BRPI0418849B1

BRPI0418849B1 - Produção de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico

Info

Publication number: BRPI0418849B1
Application number: BRPI0418849-7A
Authority: BR
Inventors: Shuhei Yada; Hiroki Kawahara; Yukihiro Hasegawa
Original assignee: Mitsubishi Chem Corp
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2014-09-09
Also published as: ES2329377T3; EP1748041A4; BRPI0418849C8; BRPI0418849B8; US20080071109A1; EP1748041B1; BRPI0418849A; JP2005330205A; RU2346929C2; CN1697803A; AU2004319730A1; RU2006145023A; ZA200609590B; WO2005110960A1; EP1748041A1; US7868202B2

Description

"PROCESSO PARA PRODUçãO DE (MET)ACROLEÍNA OU ÁCIDO (MET)ACRÍLICO" CAMPO TÉCNICO

Esta invenção se refere a um processo para produ- ção de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico. Mais particu- larmente, refere-se a um processo produtivo por um processo no qual (met)acroleína ou ácido (met)acrílico é produzido eficientemente por condução de oxidação catalítica em fase gasosa de propileno, propano ou isobutileno, usando oxigênio molecular.

INFORMAçÕES ANTECEDENTES

Met(acroleína) ou ácido (met)acrílico é produzido geralmente por uma reação de oxidação catalítica em fase ga- sosa de propileno, propano ou isobutileno, usando um reator multitubular e usando oxigênio molecular ou um gás contendo oxigênio molecular, na presença de um catalisador de óxido composto. A referência de patente 1 (JP-A-8-98147) descreve um processo no qual a temperatura de um fluido para remoção de calor (que vai ser referido a seguir como "meio térmico") é equalizada por controle de uma diferença de temperatura em um reator, da sua entrada para a saída, a uma faixa de 2 a 10°C ou menos, por adoção de um fluxo paralelo do fluxo do meio térmico no casco do reator, com a direção de escoamento de um gás de reação alimentado ao reator e também adotando o serpenteamento em ascensão do fluxo do meio térmico usando defletores.

Propostas são extremamente raras relativas ao e- quipamento para controle da temperatura de reação, com a fi- nalidade de controlar substancialmente a reação tendo um grande valor calorífico.

Referência de Patente 1: JP-A-8-92147 DESCRIçãO DA INVENçãO

PROBLEMAS QUE A INVENçãO VAI RESOLVER 0 objeto da invenção é propor um aparelho capaz de controlar a temperatura de reação excelente, que é uma base para uma operação estável de um processo de oxidação catalí- tica em fase gasosa, sem desativação do catalisador de um reator, e um processo para produção de (met)acroleína ou á- cido (met)acrílico usando o mesmo. 0 reator multitubular geralmente usado no processo de oxidação catalítica em fase gasosa é um para obtenção de um produto oxidado por uma reação de oxidação, na qual um catalisador sólido é colocado nele e deixado entrar em con- tato com uma matéria-prima.

Uma vez que um grande número de tubos (um atado de tubos) é, em geral, disposto verticalmente no reator multi- tubular, o lado do fluido de processo pode ser escoado para cima ou para baixo, por alimentação de um fluido de processo do lado superior ou inferior. 0 meio térmico pode ser também suprido ao lado do casco do reator do lado superior ou infe- rior. Isto é, 1) um sistema de escoamento paralelo de escoa- mento para baixo no lado do fluido de processo / escoamento para baixo do meio térmico; 2) um sistema de escoamento pa- ralelo de escoamento para cima no lado do fluido de proces- so/ escoamento para cima do meio térmico; 3) um sistema de escoamento em contracorrente de escoamento para cima no lado do fluido de processo / escoamento para baixo do meio térmi- co; e 4) um sistema de escoamento em contracorrente de esco- amento para baixo no lado do fluido de processo / escoamento para baixo do meio térmico, podem ser considerados, Nesse reator multitubular, uma temperatura neces- sária para a reação é mantida por circulação de um meio tér- mico de temperatura controlada em torno do lado de fora do seu atado de tubos de reação (lado do casco) , e, ao mesmo tempo, um processo é introduzido no qual deterioração ou de- sativação de um catalisador nos tubos, devido a um aumento excessivo da temperatura do fluido de processo (formação de ponto quente - ponto ativo), é impedida por condução simul- tânea de troca térmica entre o fluido de processo (um gás de processo no caso da reação de oxidação catalítica em fase gasosa) e o meio térmico, como o caso de um trocador de ca- lor usado freqüentemente em plantas químicas.

No entanto, quando produzido por condução de rea- ção de oxidação catalítica em fase gasosa de propileno, pro- pano ou isobutileno, usando oxigênio molecular ou um gás contendo oxigênio molecular, na presença de um catalisador de oxido composto, o calor de reação da reação de oxidação catalítica em fase gasosa é tão alto que há muitos casos ge- radores de problemas, devido ao controle de temperatura ine- ficiente nos muitos dispositivos concebidos conhecidos con- vencionalmente, mesmo quando um catalisador projetado minu- ciosamente é usado, tal como a deterioração do catalisador devido a uma temperatura muito alta de uma posição específi- ca da camada de catalisador, uma reação de fuga provocada ao exceder-se a temperatura aceitável do catalisador, ou o ca- talisador fica inútil.

