator der ersten Reaktionsstufe kann auch durch die Katalysatoren der Beispiele und Vergleichsbeispiele der DE-A 10344149 ersetzt werden. Der Katalysator der zweiten Reaktionsstufe kann auch durch die Katalysatoren der Beispiele der DE-A 10360057 und DE-A 10360058 ersetzt werden. Ferner kann die Partialoxidation als Hochlastverfahren durchgeführt werden, wie es in der DE-A 10313210, der DE-A 10313213, der DE-A 10313212, der DE-A 10313211, der DE-A 10313208, der DE-A 10313209 und in der DE-A 10313214 und dem in diesen Schriften gewürdigten Stand der Technik beschrieben ist.The catalysts used in the two reaction stages can also be replaced by the catalysts used in the examples of DE-A 10351269. The catalyst of the first reaction stage can also be replaced by the catalysts of the examples and comparative examples of DE-A 10344149. The catalyst of the second reaction stage can also be replaced by the catalysts of the examples of DE-A 10360057 and DE-A 10360058. Furthermore, the partial oxidation can be carried out as a high-load process, as described in DE-A 10313210, DE-A 10313213, DE-A 10313212, DE-A 10313211, DE-A 10313208, DE-A 10313209 and in US Pat DE-A 10313214 and the appreciated in these publications State of the art is described.

D) Gestaltung der Trennzone B (Abtrennung des Zielproduktes Acrylsäure aus dem Produktgasgemisch der Partialoxidation)D) Design of the separation zone B (separation of the target product acrylic acid from the product gas mixture the partial oxidation)

In einem Direktkühler wurde der heiße Produktgasgemischstrom (das Produktgasgemisch B) im Gleichstrom (nach Vereinigung mit dem weiter unten beschriebenen beladenen Stripgasstrom) durch Eindüsen einer Quenchflüssigkeit (enthaltend 57,4 Gew.-% Diphenylether, 20,7 Gew.-% Diphenyl, 20 Gew.-% o-Dimethylphthalat (DMP) und als Restmenge bis zu 100 Gew.-% Phenothiazin (bis zu 1 Gew.-%) sowie Hochsieder (z. B. Acrylsäureoligomere)) der Temperatur 140 bis 150°C, die auch als Absorptionsmittel verwendet wurde, auf ca. 180°C abgekühlt. Im unteren Teil des Direktkühlers wurde die nicht verdampfte Quenchflüssigkeit gesammelt, entnommen und über einen Wärmeaustauscher, in welchem sie wieder auf Vorlauftemperatur gebracht wurde, in den oberen Teil des Quenchgefäßes rückgesprüht. Der Produktgasgemischstrom B (vereint mit dem beladenen Stripgas) und die zu Strahlen verdüste Quenchflüssigkeit wurden dem Direktkühler parallel zugeführt. Der abgekühlte Produktgasgemischstrom B strömte dann in die nachfolgende Absorptionskolonne. Im Quenchumlauf reicherten sich hochsiedende Nebenprodukte an, die ausgeschleust werden mussten. Aus dem Quenchumlauf wurde deshalb einmal je Tag diskontinuierlich eine Teilmenge von 1 kg Quenchflüssigkeit in einen Behälter abgelassen, der mit Hilfe eines Rotationsverdampfers (8 mbar, 180°C) diskontinuierlich aufgearbeitet wurde. Das dabei gewonnene gereinigte Absorptionsmittelkondensat wurde dem weiter unten beschriebenen Pufferbehälter für den Sumpfablauf aus der Restgas-Edelstahl-Druck-Waschkolonne zugeführt und dabei einmal je Woche die beim Aufarbeiten im Rotationsverdampfer erlittenen Verluste an Absorptionsmittel von rund 2,9 g/h durch Zusatz von frischem Gemisch bestehend aus Diphenylether (21,2 Gew-%), Diphenyl (58,8 Gew.-%) (beide zusammen = Diphyl®) und o-Dimethylphthalat (20 Gew.-%) zum Kondensat ersetzt.In a direct cooler, the hot product gas mixture stream (the product gas mixture B) was cocurrently charged (after combining with the loaded stripping gas stream described below) by injecting a quench liquid (containing 57.4% by weight of diphenyl ether, 20.7% by weight of diphenyl, 20 Wt .-% o-dimethyl phthalate (DMP) and as a residual amount up to 100 wt .-% phenothiazine (up to 1 wt .-%) and high boilers (eg., Acrylsäureoligomere)) of the temperature 140 to 150 ° C, which also was used as an absorbent, cooled to about 180 ° C. In the lower part of the direct cooler, the unevaporated quench liquid was collected, removed and sprayed back into the upper part of the quench vessel via a heat exchanger in which it was brought back to flow temperature. The product gas mixture stream B (combined with the loaded stripping gas) and the quench liquid atomized to jets were fed in parallel to the direct cooler. The cooled product gas mixture stream B then flowed into the subsequent absorption column. In the quench circulation, high-boiling by-products accumulated, which had to be discharged. Therefore, once a day, a portion of 1 kg of quench liquid was discharged from the quench circulation into a container which was worked up discontinuously with the aid of a rotary evaporator (8 mbar, 180 ° C.). The purified absorbent condensate obtained in this way was fed to the buffer vessel described below for the bottoms effluent from the residual gas stainless steel pressure wash column and once a week the losses of absorbent of about 2.9 g / h incurred by working up in a rotary evaporator by addition of fresh Mixture consisting of diphenyl ether (21.2% by weight), diphenyl (58.8 wt .-%) (both together = Diphyl ® ) and o-dimethyl phthalate (20 wt .-%) replaced the condensate.

Das abgekühlte Produktgasgemisch B wurde oberhalb des Sumpfes und unterhalb der ersten Packung in die Absorptionskolonne geführt. Die Absorptionskolonne (ohne Sumpf) war 5420 mm lang, hatte einen Innendurchmesser von 50 mm und enthielt auf insgesamt 3,3 m Länge Kuehni (CH) Rhombopak 9M Packungen.The cooled Product gas mixture B was above the bottom and below the bottom led first pack in the absorption column. The absorption column (without sump) was 5420 mm long, had an inside diameter of 50 mm and contained a total of 3.3 m Kuehni (CH) Rhombopak 9M length Packs.

Die Absorptionskolonne war aus Glas gefertigt und wies aus Gründen der Temperierung einen segmentierten Glasdoppelmantel auf. Unmittelbar oberhalb der zweiten Packung, von unten betrachtet, war ein Druckentkopplungsventil installiert (eine einstellbare Drossel), mit dessen Hilfe ein Druckverlust über die Absorptionskolonne (wie er großtechnisch auftreten würde) von 100 bis 300 mbar simuliert werden konnte. Die Absorptionskolonne wurde mit einem Kopfdruck von 1,30 bar und einem Sumpfdruck von 1,40 bar betrieben. Die Sumpftemperatur betrug ca. 113°C. Der Glasdoppelmantel war in fünf aufeinanderfolgende getrennt betriebene Segmente unterteilt, über die der Absorptionskolonne das nachfolgende Temperaturprofil aufgeprägt wurde. Dieser Segmentierung folgte auch die innere Struktur der Absorptionskolonne.The Absorption column was made of glass and dismissed for the sake of Tempering a segmented glass double jacket on. immediate above the second pack, viewed from below, was a pressure decoupling valve installed (an adjustable throttle), with the help of which a pressure loss over the Absorption column (as he is industrially would occur) from 100 to 300 mbar could be simulated. The absorption column was with a head pressure of 1.30 bar and a sump pressure of Operated 1.40 bar. The bottom temperature was about 113 ° C. The glass double jacket was in five subdivided successive segments operated separately over the the absorption column was impressed on the subsequent temperature profile. This segmentation was also followed by the internal structure of the absorption column.

Die Segmente wiesen von unten nach oben die folgenden Temperaturen auf (ihre Thermostatisierung erfolgte jeweils mittels umgepumptem Wasser, bzw. im 1.Segment mit Wärmeträgeröl der entsprechenden Temperatur) und waren wie folgt gestaltet:
1. Segment: 1020 mm Länge (nach oben gerichtet an der Zufuhrstelle des Produktgasgemischs B beginnend), 113°C, 0,4 m Rhombopak zwischen der unmittelbar oberhalb des Sumpfes der Absorptionskolonne befindlichen Zufuhrstelle des Produktgasgemischs B und der Zufuhrstelle von aus dem Kolonnensumpf kontinuierlich entnommener und in die Kolonne rezierkulierter (mit ca. 113 °C, in einer Menge von ca. 200 l/h) Sumpfflüssigkeit und 0,6 m Rhombopak oberhalb dieser Aufgabestelle.
Der Abstand zwischen beiden Rhombopaks betrug ca. 2 cm.
2. Segment: 1250 mm Länge, 75°C, am unteren Ende befand sich das Druckentkopplungsventil und oberhalb des Druckentkopplungsventils bis zur Zufuhrstelle des Leichtsiederkondensatstroms aus der weiter unten beschriebenen Reindestillation befanden sich 0,5 m Rhombopak.
3. Segment: 950 mm Länge, 60°C, 0,6 m Rhombopak, die unmittelbar oberhalb der Leichtsiederkondensataufgabestelle des 2. Segments beginnen.
4. Segment: 950 mm Länge, 50-55°C, 0,6 m Rhombopak, die unmittelbar unterhalb der Aufgabestelle des im folgenden beschriebenen Absorptionsmittelhauptstroms enden.
5. Segment: 1250 mm Länge, 20°C, 0,6m Rhombopak zwischen dem unmittelbar oberhalb der Absorptionsmittelaufgabe im 4. Segment für den Ablauf des Sauerwassers (im folgenden beschrieben) angebrachten Fangbodens und der Aufgabestelle von rezierkuliertem Sauerwasser am Kopf der Absorptionskolonne.
The segments had the following temperatures from bottom to top (their thermostatting was carried out in each case by means of circulated water, or in the 1st segment with heat transfer oil of the corresponding temperature) and were designed as follows:
1st segment: 1020 mm in length (beginning at the feed point of the product gas mixture B beginning), 113 ° C, 0.4 m rhombopak between the immediately above the bottom of the absorption column feed point of the product gas mixture B and the feed point of from the bottom of the column continuously withdrawn and rezierkulierter in the column (at about 113 ° C, in an amount of about 200 l / h) bottoms liquid and 0.6 m rhombopak above this Aufgabestelle.
The distance between the two rhombopaks was about 2 cm.
2nd segment: 1250 mm length, 75 ° C., at the lower end was the pressure decoupling valve and above the pressure decoupling valve to the feed point of the low boiler condensate stream from the purifying distillation described below was 0.5 m rhombopak.
3rd segment: 950 mm long, 60 ° C, 0.6 m Rhombopak, starting just above the low boiling condensate feed point of the 2nd segment.
4th segment: 950 mm long, 50-55 ° C, 0.6 m rhombopak, which terminate immediately below the feed point of the main absorbent stream described below.
5th Segment: 1250 mm in length, 20 ° C, 0.6m Rhombopak between the immediately above the Absorptionsmittelaufgabe in the 4th segment for the expiration of the sour water (described below) attached catch bottom and the point of charge of recirculated sour water at the top of the absorption column.

Vom vorgenannten im 5.Segment befindlichen Fangboden wurde kontinuierlich wasserreiches Kondensat (Sauerwasser) abgezogen (ca. 70,2 l/h). Es wurde über einen Wärmetauscher indirekt auf 20°C abgekühlt und überwiegend oberhalb der obersten Rhombopak-Packung wieder in die Absorptionskolonne rückgeführt (70 Liter/h). Der nicht rückgeführte Anteil des entnommenen Sauerwassers (das Reaktionswasser) wurde standgeregelt ausgeschleust und einer Sauerwasserextraktionsstufe zugeführt. In dieser wurde das ausgeschleuste Sauerwasser in einem auf Umgebungstemperatur gehaltenen Glasrührgefäß (1 Liter Volumen, 80 mm Durchmesser) bei Umgebungsdruck mit dem kleineren Teilstrom des (weiter unten beschriebenen) gering beladenen (mit Acrylsäure und Nebenkomponenten) Absorptionsmittels vereinigt und gemischt. Die resultierende Mischung wurde in einen ebenfalls auf Umgebungstemperatur gehaltenen gläsernen Phasenscheidebehälter (7,5 Liter Volumen, 150 mm Durchmesser) durch freien Überlauf kontinuierlich abgelassen. Dort trennte sich das übergelaufene flüssige Gemisch in zwei flüssige Phasen, wobei kurzkettige saure Nebenkomponenten (z. B. Essigsäure) bevorzugt in die spezifisch leichtere wässrige Phase und Acrylsäure bevorzugt in die spezifisch schwerere organische Phase übergehen. Die organische Phase wird mittels einer zwangsfördernden Membrandosierpumpe mit dem grösseren Teilstrom des gering beladenen Absorptionsmittels vereinigt und dieser Gesamtstrom (ca. 3,0 l/h, 40°C) wie bereits beschrieben direkt unterhalb des Sauerwasserfangbodens als Absorptionsmittelhauptstrom der Absorptionskolonne zugeführt.From the above in the 5th segment catch ground was continuously rich in water Kon Densate (sour water) deducted (about 70.2 l / h). It was cooled indirectly via a heat exchanger to 20 ° C and returned above the top rhombopak packing back into the absorption column (70 liters / h). The non-recirculated portion of the withdrawn sour water (the water of reaction) was discharged under controlled conditions and fed to an acid water extraction stage. In this, the discharged sour water was combined in an ambient temperature glass stirred vessel (1 liter volume, 80 mm diameter) at ambient pressure with the smaller partial stream of (described below) lightly loaded (with acrylic acid and minor components) absorbent and mixed. The resulting mixture was continuously drained into a glass phase separation vessel (7.5 liters in volume, 150 mm in diameter) also maintained at ambient temperature by free overflow. There, the overflowed liquid mixture separated into two liquid phases, with short-chain acidic secondary components (eg, acetic acid) preferably in the specific lighter aqueous phase and acrylic acid preferably in the specific heavier organic phase. The organic phase is combined with the larger partial flow of the low-loaded absorbent by means of a positive-promoting Diaphragm metering and fed this total flow (about 3.0 l / h, 40 ° C) as already described directly below the acid water trap bottom as the main absorbent stream of the absorption column.

Das die Absorptionskolonne am Kopf verlassende (Haupt)Restgas (T = 20 °C, P = 1,30 bar) wies folgende Gehalte auf:

Figure 01010001
Figure 01020001
The (main) residual gas leaving the absorption column at the top (T = 20 ° C., P = 1.30 bar) had the following contents:
Figure 01010001
Figure 01020001

Durch indirekten Wärmetausch wurde das (Haupt)Restgas auf 40°C erwärmt (um unerwünschte Kondensation auszuschließen), mittels eines Membranverdichters (großtechnisch ein mittels Elektromotor angetriebener Turboverdichter, z. B. vom Typ 12MH4B, der Fa. Mannesmann DEMAG, DE) auf 2,70 bar verdichtet und etwa 78 Vol.-% als Kreisgas ((Gesamt)Restgas) zur Beschickung des ersten Dehydrierreaktors in die Reaktionszone A rückgeführt.By indirect heat exchange the (main) residual gas became 40 ° C heated (around unwanted Exclude condensation), by means of a membrane compressor (on an industrial scale by means of an electric motor driven turbocompressor, z. B. the type 12MH4B, the company Mannesmann DEMAG, DE) to 2.70 bar and about 78% by volume as cycle gas (Total) residual gas to feed the first dehydrogenation reactor in the reaction zone A recycled.

Etwa 22 Vol.-% des verdichteten (Haupt)Restgases, wurden unter Entspannung auf 1,6 bar abgezweigt und in einer Edelstahl-Druck-Waschkolonne (Werkstoff 1.4571, Innendurchmesser 30 mm, Füllung: 2 m Rhombopak 9M) bei ca. 1,6 bar und ca. 51 °C mit dem weiter unten beschriebenen Gesamtstrom an geringst beladenem Absorptionsmittel im Gegenstrom gewaschen (das geringst beladene Absorptionsmittel wurde oben aufgegeben und das Gas unten in die Kolonne geführt).About 22 vol .-% of the compressed (main) residual gas were abge with relaxation to 1.6 branches and in a stainless steel pressure wash column (material 1.4571, inner diameter 30 mm, filling: 2 m Rhombopak 9M) at about 1.6 bar and about 51 ° C with the total described below total flow of least loaded absorbent in countercurrent (The least loaded absorbent was added at the top and the gas passed down the column).

In einer weiteren Edelstahl-Druckkolonne (Werkstoff 1.4571, Innendurchmesser 30 mm, Füllung: 3 m Rhombopak 9M, Doppelmantel mit Öl temperiert = Strippkolonne) wurde dieser gewaschene Gasstrom bei ca. 1,5 bar und ca. 119 bis 125 °C genutzt, um aus dem beladenen Absorptionsmittelstrom, welcher aus dem Sumpf der Absorptionskolonne kontinuierlich abgezogen wurde (ca. 3,5 l/h, ca. 113°C), leichtsiedende Komponenten auszustrippen (z. B. so wie in der DE-A 10336386 beschrieben). Der dabei resultierende mit Leichtsiedern (leichter flüchtig als Acrylsäure) beladene Gasstrom (beladenes Strippgas) wurde in einer auf 170 °C temperierten Doppelmantelleitung (Durchmesser 15 mm, Aussenmantel Edelstahlwellschlauch) aufgeheizt und am Eingang des Quenchgefässes mit dem heissen Produktgasgemischstrom B vereinigt.In another stainless steel pressure column (material 1.4571, inner diameter 30 mm, filling: 3 m Rhombopak 9M, double jacket tempered with oil = stripping column) This washed gas stream was at about 1.5 bar and about 119 to Used 125 ° C, from the loaded absorbent stream, which from the sump the absorption column was withdrawn continuously (about 3.5 l / h, about 113 ° C), to drain out low boiling components (eg as in DE-A 10336386). The resulting with low-boiling components (more easily as acrylic acid) loaded gas stream (loaded stripping gas) was tempered at 170 ° C. Double sheathed cable (diameter 15 mm, outer sheath stainless steel corrugated hose) heated and at the entrance of the quench vessel with the hot product gas mixture stream B united.

Am unteren Ende der Edelstahl-Druck- Waschkolonne wurde der Absorptionsmittelstrom gering beladen stand geregelt in den bereits erwähnten Pufferbehälter (Glas, 5 Liter Volumen) abgelassen (in diesen Behälter wird, wie bereits beschrieben, auch das im Rotationsverdampfer anfallende Absorptionsmittelkondensat geleitet).At the bottom of the stainless steel pressure wash column became the absorbent stream slightly loaded was regulated in the already mentioned buffer container (glass, 5 liters of volume) (this container is, as already described, also passed the obtained in a rotary evaporator absorbent condensate).