Uma das causas é que a temperatura do meio térmico fora do atado de tubos de reação (lado do casco), que é uma base do equipamento industrial, não pode ser ajustada a um valor predeterminado. É geralmente conduzido de modo que um meio térmi- co, tendo uma maior temperatura devido â absorção de calor de reação, seja resfriado e ajustado a uma temperatura pre- determinada, e depois novamente circulado no reator, mas no caso de uma matéria-prima de (met) acroleína ou ácido (met)acrílico e oxigênio molecular ou um gás contendo oxigê- nio molecular, é, em geral, para impedir que a reação de fu- ga mencionada acima na camada de catalisador, que essa cir- culação seja conduzida por seleção do tipo e da quantidade de meio térmico, de modo que a sua capacidade calorífica fi- que extremamente grande, controlando, desse modo, a diferen- ça de temperatura entre a entrada do reator e a saída (após a etapa endotérmica de calor de reação), a um nível de 1 a 3 °C.

Um trocador de calor é geralmente usado com a fi- nalidade de corrigir essa pequena diferença de temperatura de uma grande quantidade do meio térmico, e uma mistura de nitrato (salitre) é freqüentemente usada como o meio térmico a ser usado devido à condição de temperatura, mas uma vez que o salitre tem um ponto de fusão relativamente alto e, portanto, é facilmente solidificado, induz falha operacional de uma válvula, a ser usada no controle de temperatura, de modo que o controle da temperatura delicado do catalisador e da estrutura do reator, que pode impedir a reação de fuga) é induzido em alguns casos. A invenção foi produzida considerando-se as cir- cunstâncias reais mencionadas acima, e o seu objeto é de proporcionar um processo para produzir (met)acroleína ou á- cido (met)acrílico, por condução de uma reação de oxidação catalítica em fase gasosa de uma matéria-prima de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico com oxigênio molecular ou um gás contendo oxigênio molecular, que é um processo produtivo industrial no qual o produto de interesse pode ser produzido estavelmente enquanto mantendo-se a sua qualidade, por condução de controle de temperatura do meio térmico uni- formemente e com boa precisão e, desse modo, impedir efeti- vamente a formação de ponto quente (ponto ativo), e um apa- relho de produção para ele.

Os presentes inventores encontraram um processo que suporta um processo, no qual o meio térmico a ser usado em um reator de oxidação, para produção de ácido (met)acrílico ou assemelhados, pode excluir falha operacio- nal de uma válvula disposta na tubulação a ser usada, e, desse modo, facilitar o controle de temperatura do meio tér- mico ou manuseio do meio e impedir várias reações de fuga.

MEIOS PARA SOLUCIONAR OS PROBLEMAS 0 objeto da invenção foi executado pelos meios a- presentados a seguir. 1) Um processo para produção de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico por condução de reação de oxidaçâo cata- lítica em fase gasosa de propileno, propano, isobutileno ou (met)acroleína com um gás contendo oxigênio molecular, usan- do um sal inorgânico com um meio térmico de ajuste da tempe- ratura de reação, caracterizado pelo fato de que o material de um membro de gaxetamento de junta, que veda a parte corpo de uma válvula reguladora, disposta em um alimentador de meio térmico, e controla o suprimento e a velocidade de cir- culação do meio térmico, e um eixo de rotação, que faz o a- juste com a parte corpo, de tal maneira que haja deslizamen- to, é um material à base de mica. (2) 0 processo para produzir (met)acroleína ou á- cido (met)acrílico de acordo com (1) mencionado acima, no qual a parte junta da válvula reguladora mencionada acima tem uma estrutura de ter uma camisa de aquecimento. (3) 0 processo para produzir (met)acroleína ou á- cido (met)acrílico de acordo com (1) ou (2) mencionados aci- ma, no qual o atuador da válvula reguladora mencionada acima tem um valor de [força de atrito deslizante entre a parte corpo e uma haste encaixada nela] / [força de geração máxima do atuador] igual ou inferior a 0,2 no estado sem escoamento de um fluido. (4) O processo para produzir (met)acroleína ou á- cido (met)acrílico de acordo com (1) mencionado acima, no qual o sal inorgânico mencionado acima é uma mistura de ni- trato consistindo de 53% em massa de KNO3 (nitrato de potás- sio) , 40% em massa de NaNCh (nitrito de sódio) e 7% em massa de NaNC>3 (nitrato de sódio) . (5) Um aparelho para produção de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico, que é usado no processo produtivo des- crito em qualquer caso de (1) a (4) mencionados acima.

VANTAGEM DA INVENçãO 0 processo da invenção para produzir ácido (met)acrílico e assemelhados, caracterizado por uso de mica na válvula disposta na tubulação para meio térmico, a ser usado no reator de oxidação, é usado na produção de (met)acroleína e/ou ácido (met)acrílico. Por meio do proces- so produtivo da invenção, elimina-se a falha operacional da válvula, e o controle de temperatura do meio térmico fica fácil, de modo que fica possível uma produção estável e de alta qualidade.

BREVE DESCRIçãO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma modalidade do reator tipo troca- dor de calor multitubular, a ser usado no processo de oxida- ção catalítica em fase gasosa da invenção. A Figura 2 é outra modalidade do reator tipo tro- cador de calor multitubular, a ser usado no processo de oxi- dação catalítica em fase gasosa da invenção. A Figura 3 é uma modalidade de um sistema do rea- tor tipo trocador de calor multitubular e do trocador de ca- lor, a serem usados na invenção. A Figura 4 é outra modalidade de um sistema do re- ator tipo trocador de calor multitubular e do trocador de calor, a serem usados na invenção. A Figura 5 é um diagrama de blocos de um exemplo da válvula reguladora, a ser usada no sistema de circulação de meio térmico - controle de temperatura de acordo com a invenção.

DESCRIçãO DOS NÚMEROS E SIGNOS DE REFERÊNCIA

Os números de referência lb e lc são tubos de rea- ção, 2 é um reator, 3a e 3b são condutos circulares, 4a é uma saída de descarga de produto, 4b é uma entrada de ali- mentação de matéria-prima, 3a e 3b são chapas tubulares, 6a e 6b são defletores perfurados, 7 é uma bomba de circulação, 8a é uma linha de suprimento de meio térmico, 8b é uma linha de descarga de meio térmico, 9 é uma chapa tubular interme- diária, 10 é uma chapa de blindagem térmica, 15 é um termô- metro, 20 é um trocador de calor e 21 é uma válvula de con- trole .

MELHOR MODO PARA CONDUZIR A INVENçãO

Descreve-se a seguir a invenção em detalhes. A invenção é um processo de oxidação catalítica em fase gasosa, para produzir (met)acroleína ou ácido (met)acrílico ou assemelhados, caracterizado por projeto de uma válvula disposta em uma tubulação, que manipula um meio térmico a ser usado em um reator que conduz oxidação catalí- tica em fase gasosa.

De acordo com esse relatório descritivo, ácido a- crílico de propileno ou propano e ácido metacrílico de iso- butileno, quando expressos genericamente, são expressos como ácido (met)acrílico. O tipo de reator pode ser um tipo de leito fluidi- zado ou um tipo de leito fixo, mas é desejável um reator multitubular tipo leito fixo.

Os detalhes da produção de (met)acroleína e ácido (met)acrílico são descritos a seguir.

SISTEMA REACIONAL

Os exemplos típicos do processo produtivo indus- trial de (met)acroleína e ácido (met)acrílico incluem um sistema de passagem única, um sistema de reciclagem de pro- pileno não reagido e um sistema de reciclagem de gás de des- carga descritos a seguir, e os sistemas reacionais incluindo esses três sistemas não são restritos na invenção. (1) Sistema de passagem única: Esse sistema é um processo no qual propileno, ar e vapor são misturados e supridos e convertidos basicamente em (met)acroleína e ácido (met)acrílico na reação do estágio frontal, e esse gás de descarga é suprido â reação do está- gio traseiro. Nesse caso, um processo no qual ar e vapor ne- cessários para conduzir a invenção na reação do estágio tra- seiro são supridos à reação do último estágio, além de para o gás de saída do estágio frontal, é também geral. (2) Sistema de reciclagem de propileno não reagi- do: Esse sistema é um processo no qual um gás produto de reação contendo ácido (met)acrílico, obtido pela reação do estágio traseiro, é alimentado a um dispositivo de coleta de ácido (met) acrílico, no qual o ácido (met) acrílico é co- letado como uma aquecimento, e uma parte do propileno não reagido é reciclada por suprimento de uma parte do propileno não reagido contendo gás de descarga do lado do dispositivo de coleta à reação do estágio frontal. (3) Sistema de reciclagem de gás: Esse sistema é um processo no qual um produto de reação gasoso contendo ácido (met)acrílico, obtido pela rea- ção do estágio traseiro, é alimentado a um dispositivo de coleta de ácido acrílico, no qual ácido (met)acrílico é co- letado como solução aquosa, cujo volume do gás de descarga do lado do dispositivo de coleta é oxidado por combustão, para converter o propileno e assemelhados não reagidos con- tidos nele basicamente em dióxido de carbono e água, e uma parte do gás de descarga assim obtido é adicionada à reação do estágio frontal.

De acordo com a invenção, "gás de processo" signi- fica gases relacionados com a reação de oxidação catalítica em fase gasosa, tal como uma substância a ser oxidada como a matéria-prima gasosa, um gás contendo oxigênio molecular, um produto oxidado e assemelhados.

COMPOSIçãO DA MATÉRIA-PRIMA GASOSA

Um gás misto de propileno, propano ou isobutileno e/ou (met)acroleína, como a matéria-prima gasosa, um gás contendo oxigênio molecular e vapor é basicamente alimentado no reator multitubular, para ser usado na oxidação catalíti- ca em fase gasosa.

De acordo com a invenção, a concentração de propi- leno, propano ou isobutileno no gás misto é de 6 a 10% por mol, e oxigênio é de 1,5 a 2,5 mols e vapor é de 0,8 a 5 mols por mol de propileno, propano ou isobutileno. A maté- ria-prima gasosa introduzida é dividida nos respectivos tu- bos de reação, passa por eles e sofre a reação na presença de um catalisador de oxidação incluído.

Reator multitubular Na reação de oxidação catalítica em fase gasosa, que usa um reator multitubular tipo leito fixo, é um proces- so amplamente usado na produção de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico, a partir de propileno ou isobutileno, usar oxigênio molecular ou um gás contendo oxigênio molecular, na presença de um catalisador de óxido composto.