Vom Pufferbehälter wurde mittels einer Membranpumpe ein grösserer Teilstrom von 2,5 l/h an gering beladenem Absorptionsmittel zur Absorptionskolonne geführt und dort wie bereits beschrieben als Bestandteil des Absorptionsmittelhauptstroms unmittelbar unterhalb des Fangbodens für die Sauerwasserausschleusung im Segment 4 aufgegeben. Der kleinere Teilstrom von 460 ml/h an gering beladenem Absorptionsmittel wurde, wie ebenfalls bereits beschrieben, mittels einer weiteren Membranpumpe in das Glasrührgefäß der Sauerwasserextraktionsstufe geleitet.from buffer tank was by means of a membrane pump a larger partial flow of 2.5 l / h passed to the absorption column at low loaded absorbent and there as already described as part of the main absorbent stream immediately below the catch bottom for the discharge of acid water in the Segment 4 abandoned. The smaller partial flow of 460 ml / h at low loaded absorbent was, as also described, by means of another membrane pump into the glass stirring vessel of the acid water extraction stage directed.

Aus dem Sumpfumlauf (ca. 100 l/h, Druckluftmembranpumpe) der Strippkolonne wurden ca. 3,5 kg Sumpfflüssigkeit über einen Edelstahl-Gewebefilter und ein Regelventil stand geregelt abgezogen und zum Zweck der Reindestillation der Vakuumdestillationseinheit zugeführt.Out the bottom circulation (about 100 l / h, compressed air membrane pump) of the stripping column were about 3.5 kg bottoms liquid over a Stainless steel fabric filter and a control valve was withdrawn regulated and for the purpose of purifying the vacuum distillation unit fed.

Die Vakuumdestillationeinheit bestand aus einer verspiegelten und vakuumisolierten Glaskolonne (Reinkolonne) mit 50 mm Innendurchmesser und 4000 mm Länge. Mittels Zwangsentspannungssumpfumlauf (ca. 250 l/h, Peripheralradkreiselpumpe) wurde eine Sumpftemperatur von 191 °C aufrechterhalten (p = 4 bar). Der Absolutdruck im Sumpf betrug ca. 230 mbar, der Kopfdruck lag bei 100 mbar. Zum Zweck der Polymerisationsinhibierung wurden oberhalb des Sumpfspiegels 52 Nl/h Luft zugeführt.The Vacuum distillation unit consisted of a mirrored and vacuum insulated Glass column (pure column) with 50 mm inner diameter and 4000 mm Length. With forced exhaust sump circulation (approx. 250 l / h, peripheral centrifugal pump) a sump temperature of 191 ° C was maintained (p = 4 bar). Of the Absolute pressure in the sump was about 230 mbar, the head pressure was at 100 mbar. For the purpose of polymerization inhibition were above the sump mirror 52 Nl / h air supplied.

Zwischen dem Sumpf der Vakuumdestillationskolonne und dem Zufluss des produktbeladenen Stroms aus dem Sumpfumlauf der Strippkolonne in die Vakuumdestillationskolonne waren zunächst 6 Glockenböden (Bodenabstand: 5 cm) und darüber weitere 15 Glockenböden (Bodenabstand: 5 cm) angebracht, oberhalb deren die Möglichkeit einer Probenahme mittels einer Miniatur-Membrandosierpumpe bestand.Between the bottom of the vacuum distillation column and the inflow of the product laden Stream from the bottom circulation of the stripping column in the vacuum distillation column were first 6 bubble trays (ground clearance: 5 cm) and above another 15 bubble trays (Ground clearance: 5 cm) attached, above which the possibility Sampling by means of a miniature diaphragm metering existed.

Oberhalb dieser Probenahmestelle waren 10 Siebböden (je Boden 6 äquidistante Löcher mit Durchmesser 6,5 mm) angebracht (Bodenabstand: 5 cm), die sich nach oben bis zu einem Fangboden erstreckten, von dem kontinuierlich ca. 364 g/h gereinigte Acrylsäure als Zielpodukt ausgeschleust und nach Abkühlung in einem Vorratsbehälter gelagert wurden.Above this sampling point was 10 sieve trays (6 equidistant holes with a diameter of 6.5 mm) (ground clearance: 5 cm) attached extended up to a catching ground, of which continuous about 364 g / h of purified acrylic acid discharged as Zielpodukt and stored after cooling in a storage container were.

Nebenkomponentengehalte des Zielproduktes waren:

Figure 01040001
Secondary component contents of the target product were:
Figure 01040001

Auf den obersten der unterhalb des Zielproduktabzugs befindlichen Siebböden wurde eine weitere Menge (732 ml/h) an vom Fangboden ausgetragener Acrylsäure unter Beibehalt ihrer Entnahmetemperatur von ca. 75 °C in die Destillationskolonne rückgeführt.On the top of the screen trays located below the Zielproduktabzug was a further amount (732 ml / h) of discharged from the bottom of the capture acrylic acid Retaining its withdrawal temperature of about 75 ° C in the distillation column recycled.

Oberhalb des Zielproduktaustrags befanden sich weitere 10 Siebböden (je Boden 6 Löcher mit Durchmesser 5,5 mm, Bodenabstand: 5 cm), die es gestatteten, noch vorhandene Leichtsieder zum Kolonnenkopf hin anzureichern. Oberhalb dieser Siebböden war ein weiterer Fangboden angebracht, um das Leichtsiederkondensat, welches durch indirekte Kühlung bedingte Kondensation im Kolonnenkopf (26 °C, 100 mbar Absolutdruck) anfällt, aufzufangen. Die Temperatur auf dem Fangboden betrug 73 °C. Das Leichtsiederkondensat enthielt:

Figure 01040002
Above the target product output, there were another 10 sieve trays (6 holes each with a diameter of 5.5 mm per tray, ground clearance: 5 cm), which allowed to enrich any remaining low boilers to the top of the column. Above this sieve trays, a further trapping tray was mounted in order to collect the low-boiling condensate, which is produced by indirect cooling in the top of the column (26 ° C., 100 mbar absolute pressure). The temperature on the bottom of the trap was 73 ° C. The low-boiling condensate contained:
Figure 01040002

Von dem vom Fangboden entnommenen Leichtsiederkondensatgesamtstrom wurde ein Hauptstrom von 570 ml/h unterhalb des Leichtsiederkondensatfangbodens als Rücklauf wieder in die Destillationskolonne eingespeist. Der dabei verbleibende Leichtsiederkondensatreststrom von 190 ml/h wurde auf 40°C abgekühlt und oberhalb des 2.Segments der Acrylsäureabsorptionskolonne selbiger zugeführt. Zur inhibierenden Wandbenetzung wurde im obersten Bereich des Reinkolonnenkopfs ein mit 0,5 Gew.-% Phenothiazin stabilisierter Zielproduktstrom von 51 ml/h mit der Temperatur 25°C über eine 4-Loch-Vollstrahldüse eingedüst.From was taken from the bottom of the collecting low-boiling condensate a main flow of 570 ml / h below the low boiling condensate tray as a return fed back into the distillation column. The remaining one Low boiling condensate residual stream of 190 ml / h was cooled to 40 ° C and above the 2nd segment of the acrylic acid absorption column fed. For inhibitory wall wetting was in the uppermost region of the pure column head one with 0.5% by weight Phenothiazine stabilized target product flow of 51 ml / h with the Temperature 25 ° C over a 4-hole full jet injected.

Der am Kopf der Reinkolonne mittels einer Membranvakuumpumpe abgezogene Gasstrom bestand in der Hauptsache aus Inertgasen und Leichtsiedern. In einer auf 8 °C gekühlten Kühlfalle konnten aus ihm noch 4,6 g/h kondensierbare Leichtsieder- Restkomponenten abgetrennt wurden. Dieses flüssig abgeschiedene Restkomponentenkondensat enthielt:

Figure 01050001
The withdrawn at the head of the pure column by means of a membrane vacuum gas stream consisted mainly of inert gases and low boilers. In a cold trap cooled to 8 ° C., it was possible to separate 4.6 g / h of condensable low-boiling residual components from it. This liquid separated residual component condensate contained:
Figure 01050001

Der abzüglich des Restkomponentenkondensats verbliebene "Inertgas"strom wies folgende Zusammensetzung auf:

Figure 01050002
Figure 01060001
The "inert gas" stream remaining after the residual component condensate had the following composition:
Figure 01050002
Figure 01060001

Er wurde oberhalb des Druckentkopplungsventils und unterhalb der darüber befindlichen Rhomopak-Packung in das 2. Segment der Absorptionskolonne rückgeführt.He was above the pressure decompression valve and below it Rhomopak packing recycled to the 2nd segment of the absorption column.

Am Sumpf der Reinkolonne wurde standgeregelt das von Acrysäure weitgehend befreite Absorptionsmittel abgezogen und als geringstbeladener Absorptionsmittelgesamtstrom zu der bereits beschriebenen Edelstahl-Druck-Waschkolonne geleitet, wobei die Druckerhöhung der Sumpfumlaufpumpe der Reinkolonne zum Austrag aus dem Vakuum genutzt wurde.At the Bottom of the pure column was regulated by a large extent that of acrylic acid liberated absorbents withdrawn and as the lowest loaded Absorptionsmittelgesamtstrom directed to the already described stainless steel pressure wash column, the pressure increase the sump circulation pump of the pure column for discharge from the vacuum was used.

Das geringstbeladene Absorptionsmittel enthielt:

Figure 01060002
The least loaded absorbent contained:
Figure 01060002

Zur Minderung von Eduktverlusten sowie zur Erreichung einer hohen Ausbeute wurden alle mit Edukt oder Zielprodukt beladenen Analysengasströme in einem Glasbehälter (0,5 Liter) zusammengeführt und mittels einer Kleinmembranpumpe der ersten Verdichterstufe der Trennzone A zugeführt und vor dem dortigen Verdichter mit dem abgekühlten Produktgasgemisch der Dehydrierstufe vereinigt und anschließend verdichtet. Bezogen auf eingesetztes Propan wurde so eine Ausbeute an Acrylsäure von 78,9 mol-% erzielt.to Reduction of Eduktverlusten and to achieve a high yield were all loaded with reactant or target product analysis gas flows in one glass container (0.5 liters) merged and by means of a small diaphragm pump of the first compressor stage of Separation zone A supplied and before the local compressor with the cooled product gas mixture of Dehydrogenation combined and then compressed. Related to used propane was thus a yield of acrylic acid of 78.9 mol% achieved.

Die als Zielprodukt gewonnene Roh-Acrylsäure kann wie in der Schrift EP-A 616998 (unter Beachtung der Lehre der EP-A 912486) oder wie in der Schrift DE-A 19606877 (die Mutterlaugenrückführung kann in die Absorptions- und/oder in die Reinkolonne hinein erfolgen) oder wie in der Schrift EP-A 648732 beschrieben kristallisativ oder rektifikativ zu Reinacrylsäure weitergereinigt werden, die dann zur Herstellung von Wasser superabsorbierenden Polymerisaten in an sich bekannter Weise radikalisch polymerisiert wurden kann. Sowohl die gewonnene Roh-Acrylsäure als auch die ge wonnene Reinacrylsäure eignen sich in hervorragender Weise zu Herstellung von Estern der Acrylsäure, z. B. zur Herstellung von Alkylacrylaten.The as the target product obtained crude acrylic acid can as in the Scriptures EP-A 616998 (in accordance with the teaching of EP-A 912486) or as in the document DE-A 19606877 (the mother liquor recycling can be incorporated into the absorption and / or into the clean column) or as in the Scriptures EP-A 648732 described further purified by crystallization or rectification to pure acrylic acid which are then superabsorbent for producing water Polymerized in a conventional manner free-radically could be. Both the recovered crude acrylic acid and the won Glacial acrylic acid are outstandingly suitable for the production of esters of Acrylic acid, z. B. for the production of alkyl acrylates.

Vergleichsbeispiel 4Comparative Example 4

Ähnlich wie in den Vergleichsbeispielen 1 und 3 wird in einer Reaktionszone A samt nachgeschalteter Trennzone A ein Reaktionsgasausgangsgemisch für eine Reaktionszone B erzeugt, das folgende Gehalte aufweist:

Figure 01070001
Similar to Comparative Examples 1 and 3, in a reaction zone A together with a downstream separation zone A, a reaction gas starting mixture for a reaction zone B is produced, which has the following contents:
Figure 01070001

Die Reaktionszone B besteht aus zwei parallel betriebenen Tandemreaktorsystemen (Reaktorstrassen) von denen jedes wie das Tandemreaktorsystem aus dem Ausführungsbeispiel der DE-A 103 51 269 aufgebaut und mit Katalysator beschickt ist. Jede der beiden Reaktionsstrassen wird mit 61022 Nm3/h des vorgenannten Reaktionsgasausgangsgemischs beschickt. Die Zwischenlufteinspeisung zwischen den beiden Partialoxidationsstufen beträgt je Strasse 11200 Nm3/h. In beiden Partialoxidationsstufen werden Reaktionsgas und Salzschmelze über den Reaktor betrachtet im Gegenstrom geführt.The reaction zone B consists of two parallel operated tandem reactor systems (reactor lines), each of which, like the tandem reactor system, is constructed from the exemplary embodiment of DE-A 103 51 269 and charged with catalyst. Each of the two reaction lines is charged with 61022 Nm 3 / h of the aforementioned reaction gas starting mixture. The intermediate air feed between the two partial oxidation stages per road 11200 Nm 3 / h. In both partial oxidation stages, reaction gas and molten salt are considered to flow countercurrently over the reactor.

Die Belastung der ersten Reaktionsstufe mit Propylen liegt bei etwa 110 Nl/l·h. Die Eintrittstemperatur des Salzbads in der ersten Reaktionsstufe beträgt 346°C, die Austrittstemperatur des Salzbads aus der ersten Reaktionsstufe beträgt 349°C. Die Eintrittstemperatur des Salzbads in die zweite Reaktionsstufe beträgt 272°C. Die Austrittstemperatur des Salzbads aus der zweiten Reaktionsstufe beträgt 275°C. Das Reaktionsgasausgangsgemisch wird dem Erststufenreaktor mit 300°C zugeführt. Die Gasein trittstemperatur in die zweite Reaktionsstufe beträgt 230°C. Die Salzschmelzepumpleistungen sind wie in der DE-A 103 51 269 angegeben. Der Eingangsdruck in die erste Reaktionsstufe beträgt 1,9 bar. Der Eingangsdruck in die zweite Reaktionsstufe beträgt 1,4 bar. Der Propylenumsatz in der ersten Reaktionsstufe beträgt 97 mol-% (bezogen auf Einmaldurchgang). Der Acroleinumsatz in der zweiten Reaktionsstufe beträgt 99,3 mol-% (bezogen auf Einmaldurchgang).The Load of the first reaction stage with propylene is about 110 Nl / lh. The inlet temperature of the salt bath in the first reaction stage is 346 ° C, the Exit temperature of the salt bath from the first reaction stage is 349 ° C. The inlet temperature of the salt bath in the second reaction stage is 272 ° C. The outlet temperature of the Salt bath from the second reaction stage is 275 ° C. The reaction gas starting mixture is fed to the first stage reactor at 300 ° C. The gas inlet temperature in the second reaction stage is 230 ° C. The salt melt pump performances are as indicated in DE-A 103 51 269. The inlet pressure in the first reaction stage is 1.9 bar. The inlet pressure into the second reaction stage is 1.4 bar. The propylene conversion in the first reaction stage is 97 mol% (related to a single pass). The acrolein turnover in the second Reaction level is 99.3 mol% (based on single pass).

Die beiden Produktgasgemische verlassen die beiden zweiten Partialoxidationsstufen mit einer Temperatur von 275°C. Sie werden zu einem Gesamtstrom von 145000 Nm3/h zusammengeführt, der folgende, auf seine Gesamtmenge bezogenen, Gehalte aufweist: Stickstoff 42,75 Gew.-%, Sauerstoff 3,0 Gew.%, Kohlenoxide 3,11 Gew-%, Wasser 4,87 Gew.%, Acrylsäure 10,84 Gew.-%, Essigsäure 0,30 Gew.-%, Acrolein 0,06 Gew.-%, Diphyl 0 Gew.-%, Ameisensäure 0,03 Gew.-%, Formaldehyd 0,09 Gew.-%, Propionsäure 0,004 Gew.-%, Furfurale 0,003 Gew.-%, Allylacrylat 0,001 Gew-% Benzaldehyd 0,009 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 0,127 Gew-%, Benzoesäure 0,015 Gew.-%, Methacrylsäure 0,01 Gew-%, Methacrolein 0,015 Gew-%, Phthalsäureanhydrid 0,001 Gew-%, Methan 0,001 Gew-%, Wasserstoff 0 Gew-%, Ethan 0,17 Gew-%, Ethen 0,03 Gew-%, Butane 0,47 Gew-%, Butene 0,14 Gew-%, Propan 33,8 Gew-% und Propen 0,14 Gew.-%. The two product gas mixtures leave the two second partial oxidation stages at a temperature of 275 ° C. They are combined to a total flow of 145000 Nm 3 / h, the following, based on its total, contents, has: nitrogen 42.75% by weight, oxygen 3.0% by weight, carbon oxides 3.11% by weight, water 4.87% by weight, acrylic acid 10.84% by weight, acetic acid 0.30 wt.%, acrolein 0.06 wt.%, Diphyl 0% by weight, formic acid 0.03 wt.%, formaldehyde 0.09 wt.%, propionic 0.004 wt.%, furfural 0.003 wt.%, allyl 0.001% by weight benzaldehyde 0.009 wt.%, maleic anhydride 0.127% by weight, benzoic acid 0.015% by weight, methacrylic acid 0.01% by weight, methacrolein 0.015% by weight, phthalic anhydride 0.001% by weight, methane 0.001% by weight, hydrogen 0% by weight, Ethan 0.17% by weight, ethene 0.03% by weight, Butane 0.47% by weight, butenes 0.14% by weight, propane 33.8% by weight and propene 0.14 wt .-%.

Abkühlung des Produktgasgemischs BCooling of the product gas mixture B

Das Produktgasgemisch B wird in einen Direktkühler üblicher Bauart mit einem Durchmesser von 2,6 m und einer Höhe von 14,5 m geführt, der aus austenitischem Stahl (Werkstoff 1.4571) gerfertigt ist. Durch Teilverdampfung des Absorptionsmittels, das dem Sumpf der Absorptionskolonne entnommen wird, wird das Produktgasgemisch auf eine Temperatur von 165,5 °C abgekühlt. Das Kühlmedium wird dabei im Gleichstrom zum abzukühlenden Produktgasgemisch B geführt und über eine Prallplattendüse in den Direktkondensator aufgegeben.The Product gas mixture B is in a direct cooler of conventional design with a diameter of 2.6 m and a height led by 14.5 m, made of austenitic steel (material 1.4571). By partial evaporation of the absorbent, the sump of the Absorption column is removed, the product gas mixture a temperature of 165.5 ° C cooled. The cooling medium is doing in cocurrent to the cooled product gas mixture B guided and over a baffle plate nozzle abandoned in the direct capacitor.

Das abgekühlte Produktgasgemisch B wird zusammen mit dem nicht verdampften Absorptionsmittel in den Sumpf der nachfolgenden Absorptionseinheit geführt.The cooled Product gas mixture B is used together with the non-vaporized absorbent in led the bottom of the subsequent absorption unit.

Absorptionseinheitabsorbing unit

Die Absorptionseinheit ist als Bodenkolonne mit 45 Ventilböden (wobei die Ventildeckel der einzelnen Ventile nicht montiert sind) und 3 Kaminböden ausgeführt und wird mit einem Kopfdruck von 1,2 bar betrieben. Eine Ausführung mit Siebböden oder Regensiebböden als trennwirksame Einbauten in der Bodenkolonne ist ebenfalls denkbar.The Absorption unit is a tray column with 45 valve trays (where the valve covers of the individual valves are not mounted) and 3 fireplace floors accomplished and is operated with a head pressure of 1.2 bar. A version with sieve trays or rain screen bottoms as separation-effective internals in the tray column is also conceivable.

Der unterste Boden der Absorptionskolonne ist als doppelwandiger Kaminboden ausgeführt. Unterhalb dieses Bodens wird das die Produktgasdirektkühlung verlassende Gasgemisch vom in der Kühlvorrichtung nicht verdampften Absorptionsmittel abgetrennt.Of the lowest floor of the absorption column is as a double-walled fireplace floor executed. Below this bottom, that leaving the product gas direct cooling becomes Gas mixture from in the cooler not evaporated absorbent separated.

Das die Direktkühlung verlassende Gemisch aus nicht verdampftem Absorptionsmittel und Produktgasgemisch wird mit einem Tangentialimpuls in die Absorptionskolonne aufgegeben. Ein Zyklonring verhindert einen direkten Tropfenmitriss in die Kamine des untersten Bodens.The the direct cooling leaving mixture of non-vaporized absorbent and Product gas mixture is with a tangential pulse in the absorption column given up. A cyclone ring prevents a direct drift in the chimneys of the bottom floor.

Die Sumpftemperatur der Absorptionseinheit beträgt 162,7 °C. Aus dem Sumpf der Absorptionseinheit werden 1067 m3/h Sumpfflüssigkeit mit folgender Zusammensetzung abgezogen: Diphyl (Gemisch aus Diphenyl und Diphenylether im Gewichtsverhältnis 2,8:1) 54,27 Gew.-%, Dimethylphthalat 36,97 Gew.%, Diacrylsäure 0,95 Gew.-%, Acrylsäure 4,75 Gew.-%, Phenothiazin 0,65 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,1 Gew.-%, Benzoesäure 1,87 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 0,24 Gew.-%, Benzaldehyd 0,11 Gew.-%, Ameisensäure 0,005 Gew.-%, Acrolein 0,002 Gew.-%, Wasser 0,01 Gew.-%, Essigsäure 0,04 Gew.-% und Furfurale 0,003 Gew.-%. The sump temperature of the absorption unit is 162.7 ° C. From the bottom of the absorption unit 1067 m 3 / h bottom liquid are withdrawn with the following composition: Diphyl (mixture of diphenyl and diphenyl ether in a weight ratio of 2.8: 1) 54.27% by weight, dimethyl 36.97% by weight, diacrylate 0.95% by weight, acrylic acid 4.75% by weight, phenothiazine 0.65% by weight, phthalic anhydride 0.1% by weight, benzoic acid 1.87% by weight, maleic anhydride 0.24% by weight, benzaldehyde 0.11 wt.%, formic acid 0.005 wt.%, acrolein 0.002% by weight, water 0.01% by weight, acetic acid 0.04 wt .-% and furfural 0.003 wt .-%.

Die Sumpfflüssigkeit (Flüssigkeitsablauf der Absorptionseinheit) wird überwiegend als Kühlmittel mit Hilfe einer Kreiselpumpe in die Direktkühlung des Produktgasgemischs B zurückgeführt. Eine Teilmenge von 0,3 % bezogen auf die Gesamtmenge, wird entnommen und einer Destillationseinheit zugeführt.The bottoms liquid (Liquid drain the absorption unit) becomes predominant as a coolant with the help of a centrifugal pump in the direct cooling of the product gas mixture B returned. A Subset of 0.3% based on the total amount is taken and fed to a distillation unit.

Der Zulauf des frischen bzw. gering beladenen Absorptionsmittels in die Absorptionskolonne erfolgt auf den 34. Boden von unten gezählt, unmittelbar unterhalb des 3. Kaminbodens. Dieser Zulauf an gering beladenem Absorptionsmittel besteht aus einem polymerisationsinhibitorhaltigen Teilstrom von 86,6 Gew.-% bezogen auf die Gesamtzulaufmenge, der aus der im folgenden noch zu beschreibenden zur Kreisgaswäsche eingesetzten Wascheinheit entspringt, und aus einem Teilstrom von 13,4 Gew.-% bezogen auf die Gesamtzulaufmenge aus der Sauerwasserextraktion. Die Temperatur des Zulaufstroms beträgt 51,9 °C.Of the Inlet of fresh or slightly loaded absorbent in the absorption column is counted on the 34th floor from below, immediately below the 3rd fireplace ground. This intake of lightly loaded Absorbent consists of a polymerization inhibitor-containing Partial stream of 86.6 wt .-% based on the total feed, the from that to be described below used for cycle gas scrubbing Wash unit emerges, and from a partial flow of 13.4 wt .-% based on the total feed from the sour water extraction. The temperature of the feed stream is 51.9 ° C.

Vom untersten Boden der Absorptionseinheit, der als Fangboden (Kaminboden) ausgebildet ist, werden (als weiterer Flüssigkeitsablauf der Absorptionskolonne) 1728 m3/h des mit Acrylsäure beladenen Absorptionsmittels (des Absorbats) entnommen. Die Entnahmetemperatur beträgt 119,6 °C. Das über eine Kreiselpumpe abgezogenene Absorbat enthält die nachfolgenden Bestandteile (die Mengenanteile sind auf die Gesamtmenge bezogen) Diphyl 52,55 Gew.-%, Dimethylphthalat 12,11 Gew.%, Diacrylsäure 1,38 Gew.-%, Acrylsäure 30,1 Gew.-%, Phenothiazin 0,03 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,08 Gew.-%, Benzoesäure 1,22 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 1,06 Gew.-%, Benzaldehyd 0,61 Gew.-%, Ameisensäure 0,03 Gew.-%, Acrolein 0,007 Gew.-%, Wasser 0,20 Gew.-%, Essigsäure 0,28 Gew.-%, Propan 0,19 Gew-% Propionsäure 0,01 Gew.-%, Formaldehyd 0,001 Gew.-%, Allylacrylat 0,005 Gew.-%, Furfurale 0,02 Gew.-% und Methacrylsäure 0,07 Gew-%. From the lowest bottom of the absorption unit, which is designed as a catch bottom (chimney tray), 1728 m 3 / h of the absorbent laden with acrylic acid (the absorbate) are taken (as a further liquid effluent of the absorption column). The removal temperature is 119.6 ° C. The absorbed via a centrifugal pump absorbate contains the following components (the proportions are based on the total amount) Diphyl 52.55% by weight, dimethyl 12.11% by weight, diacrylate 1.38% by weight, acrylic acid 30.1% by weight, phenothiazine 0.03 wt.%, phthalic anhydride 0.08% by weight, benzoic acid 1.22% by weight, maleic anhydride 1.06 wt.%, benzaldehyde 0.61 wt.%, formic acid 0.03 wt.%, acrolein 0.007% by weight, water 0.20% by weight, acetic acid 0.28% by weight, propane 0.19% by weight propionic 0.01% by weight, formaldehyde 0.001% by weight, allyl 0.005 wt.%, furfural 0.02 wt .-% and methacrylic acid 0.07% by weight.

11,4 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des Absorbat wird einer Desorptionseinheit zugeführt, 3,1 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge werden unmittelbar dem Sumpf der Absorptionskolonne zugeführt und 85,5 Gew.-% werden über in Reihe geschaltete Wärmetauscher, in welchen es um 15 K abgekühlt wird, auf den sechsten Boden von unten gezählt in die Absorptionseinheit rückgeführt.11.4 % By weight based on the total amount of absorbate becomes a desorption unit supplied, 3.1 Wt .-% based on the total amount directly to the bottom fed to the absorption column and 85.5 wt .-% are about series connected heat exchangers, in which it cooled to 15K is counted on the sixth bottom from below in the absorption unit recycled.

Die im ersten als Rohrbündelwärmetauscher ausgeführten Wärmetauscher abgeführte Wärme wird zur Teilverdampfung des in der noch zu beschreibenden Kondensationseinheit anfallenden Sauerwassers verwendet. Die Austrittstemperatur des diesen Wärmetauscher verlassenden Absorbats beträgt 113,3 °C. Die weitere Abkühlung des Absorbats auf die Zulauftemperatur der Rückführung erfolgt in Luftkühlern.The in the first as tube bundle heat exchanger executed heat exchangers dissipated Heat becomes Partial evaporation of the condensation unit to be described later used accumulating sour water. The outlet temperature of the this heat exchanger leaving Absorbats 113.3 ° C. The further cooling of the absorbate to the inlet temperature of the return takes place in air coolers.

Die Böden zwischen dem ersten Kaminboden bis zu diesem Zulaufboden sind als 4-flutige Ventilböden (Stahl VV12 ohne Deckel) ausgeführt. Der Abstand zwischen zwei Böden beträgt 0,7 m. Die Böden oberhalb dieses Zulaufboden bis zum 13. Boden von unten gezählt sind als 2-flutige Ventilböden (Stahl VV12 ohne Deckel) ausgeführt und sind in einem Abstand von 0,5 m montiert.The Floors between the first chimney floor up to this inflow floor are as 4-flooded valve floors (steel VV12 without cover). The distance between two floors is 0.7 m. The floors above this inlet bottom to the 13th bottom are counted from below as 2-valve valve bottoms (Steel VV12 without cover) and are mounted at a distance of 0.5 m.

Oberhalb des 13. Bodens von unten gezählt ist ein weiterer als doppelwandiger Kaminboden ausgeführter Fangboden angebracht und über eine Kreiselpumpe wird ein flüssiger Abzugsstrom mit einer Temperatur von 71,8 °C entnommen. 9 Gew.-% der an dieser Stelle entnommenen Gesamtmenge werden unmittelbar unterhalb dieses zweiten Fangbodens als Rücklauf aufgegeben, wobei 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% bezogen auf diese Rücklaufmenge dazu genutzt werden, den zweiten Fangboden über Düsen zu besprühen. Die verbleibende abgezogene Menge wird mit Hilfe von Luftkühlern auf 59,4 °C abgekühlt und auf den 19. Boden von unten gezählt aufgegeben. Die Böden zwischen dem zweiten Fangboden bis zum 19. Boden von unten gezählt sind als 4-flutige Ventilböden (Stahl VV12 ohne Deckel) ausgeführt, wobei der Abstand zwischen den Böden 0,6 m beträgt.Above of the 13th floor counted from below is another designed as a double-walled fireplace ground catch bottom attached and over a centrifugal pump becomes a liquid one Withdrawable stream taken at a temperature of 71.8 ° C. 9 wt .-% of the The total quantity taken from this point will be immediately below this second catch bottom as return abandoned, wherein 1 wt .-% to 10 wt .-% based on this reflux amount be used to spray the second catch bottom via nozzles. The Remaining withdrawn amount is with the help of air coolers 59.4 ° C chilled and abandoned on the 19th bottom counted from below. The floors between the second catch bottom to the 19th bottom are counted from below as 4-valve valve shelves (steel VV12 without cover), where the distance between the floors is 0.6 m is.

In den Abzugstrom des zweiten Fangbodens wird auch der über den Kopf der nachfolgend noch zu beschreibenden Rektifikationseinheit entnommene acrylsäurehaltige Leichtsiederstrom eingespeist. Des weiteren eignet sich diese Stelle im großtechnischen Verfahren auch zur Einspeisung acrylsäurehaltiger Stoffströme, wie beispielsweise nicht spezifikationsgerechte rohe Acrylsäure oder acrylsäurehaltige Stoffströme aus anderen Verfahrenstufen, wie beispielsweise aus der Reinacrylsäureherstellung durch Destillation oder Kristallisation.In the withdrawal stream of the second catch bottom is also the on the Head of the rectification unit to be described below taken from acrylic acid Low-energy stream fed. Furthermore, this site is suitable in large-scale Method also for feeding acrylic acid-containing material streams, such as for example, unspecified crude acrylic acid or acrylic acid-containing Material flows from others Process stages, such as from the pure acrylic acid by distillation or crystallization.

Die Böden oberhalb des 19. Bodens von unten gezählt bis zur Einspeisestelle des frischen bzw. gering beladenen Absorptionsmittels in die Absorptionskolonne sind als 2-flutige Ventilböden (Stahl VV12 ohne Deckel) mit einem Abstand zwischen den Böden von jeweils 0,5 m ausgeführt. Oberhalb des 34. Bodens von unten gezählt befindet sich ein dritter als doppelwandiger Kaminboden ausgeführter Fangboden.The Floors above of the 19th floor counted from below up to the feed point of the fresh or slightly loaded absorbent in the absorption column are as 2-flow valve plates (steel VV12 without cover) with a distance between the floors of each executed 0.5 m. Above the 34th floor counted from below is a third as a double-walled fireplace floor executed catch bottom.

Das verbleibende, nicht in das Absorptionsmittel absorbierte Restproduktgasgemisch, das vor allem Leichtsieder und Nichtkondensierbare enthält, wird in einer Kondensationseinheit abgekühlt, die oberhalb des dritten Fangbodens anschließt. Die Kondensationseinheit ist als Direktkühlung ausgeführt und enthält zehn 2-flutige Ventilböden (Stahl VV12 ohne Deckel), die einen Abstand zueinander von 0,5 m aufweisen.The remaining, not absorbed in the absorbent residual product gas mixture, that contains mainly low-boiling and non-condensable substances cooled in a condensation unit, which is above the third Fangboden joins. The condensation unit is designed as direct cooling and contains ten 2-valve valve bottoms (Steel VV12 without cover), spaced by 0.5 m exhibit.

Zur direkten Kühlung wird am dritten Fangboden bereits kondensierte wässrige Leichtsiederfraktion abgezogen. 2 Gew.-% bezogen auf die gesamte am dritten Fangboden abgezogene Menge des Sauerwasserkondensats werden mit einer Temperatur von 45 °C ausgeschleust und einer Sauerwasserextraktion zugeführt. Das ausgeschleuste Sauerwasser hat im wesentlichen folgende Gehalte: Acrylsäure 4,02 Gew.-%, Essigsäure 5,04 Gew.%, Wasser 69,84 Gew.-%, Diphyl 12,95 Gew-%, Dimethylphthalat 2,51 Gew.-%, Formaldehyd 0,02 Gew.-%, Diacrylsäure 0,2 Gew.-%, Allylacrylat 0,004 Gew.-%, Furfurale 0,02 Gew.-%, Propionsäure 0,0015 Gew.-%, Ameisensäure 0,62 Gew.-%, Benzaldehyd 0,84 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 0,05 Gew.-%, Benzoesäure 0,25 Gew.-%, Maleinsäure 1,40 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,01 Gew.-%, Phenothiazin 0,007 Gew.-%, Acrolein 0,02 Gew.-%., Methacrylsäure 0,05 Gew-%, Methacrolein 0,005 Gew-%, Butane 0,21 Gew-% und Butene 0,08 Gew-%. For direct cooling already condensed aqueous low boiler fraction is withdrawn at the third catch bottom. 2% by weight, based on the total amount of acid water condensate withdrawn at the third collecting bottom, are discharged at a temperature of 45 ° C. and fed to an extraction of acid water. The discharged sour water has essentially the following contents: acrylic acid 4.02% by weight, acetic acid 5.04% by weight, water 69.84% by weight, Diphyl 12.95% by weight, dimethyl 2.51% by weight, formaldehyde 0.02 wt.%, diacrylate 0.2% by weight, allyl 0.004 wt.%, furfural 0.02 wt.%, propionic 0.0015% by weight, formic acid 0.62% by weight, benzaldehyde 0.84% by weight, maleic anhydride 0.05% by weight, benzoic acid 0.25% by weight, maleic 1.40% by weight, phthalic anhydride 0.01% by weight, phenothiazine 0.007% by weight, acrolein 0.02% by weight., methacrylic acid 0.05% by weight, methacrolein 0.005% by weight, Butane 0.21% by weight and butenes 0.08% by weight.

Das nicht ausgeschleuste Sauerwasserkondensat wird in einem Rohrbündelwärmetauscher auf 33 °C abgekühlt. 79 Gew.-% bezogen auf die Menge des auf 33°C abgekühlten Sauerwasserkondensats werden auf den 40. Boden von unten gezählt aufgegeben. Die verbleibende Menge des Sauerwasserkondensats wird in einem weiteren Wärmetauscher auf 16°C abgekühlt. Dieser Wärmetauscher ist energetisch mit der für die Verdampfung des flüssigen Propans notwendigen Verdampfereinheit gekoppelt.The Not discharged sour water condensate is in a tube bundle heat exchanger cooled to 33 ° C. 79 Wt .-% based on the amount of cooled to 33 ° C acid water condensate are abandoned on the 40th floor counted from below. The remaining one Quantity of sour water condensate is in another heat exchanger to 16 ° C cooled. This heat exchanger is energetic with the for the evaporation of the liquid Coupled propane necessary evaporator unit.

Das bei der Sauerwasserkondensation gasförmig verbleibende Restgasgemisch verlässt die Absorptionseinheit mit einer Temperatur von 29°C und enthält im wesentlichen folgende Bestandteile:The in the acid water condensation gaseous residual gas mixture leaves the absorption unit at a temperature of 29 ° C and contains substantially following components:

Stickstoffnitrogen 50,40 Gew.-%,50.40 Wt .-%, Sauerstoffoxygen 3,57 Gew.%,3.57 Wt%., Kohlenoxidecarbon oxides 3,65 Gew-%,3.65 % By weight, Wasserwater 1,46 Gew.%,1.46 Wt%., Essigsäureacetic acid 0,058 Gew.-%,0.058 Wt .-%, Acrylsäureacrylic acid 0,041 Gew.-%,0,041 Wt .-%, Acroleinacrolein 0,067 Gew.-%,0.067 Wt .-%, DiphylDiphyl 0,008 Gew.-%,0,008 Wt .-%, Ameisensäureformic acid 0,003 Gew.-%,0.003 Wt .-%, EthanEthan 0,20 Gew-%,0.20 % By weight, Ethenethene 0,03 Gew-%,0.03 % By weight, Butenebutenes 0,15 Gew-%,0.15 % By weight, ButaneButane 0,55 Gew-%,0.55 % By weight, Propanpropane 39,62 Gew.-% und39.62 Wt .-% and Propenpropene 0,17 Gew.-%.0.17 Wt .-%.