De acordo com a invenção, o reator multitubular tipo leito fixo é um geralmente usado industrialmente e não tem qualquer limitação particular.

Por exemplo, esse é um reator consistindo de um casco de reator cilíndrico, tendo uma entrada de suprimento de matéria-prima e uma saída de descarga de produto, dois ou mais condutos circulares dispostos na periferia do casco do reator cilíndrico, para introduzir ou descarregar um meio térmico no ou do casco do reator cilíndrico, um dispositivo de circulação que conecta mutuamente os dois ou mais condu- tos circulares, dois ou mais tubos de reação, que estão con- tidos por duas ou mais chapas tubulares do reator e incluem um catalisador, e dois ou mais defletores para mudar a dire- ção do meio térmico introduzido no casco do reator, todos na direção longitudinal dos tubos de reação.

Além disso, o processo da invenção para a produção de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico é um processo para executar oxidação catalítica em fase gasosa de uma substân- cia a ser oxidada com um gás contendo oxigênio molecular, e é um processo de oxidação catalítica em fase gasosa, que é conduzido por colocação de um catalisador à base de Mo-Bi e/ou um catalisador à base de Mo-V nos tubos de reação men- cionados acima.

Descreve-se a seguir uma modalidade da invenção, com base nas Figuras 1, 2 e 5. A Figura 1 mostra um reator tipo trocador de calor multitubular, a ser usado em uma modalidade típica do pro- cesso de oxidação catalítica em fase gasosa da invenção. Na Figura 1, os tubos de reação 1b e lc são fixados nas chapas tubulares 5a e 5b e dispostos em um casco 2 do reator multi- tubular. Uma abertura 4a ou 4b, que se transforma em orifí- cio de suprimento de matéria-prima, como uma entrada de ma- téria-prima gasosa da reação, ou um orifício de descarga de produto, como uma saída do produto, é disposto na partes de topo e de fundo do casco 2, e uma abertura se transforma em orifício em orifício de suprimento de matéria-prima e o ou- tro em orifício de descarga de produto, dependendo de se o gás de processo está em fluxo descendente ou ascendente. Uma vez que a direção de escoamento do meio térmico, dentro do casco do reator, é mostrada na Figura 1 por uma seta, como corrente ascendente, a abertura 4b é o orifício de suprimen- to de matéria-prima, quando o fluxo do gás de processo e do meio térmico está em contracorrente. No entanto, a direção de escoamento do gás de processo pode ser qualquer direção.

Um conduto circular 3a, para introduzir o meio térmico, é disposto na periferia do casco do reator 2. 0 meio térmico, sob pressão por meio da bomba de circulação 7 do meio térmi- co, sobe dentro do casco do reator 2, a partir do conduto circular 3a e é depois retornado para a bomba de circulação 7, a partir de um conduto circular 3b pela sua mudança da direção de escoamento, devido â disposição alternada de dois ou mais de um defletor, tendo uma abertura em torno da parte central do casco do reator 2, e um defletor perfurado 6b, disposto de uma maneira tal que tenha uma abertura entre uma parte periférica e o casco do reator 2. Uma parte do meio térmico, que tenha absorvido o calor de reação, é resfriada por um trocador de calor (de acordo com a Figura 3) por meio de uma linha de descarga de meio térmico 6b, disposta na parte superior da bomba de circulação 7, e reintroduzida no reator de uma linha de suprimento de meio térmico 8a. 0 a- juste da temperatura do meio térmico é conduzido por contro- le da temperatura ou taxa de vazão do meio térmico circula- do, suprido da linha de suprimento de meio térmico 8a, por monitoramento de um termômetro 14 e de acordo com as infor- mações de temperatura.

Ainda que isso dependa do desempenho do catalisa- dor a ser usado, o controle de temperatura do meio térmico é conduzido de tal maneira que uma diferença na temperatura do meio térmico, entre a linha de suprimento de meio térmico 8a e uma linha de descarga de meio térmico 8b, fique de 1 a 10°C, de preferência, de 2 a 6°C.

Para minimizar a distribuição circunferencial da taxa de vazão do meio térmico, é desejável dispor chapas de corrente (não mostradas no desenho) nas partes das chapas dos cascos internas dos condutos circulares 3a e 3b. Uma chapa porosa, uma chapa tendo cortes ou assemelhados, é usa- da como a chapa de corrente, e a retificação é conduzida por alteração da área de abertura ou intervalo das fendas da chapa porosa de uma maneira tal que o meio térmico escoe por toda a circunferência na mesma taxa de vazão. A temperatura no conduto circular (3a, de preferência, 3b, também) pode ser monitorada por disposição de dois ou mais de um termôme- tro 15. 0 número de defletores, que vão ser dispostos no casco do reator 2, não é particularmente limitado, mas é de- sejável usualmente dispor 3 defletores (dois do tipo 6a e um do tipo 6b). Por meio da presença desses defletores, o esco- amento ascendente do meio térmico é perturbado, de modo que ele se transforma em um de direção transversal contra a di- reção do eixo do tubo do tubo de reação, e o meio térmico é concentrado na parte central do casco do reator da sua parte periférica, desvia-se na direção da parte periférica por mu- dança de direção na parte de abertura do defletor 6a e, en- tão, atinge o invólucro externo do casco. 0 meio térmico é concentrado na parte central por novo desvio da direção na periferia do defletor 6b, sobe pela parte de abertura do de- fletor 6a, desvia-se na direção da periferia ao longo da chapa tubular superior 5a do casco do reator 2, e é recicla- do na bomba pelo conduto circular 3b.

De acordo com essa modalidade, um termômetro 11 é inserido em pelo menos um dos tubos de reação dispostos no reator e transfere o sinal para fora do reator, e a distri- buição de temperatura na direção do eixo dos tubos do reator da camada de catalisador é registrada. Um ou mais desse ter- mômetro é(são) inseridos no tubo de reação, e de 5 a 10 pon- tos de temperaturas são medidos na direção do eixo do tubo por um desses termômetros.

Os defletores a serem usados na invenção não são particularmente limitados, com a condição de que tenham uma construção tal que haja uma parte de abertura em torno da parte central do casco do reator, o defletor tenha uma aber- tura entre a parte periférica e o invólucro externo do cas- co, e o meio térmico mude a sua direção nas respectivas par- tes de abertura, para impedir fluxo de derivação do meio térmico e alteração da sua taxa de vazão, e os exemplos í- lustrativos das suas formas incluem defletores de disco que- brado tipo segmento e assemelhados. A Figura 2 mostra um reator tipo trocador de calor multitubular, a ser usado em outra modalidade típica do pro- cesso de oxidação catalítica em fase gasosa da invenção. Na Figura 2, vários elementos comuns são usados para os elemen- tos descritos na Figura 1. O reator mostrado na Figura 2 é uma modalidade na qual o casco 2 do reator, mostrado na Figura 1, é dividido com uma chapa tubular intermediária 9, e um processo, que usa esse reator, é também incluído no processo da invenção.

Diferentes meios térmicos são circulados e controlados em diferentes temperaturas nos espaços divididos. Na Figura 2, a direção de escoamento do meio térmico é o de corrente as- cendente de acordo com a seta. A matéria-prima gasosa pode ser suprida da abertura 4a ou da abertura 4b, mas é desejá- vel que fique em contracorrente contra o fluxo de meio tér- mico. Nesse caso, a abertura 4b é o orifício de suprimento de matéria-prima, e a matéria-prima gasosa, suprida da aber- tura 4b, sofre sucessivamente a reação dos tubos de reação do reator.

Meios térmicos tendo diferentes temperaturas estão presentes nas áreas superior e inferior (A e B) do reator, dividido com a chapa tubular intermediária 9, de acordo com o reator multitubular mostrado na Figura 2. Cada tubo de re- ação é dividido dentro dele em: 1) um invólucro no qual o mesmo catalisador é uniformemente colocado, e a reação é conduzida por alteração de temperatura nas entrada e saída de matéria-prima gasosa no tubo de reação; 2) um invólucro no qual um catalisador é colocado na entrada de matéria- prima gasosa, mas para resfriar rapidamente o produto de re- ação, o catalisador não é colocado na parte de saída, para que se forme um tubo vazio ou uma substância inerte, não tendo qualquer atividade reacional, é colocada nele; e 3) um invólucro no qual diferentes catalisadores são colocados nas partes de entrada e saída de matéria-prima gasosa, mas para resfriar rapidamente o produto de reação, o catalisador não é colocado entre eles, para formar um tubo vazio, ou uma substância inerte, não tendo qualquer atividade reacional, é colocada nele.

Por exemplo, propileno, propano ou isobutileno é suprido, como um gás misto com gás contendo oxigênio molecu- lar, da abertura 4b, como uma entrada de alimentação de ma- téria-prima no reator multitubular, mostrado na Figura 2, que vai ser usado na invenção e primeiramente convertido em (met)acroleína, na primeira etapa, para a reação do estágio frontal (representa a área A do tubo de reação, e é referida às vezes como "parte do estágio frontal"), e depois ácido (met)acrílico é produzido na segunda etapa para a reação do estágio traseiro (representa a área B do tubo de reação, e é referida às vezes como "parte do estágio traseiro") por oxi- dação da (met)acroleína. Diferentes catalisadores são colo- cados na parte da primeira etapa e na parte da segunda etapa do tubo de reação, e as reações são conduzidas sob condições ótimas por controle nas respectivas diferentes temperaturas. É desejável que uma substância inerte, que não esteja rela- cionada com a reação, seja colocada em uma parte na qual a chapa tubular intermediária 9 esteja presente, entre a parte do estágio frontal e a parte do estágio traseiro do tubo de reação.

Quando a diferença em temperatura, entre a parte do estágio frontal e a parte do estágio traseiro, excede 100°C, é desejável usar duas ou mais chapas de blindagem térmica, em uma posição de cerca de 10 cm para cima ou para baixo da chapa tubular intermediária 9, para impedir trans- ferência térmica.