Der bei der Sauerwasserkondensation verbleibende Restgasstrom (Kreisgas) wird über einen Demister aus der Kolonne geführt und in einem Rohrbündelwärmetauscher um 6 K überhitzt. Dadurch wird eine mögliche Kondensation in den Abgasgasleitungen vermieden. Dieser Restgasstrom wird durch einen elektrisch angetriebenen Turboverdichter auf einen Druck von 3,3 bar verdichtet.Of the Remaining gas flow remaining in the acid water condensation (cycle gas) will over passed a demister from the column and in a tube bundle heat exchanger overheated by 6K. This will be a possible Condensation in the exhaust gas lines avoided. This residual gas stream is powered by an electrically driven turbo compressor on one Compressed pressure of 3.3 bar.

Von diesem Restgasstrom werden 20 Vol.-% bezogen auf die Gesamtmenge des Restgasstroms als Strippgas in einer noch zu beschreibenden Waschkolonne verwendet. Der verbleibende Restgasstrom wird in die Reaktionszone A zur heterogen katalysierten Propandehydrierung rückgeführt.From This residual gas stream 20 vol .-% based on the total amount the residual gas stream as stripping gas in a later to be described Washing column used. The remaining residual gas flow is in the Reaction zone A for heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation recycled.

Desorptionseinheitdesorption

Das vom untersten Fangboden der Absorptionseinheit effektiv ausgeschleuste Absorbat wird einer Desorptionseinheit zugeführt, um es in dieser von in ihm noch enthalte nen Leichtsiedern zu befreien. Das Absorbat wird zunächst in einem mit Dampf beheizten Rohrbündelwärmetauscher auf 130 °C erwärmt und dann einer Desorptionskolonne am Kopf derselben zugeführt. Dabei werden über Düsen eingesprühte 5 Gew.-% Absorbat, bezogen auf die Gesamtmenge des der Desorptionskolonne zugeführten Absorbats, dazu benutzt, die Kolonnenwandungen, das Mannloch sowie die Kolonnenhaube zu befeuchten.The absorbate effectively discharged from the bottom most catch tray of the absorption unit becomes one Desorption supplied to free it in this still contained therein nen low-boiling components. The absorbate is first heated in a steam-heated shell and tube heat exchanger to 130 ° C and then fed to a desorption column at the top of the same. In this case, sprayed via nozzles 5 wt .-% absorbate, based on the total amount of the desorption column supplied absorbate, used to moisten the column walls, the manhole and the column hood.

Als Kolonneneinbauten werden in der Desorptionskolonne 38 Regensiebböden verwendet auf denen Wellenbrecher montiert sind. Dabei beträgt der Lochdurchmesser der Böden 30 mm von Boden 1 von unten gezählt bis zum Boden 9, 25 mm am Boden 10 und 20 mm von Boden 11 bis zum Kopf der Kolonne. Der Bodenabstand zwischen den einzelnen Böden beträgt 0,5 m. Der Kopfdruck der Desorptionskolonne beträgt 1,83 bar.When Column internals are used in the desorption column 38 Regensiebböden on which breakwaters are mounted. The hole diameter is the floors Counted 30 mm from bottom 1 from below to the bottom 9, 25 mm at the bottom 10 and 20 mm from bottom 11 to Head of the column. The ground clearance between the individual floors is 0.5 m. The top pressure of the desorption column is 1.83 bar.

Die Wärmezufuhr im Sumpf der Kolonne erfolgt über zwei parallel betriebene Verdampfer mit Zwangsumlauf.The heat in the bottom of the column via two parallel operated evaporators with forced circulation.

Als Strippgas wird der Desorptionskolonne ein Teilstrom des Restgasstroms vom Kopf der Absorptionseinheit, nachdem er in der noch zu beschreibenden Waschkolonne gewaschen wurde, unmittelbar im Sumpf zugeführt. Das Strippgas wird dabei vor Eintritt in die Desorptionskolonne mit einem Teilstrom der am Sumpf der Desorptionskolonne entnommenen und im Verdampfer erwärmten Sumpfflüssigkeit vermischt und in einem Rohrbündelwärmetauscher auf 120 °C vorgewärmt. Der Teilstrom der Sumpfflüssigkeit der mit dem Strippgas vermischt wird beträgt 9 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der abgezogenen Sumpfflüssigkeit. Wahlweise kann auf diese Vermischung mit erwärmter Sumpfflüssigkeit auch verzichtet werden.When Stripping the desorption column is a partial stream of the residual gas stream from the head of the absorption unit, after being described in the later Washing column was washed, fed directly to the bottom. The Stripping gas is in this case before entering the desorption with a partial stream of the withdrawn at the bottom of the desorption and heated in the evaporator bottoms liquid mixed and in a tube bundle heat exchanger to 120 ° C preheated. The partial flow of the bottoms liquid which is mixed with the stripping gas is 9 wt .-% based on the Total amount of withdrawn bottoms liquid. Optionally, on this mixing with heated bottoms liquid also be waived.

Das im Kolonnensumpf der Desorptionskolonne anfallende mit Acrylsäure beladene Absorptionsmittel enthält: Diphyl 62,8 Gew.-%, Dimethylphthalat 14,7 Gew.%, Diacrylsäure 1,8 Gew.-%, Acrylsäure 17,1 Gew.-%, Essigsäure 0,04 Gew.-%, Ameisensäure 0,004 Gew.-%, Propionsäure 0,006 Gew-%, Phenothiazin 0,04 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,1 Gew.-%, Benzoesäure 1,5 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 1,1 Gew.-%, Methacrylsäure 0,06 Gew-%, Benzaldehyd 0,62 Gew.-% und Furfural 0,02 Gew-%. The acrylic acid-laden absorbent obtained in the column bottom of the desorption column contains: Diphyl 62.8% by weight, dimethyl 14.7% by weight, diacrylate 1.8% by weight, acrylic acid 17.1% by weight, acetic acid 0.04 wt.%, formic acid 0.004 wt.%, propionic 0.006% by weight, phenothiazine 0.04 wt.%, phthalic anhydride 0.1% by weight, benzoic acid 1.5% by weight, maleic anhydride 1.1% by weight, methacrylic acid 0.06% by weight, benzaldehyde 0.62 wt .-% and furfural 0.02% by weight.

Den Zwangsumlaufverdampfern wird die aus dem Sumpf der Kolonne entnommene Sumpfflüssigkeit mit einer Temperatur von 131,5 °C zugeführt und auf 150 °C erwärmt.The Forced circulation evaporators are taken from the bottom of the column Bottoms liquid with a temperature of 131.5 ° C supplied and at 150 ° C heated.

Ein Teilstrom von 63 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der entnommenen Sumpfflüssigkeit wird in die Desorptionskolonne auf den 8. Boden von unten gezählt zurückgeführt.One Partial stream of 63 wt .-% based on the total amount of withdrawn bottoms liquid is returned to the desorption column on the 8th bottom counted from below.

Das am Kopf der Desorptionskolonne anfallende mit Leichtsiedern beladene Strippgas wird in den zur Abkühlung des Produktgasgemischs B benutzten Direktkühler zurückgeführt. Das rückgeführte beladene Stripgas beinhaltet auch den Flüssigkeitsmitriss des obersten Bodens der Desorptionskolonne und enthält im wesentlichen folgende Bestandteile: Stickstoff 26,75 Gew.-%, Sauerstoff 1,89 Gew.%, Kohlenoxide 1,94 Gew.-%, Acrylsäure 36,84 Gew.-%, Diphyl 7,57 Gew-%, Wasser 0,95 Gew.-%, Essigsäure 0,56 Gew.-%, Dimethylphthalat 1,39 Gew.-%, Formaldehyd 0,0 Gew.-%, Acrolein 0,01 Gew.-%, Ameisensäure 0,05 Gew.-%, Propionsäure 0,01 Gew.-%, Allylacrylat 0,01 Gew.-%, Diacrylsäure 0,16 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,0 Gew.-%, Benzoesäure 0,15 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 0,47 Gew.-%, Benzaldehyd 0,27 Gew.-%, Furturale 0,01 Gew.-%, Ethan 0,1 Gew-%, Propan 20,4 Gew-%, Propen 0,1 Gew-%, Butene 0,06 Gew-% und Butane 0,23 Gew-%. The stripping gas charged at the top of the desorption column and charged with low-boiling components is returned to the direct cooler used for cooling the product gas mixture B. The recirculated laden stripping gas also contains the fluiditribidity of the topmost bottom of the desorption column and contains essentially the following constituents: nitrogen 26.75% by weight, oxygen 1.89% by weight, carbon oxides 1.94% by weight, acrylic acid 36.84% by weight, Diphyl 7.57% by weight, water 0.95% by weight, acetic acid 0.56% by weight, dimethyl 1.39% by weight, formaldehyde 0.0% by weight, acrolein 0.01% by weight, formic acid 0.05% by weight, propionic 0.01% by weight, allyl 0.01% by weight, diacrylate 0.16 wt.%, phthalic anhydride 0.0% by weight, benzoic acid 0.15% by weight, maleic anhydride 0.47% by weight, benzaldehyde 0.27% by weight, Furturale 0.01% by weight, Ethan 0.1% by weight propane 20.4% by weight, propene 0.1% by weight butenes 0.06% by weight and Butane 0.23% by weight.

Rektifikationseinheitrectification

Der aus der Desorptionseinheit nach den Zwangsumlaufverdampfern entnommene Teilstrom, der hauptsächlich aus Acrylsäure, Diphyl und Dimethylphthalat besteht, wird in eine einen Verstärkungs- und einen Abtriebsteil umfassende Rektifikationseinheit geführt.Of the taken from the desorption after the forced circulation evaporators Partial flow, the main from acrylic acid, Diphyl and dimethyl phthalate is added to a and a stripping section comprehensive rectification unit out.

Die Rektifikationseinheit besteht aus 43 Regensiebböden auf welchen Wellenbrecher montiert sind, wobei die Böden unterschiedliche Lochdurchmesser aufweisen: 50 mm vom 1. Boden von unten gezählt bis zum 10. Boden, 25 mm vom 11. Boden bis zum 13. Boden und 14 mm vom 14. Boden bis zum obersten Boden. Der Abstand zwischen den einzelnen Böden beträgt jeweils 0,4 m. Der Abstand zwischen 8. und 9. Boden von unten gezählt beträgt 1 m.The Rectification unit consists of 43 rain screen bottoms on which breakwater are mounted, the floors have different hole diameters: 50 mm from the 1st floor of counted down up to the 10th floor, 25 mm from the 11th floor to the 13th floor and 14th floor mm from the 14th floor to the top floor. The distance between the individual soils is each 0.4 m. The distance between 8th and 9th floor counted from the bottom is 1 m.

Die Kolonne wird mit einem Kopfdruck von 106 mbar betrieben. Der Zulauf des beladenen, teilweise von Leichtsiedern in der Desorptionseinheit befreiten Absorptionsmittels erfolgt über eine Ringleitung mit mehreren Stutzen auf den 8. Boden von unten gezählt.The Column is operated with a top pressure of 106 mbar. The feed of the loaded, partly of low-boiling components in the desorption unit liberated absorbent takes place via a loop with several Neck on the 8th bottom counted from below.

Unterhalb des 1. Bodens wird über eine Ringleitung mit mehreren Einspeisestellen der Kolonne 430 Nm3/h Luft zugeführt.Below the 1st floor 430 Nm 3 / h air is supplied via a loop with multiple feed points of the column.

Die Wärmezufuhr im Kolonnensumpf erfolgt über zwei parallel betriebene außenliegende Umlaufverdampfer mit Zwangsumlauf. Die Sumpftemperatur der Rektifikationseinheit beträgt typisch 188°C. Die in den Sumpf der Rektifikationsolonne kondensierende Schwersiederfraktion enthält im wesentlichen folgende Bestandteile: Diphyl 75,6 Gew.-%, Dimethylphthalat 17,7 Gew.%, Diacrylsäure 1,85 Gew.-%, Acrylsäure 0,79 Gew.-%, Phenothiazin 0,05 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,1 Gew.-%, Benzoesäure 1,75 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 1,3 Gew.-%, Methacrylsäure 0,06 Gew-%, Benzaldehyd 0,74 Gew.-% und Furfurale 0,015 Gew.-%. The heat supply in the bottom of the column via two parallel operated external circulation evaporator with forced circulation. The bottom temperature of the rectification unit is typically 188 ° C. The high boiler fraction condensing in the bottom of the rectification column contains essentially the following constituents: Diphyl 75.6% by weight, dimethyl 17.7% by weight, diacrylate 1.85% by weight, acrylic acid 0.79% by weight, phenothiazine 0.05% by weight, phthalic anhydride 0.1% by weight, benzoic acid 1.75% by weight, maleic anhydride 1.3% by weight, methacrylic acid 0.06% by weight, benzaldehyde 0.74 wt .-% and furfural 0.015% by weight.

Die der Rektifikationseinheit entnommene, das schwersiedende Absorptionsmittel einkodensiert enthaltende, Sumpfflüssigkeit wird zu 83 Gew.-%, bezogen auf den Zulauf in die Rektifikationseinheit, ausgeschleust, und teilweise über einen Wärmetauscher in den Sumpfbereich der Rektifikationskolonne zurückgeführt. Die ausgeschleuste Schwersiederfraktion wird über einen Feststoffabscheider (Zyklon) und gegebenenfalls durch frisches Absorptionsmittel (Diphyl und Dimethylphthalt) ergänzt, der Wascheinheit zugeführt. Ein kleiner Teilstrom von 1,2 Gew-% bezogen auf die Gesamtmenge der ausgeschleusten Sumpfflüssigkeit wird dem Sumpfbereich der Absorption zugeführt.The taken from the rectification unit, the high-boiling absorbent coded containing bottoms liquid becomes 83% by weight, referred to the feed to the rectification unit, discharged, and partly over a heat exchanger returned to the bottom region of the rectification column. The discharged high boiler fraction is passed through a solids separator (Cyclone) and optionally by fresh absorbent (Diphyl and dimethyl phthalate), the washing unit supplied. A small partial flow of 1.2% by weight based on the total amount the discharged bottoms liquid is fed to the sump area of the absorption.

27 Böden oberhalb des Zulaufs in die Rektifikationskolonne wird über Seitenabzug eine rohe Acrylsäure entnommen. Die Entnahme der rohen Acrylsäure erfolgt über einen Regensiebboden mit integrierter Mittelabzugstasse. Die entnommene rohe Acrylsäure enthält im wesentlichen folgende Bestandteile: Acrylsäure 99,66 Gew.-%, Essigsäure 0,135 Gew.%, Wasser 0,007 Gew.-%, Ameisensäure 0,002 Gew.-%, Propionsäure 0,036 Gew.-%, Furfurale 0,022 Gew.-%, Allyacrylat 0,011 Gew.-%, Benzaldehyd 0,008 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 0,008 Gew.-%, Methacrylsäure 0,06 Gew-%, Diacrylsäure 0,02 Gew.-% und Phenothiazin 0,025 Gew.-%. 27 plates above the feed into the rectification column is taken off via side draw a crude acrylic acid. The removal of the crude acrylic acid via a Regensiebboden with integrated Mittelabzugstasse. The withdrawn crude acrylic acid contains essentially the following constituents: acrylic acid 99.66 wt.%, acetic acid 0.135% by weight, water 0.007% by weight, formic acid 0.002% by weight, propionic 0.036 wt.%, furfural 0.022 wt.%, Allyacrylat 0.011% by weight, benzaldehyde 0.008% by weight, maleic anhydride 0.008% by weight, methacrylic acid 0.06% by weight, diacrylate 0.02 wt .-% and phenothiazine 0.025 wt .-%.

Die entnommene rohe Acrylsäure wird mittels zweier in Reihe geschalteter Wärmetauscher auf 25°C abgekühlt. Von der entnommenen rohen Acrylsäure werden 15,5 Gew.-% bezogen auf den Zulauf in die Rektifikationskolonne ausgeschleust und ein kleinerer Teilstrom wird als Lösemittel für den Polymerisationsinhibitor verwendet.The withdrawn crude acrylic acid is cooled by means of two series-connected heat exchanger to 25 ° C. From the withdrawn crude acrylic acid be 15.5 wt .-% based on the feed to the rectification column discharged and a smaller partial flow is used as a solvent for the Polymerization inhibitor used.

Die Abkühlung des am Kopf der Rektifikationskolonne abgetrennten Leichtsiederstroms erfolgt zweistufig durch zwei Direktkühler. Beide Stufen sind als Gleichstromquench ausgeführt, wobei das Kondensat der ersten Stufe eine Temperatur von 52 °C und das Kondensat der zweiten Stufe eine Temperatur von 24,5 °C hat. Die Brüdenleitung der zweiten Kondensationsstufe führt auf die Vakuumeinheit. Dabei werden zwei Flüssigkeitsringpumpen parallel betrieben, wobei gemäß DE-A-10143565 als Sperrflüssigkeit das Kondensat aus der zweiten Kondensationsstufe eingesetzt wird. In einem nachfolgenden Behälter wird die flüssige Phase, in erster Linie die Ringflüssigkeit, von den nicht kondensierbaren Anteilen getrennt, die das Abgas der Rektifikationseinheit bilden. Dieses hat im wesentlichen folgende Zusammensetzung: Stickstoff 48 Gew.-%, Sauerstoff 14,5 Gew.%, Acrylsäure 2,3 Gew.-%, Essigsäure 0,09 Gew.-%, Wasser 0,25 Gew.-%, Acrolein 0,001 Gew.-%, Ameisensäure 0,04 Gew.-%, Allylacrylat 0,004Gew.-%, Kohlenoxide 0,03 Gew.-%, Propan 33,65 Gew-%, Propen 0,03 Gew-%, Butane 0,85 Gew-% und Butene 0,21 Gew-%. The cooling of the light-ends stream separated off at the top of the rectification column takes place in two stages through two direct coolers. Both stages are designed as a DC quench, with the first stage condensate having a temperature of 52 ° C and the second stage condensate having a temperature of 24.5 ° C. The vapor line of the second condensation stage leads to the vacuum unit. In this case, two liquid ring pumps are operated in parallel, wherein according to DE-A-10143565 as a barrier liquid, the condensate from the second condensation stage is used. In a subsequent container, the liquid phase, primarily the ring liquid, is separated from the non-condensable portions which form the exhaust of the rectification unit. This has essentially the following composition: nitrogen 48% by weight, oxygen 14.5% by weight, acrylic acid 2.3% by weight, acetic acid 0.09 wt.%, water 0.25% by weight, acrolein 0.001% by weight, formic acid 0.04 wt.%, allyl 0,004Gew .-%, carbon oxides 0.03 wt.%, propane 33.65% by weight, propene 0.03% by weight, Butane 0.85% by weight and butenes 0.21% by weight.