Ainda que a direção de escoamento do meio térmico dentro do casco do reator seja descrita como um fluxo ascen- dente por uma seta nas Figuras 1 e 2, a direção reversa pode ser também possível na invenção. Na decisão da direção do fluxo de circulação do meio térmico, é necessário evitar um fenômeno no qual um gás que possa estar presente nos termi- nais superiores do casco do reator 2 e na bomba de circula- ção 7, ilustrativamente nitrogênio ou gás inerte similar, seja carreado no fluxo do meio térmico. No caso em que o meio térmico é um fluxo ascendente (Figura 1), um fenômeno de cavitação é encontrado dentro da bomba de circulação 7, quando um gás é carreado na parte superior da bomba de cir- culação, provocando dano à bomba no pior caso. Quando o meio térmico é fluxo descendente, um fenômeno de arraste de um gás ocorre também na parte superior do casco do reator, de modo que uma parte estagnante de uma fase gasosa é formada na parte superior do casco, e a parte superior do tubo de reação dessa parte não pode ser resfriada pelo meio térmico.

Para impedir a estagnação do gás, é essencial substituir o gás na camada de gás com o meio térmico, por disposição de uma linha de desgaseificação, e para esse fim, considera-se aumentar a pressão por aumento da pressão do meio térmico da linha de suprimento de meio térmico 8a, e dispor a linha de descarga de meio térmico 8b em uma posição a mais alta possível. É desejável dispor a linha de descarga de meio térmico pelo menos no lado superior da chapa tubular 5a.

Quando o reator multitubular, mostrado na Figura 1, é usado como um reator multitubular para oxidação de pro- pileno, propano ou isobutileno com um gás contendo oxigênio molecular, e o gás de processo é fluxo descendente, isto é, quando a matéria-prima gasosa é suprida de 4b e o produto é descarregado de 4a, (met) acroleína, como o produto de inte- resse, tem uma alta concentração e é aquecida pelo calor de reação, em torno do orifício de descarga de produto 4a do reator, de modo que a temperatura do gás de processo também fique alta. Conseqüentemente, é desejável nesse caso dispor um trocador de calor em uma posição no ou após o reator da Figura 1, de modo que o gás de processo seja suficientemente resfriado e a (met) acroleína não gere uma reação de auto- oxidação.

Também, quando o reator multitubular, mostrado na Figura 2, é empregado, e o gás de processo é fluxo descen- dente, isto é, quando a matéria-prima gasosas é suprida de 4b e o produto é descarregado de 4a, (met)acroleína, como o produto de interesse, tem uma alta concentração e é aquecida pelo calor de reação em torno da chapa tubular intermediária 9, como o ponto de término do primeiro estágio (área A do tubo de reação), de modo que a temperatura do gás de proces- so fique alta. Quando um catalisador é colocado apenas no primeiro estágio (área A do tubo de reação: 5a - 6a - 6b - 9), a reação não é ativada de antemão nos segundos estágios dos tubos de reação lb e lc (área B dos tubos de reação - entre 9 e 5b), de modo que o gás de processo seja resfriado pelo meio térmico escoando no canal do lado do casco e a (met)acroleína não gere reação de auto-oxidação. Nesse caso, o catalisador não é colocado na área B dos tubos de reação lb e lc (entre 9 e 5b), para formar um tubo vazio, ou um só- lido não tendo qualquer atividade reacional é colocado nele.

Isso é desejável para aperfeiçoar as características da transferência térmica.

Quando diferentes catalisadores são colocados no primeiro estágio (área A do tubo de reação: 5a - 6a - 6b - 9) e o segundo estágio (área B do tubo de reação: 9 - 6a1 - 6b' - 6a' - 5b) do reator multitubular mostrado na Figura 2, e (met)acroleína é obtida de propileno, propano ou isobuti- leno no primeiro estágio, e ácido (met)acrílico é obtido no segundo estágio, a temperatura da camada de catalisador do primeiro estágio fica alta, em comparação com a temperatura da camada de catalisador do segundo estágio. Ilustrativamen- te, uma vez que a temperatura fica alta em torno do ponto de término da reação do primeiro estágio (6a a 9) e em torno do ponto de início de reação do segundo estágio (9 a 6a'), é desejável que a reação não seja conduzida nessa parte, de modo que o gás de processo seja resfriado pelo meio térmico escoando no canal do lado do casco e a (met) acroleína não gere reação de auto-oxidação. Nesse caso, uma parte, na qual o catalisador não é colocado, é disposta em torno da chapa tubular intermediária 9 (entre 6a a 9 a 6a' dos tubos de re- ação lb e lc) , para formar um tubo vazio, ou um sólido não tendo qualquer atividade reacional é colocado nele. Isso é desejável para aperfeiçoar as características de transferên- cia térmica.

Diâmetro do tubo de reação Ainda que dependa da quantidade de calor de reação e do tamanho da partícula de catalisador no tubo de reação, o diâmetro interno do tubo de reação do reator multitubular é geralmente de 10 a 50 cm, de preferência, de 20 a 30 cm.

Quando o diâmetro interno do tubo de reação é muito pequeno, a quantidade de catalisador a ser colocada é reduzida, de modo que o número de tubos de reação necessários para suprir a quantidade necessária de catalisador para o reator seja aumentado, mostrando, desse modo, uma tendência de aumentar o custo de produção do reator e diminuir as eficiências eco- nômicas similares. Por outro lado, quando o diâmetro interno do tubo de reação é muito grande, provoca uma tendência de piorar a eficiência de remoção de calor.

Meio térmico e coeficiente de transferência térmi- ca Como o meio térmico a ser suprido ao lado do casco do reator, uma mistura de nitratos (que vai ser referidas às vezes como "salitre" a seguir), um líquido orgânico de éter fenílico ou assemelhados é usado. De acordo com a invenção, uma mistura de nitratos é considerada como um objeto parti- cularmente desejável do meio térmico.