Das Abgas der Rektifikationseinheit wird zusammen mit anderen Produktionsrückständen verbrannt. Bei hohen Propangehalten dieses Vakuumabgas ist es jedoch auch denkbar, diesen Strom in die Absorption zurückzuführen.The Exhaust gas from the rectification unit is burned together with other production residues. at high propane content of this vacuum exhaust gas, however, it is also conceivable attributed this current to the absorption.

Der über Kopf der Rektifikationskolonne abgetrennte Leichtsiederstrom enthält im wesentlichen folgende Komponenten: Acrylsäure 98,44 Gew.-%, Essigsäure 0,94 Gew.%, Wasser 0,35 Gew.-%, Phenothiazin 0,028 Gew.-%, Diacrylsäure 0,027 Gew.-%, Allylacrylat 0,05 Gew.-%, Furfurale 0,006 Gew.-%, Propionsäure 0,034 Gew.-%, Methacrylsäure 0,01 Gew-%, Ameisensäure 0,07 Gew.-% und Acrolein 0,001 Gew.-%. The low boiler stream separated off at the top of the rectification column contains essentially the following components: acrylic acid 98.44% by weight, acetic acid 0.94% by weight, water 0.35% by weight, phenothiazine 0.028% by weight, diacrylate 0.027 wt.%, allyl 0.05% by weight, furfural 0.006% by weight, propionic 0.034 wt.%, methacrylic acid 0.01% by weight, formic acid 0.07 wt .-% and acrolein 0.001% by weight.

Ein Teilstrom der als Leichtsiederfraktion entnommenen Flüssigkeit von 47,6 Gew.-% bezogen auf den Zulauf in die Rektifikationskolonne wird als Rücklauf verwendet, der über mehrere Düsen aufgegeben wird. Dabei wird ein kleiner Teil auch dazu benutzt, mittels Düsen die Kolonnenhaube sowie die Brüdenleitung mit inhibitorhaltigem Kondensat zu besprühen. 1,3 Gew-% der Leichtsiederfraktion, bezogen auf den Zulauf in die Rektifikationskolonne, wird ausgeschleust und in die Absorptionseinheit wie dort beschrieben zurückgeführt.One Partial stream of the withdrawn as low-boiling fraction liquid of 47.6 wt .-% based on the feed to the rectification column is called return used that over several nozzles is abandoned. A small part is also used to by means of nozzles the column hood and the vapor line spray with inhibitor-containing condensate. 1.3% by weight of the low boiler fraction, based on the feed to the rectification column, is discharged and returned to the absorption unit as described therein.

Als Polymerisationsinhibitor wird Phenothiazin verwendet. Der Inhibitor wird als Lösung mit einer Inhibitorkonzentration von 1,1 Gew-% in der über Seitenabzug wie beschrieben abgetrennten rohen Acrylsäure angesetzt und dem kondensierten Leichtsiederrücklauf sowie den Kondensaten der beiden Direktkühlungsstufen der Rektifikationseinheit kontinuierlich zugesetzt. Der feste Stabilisator wird in Form von Schuppen oder Pellets über Förderschnecken in den Stabilisatoransatzbehälter eindosiert.When Polymerization inhibitor phenothiazine is used. The inhibitor is considered a solution with an inhibitor concentration of 1.1% by weight in the over sidestream prepared as described separated crude acrylic acid and the condensed Low boiler return and the condensates of the two direct cooling stages of the rectification unit continuously added. The solid stabilizer is in the form of Dandruff or pellets over screw conveyors in the stabilizer batch tank metered.

Wascheinheitwashing unit

Die Waschkolonne wird mit einem Kopfdruck von 3 bar betrieben. Als trennwirksame Einbauten werden Regensiebböden mit einem Lochdurchmesser von 30 mm verwendet. 30 dieser Böden sind mit einem Bodenabstand von 0,4 m montiert.The Washing column is operated at a top pressure of 3 bar. As a release Internals become rain screen floors used with a hole diameter of 30 mm. 30 of these soils are mounted with a ground clearance of 0.4 m.

Als Waschflüssigkeit wird die Sumpfflüssigkeit aus der Rektifikationseinheit verwendet. Die Waschflüssigkeit wird am Kopf der Waschkolonne mit einer Temperatur von 50 °C aufgegeben. Unterhalb des untersten Bodens wird das aus der Absorptionseinheit kommende Kreisgas eingespeist, nachdem es zuvor auf die Eintrittstemperatur von 50°C abgekühlt wurde. Die zugeführte Kreisgasmenge beträgt 37 Gew-% der zugeführten Waschflüssigkeitsmenge.When washing liquid becomes the bottoms liquid used from the rectification unit. The washing liquid is abandoned at the top of the wash column at a temperature of 50 ° C. Below the bottom bottom, this is the absorption unit incoming circulating gas is fed after it has previously reached the inlet temperature from 50 ° C chilled has been. The supplied Circulating gas amount is 37% by weight of the amount of washing liquid supplied.

Die im Kolonnensumpf anfallende Flüssigkeit enthält im wesentlichen folgende Komponenten: Diphyl 75 Gew.-%, Dimethylphthalat 17,6 Gew.%, Diacrylsäure 1,9 Gew.-%, Acrylsäure 0,8 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 1,3 Gew.-%, Phenothiazin 0,05 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,1 Gew.-%, Benzoesäure 1,7 Gew.-%, Acrolein 0,02 Gew.-%, Wasser 0,17 Gew.-%, Essigsäure 0,02 Gew.-%, Benzaldehyd 0,74 Gew.-%, Furfurale 0,015 Gew-%, Methacrylsäure 0,06 Gew-% und Propan 0,5 Gew-%. The liquid obtained in the bottom of the column contains essentially the following components: Diphyl 75% by weight, dimethyl 17.6% by weight, diacrylate 1.9% by weight, acrylic acid 0.8% by weight, maleic anhydride 1.3% by weight, phenothiazine 0.05% by weight, phthalic anhydride 0.1% by weight, benzoic acid 1.7% by weight, acrolein 0.02 wt.%, water 0.17 wt.%, acetic acid 0.02 wt.%, benzaldehyde 0.74% by weight, furfural 0.015% by weight, methacrylic acid 0.06% by weight and propane 0.5% by weight.

Die in der Wascheinheit anfallende Sumpfflüssigkeit wird ausgeschleust und in zwei Teilmengen im Gewichtsverhältnis 7,2 zu 1 aufgeteilt. Der größere Teilstrom wird wie beschrieben in die Absorptionskolonne aufgegeben, während der kleiner Teilstrom der Sauerwasserextraktion zugeführt wird.The in the washing unit accumulating bottoms liquid is discharged and divided into two subsets in a weight ratio of 7.2 to 1. The larger partial flow is charged as described in the absorption column, while the small partial stream of acid water extraction is supplied.

Das gewaschene Kreisgas enthält im wesentlichen noch folgende Bestandteile: Stickstoff 51,62 Gew.-%, Sauerstoff 3,66 Gew.%, Kohlenoxide 3,73 Gew-%, Wasser 1,01 Gew.-%, Acrylsäure 0,02 Gew.-%, Diphyl 0,03 Gew.-%, Benzaldehyd 0,01 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 0,015 Gew.-%, Propan 38,96 Gew.-%, Propen 0,16 Gew.-%, Butane 0,42 Gew-%, Butene 0,11 Gew-% und Ethan 0,2 Gew-%. The washed cycle gas essentially contains the following constituents: nitrogen 51.62% by weight, oxygen 3.66% by weight, carbon oxides 3.73% by weight, water 1.01 wt.%, acrylic acid 0.02 wt.%, Diphyl 0.03 wt.%, benzaldehyde 0.01% by weight, maleic anhydride 0.015% by weight, propane 38.96 wt.%, propene 0.16 wt.%, Butane 0.42% by weight, butenes 0.11% by weight and Ethan 0.2% by weight.

Das gewaschene Kreisgas wird als Stripgas in die beschriebene Desorptionseinheit geleitet.The washed circulating gas is used as stripping gas in the described desorption unit directed.

SauerwasserextraktionAcid water extraction

Das Sauerwasserkondensat aus der Absorptionseinheit wird in einer Extraktionseinheit mit dem ihr zugeführten Teil des Flüssigkeitsablaufs aus der Wascheinheit extrahiert.The Acid condensate from the absorption unit is in an extraction unit with her Part of the liquid drain extracted from the washing unit.

Die Extraktionseinheit besteht aus einem Rührbehälter mit einem zweistufigen Impellerrührer sowie einem liegenden Absetzbehälter. Zu- und Ablauf im Absetzbehälter sind durch Einbauten quer zur Strömungsrichtung voneinander getrennt. Die Eintrittstemperatur des Sauerwasserkondensats in die Extraktionseinheit beträgt 45 °C. Das Massenverhältnis von Menge Sumpfablauf der Wascheinheit und Sauerwasser aus der Sauerwasserkondensation beträgt 0,8 zu 1.The Extraction unit consists of a stirred tank with a two-stage impeller and a horizontal settling tank. Inlet and outlet in settling tank are separated by internals transverse to the flow direction. The inlet temperature of the acid condensate in the extraction unit is 45 ° C. The mass ratio of Amount of bottom drain of the washing unit and sour water from the acid water condensation is 0.8 to 1.

Das in der Extraktionseinheit anfallende wässrige Extrakt nimmt aus dem Sumpfablauf der Wascheinheit polare Bestandteile wie Diacrylsäure (Michael – Addukt) und Maleinsäureanhydrid auf, wobei letzteres dabei hydrolysiert wird. Es enthält im wesentlichen folgende Komponenten: Wasser 70-95 Gew.-%, Essigsäure 2-10 Gew.%, Acrylsäure 1-5 Gew.-%, Formaldehyd 2-10 Gew-%, Maleinsäure 1-5 Gew.-%, Diacrylsäure 1-5 Gew.-%, Diphyl 0,01-0,05 Gew.-%, Dimethylphthalat 0,1-1 Gew.-%, Allylacrylat 0,0005-0,002 Gew.-%, Furfurale 0,001-0.001 Gew.-%, Ameisensäure 0,2-2 Gew.-%, Benzaldehyd 0,01-0,05 Gew.-%, Benzoesäure 0,05-0,2 Gew.-%, Maleinsäure 0,5-3 Gew.-% und Phthalsäureanhydrid 0,01-0,1 Gew.-%. The aqueous extract obtained in the extraction unit absorbs from the bottoms of the wash unit polar constituents such as diacrylic acid (Michael adduct) and maleic anhydride, the latter being hydrolyzed in the process. It essentially contains the following components: water 70-95% by weight, acetic acid 2-10% by weight, acrylic acid 1-5% by weight, formaldehyde 2-10% by weight, maleic 1-5% by weight, diacrylate 1-5% by weight, Diphyl 0.01-0.05 wt%, dimethyl 0.1-1% by weight, allyl 0.0005-0.002 wt%, furfural 0.001-0.001% by weight, formic acid 0.2-2% by weight, benzaldehyde 0.01-0.05 wt%, benzoic acid 0.05-0.2% by weight, maleic 0.5-3 wt .-% and phthalic anhydride 0.01-0.1% by weight.

Die ausgeschleuste wässrige Phase wird zusammen mit den anderen Produktionsrückständen verbrannt. Vorab seiner Verbrennung wird das Sauerwasser teilverdampft. Die dazu erforderliche Wärme wird über Rohrbündelwärmetauscher der Absorptions einheit entnommen, der dort wie beschrieben auf dem ersten Fangboden anfallendes Kondensat abkühlt.The discharged aqueous Phase is burned along with the other production residues. In advance of his Combustion, the sour water is partially evaporated. The required Heat is transmitted through tube bundle heat exchangers taken from the absorption unit, where there on as described the first catch bottom condensate condensate cools.

Die in der Extraktionseinheit anfallende organische Phase (das Raffinat) enthält im wesentlichen folgende Komponenten: Diphyl 76,3 Gew.-%, Dimethylphthalat 17,2 Gew.%, Acrylsäure 1,1 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 0,35 Gew-%, Diacrylsäure 0,85 Gew.-%, Phenothiazin 0,05 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,1 Gew.-%, Benzoesäure 1,55 Gew.-%, Methacrylsäure 0,03 Gew.-%, Propionsäure 0,02 Gew-% Benzaldehyd 1,16 Gew.-%, Ameisensäure 0,05 Gew.-%, Acrolein 0,04 Gew.-%, Wasser 0,7 Gew.-%, Essigsäure 0,41 Gew.-% und Furfurale 0,02 Gew.-%. The organic phase (the raffinate) obtained in the extraction unit contains essentially the following components: Diphyl 76.3% by weight, dimethyl 17.2% by weight, acrylic acid 1.1% by weight, maleic anhydride 0.35% by weight, diacrylate 0.85% by weight, phenothiazine 0.05% by weight, phthalic anhydride 0.1% by weight, benzoic acid 1.55% by weight, methacrylic acid 0.03 wt.%, propionic 0.02% by weight benzaldehyde 1.16% by weight, formic acid 0.05% by weight, acrolein 0.04 wt.%, water 0.7% by weight, acetic acid 0.41 wt .-% and furfural 0.02 wt .-%.

Die ausgeschleuste organische Phase wird in der Absorptionseinheit wie dort beschrieben zugeführt.The discharged organic phase is in the absorption unit like described there fed.

SchwersiederdestillationHigh-boiling distillation

Die beschriebene Teilmenge des Sumpfablaufs der Absorptionseinheit wird einer Destillationseinheit zugeführt und in dieser durch Erwärmen in eine Schwersiederfraktion und eine Leichtsiederfraktion aufgetrennt. Die Destillationseinheit ist einstufig ausgeführt und wird bei einem Druck von 90 mbar betrieben. Eine technische Ausführung in einer Destillationskolonne mit dem Fachmann bekannten trennwirksamen Einbauten ist aber auch denkbar.The described subset of the sump outlet of the absorption unit fed to a distillation unit and in this by heating separated into a high boiler fraction and a low boiler fraction. The distillation unit is designed in one stage and is at a pressure operated by 90 mbar. A technical embodiment in a distillation column but also known with separating agents known to those skilled in the art conceivable.

Die Wärmezufuhr erfolgt über einen außenliegenden Zwangsumlaufverdampfer. Die Überhitzung der umlaufenden Flüssigkeit beträgt dort 5 K. In der Destillationseinheit stellt sich eine Temperatur von 188 °C ein.The heat over an outside one Forced circulation evaporator. Overheating the circulating liquid is there 5 K. In the distillation unit raises a temperature from 188 ° C one.

Aus der Umlaufmenge des Zwangsumlaufverdampfers wird eine Teilmenge entnommen und nach Verdünnung mit einem geeigneten Verdünnungsmittel (z. B. Dimethylformamid oder Methanol) gemeinsam mit anderen Produktionsrückständen verbrannt.Out the circulation amount of the forced circulation evaporator becomes a subset taken and after dilution with a suitable diluent (For example, dimethylformamide or methanol) burned together with other production residues.

Die Schwersiederfraktion enthält im wesentlichen folgende Komponenten: Diphyl 25,8 Gew.-%, Dimethylphthalat 43,2 Gew.%, Phenothiazin 29,1 Gew.-%, Acrylsäure 0,13 Gew.-%, Diacrylsäure 0,6 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,3 Gew.-%, Benzoesäure 1 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 0,02 Gew.-% und Benzaldehyd 0,01 Gew.-%. The high boiler fraction contains essentially the following components: Diphyl 25.8% by weight, dimethyl 43.2% by weight, phenothiazine 29.1% by weight, acrylic acid 0.13 wt.%, diacrylate 0.6% by weight, phthalic anhydride 0.3% by weight, benzoic acid 1% by weight, maleic anhydride 0.02 wt .-% and benzaldehyde 0.01% by weight.

Von der Schwersiederfraktion werden 1,7 Gew.-% bezogen auf die der Destillationseinheit zugeführte Zulaufmenge ausgeschleust und verbrannt.From the high boiler fraction is 1.7% by weight, based on the distillation unit supplied feed quantity discharged and burned.

Die in der Destillationseinheit in die Dampfphase überführte Leichtsiederfraktion wird durch eine Kombination aus direkter und indirekter Kühlung abgekühlt und kondensiert. Dazu wird bereits kondensierte Leichtsiederfraktion im Brüden der Destillationseinheit versprüht und gemeinsam mit dem nicht kondensierten Brüden mittels eines Rohrbündelwärmetauschers gekühlt und die gekühlte Flüssigkeit oberhalb des Wärmetauschers im Brüden versprüht. Der den Kühler verlassende Stoffstrom weist eine Temperatur von 52 °C auf und wird in einem Behälter in Gas- und Flüssigphase getrennt.The in the distillation unit into the vapor phase converted low boiler fraction cooled by a combination of direct and indirect cooling and condensed. This is already condensed low boiler fraction in the vapor the distillation unit sprayed and together with the uncondensed vapor by means of a shell-and-tube heat exchanger chilled and the cooled ones liquid above the heat exchanger in the vapor sprayed. The cooler leaving stream has a temperature of 52 ° C and is in a container in gas and liquid phase separated.

Die in der Destillationseinheit anfallende flüssige Leichtsiederfraktion enthält im wesentlichen folgende Komponenten: Acrylsäure 4,5 Gew.-%, Diphyl 54,8 Gew.%, Dimethylphthalat 36,7 Gew.-%, Diacrylsäure 1,25 Gew.-%, Essigsäure 0,04 Gew.-%, Wasser 0,01 Gew.-%, Ameisensäure 0,005 Gew.-%, Phenothiazin 0,165 Gew.-%, Benzaldehyd 0,12 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 0,24 Gew.-%, Benzoesäure 1,89 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,14 Gew.-%, Furfurale 0,003 Gew.-% und Acrolein 0,002 Gew.-%. The liquid low-boiling fraction obtained in the distillation unit contains essentially the following components: acrylic acid 4.5% by weight, Diphyl 54.8% by weight, dimethyl 36.7% by weight, diacrylate 1.25% by weight, acetic acid 0.04 wt.%, water 0.01% by weight, formic acid 0.005 wt.%, phenothiazine 0.165% by weight, benzaldehyde 0.12 wt.%, maleic anhydride 0.24% by weight, benzoic acid 1.89 wt.%, phthalic anhydride 0.14% by weight, furfural 0.003 wt .-% and acrolein 0.002 wt .-%.

Über eine Kreiselpumpe wird die flüssige Leichtsiederfraktion wie beschrieben oberhalb des Rohrbündelwärmeübertragers wie beschrieben versprüht. 98,2 Gew.-% der als Leichtsiederfraktion entnommenen Flüssigkeit bezogen auf die der Destillationseinheit zugeführte Zulaufmenge, wird ausgeschleust und in die Absorptionseinheit unterhalb des ersten Kaminbodens zurückgeführt.Over a Centrifugal pump becomes the liquid Low boiler fraction as described above the shell and tube heat exchanger sprayed as described. 98.2 wt .-% of the withdrawn as low-boiling fraction liquid based on the fed to the distillation unit feed amount is discharged and returned to the absorption unit below the first chimney tray.

Das die Destillationseinheit gasförmig verlassende Abgas enthält im wesentlichen folgende Komponenten: Acrylsäure 4,8 Gew.-%, Essigsäure 0,2 Gew.%, Wasser 2,2 Gew.-%, Diphyl 0,8 Gew.%, Dimethylphthalat 0,1 Gew.-%, Formaldehyd 0,13 Gew.-%, Acrolein 0,13 Gew.-%, Propionsäure 0,002 Gew.-%, Furfurale 0,003 Gew.-%, Benzaldehyd 0,07 Gew.-%, Maleinsäureanhydrid 0,1 Gew.-%, Benzoesäure 0,01 Gew.-%, Phthalsäureanhydrid 0,01 Gew.-%, Diacrylsäure 0 Gew.-%, Ameisensäure 0,02 Gew.-%, Allylacrylat 0,003Gew.-%, Butane 1,1 Gew-%, Butene 0,3 Gew-% und Propan 89,9 Gew-%. The exhaust gas leaving the distillation unit in gaseous state contains essentially the following components: acrylic acid 4.8% by weight, acetic acid 0.2% by weight, water 2.2% by weight, Diphyl 0.8% by weight, dimethyl 0.1% by weight, formaldehyde 0.13 wt.%, acrolein 0.13 wt.%, propionic 0.002% by weight, furfural 0.003 wt.%, benzaldehyde 0.07% by weight, maleic anhydride 0.1% by weight, benzoic acid 0.01% by weight, phthalic anhydride 0.01% by weight, diacrylate 0% by weight, formic acid 0.02 wt.%, allyl 0,003Gew .-%, Butane 1.1% by weight, butenes 0.3% by weight and propane 89.9% by weight.

Dieses Abgas wird zusammen mit den anderen Produktionsrückständen verbrannt.This Exhaust gas is burned together with the other production residues.

Die gewonnene rohe Acrylsäure kann in an sich bekannter Weise in weiteren Verfahrensstufen zu einer reinen Acrylsäure weiterverarbeitet werden. Geeignet sind hierzu ein einstufiges oder, bei einer rohen Acrylsäure mit signifikanten Anteilen an leichtsiedenden Nebenkomponenten, ein zweistufiges destillatives Verfahren mit vorheriger Aldehydbehandlung durch eine mindestens eine primäre Aminogruppe enthaltende Verbindung (wie Hydrazin oder Aminoguanidinhydrogencarbonat) gemäß den Lehren von EP-A 270 999, EP-A 648 732, sowie auch ein kristallisatives Verfahren gemäß den Lehren von EP-A 616 998, EP-A 792 867, EP-A 1 189 861 und WO 98/01404.The recovered crude acrylic acid can in a conventional manner in further process steps to a pure acrylic acid be further processed. Suitable for this purpose are a one-stage or, with a crude acrylic acid with significant proportions of low-boiling secondary components, a two-stage distillative process with prior aldehyde treatment by at least one primary Amino group-containing compound (such as hydrazine or aminoguanidine hydrogencarbonate) according to the teachings from EP-A 270 999, EP-A 648 732, as well as a crystallisative Method according to the teachings from EP-A 616 998, EP-A 792 867, EP-A 1 189 861 and WO 98/01404.

Wird die reine Acrylsäure in einer kristallisativen Verfahrensstufe wie einer Schichtkristallisation gewonnen, so fällt hierbei neben der reinen Acrylsäure auch ein acrylsäurehaltiger Mutterlaugen/-säurenstrom an, der wie oben beschrieben in die Absorptionseinheit zur Gewinnung der rohen Acrylsäure zurückgeführt werden kann.Becomes the pure acrylic acid in a crystallizing process step such as a layer crystallization won, so falls besides the pure acrylic acid also an acrylic acid Mother liquor / acid stream, as described above in the absorption unit for recovery of crude acrylic acid to be led back can.

Beispiel 1example 1

Es wurde wie im Vergleichsbeispiel 1 verfahren. Das (Gesamt) Restgas wurde jedoch nicht in den dem ersten Erhitzer vorgeschalteten Verdampfer, sondern auf der entsprechenden Druck verdichtet gemeinsam mit den 195 Nl/h Druckluft in den dem dritten Dehydrierreaktor vorgeschalteten Erhitzer geführt.It was proceeded as in Comparative Example 1. The (total) residual gas was not in the first heater upstream evaporator, but on the appropriate pressure compacted together with the 195 Nl / h of compressed air in the third Dehydrierreaktor upstream Heater led.

Der Gehalt des den dritten Dehydrierreaktor verlassenden Reaktionsgasgemischs an CO2 sank in der Folge von 3,25 Vol-% auf 1,6 Vol-%.The content of CO 2 of the reaction gas mixture leaving the third dehydrogenation reactor subsequently dropped from 3.25% by volume to 1.6% by volume.

Dies weist aus, dass die erfindungsgemäße Verfahrensweise mit einer auf weniger als die Hälfte verringerten Vollbrennung der involvierten C3-Kohlenwasserstoffe einhergeht.This indicates that the procedure according to the invention is associated with a less than half reduced full combustion of the C 3 hydrocarbons involved.

Ferner konnte diese erfindungsgemäße Verfahrensweise über einen Zeitraum von 7500 Betriebsstunden im wesentlichen ohne nennenswerte Beeinträchtigungen betrieben werden.Further could this procedure according to the invention via a Period of 7500 hours of operation essentially without significant impairments operate.

Beispiel 2Example 2

Beschrieben wird auch hier der stationäre Betriebszustand.described here is the stationary Operating condition.

Ein als Hordenreaktor ausgeführter und adiabat gestalteter Schachtofenreaktor weist als ersten Abschnitt einer Reaktionszone A zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Katalysatorbetten auf, die jeweils als Festbett mit einem Dehydrierkatalysator gemäß Vergleichsbeispiel 1 beschickt sind. Vor jedem Festbett befindet sich ein statischer Gasmischer.One designed as a horde reactor and adiabatically designed shaft furnace reactor points as the first section a reaction zone A two in the flow direction one behind the other arranged catalyst beds, each with a fixed bed a dehydrogenation catalyst according to Comparative Example 1 are loaded. Before each fixed bed is a static Gas mixer.

Dem in Strömungsrichtung ersten Katalysatorbett wird ein Reaktionsgasausgangsgemisch zugeführt, das sich wie folgt zusammen setzt:

  • a) rückgeführtes Produktgasgemisch A, das eine Temperatur von 617°C und einen Druck von 2,75 bar aufweist in einer Menge von 132872 Nm3/h, enthaltend 26,4 Vol.-% Propan, 6,6 Vol.-% Propen (Propylen), 0,1 Vol.-% H2, 8,8 Vol.-% H2O und 0 Vol.-% O2 und
  • b) 8758 Nm3/h Roh-Propan gemäß Vergleichsbeispiel 1.
The first catalyst bed in the flow direction, a reaction gas starting mixture is fed, which is composed as follows:
  • a) recycled product gas mixture A, which has a temperature of 617 ° C and a pressure of 2.75 bar in an amount of 132872 Nm 3 / h, containing 26.4% by volume of propane, 6.6% by volume of propene (Propylene), 0.1 vol .-% H 2 , 8.8 vol .-% H 2 O and 0 vol .-% O 2 and
  • b) 8758 Nm 3 / h of crude propane according to Comparative Example 1.

Die Temperatur des Roh-Propan ist so beschaffen, dass die Temperatur des Reaktionsgasausgangsgemischs 560°C beträgt.The Temperature of raw propane is such that the temperature the starting reaction gas mixture is 560 ° C.

Die Reaktionsgasausgangsgemischmenge beträgt 141630 Nm3/h, mit folgenden Gehalten:
31,0 Vol.-% Propan,
6,2 Vol.-% Propen,
0,1 Vol.-% H2,
8,2 Vol.-% H2O und
0 Vol.-% O2
The reaction gas starting mixture amount is 141630 Nm 3 / h, with the following contents:
31.0% by volume of propane,
6.2% by volume of propene,
0.1% by volume H 2 ,
8.2% by volume of H 2 O and
0 vol.% O 2

Der Druck des Reaktionsgasausgangsgemisches beträgt vor dem Eingang in das erste Katalysatorbett 2,75 bar.Of the Pressure of the starting reaction gas mixture is before entering the first Catalyst bed 2.75 bar.

Die Schütthöhe des ersten vom Reaktionsgasausgangsgemisch durchströmten Katalysatorbetts ist so beschaffen, das das Reaktionsgasgemisch dieses Katalysatorfestbett mit folgenden Gehalten verlässt:
26,4 Vol.-% Propan,
9,5 Vol.-% Propen,
3,6 Vol.-% H2,
7,9 Vol.-% H2O und
0 Vol.-% O2
The bed height of the first catalyst bed through which the reaction gas starting mixture flows is such that the reaction gas mixture leaves this fixed catalyst bed with the following contents:
26.4% by volume of propane,
9.5 vol.% Propene,
3.6% by volume H 2 ,
7.9 vol .-% H 2 O and
0 vol.% O 2

Die Verlassmenge beträgt 146533 Nm3/h. Die Verlasstemperatur beträgt 500°C und der Verlassdruck liegt bei 2,65 bar. Der im ersten Katalysatorbett sich einstellende Propanumsatz liegt bei 11,8 mol-% des zugeführten Propans.The leaving amount is 146533 Nm 3 / h. The leaving temperature is 500 ° C and the leaving pressure is 2.65 bar. The in the first catalyst bed adjusting propane conversion is 11.8 mol% of the supplied propane.

Dem das erste Katalysatorfestbett wie beschrieben verlassenden Reaktionsgasgemisch werden 6250 Nm3/h Luft zudosiert. Die Luft ist auf 500 °C vorerwärmt und ihr Druck ist so beschaffen, dass der Druck des nach der Luftdosierung resultierenden Reaktionsgasgemischs 2,65 bar beträgt.6250 Nm 3 / h of air are metered into the reaction gas mixture leaving the first fixed catalyst bed as described. The air is preheated to 500 ° C and its pressure is such that the pressure of the reaction gas mixture resulting after the air dosing is 2.65 bar.

Beim Durchströmen des zweiten Katalysatorfestbetts wird zunächst die Hälfte des im Reaktionsgasgemisch enthaltenen molekularen Wasserstoff mit dem in Form von Luft zudosierten molekularen Sauerstoff zu Wasser verbrannt. Dabei erwärmt sich das Reaktionsgasgemisch auf 550°C. Im weiteren Verlauf des Durchströmens des zweiten Katalysatorfestbetts erfolgt heterogen katalysierte Dehydrierung des Propans. Die Schütthöhe des zweiten Katalysatorfestbetts ist dabei so bemessen, dass das Reaktionsgasgemisch das zweite Katalysatorfestbett mit einer Temperatur von 513°C und einem Druck von 2,55 bar mit folgenden Gehalten in einer Menge von 154746 Nm3/h verlässt:
22,9 Vol.-% Propan,
11,9 Vol.-% Propen,
3,9 Vol.-% H2,
9,2 Vol.-% H2O und
0 Vol.-% O2
As it flows through the second fixed catalyst bed, first half of the molecular hydrogen contained in the reaction gas mixture is burned to water with the molecular oxygen added in the form of air. In this case, the reaction gas mixture is heated to 550 ° C. As the second catalyst fixed bed flows through, heterogeneously catalyzed dehydrogenation of the propane takes place. The bed height of the second fixed catalyst bed is dimensioned such that the reaction gas mixture leaves the second fixed catalyst bed with a temperature of 513 ° C. and a pressure of 2.55 bar with the following contents in an amount of 154746 Nm 3 / h:
22.9% by volume of propane,
11.9 vol.% Propene,
3.9 vol.% H 2 ,
9.2% by volume of H 2 O and
0 vol.% O 2

Diesem Produktgasgemisch A* werden zunächst 761,6 Nm3/h an molekularem Wasserstoff zugeführt. Anschließend werden mit einer Temperatur von 567°C 112792 Nm3/h an Gesamtrestgas aus der Trennzone B zugeführt. Das Gesamtrestgas weist folgende Gehalte auf:
31,1 Vol.-% Propan,
0 Vol.-% Propen,
0 Vol.-% H2,
1,9 Vol.-% H2O und
3,0 Vol.-% O2
761.6 Nm 3 / h of molecular hydrogen are first fed to this product gas mixture A *. Then 112792 Nm 3 / h of total residual gas from the separation zone B are fed at a temperature of 567 ° C. The total residual gas has the following contents:
31.1% by volume of propane,
0 vol.% Propene,
0% by volume H 2 ,
1.9 vol .-% H 2 O and
3.0 vol.% O 2

Die Zufuhr des Gesamtrestgases erfolgt nach dem Prinzip einer mit diesem Gesamtrestgas als Treibstrahl betriebenen Strahlpumpe, wobei die Förderrichtung des durch eine Treibdüse über eine Mischstrecke und einen Diffusor entspannten Treibstrahls in den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A sowie die Saugwirkung des Saugstutzens in Richtung des Gemischs aus molekularem Wasserstoff und Produktgasgemisch A* weist.The Supply of the total residual gas is carried out according to the principle of one with this Total residual gas as jet propelled jet pump, wherein the conveying direction through a motive nozzle over a Mixing section and a diffuser relaxed jet of propulsion in the second section of the reaction zone A and the suction of the Saugstutzens towards the mixture of molecular hydrogen and product gas mixture A * points.

Das dabei resultierende Reaktionsgasgemisch A* strömt in einer Menge von 267538 Nm3/h und mit einer Temperatur von 536°C und einem Druck von 2,85 bar in einen zweiten Schachtofenreaktor, der den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A bildet, ebenfalls adiabat gestaltet ist und ein Katalysatorfestbett enthält, das ebenfalls mit dem Dehydrierkatalysator gemäß Vergleichsbeispiel 1 beschickt ist. Es weist folgende Gehalte auf:
26,3 Vol.-% Propan,
6,4 Vol.-% Propen,
2,6 Vol.-% H2,
6,1 Vol.-% H2O und
1,3 Vol.-% O2
The resulting reaction gas mixture A * flows in an amount of 267538 Nm 3 / h and at a temperature of 536 ° C and a pressure of 2.85 bar in a second shaft furnace reactor, which forms the second section of the reaction zone A, is also designed adiabatic and a fixed catalyst bed which is also charged with the dehydrogenation catalyst according to Comparative Example 1. It has the following contents:
26.3% by volume of propane,
6.4% by volume of propene,
2.6% by volume of H 2 ,
6.1% by volume of H 2 O and
1.3% by volume O 2

Beim Durchströmen dieses dritten Katalysatorfestbetts wird zunächst der im Reaktionsgasgemisch A* enthaltene molekulare Sauerstoff mit dem darin enthaltenen molekularen Wasserstoff im wesentlichen vollständig zu Wasser verbrannt, wobei sich das Reaktionsgasgemisch auf 620°C erwärmt.At the Flow through This third fixed catalyst bed is first in the reaction gas mixture A * contained molecular oxygen with the molecular contained therein Hydrogen substantially completely burned to water, wherein the reaction gas mixture is heated to 620 ° C.

Die Schütthöhe des dritten Katalysatorfestbetts ist so beschaffen, dass im Reaktionsgasgemisch bis zum Verlassen desselben noch in geringfügigem Umfang heterogen katalysierte Propandehydrierung erfolgt.The Schütthöhe the third Fixed catalyst bed is such that in the reaction gas mixture heterogeneously catalyzed until leaving the same to a slight extent Propane dehydrogenation takes place.

Im Ergebnis verlassen 265745 Nm3/h Produktgasgemisch A mit einer Temperatur von 617°C und einem Druck von 2,75 bar das dritte Katalysatorfestbett. Es enthält die nachfolgenden Gehalte:
26,4 Vol.-% Propan,
6,6 Vol.-% Propen,
0,1 Vol.-% H2,
8,8 Vol.-% H2O und
0 Vol.-% O2
As a result, 265745 Nm 3 / h of product gas mixture A with a temperature of 617 ° C. and a pressure of 2.75 bar leave the third fixed catalyst bed. It contains the following contents:
26.4% by volume of propane,
6.6% by volume of propene,
0.1% by volume H 2 ,
8.8 vol .-% H 2 O and
0 vol.% O 2

Das Produktgasgemisch A wird in zwei Hälften identischer Zusammensetzung aufgeteilt.The Product gas mixture A is in two halves of identical composition divided up.

Davon wird die eine Hälfte als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs für den ersten Abschnitt der Reaktionszone A in selbigen zurückgeführt.From that will be one half as a component of the reaction gas starting mixture for the first Section of the reaction zone A in selbige recycled.

Die andere Hälfte wird über einen indirekten Wärmetauscher W für Gase der Trennzone A zugeführt. Im Wärmetauscher wird das in die Reaktionszone A zurückgeführte Restgas aus der Trennzone B auf die 567°C erwärmt.The other half will over an indirect heat exchanger W for gases the separation zone A supplied. in the heat exchangers becomes the recycled to the reaction zone A residual gas from the separation zone B to the 567 ° C heated.

In der Trennzone B wird aus der zweiten Hälfte des Produktgasgemisch A das in selbigem enthaltene Propan und Propen wie in Vergleichsbeispiel 1 absorbtiv abgetrennt und wie im Vergleichsbeispiel 1 in der Reaktionszone B der zweistufigen heterogen katalysierten Partialoxidation des Propens zu Acrylsäure unterworfen.In the separation zone B is from the second half of the product gas mixture A contained in the same propane and propene as in Comparative Example 1 absorbively separated and as in Comparative Example 1 in the reaction zone B of the two - stage heterogeneously catalyzed partial oxidation of Propens to acrylic acid subjected.