Um exemplo da composição de salitre é 53% em massa de KN03 (nitrato de potássio), 40% em massa de NaN02 (nitri- to de sódio) e 7% em massa de NaN03 (nitrato de sódio) .

Quando essa é feita em uma diferente composição em peso, 0 ponto de fusão da mistura muda. A faixa aceitável da compo- sição de salitre depende da condição de temperatura para seu uso. É desejável usar produtos industriais tendo uma pureza de 95% em massa ou mais como KN03 (nitrato de potás- sio) , NaN02 (nitrito de sódio) e NaN03 (nitrato de sódio).

Quando a pureza é inferior a 95% em massa, provoca uma ten- dência de mostrar um grande distanciamento do ponto de fusão designado como 0 da mistura. O calor de reação no tubo de reação é removido pe- Io fluxo do meio térmico. 0 meio térmico introduzido na par- te interior do casco do reator, de um conduto circular para introdução de meio térmico (por exemplo, 3a da Figura 1) , tem uma região na qual escoa da parte periférica para a par- te central do reator e uma região na qual reverte a sua di- reção de escoamento na parte central, e o efeito de remoção de calor varia bastante nessas regiões. Quando a direção de escoamento do meio térmico e a direção do eixo do tubo de reação são a ângulos retos entre eles, o coeficiente de transferência térmica é de 1.000 a 2.000 W/m2.°C. Quando a direção de escoamento do meio térmico e a direção do eixo do tubo de reação não são a ângulos retos entre eles, o coefi- ciente de transferência térmica é de 100 a 300 W/m2.°C.

Uma vez que o coeficiente de transferência térmica da camada de catalisador dentro do tubo de reação depende da taxa de vazão da matéria-prima gasosa, e é geralmente em torno de 100 W/m2.°C, o estágio determinante da taxa da transferência térmica é a transferência térmica na fase ga- sosa no tubo. Quando o escoamento do meio térmico é em ângu- los retos com o eixo do tubo de reação, a resistência â transferência térmica fora do tubo é aproximadamente de l/l0 a 1/20 daquela do lado do gás do tubo, de modo que a influ- ência da variação na taxa de vazão do meio térmico na resis- tência de transferência térmica global é pequena. No entan- to, quando o fluxo do meio térmico é paralelo ao eixo do tu- bo de reação, o coeficiente de transferência térmica é quase igual àqueles dentro e fora do tubo de reação, de modo que a eficiência de transferência térmica por remoção de calor é bastante influenciada pela condição do fluido do meio térmi- co. Por exemplo, guando a resistência â transferência térmi- ca do meio térmico fora do tubo é 100 W/m2.°C, o coeficiente de transferência térmica fica igual à metade dela, e metade da variação na resistência â transferência térmica fora do tubo exerce influência no coeficiente de transferência tér- mica global.

Catalisador Como o catalisador a ser usado na produção de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico pela reação de oxida- ção catalítica em fase gasosa, aqueles que são usados na re- ação do estágio frontal, de olefina a aldeído insaturado ou ácido insaturado, e aqueles que são usados na reação do es- tágio traseiro, de aldeído insaturado a ácido insaturado, estão presentes, e podem ser aplicados a cada uma das rea- ções de acordo com a invenção.

Os compostos representados pela seguinte fórmula composicional (I) podem ser exemplificados como o catalisa- dor de óxido composto â base de Mo-Bi, que vai ser usado na reação do estágio frontal. Fórmula composicional (I) : MoaWbBicFedAeBfCgDhEiOx Na fórmula composicional (I) , Mo é molibdênio, W ê tungstênio, Bi é bismuto, Fe é ferro, A é pelo menos um ele- mento selecionado de níquel e cobalto, B é pelo menos um e- lemento selecionado de sódio, potássio, rubídio, ósmio e tá- lio, C é pelo menos um elemento selecionado de metais alca- lino-terrosos, D é pelo menos um elemento selecionado de fósforo, telúrio, antimônio, estanho, cério, chumbo, nióbio, manganês, arsênio, boro e zinco, E é pelo menos um elemento selecionado de silício, alumínio, titânio e zircônio, e 0 é oxigênio. Os sinais a, b, c, d, e, f, g, h, i e x represen- tam, respectivamente, as relações atômicas de Mo, W, Bi, Fe, A, B, C, E e 0, e quando a é 12, b é de 0 a 10, c é de 0 a 10 (de preferência, de 0,1 a 10), d é de 0 a 10 (de prefe- rência, de 0,1 a 10) , e é de 0 1 8, f é de 0 a 10 (de prefe- rência, de 0,001 a 10), g é de 0 a 10, h é de 0 a 4, i é de 0 a 30, e x é um valor que é determinado pelo estado de oxi- dação de cada elemento.