Aus dem dabei resultierenden Produktgasgemisch B wird die Acrylsäure in der Trennzone B wie im Vergleichsbeispiel 1 abgetrennt, und das dabei verbleibende Gesamtrestgas verdichtet (auf ca. 4 bar) und wie beschrieben über den Wärmetauscher W der mit dem Gesamtrestgas als Treibstrahl betriebenen Strahlpumpe zugeführt und mit dem mit molekularem Wasserstoff ergänzten Produktgasgemisch A* vereint. Die in der Trennzone B abgetrennte Menge an Acrylsäure beläuft sich auf 332 kmol/h. Die Restgasmenge in den vorstehend beschriebenen Gasgemischen besteht im wesentlichen aus molekularem Stickstoff und aus geringen Mengen an Kohlenoxiden. Das beschriebene Verfahren ist im wesentlichen ohne Minderung langanhaltend betreibbar.Out the resulting product gas mixture B, the acrylic acid in the Separation zone B as in Comparative Example 1 separated, and this remaining total residual gas compressed (to about 4 bar) and as described on the heat exchangers W supplied with the total residual gas as jet fuel jet pump and with the molecular hydrogen supplemented product gas mixture A * united. The amount of acrylic acid separated in the separation zone B is to 332 kmol / h. The amount of residual gas in the above-described Gas mixtures essentially consists of molecular nitrogen and from small amounts of carbon oxides. The method described is essentially long-lasting operable without reduction.

Beispiel 3Example 3

Beschrieben wird auch hier der stationäre Betriebszustand.described here is the stationary Operating condition.

Ein als Hordenreaktor ausgeführter und adiabat gestalteter Schachtofenreaktor weist als erster Abschnitt einer Reaktionszone A zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Katalysatorbetten auf, die jeweils als Festbett mit einem Dehydrierkatalysator gemäß Vergleichsbeispiel 1 beschickt sind. Vor jedem Festbett befindet sich ein statischer Gasmischer.One designed as a horde reactor and adiabatically designed shaft furnace reactor points as the first section a reaction zone A two in the flow direction one behind the other arranged catalyst beds, each with a fixed bed a dehydrogenation catalyst according to Comparative Example 1 are loaded. Before each fixed bed is a static Gas mixer.

Dem in Strömungsrichtung ersten Katalysatorbett wird ein Reaktionsgasausgangsgemisch zugeführt, das sich wie folgt zusammen setzt:

  • a) rückgeführtes Produktgasgemisch A, das eine Temperatur von 676°C und einen Druck von 1,75 bar aufweist in einer Menge von 106510 Nm3/h, enthaltend 12,3 Vol.-% Propan, 8,2 Vol.-% Propen (Propylen), 2,2 Vol.-% H2, 7,7 Vol.-% H2O und 0 Vol.-% O2 und
  • b) 8758 Nm3/h Roh-Propan gemäß Vergleichsbeispiel 1.
The first catalyst bed in the flow direction, a reaction gas starting mixture is fed, which is composed as follows:
  • a) recycled product gas mixture A, which has a temperature of 676 ° C and a pressure of 1.75 bar in an amount of 106510 Nm 3 / h, containing 12.3% by volume of propane, 8.2% by volume of propene (Propylene), 2.2 vol .-% H 2 , 7.7 vol .-% H 2 O and 0 vol .-% O 2 and
  • b) 8758 Nm 3 / h of crude propane according to Comparative Example 1.

Die Temperatur des Roh-Propan ist so beschaffen, dass die Temperatur des Reaktionsausgangsgemischs 652°C beträgt.The Temperature of raw propane is such that the temperature of the reaction starting mixture 652 ° C is.

Die Reaktionsgasausgangsgemischmenge beträgt 115268 Nm3/h, mit folgenden Gehalten:
19,0 Vol.-% Propan,
7,6 Vol.-% Propen,
2,0 Vol.-% H2,
7,1 Vol.-% H2O und
0 Vol.-% O2
The reaction gas starting mixture amount is 115268 Nm 3 / h, with the following contents:
19.0% by volume of propane,
7.6% by volume of propene,
2.0% by volume H 2 ,
7.1% by volume H 2 O and
0 vol.% O 2

Der Druck des Reaktionsgasausgangsgemisches beträgt vor dem Eingang in das erste Katalysatorbett 1,75 bar.Of the Pressure of the starting reaction gas mixture is before entering the first Catalyst bed 1.75 bar.

Die Schütthöhe des ersten vom Reaktionsgasausgangsgemisch durchströmten Katalysatorbetts ist so beschaffen, das das Reaktionsgasgemisch dieses Katalysatorfestbett mit folgenden Gehalten verlässt:
15,1 Vol.-% Propan,
10,6 Vol.-% Propen,
5,1 Vol.-% H2,
6,9 Vol.-% H2O und
0 Vol.-% O2
The bed height of the first catalyst bed through which the reaction gas starting mixture flows is such that the reaction gas mixture leaves this fixed catalyst bed with the following contents:
15.1% by volume of propane,
10.6% by volume of propene,
5.1% by volume H 2 ,
6.9 vol .-% H 2 O and
0 vol.% O 2

Die Verlassmenge beträgt 119308 Nm3/h. Die Verlasstemperatur beträgt 590°C und der Verlassdruck liegt bei 1,65 bar. Der im ersten Katalysatorbett sich einstellende Propanumsatz liegt bei 17,5 mol-% des zugeführten Propans.The leaving quantity is 119308 Nm 3 / h. The leaving temperature is 590 ° C and the leaving pressure is 1.65 bar. The in the first catalyst bed adjusting propane conversion is 17.5 mol% of the supplied propane.

Dem das erste Katalysatorfestbett wie beschrieben verlassenden Reaktionsgasgemisch werden 2598 Nm3/h Luft zudosiert. Die Luft ist auf 590°C vorerwärmt und ihr Druck ist so beschaffen, dass der Druck des nach der Luftdosierung resultierenden Reaktionsgasgemischs 1,65 bar beträgt.The reaction gas mixture leaving the first fixed catalyst bed as described is metered with 2598 Nm 3 / h of air. The air is preheated to 590 ° C and its pressure is such that the pressure of the reaction gas mixture resulting after the air dosing is 1.65 bar.

Beim Durchströmen des zweiten Katalysatorfestbetts werden zunächst etwa 18 % des im Reaktionsgasgemisch enthaltenen molekularen Wasserstoff mit dem in Form von Luft zudosierten molekularen Sauerstoff zu Wasser verbrannt. Dabei erwärmt sich das Reaktionsgasgemisch auf 618°C. Im weiteren Verlauf des Durchströmens des zweiten Katalysatorfestbetts erfolgt heterogen katalysierte Dehydrierung des Propans. Die Schütthöhe des zweiten Katalysatorfestbetts ist dabei so bemessen, dass das Reaktionsgasgemisch das zweite Katalysatorfestbett mit einer Temperatur von 546°C und einem Druck von 1,55 bar mit folgenden Gehalten in einer Menge von 124387 Nm3/h verlässt:
12,0 Vol.-% Propan,
12,6 Vol.-% Propen,
6,6 Vol.-% H2,
7,5 Vol.-% H2O und
0 Vol.-% O2
As it flows through the second fixed catalyst bed about 18% of the molecular hydrogen contained in the reaction gas mixture are first burned to water with the metered in the form of air molecular oxygen. The reaction gas mixture heats up to 618 ° C. As the second catalyst fixed bed flows through, heterogeneously catalyzed dehydrogenation of the propane takes place. The bed height of the second fixed catalyst bed is dimensioned such that the reaction gas mixture leaving the second fixed catalyst bed with a temperature of 546 ° C and a pressure of 1.55 bar with the following contents in an amount of 124387 Nm 3 / h:
12.0% by volume of propane,
12.6% by volume of propene,
6.6 vol.% H 2 ,
7.5 vol .-% H 2 O and
0 vol.% O 2

Diesem Produktgasgemisch A* werden anschließend mit einer Temperatur von 627°C 89715 Nm3/h an Gesamtrestgas aus der Trennzone B zugeführt. Das Gesamtrestgas weist folgende Gehalte auf:
14,6 Vol.-% Propan,
0 Vol.-% Propen,
0 Vol.-% H2,
1,9 Vol.-% H2O und
3,0 Vol.-% O2
89715 Nm 3 / h of total residual gas from the separation zone B are then fed to this product gas mixture A * at a temperature of 627 ° C. The total residual gas has the following contents:
14.6% by volume of propane,
0 vol.% Propene,
0% by volume H 2 ,
1.9 vol .-% H 2 O and
3.0 vol.% O 2

Die Zufuhr des Gesamtrestgases erfolgt nach dem Prinzip einer mit diesem Gesamtrestgas als Treibstrahl betriebenen Strahlpumpe, wobei die Förderrichtung des durch eine Treibdüse über eine Mischstrecke und einen Diffusor entspannten Treibstrahls in den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A sowie die Saugrichtung des Saugstutzens in Richtung des Gemischs aus molekularem Wasserstoff und Produktgasgemisch A* weist.The Supply of the total residual gas is carried out according to the principle of one with this Total residual gas as jet propelled jet pump, wherein the conveying direction through a motive nozzle over a Mixing section and a diffuser relaxed jet of propulsion in the second section of the reaction zone A and the suction of the Saugstutzens towards the mixture of molecular hydrogen and product gas mixture A * points.

Das dabei resultierende Reaktionsgasgemisch A* strömt in einer Menge von 214102 Nm3/h und mit einer Temperatur von 580°C und einem Druck von 1,85 bar in einen zweiten Schachtofenreaktor, der den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A bildet, ebenfalls adiabat gestaltet ist und ein Katalysatorfestbett enthält, das ebenfalls mit dem Dehydrierkatalysator gemäß Vergleichsbeispiel 1 beschickt ist. Es weist folgende Gehalte auf:
13,1 Vol.-% Propan,
7,3 Vol.-% Propen,
3,8 Vol.-% H2,
5,2 Vol.-% H2O und
1,3 Vol.-% O2
The resulting reaction gas mixture A * flows in an amount of 214102 Nm 3 / h and with a temperature of 580 ° C and a pressure of 1.85 bar in a second shaft furnace reactor, which forms the second section of the reaction zone A, is also designed adiabatic and a fixed catalyst bed which is also charged with the dehydrogenation catalyst according to Comparative Example 1. It has the following contents:
13.1% by volume of propane,
7.3% by volume of propene,
3.8% by volume H 2 ,
5.2% by volume of H 2 O and
1.3% by volume O 2

Beim Durchströmen dieses dritten Katalysatorfestbetts wird zunächst der im Reaktionsgasgemisch A* enthaltene molekulare Sauerstoff mit dem darin enthaltenen mole kularen Wasserstoff im wesentlichen vollständig zu Wasser verbrannt, wobei sich das Reaktionsgasgemisch auf 692°C erwärmt.At the Flow through This third fixed catalyst bed is first in the reaction gas mixture A * contained molecular oxygen with the molecular glands contained therein Hydrogen substantially completely burned to water, wherein the reaction gas mixture heated to 692 ° C.

Die Schütthöhe des dritten Katalysatorfestbetts ist so beschaffen, dass im Reaktionsgasgemisch bis zum Verlassen desselben noch in geringfügigem Umfang heterogen katalysierte Propandehydrierung erfolgt.The Schütthöhe the third Fixed catalyst bed is such that in the reaction gas mixture heterogeneously catalyzed until leaving the same to a slight extent Propane dehydrogenation takes place.

Im Ergebnis verlassen 213021 Nm3/h Produktgasgemisch A mit einer Temperatur von 677°C und einem Druck von 1,75 bar das dritte Katalysatorfestbett. Es enthält die nachfolgenden Gehalte:
12,3 Vol.-% Propan,
8,2 Vol.-% Propen,
2,2 Vol.-% H2,
7,7 Vol.-% H2O und
0 Vol.-% O2
As a result, 213021 Nm 3 / h of product gas mixture A with a temperature of 677 ° C. and a pressure of 1.75 bar leave the third fixed catalyst bed. It contains the following contents:
12.3% by volume of propane,
8.2% by volume of propene,
2.2% by volume of H 2 ,
7.7 vol .-% H 2 O and
0 vol.% O 2

Das Produktgasgemisch A wird in zwei Hälften identischer Zusammensetzung aufgeteilt.The Product gas mixture A is in two halves of identical composition divided up.

Davon wird die eine Hälfte als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs für den ersten Abschnitt der Reaktionszone A in selbigen zurückgeführt.From that will be one half as a component of the reaction gas starting mixture for the first Section of the reaction zone A in selbige recycled.

Die andere Hälfte wird über einen indirekten Wärmetauscher W für Gase der Trennzone A zugeführt. Im Wärmetauscher wird das in die Reaktionszone A zurückgeführte Restgas aus der Trennzone B auf die 627°C erwärmt.The other half will over an indirect heat exchanger W for gases the separation zone A supplied. in the heat exchangers becomes the recycled to the reaction zone A residual gas from the separation zone B to the 627 ° C heated.

In der Trennzone B wird aus der zweiten Hälfte des Produktgasgemisch A das in selbigem enthaltene Propan und Propen wie in Vergleichsbeispiel 1 absorbtiv abgetrennt und wie im Vergleichsbeispiel 1 in der Reaktionszone B der zweistufigen heterogen katalysierten Partialoxidation des Propens zu Acrylsäure unterworfen.In the separation zone B is from the second half of the product gas mixture A contained in the same propane and propene as in Comparative Example 1 absorbively separated and as in Comparative Example 1 in the reaction zone B of the two - stage heterogeneously catalyzed partial oxidation of Propens to acrylic acid subjected.

Aus dem dabei resultierenden Produktgasgemisch B wird die Acrylsäure in der Trennzone B wie im Vergleichsbeispiel 1 abgetrennt, und das dabei verbleibende Gesamtrestgas verdichtet (auf ca. 4 bar) und wie beschrieben über den Wärmetauscher W der mit dem Gesamtrestgas als Treibstrahl betriebenen Strahlpumpe zugeführt und mit dem Produktgasgemisch A* vereint. Die in der Trennzone B abgetrennte Menge an Acrylsäure beläuft sich auf 332 kmol/h. Die Restgasmenge in den vorstehend beschriebenen Gasgemischen besteht im wesentlichen aus molekularem Stickstoff und aus geringen Mengen an Kohlenoxiden. Das beschriebene Verfahren ist im wesentlichen ohne Minderung langanhaltend betreibbar.Out the resulting product gas mixture B, the acrylic acid in the Separation zone B as in Comparative Example 1 separated, and this remaining total residual gas compressed (to about 4 bar) and as described on the heat exchangers W supplied with the total residual gas as jet fuel jet pump and combined with the product gas mixture A *. The separated in the separation zone B Amount of acrylic acid amounts at 332 kmol / h. The amount of residual gas in the above-described Gas mixtures essentially consists of molecular nitrogen and from small amounts of carbon oxides. The method described is essentially long-lasting operable without reduction.

US Provisional Patent Application No. 60/584,469, eingereicht am 01.07.2004, ist eingefügt in die vorliegende Anmeldung durch Literaturhinweis. Im Hinblick auf die obengenannten Lehren sind zahlreiche Änderung und Abweichungen von der vorliegenden Erfindung möglich. Man kann deshalb davon ausgehen, dass die Erfindung, im Rahmen der beifügten Ansprüche, anders als hierin spezifisch beschrieben, ausgeführt werden kann.US Provisional Patent Application No. 60 / 584,469, filed Jul. 1, 2004, is inserted in the present application by reference. In terms of There are many changes and deviations from the above teachings of the present invention possible. It can therefore be assumed that the invention, in the context of while adding to it Claims, other than specifically described herein.

Claims (41)

Verfahren zur Herstellung von Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch aus Propan, bei dem man A) einer ersten Reaktionszone A wenigstens zwei gasförmige, Propan enthaltende Zufuhrströme zuführt, von denen wenigstens einer Frischpropan enthält, und in der Reaktionszone A ihr so zugeführtes Propan einer heterogen katalysierten Dehydrierung unterwirft, wobei ein Propan und Propylen enthaltendes Produktgasgemisch A erhalten wird, B) aus der Reaktionszone A Produktgasgemisch A herausführt und in einer ersten Trennzone A von den im Produktgasgemisch A enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen, Bestandteilen wenigstens eine Teilmenge abtrennt, und dabei verbleibendes, Propan und Propylen enthaltendes, Produktgasgemisch A' C) in einer zweiten Reaktionszone B zur Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors verwendet und in dem wenigstens einen Oxidationsreaktor das im Produktgasgemisch A' enthaltene Propylen einer heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation mit molekularem Sauerstoff zu einem Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch als Zielprodukt sowie überschüssigen molekularen Sauerstoff enthaltenden Produktgasgemisch B unterwirft, D) aus der Reaktionszone B Produktgasgemisch B herausführt und in einer zweiten Trennzone B im Produktgasgemisch B enthaltenes Zielprodukt abtrennt und von dem dabei verbleibenden, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden Restgas wenigstens eine nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltende Teilmenge als einen der wenigstens zwei Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A rückführt, dadurch gekennzeichnet, dass diese Rückführung in die Reaktionszone A längs des Reaktionspfads der heterogen katalysierten Dehydrierung des Propans in der Reaktionszone A so erfolgt, dass an der Zufuhrstelle bereits wenigstens 5 mol-% des der Reaktionszone A über die anderen Zufuhrströme zugeführten Propan in der Reaktionszone A dehydrierend umgesetzt sind.Process for the preparation of acrolein, or acrylic acid, or their mixture of propane, in which A) a first reaction zone A feeds at least two gaseous, propane-containing feed streams, of which at least one contains fresh propane, and in the reaction zone A her thus supplied propane a heterogeneously catalyzed dehydrogenation to give a propane and propylene-containing product gas mixture A is obtained, B) leads out of the reaction zone A product gas mixture A and separated in a first separation zone A from the components contained in the product gas mixture A, propane and propylene different components at least a subset and thereby remaining, propane and propylene containing, product gas mixture A 'C) used in a second reaction zone B for charging at least one oxidation reactor and in the at least one oxidation reactor contained in the product gas mixture A' propylene of a heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation with m O) to form an acrolein, or acrylic acid, or mixtures thereof as the target product and excess molecular oxygen containing product gas mixture B, D) from the reaction zone B product gas mixture B leads and separates in a second separation zone B contained in the product gas mixture B target product and of the remaining, unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene-containing residual gas at least one unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene containing subset as one of the at least two propane-containing feed streams in the reaction zone A, characterized in that this feedback in the Reaction zone A along the reaction path of the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of the propane in the reaction zone A is carried out so that at the feed point already at least 5 mol% of the reaction zone A on the other Z. Feed streams fed propane are reacted in the reaction zone A dehydrating. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Hälfte des in der Trennzone B verbleibenden, nicht umgesetztes Propan, molekula- ren Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden Restgases in die Reaktionszone A rückgeführt wird.Method according to claim 1, characterized in that that at least half of unreacted propane remaining in separation zone B, Molecular oxygen and optionally unreacted propylene-containing residual gas is recycled to the reaction zone A. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge des in der Trennzone B verbleibenden, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden Restgases in die Reaktionszone A rückgeführt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the total amount of remaining in the separation zone B, not converted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene-containing residual gas in the reaction zone A is returned. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung von in der Trennzone B verbleibendem, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendem Restgas in die Reaktionszone A nur an einer Stelle der Reaktionszone A erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the repatriation of in the separation zone B remaining, unreacted propane, molecular Oxygen and optionally unreacted propylene containing Residual gas in the reaction zone A only at one point of the reaction zone A takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung von in der Trennzone B verbleibendem, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendem Restgas in die Reaktionszone A über mehrere hintereinander angeordnete Zufuhrstellen verteilt erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the repatriation of in the separation zone B remaining, unreacted propane, molecular Oxygen and optionally unreacted propylene containing Residual gas in the reaction zone A via several successively arranged feed points distributed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung von in der Trennzone B verbleibendem, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendem Restgas in die Reaktionszone A so erfolgt, dass an der Zufuhrstelle wenigstens 20 mol-% des der Reaktionszone A über die anderen Zufuhrströme zugeführten Propan in der Reaktionszone A dehydrierend umgesetzt sind.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the repatriation of in the separation zone B remaining, unreacted propane, molecular Oxygen and optionally unreacted propylene containing Residual gas in the reaction zone A is carried out so that at the feed point at least 20 mol% of the propane fed to the reaction zone A via the other feed streams are reacted in the reaction zone A dehydrating. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung von in der Trennzone B verbleibendem, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendem Restgas in die Reaktionszone A so erfolgt, dass an der Zufuhrstelle wenigstens 30 mol-% des der Reaktionszone A über die anderen Zufuhrströme zugeführten Propan in der Reaktionszone A dehydrierend umgesetzt sind.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the repatriation of in the separation zone B remaining, unreacted propane, molecular Oxygen and optionally unreacted propylene containing Residual gas in the reaction zone A is carried out so that at the feed point at least 30 mol% of the propane fed to the reaction zone A via the other feed streams are reacted in the reaction zone A dehydrating. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt des in die Reaktionszone A rückgeführten, in der Trennzone B verbleibenden, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden, Restgases an molekularem Sauerstoff 0,5 bis 10 Vol.-% beträgt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized the content of the recycled to the reaction zone A, remaining in the separation zone B, unreacted propane, molecular oxygen, and optionally unreacted propylene containing, residual gas at molecular Oxygen is 0.5 to 10 vol .-%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt des in die Reaktionszone A rückgeführten, in der Trennzone B verblei benden, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden, Restgases an molekularem Sauerstoff 2 bis 5 Vol.-% beträgt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that the content of the recirculated to the reaction zone A, in the separation zone B Blei remaining, unreacted propane, molecular oxygen, and optionally unreacted propylene containing, residual gas at molecular Oxygen is 2 to 5 vol .-%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Propanmenge, die der Reaktionszone A über aus der Trennzone B stammendes rückgeführtes Restgas zugeführt wird, zu der Propanmenge, die der Reaktionszone A über andere Zufuhrströme insgesamt zugeführt wird, 0,1 bis 10 beträgt.Method according to one of claims 1 to 9, characterized that the ratio the amount of propane, that of the reaction zone A via coming from the separation zone B. recycled residual gas is fed to the amount of propane, the reaction zone A over other supply streams in total supplied is 0.1 to 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionszone A als Propan enthaltende Zufuhrströme nur aus der Trennzone B stammendes Restgas und Roh-Propan als Frischpropan zugeführt werden.Method according to one of claims 1 to 10, characterized that the reaction zone A as propane-containing feed streams only from the separation zone B originating residual gas and crude propane as fresh propane supplied become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Reaktionszone A befindliche Reaktionsgasgemisch an der Zufuhrstelle für das aus der Trennzone B stammende Restgas, bezogen auf die in ihm enthaltene molare Menge an Propan, einen höheren molaren Wasserstoffgehalt aufweist, als das der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgasausgangsgemisch.Method according to one of claims 1 to 11, characterized that in the reaction zone A reaction gas mixture at the feed station for the originating from the separation zone B residual gas, based on the in him contained molar amount of propane, a higher molar hydrogen content has, as the reaction zone A supplied reaction gas starting mixture. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das sich in der Reaktionszone A an der Zufuhrstelle für das aus der Trennzone B stammende Restgas aus diesem zugeführten Restgas und dem vor dieser Restgaszuführung an der Zufuhrstelle in der Reaktionszone A vorliegenden Reaktionsgasgemisch bildende Reaktionsgasgemisch, bezogen auf die in ihm enthaltene molare Menge an Propan, einen höheren molaren Wasserstoffgehalt aufweist, als das der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgasausgangsgemisch.Method according to one of claims 1 to 12, characterized that is in the reaction zone A at the feed point for the the separation zone B derived residual gas from this supplied residual gas and before this residual gas supply at the feed point in the reaction zone A present reaction gas mixture forming reaction gas mixture, based on the contained in it molar amount of propane, a higher having molar hydrogen content than that of the reaction zone A. supplied Starting reaction gas mixture. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionstemperaturen in der Reaktionszone A 300 bis 800°C betragen.Method according to one of claims 1 to 13, characterized the reaction temperatures in the reaction zone A are from 300 to 800 ° C. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reaktionszone A Dehydrierkatalysatoren mitverwendet werden, die 10 bis 99,9 Gew.-% Zirkondioxid, 0 bis 60 Gew.-% Aluminiumoxid, Siliciumdioxid und/oder Titandioxid und 0,1 bis 10 Gew.-% mindestens eines Elements der ersten oder zweiten Hauptgruppe, eines Elements der dritten Nebengruppe, eines Elements der achten Nebengruppe des Periodensystems der Elemente, Lanthan und/oder Zinn mit der Maßgabe enthalten, dass die Summe der Gewichtsprozente 100 Gew.-% ergibt.Method according to one of claims 1 to 14, characterized that in the reaction zone A dehydrogenation catalysts concomitantly used containing 10 to 99.9% by weight of zirconium dioxide, 0 to 60% by weight of aluminum oxide, Silica and / or titanium dioxide and 0.1 to 10 wt% at least an element of the first or second main group, an element the third subgroup, an element of the eighth subgroup of the periodic table of the elements, lanthanum and / or tin with the proviso that the sum % by weight gives 100% by weight. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reaktionszone A als Katalysatoren Katalysatorstränge und/oder Katalysatorringe verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 15, characterized that in the reaction zone A as catalysts catalyst strands and / or Catalyst rings are used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktionszone A ein Hordenreaktor verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that a tray reactor is used as reaction zone A. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Reaktionszone A erzielte Umsatz an Propan, bezogen auf der Reaktionszone A insgesamt zugeführtes Propan und bezogen auf einmaligen Durchgang durch die Reaktionszone A, 30 bis 60 mol-% beträgt.Method according to one of claims 1 to 17, characterized that the conversion achieved in reaction zone A is based on propane on the reaction zone A total supplied propane and based on single pass through the reaction zone A, 30 to 60 mol% is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Reaktionszone A erzielte Umsatz an Propan, bezogen auf der Reaktionszone A insgesamt zugeführtes Propan und bezogen auf einmaligen Durchgang durch die Reaktionszone A, 40 bis 50 mol-% beträgt.Method according to one of claims 1 to 17, characterized that the conversion achieved in reaction zone A is based on propane on the reaction zone A total supplied propane and based on single pass through the reaction zone A, 40 to 50 mol% is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 sowie 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass man das in der Reaktionszone A gebildete Produktgasgemisch A in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufteilt, eine der beiden Teilmengen als einen der Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A zurückführt und von der anderen Teilmenge aus der Reaktionszone A heraus in die erste Trennzone A führt.Method according to one of claims 1 to 10 and 12 to 19, characterized in that the one formed in the reaction zone A. Product gas mixture A is divided into two subsets of identical composition, one of the two subsets as one of the propane-containing feed streams in the Reaction zone A returns and from the other subset of the reaction zone A out in the first separation zone A leads. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Reaktionszone A rückgeführte Teilmenge des Produktgasgemischs A, bezogen auf die Gesamtmenge an in der Reaktionszone A gebildetem Produktgasgemisch A, 30 bis 70 Vol.-% beträgt.Method according to claim 20, characterized in that that the recycled into the reaction zone A subset of the product gas mixture A, based on the total amount of product gas mixture formed in the reaction zone A. A, 30 to 70 vol .-% is. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Reaktionszone A rückgeführte Teilmenge des Produktgasgemischs A, bezogen auf die Gesamtmenge an in der Reaktionszone A gebildetem Produktgasgemisch A, 40 bis 60 Vol.-% beträgt.Method according to claim 20, characterized in that that the recycled into the reaction zone A subset of the product gas mixture A, based on the total amount of product gas mixture formed in the reaction zone A. A, 40 to 60 vol .-% is. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Reaktionszone A rückgeführte Teilmenge des Produktgasgemischs A als Bestandteil des der Reaktionszone A zugeführten Reaktionsgasausgangsgemischs in die Reaktionszone A rückgeführt wird.Method according to one of claims 20 to 22, characterized that the recycled into the reaction zone A subset of the product gas mixture A as a component of the reaction zone A supplied starting reaction gas mixture is recycled to the reaction zone A. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktionszone A mit der Maßgabe gestaltet und betreibt, dass sie aus einem ersten und aus einem zweiten Abschnitt besteht, wobei man I. dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A wenigstens einen, gasförmiges Propan enthaltenden Zufuhrstrom zuführt, der Frischpropan enthält, und in diesem ersten Abschnitt der Reaktionszone A das ihm so zugeführte Propan einer heterogen katalysierten Dehydrierung unterwirft, wobei ein Propan, Propylen und molekularer Wasserstoff enthaltendes Produktgasgemisch A* erhalten wird, bei dessen Erhalt wenigstens 5 mol-% des dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A zugeführten Propan in diesem ersten Abschnitt der Reaktionszone A dehydrierend umgesetzt worden sind und das, bezogen auf die in ihm enthaltene molare Menge an Propan, eine größere molare Menge an molekularem Wasserstoff enthält, als das dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgasausgangsgemisch; II. dem Produktgasgemisch A* anschließend molekularen Sauerstoff, nicht umgesetztes Propan und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes Restgas aus der Trennzone B zuführt und das dabei resultierende Reaktionsgasgemisch A* dem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A zuführt, und III. in diesem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A unter Ausbildung des Propan und Propylen enthaltenden Produktgasgemischs A im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenen molekularen Sauerstoff mit im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenem molekularen Wasserstoff heterogen katalysiert zu Wasser verbrennt und im Reaktionsgasgemisch A* enthaltenes Propan gegebenenfalls heterogen katalysiert zu Propylen dehydriert.Method according to one of claims 1 to 23, characterized that one designs and operates the reaction zone A with the proviso that it consists of a first and a second section, wherein you I. the first section of the reaction zone A at least one, gaseous Propane-containing feed stream containing fresh propane, and in this first section of the reaction zone A, the propane so supplied a heterogeneously catalyzed dehydrogenation, wherein a Propane, propylene and molecular hydrogen containing product gas mixture A * is obtained, upon receipt of which at least 5 mol% of the first Section of the reaction zone A supplied propane in this first Section of the reaction zone A have been reacted dehydrating and that, based on the molar amount of propane contained in it, one larger molars Amount of molecular hydrogen contains, than that of the first section the reaction zone A supplied Starting reaction gas mixture; II. The product gas mixture A * then molecular Oxygen, unreacted propane and optionally unreacted Propylene-containing residual gas from the separation zone B feeds and the resulting reaction gas mixture A * the second section the reaction zone A supplies, and III. in this second section of the reaction zone A below Formation of the propane and propylene-containing product gas mixture A molecular oxygen contained in the reaction gas mixture A * with heterogeneous in the reaction gas mixture A * contained molecular hydrogen catalyses burned to water and contained in the reaction gas mixture A * Propane optionally dehydrogenated heterogeneously catalyzed to propylene. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt der Reaktionszone A adiabat gestaltet wird.Method according to Claim 24, characterized that the first section of the reaction zone A is made adiabatic. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt der Reaktionszone A adiabat gestaltet wird.Method according to claim 24 or 25, characterized that the second section of the reaction zone A adiabatic designed becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der erste als auch der zweite Abschnitt der Reaktionszone A mit der Maßgabe adiabat gestaltet wird, dass – die auf den einmaligen Durchgang des dem ersten Abschnitt der Reaktionszone A zugeführten Reaktionsgasausgangsgemisch durch den ersten Abschnitt der Reaktionszone A bezogene Bruttowärmetönung endotherm bis autotherm, und – die auf den einmaligen Durchgang des dem zweiten Abschnitt des Reaktionszone A zugeführten Reaktionsgasgemischs A* durch den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A bezogene Bruttowärmetönung exotherm ist.Method according to one of claims 24 to 26, characterized that both the first and the second section of the reaction zone A with the proviso adiabat is designed that - the one-time passage the reaction gas starting mixture fed to the first section of reaction zone A. gross calorific value obtained by the first section of reaction zone A is endothermic until autothermic, and - the on the one-time passage of the second section of the reaction zone A supplied Reaction gas mixture A * through the second section of the reaction zone A gross calorific value is exothermic. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt der Reaktionszone Hordenstruktur aufweist.Method according to one of Claims 24 to 27, characterized the first section of the reaction zone has a horde structure. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktgasgemisch A weniger als 5 Vol-% molekularen Wasserstoff enthält.Method according to one of claims 24 to 28, characterized that the product gas mixture A less than 5% by volume of molecular hydrogen contains. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Abschnitt der Reaktionszone A in einem Reaktor untergebracht sind.Method according to one of Claims 24 to 29, characterized that the first and the second section of the reaction zone A in a Reactor are housed. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktgasgemisch A in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufgeteilt und die eine der beiden Teilmengen in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A rückgeführt wird.Method according to one of claims 24 to 30, characterized that the product gas mixture A in two subsets of identical composition split and the one of the two subsets in the first section the reaction zone A is recycled. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Produktgasgemisch A* das nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltende Restgas aus der Trennzone B nach dem Prinzip einer mit diesem Restgas als Treibstrahl betriebenen Strahlpumpe zuführt, wobei die Förderrichtung des durch eine Treibdüse über eine Mischstrecke und einen Diffusor entspannten Treibstrahls in den zweiten Abschnitt der Reaktionszone A und die Saugwirkung des Saugstutzens in Richtung des ersten Abschnitts der Reaktionszone A weist und die Verbindung Saugstutzen-Mischstrecke-Diffusor die alleinige Verbindung zwischen den beiden Abschnitten der Reaktionszone A bildet.Method according to one of claims 24 to 31, characterized that the product gas mixture A *, the unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene Containing residual gas from the separation zone B according to the principle of this residual gas supplied as a jet propelled jet pump, wherein the conveying direction through a motive nozzle over a Mixing section and a diffuser relaxed jet of propulsion in the second section of the reaction zone A and the suction of the suction nozzle towards the first portion of the reaction zone A and the connection suction nozzle mixed-route diffuser the sole link forms between the two sections of the reaction zone A. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass man den Druck des Treibstrahls so wählt, dass der Druck des sich im zweiten Abschnitt der Reaktionszone A ausbildenden Produktgasgemischs A oberhalb des Drucks, des sich im ersten Abschnitt der Reaktionszone A ausbildenden Produktgasgemischs A* liegt.Method according to claim 32, characterized in that that one chooses the pressure of the propulsion jet so that the pressure of the in the second section of the reaction zone A forming product gas mixture A above the pressure in the first section of the reaction zone A forming product gas mixture A * is. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktgasgemisch A in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufgeteilt und die eine der beiden Teilmengen in einer Art natürlichem Umlauf dem Druckgefälle zwischen dem Produktgasgemisch A und dem Produktgasgemisch A* folgend in den ersten Abschnitt der Reaktionszone A rückgeführt wird.Method according to claim 33, characterized that the product gas mixture A in two subsets of identical composition split and one of the two subsets in a kind of natural circulation the pressure gradient between the product gas mixture A and the product gas mixture A * following is recycled to the first section of reaction zone A. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Trennzone A geführte Produktgasgemisch über einen indirekten Wärmeaustauscher in die Trennzone A geführt wird, um in diesem indirekten Wärmeaustauscher das Frischpropan und/oder das Restgas aus der Trennzone B zu erwärmen.Method according to one of claims 1 to 34, characterized that is guided into the separation zone A. Product gas mixture over an indirect heat exchanger led into the separation zone A. is going to be in this indirect heat exchanger to heat the fresh propane and / or the residual gas from the separation zone B. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass keiner der beiden Reaktionszonen A, B und keiner der beiden Trennzonen A, B externer Wasserdampf zugeführt wird.Method according to one of claims 1 to 35, characterized that neither of the two reaction zones A, B and neither Separation zones A, B external water vapor is supplied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktgasgemisch A in der Trennzone B mit einem organischen Lösungsmittel in Kontakt gebracht wird, in welchem Propan und Propylen absorbiert werden.Method according to one of claims 1 to 36, characterized that the product gas mixture A in the separation zone B with an organic solvent is contacted in which propane and propylene absorbs become. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszone B als zweistufige heterogen katalysierte Gasphasen-Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure gestaltet wird.Method according to one of claims 1 to 37, characterized that the reaction zone B as a two-stage heterogeneously catalyzed Gas-phase partial oxidation from propylene to acrylic acid is designed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielproduktabtrennung in der Reaktionszone B durch Absorption des Zielproduktes in einem Absorptionsmittel oder durch fraktionierende Kondensation des Produktgasgemischs B erfolgt.Method according to one of claims 1 to 38, characterized in that the Zielproduktabtren tion in the reaction zone B by absorption of the target product in an absorbent or by fractional condensation of the product gas mixture B. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Trennzone B verbleibende und in die Reaktionszone A rückgeführte Restgas folgende Bestandteile mit den nachfolgenden Gehalten aufweist: 10 bis 40 Vol.-% Propan, 0 bis 1 Vol.-% Propen, > 0 bis 5 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 1 bis 10 Vol.-% Wasserdampf und 0 bis 0,5 Vol.-% molekularer Wasserstoff.Method according to one of claims 1 to 39, characterized that remaining in the separation zone B and in the reaction zone A recycled residual gas having the following constituents with the following contents: 10 up to 40% by volume of propane, 0 to 1% by volume of propene, > 0 to 5 vol .-% molecular Oxygen, 1 to 10 vol .-% water vapor and 0 to 0.5 Vol .-% molecular hydrogen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reaktionszone A das molare Verhältnis von im Reaktionsgasgemisch enthaltenem Propylen zu im Reaktionsgasgemisch enthaltenem molekularem Wasserstoff den Wert 10 an keiner Stelle überschreitet.Method according to one of claims 1 to 40, characterized that in the reaction zone A, the molar ratio of in the reaction gas mixture Propylene contained in the reaction gas mixture contained molecular Hydrogen does not exceed the value 10 at any point.
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