Os compostos representados pela seguinte fórmula composicional (II) podem ser exemplificados como o catalisa- dor de óxido composto à base de Mo-V, que vai ser usado na reação do estágio traseiro. Fórmula composicional (II) : MoaVbWcCudXeYfOg Na fórmula composicional (II), Mo é molibdênio, V é vanádio, W é tungstênio, Cu é cobre, X é pelo menos um e- lemento selecionado de Mg, Ca, Sr e Ba, Y é pelo menos um elemento selecionado de Ti, Zr, Ce, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Nb, Sn, Sb, Pb e Si, e O é oxigênio. Os sinais a, b, c, d, e, f e g representam, respectivamente, as relações atômicas de Mo, V, W, Cu, X, Y e 0, e quando z é 12, b é de 0 a 14, c é de 0 a 12, d é de 0 a 6, e é de 0 a 3, f é de 0 a 3 e g é um valor que é determinado pelo estado de oxidação de cada elemento.

Os catalisadores mencionados acima são produzidos, por exemplo, pelos processos descritos nos pedidos de paten- te JP-A63-54942, JP-B-6-13096, JP-B-6-30918 e assemelhados.

Os catalisadores mencionados acima podem ser cata- lisadores formados por moldagem por extrusão ou compressão de tabletes, ou catalisadores conduzidos, nos quais um óxido composto, consistindo de componentes de catalisador, é su- portado em um veículo inerte, tais como carboneto de silí- cio, alumina, óxido de zircônio, óxido de titânio ou asseme- lhados . A forma do catalisador não é particularmente limi- tada, e os seus exemplos incluem esférica, colunar, cilín- drica, estrelar, anular, amorfa e assemelhados.

Diluente 0 catalisador mencionado acima também pode ser u- sado por mistura com uma substância inerte, como um diluen- te . A substância inerte não é particularmente limita- da, com a condição de que seja uma substância que é estável sob as condições reacionais mencionadas acima e não tem qualquer reatividade com a substância matéria-prima e o pro- duto, e, ilustrativamente, alumina, carboneto de silício, sílica, óxido de zircônio, óxido de titânio e substâncias assemelhadas usadas como o veículo de catalisador.

Além disso, a sua forma não é particularmente li- mitada, similar ao caso do catalisador, e pode ser em qual- quer forma, tal como esférica, colunar, cilíndrica, estre- lar, anular, amorfa e assemelhados. 0 tamanho é determinado considerando-se o diâmetro do tubo de reação e a perda de pressão.

Mistura de catalisador com diluente A determinação da quantidade utilizada de substân- cia inerte, como um diluente, é feita de modo que a ativida- de catalítica de interesse possa ser obtida. Por exemplo, a quantidade de uso da substância inerte pode ser aumentada em uma camada de enchimento em torno da entrada de matéria- prima gasosa ou assemelhados, na qual a atividade catalítica é baixada com a finalidade de controlar o calor exotérmico no tubo de reação, ou a quantidade usada da substância iner- te pode ser reduzida em uma camada de enchimento em torno da saída do gás de reação ou assemelhados, na qual a atividade catalítica é aumentada. Alternativamente, o catalisador e o diluente podem ser misturados a uma relação predeterminada e colocados no tubo de reação em uma camada.

Em um processo aplicável no caso do enchimento em duas camadas, uma partícula de substância inerte usando uma relação de 0,3 a 0,7 é usada como um catalisador, tendo uma relação de partícula de substância inerte na parte de entra- da de matéria-prima gasosa do tubo de reação, e uma partícu- la de substância inerte usando relação de 0 a 0,5 é usada por colocação de um catalisador, tal como em uma relação baixa ou sem diluição no lado de saída do tubo de reação. 0 número de camadas de catalisador formadas na di- reção do eixo do tubo do reator multitubular de leito fixo não é particularmente limitado, mas é geralmente de 1 a 10.

Quando o número de camadas de catalisador é muito grande, uma mão-de-obra considerável é necessária para o trabalho de colocação de catalisador. A extensão de cada camada de cata- lisador pode ser determinada com base na espécie catalítica, número de camadas de catalisador, condições reacionais e as- semelhados .

Processo para ajuste de temperatura do meio térmi- co De acordo com a invenção, o processo de ajuste do meio térmico não é particularmente limitado.

Por exemplo, de acordo com um exemplo do sistema de reator e trocador de calor mostrado na Figura 3, a tempe- ratura do meio térmico pode ser ajustada por resfriamento, com um trocador de calor 20 da Figura 3, uma parte ou todo o meio térmico retirada do lado superior de uma bomba de cir- culação 7 do reator por uma linha de descarga de meio térmi- co 8b, e circulação do meio térmico resfriado para o reator por retorno dele para o sistema do reator por uma linha de suprimento de meio térmico 8a. A quantidade de meio térmico a ser tirado é ajustada a um volume adequado por uma válvula de controle 21. Como uma outra modalidade, como mostrada na Figura 4, o meio térmico, submetido à troca térmica por dis- posição da linha de descarga de meio térmico 8b no lado in- ferior da bomba de circulação 7 do reator, pode ser circula- do por retorno dele para o sistema do reator pela linha de suprimento de meio térmico 8a, disposta no lado superior da bomba de circulação 7. A seleção dessas modalidades é feita em resposta âs condições do aparelho, condições da matéria- prima e assemelhados.

Quando a temperatura do meio térmico fica alta, devido à absorção do calor de reação pelo meio térmico, a temperatura a ser aumentada é geralmente de 1 a 10“C, de preferência, de 2 a 6°C, para evitar a formação de ponto quente (ponto ativo) do ponto de vista de proteção do cata- lisador. 0 tipo do trocador de calor não é particularmente limitado. Os seus exemplos ilustrativos incluem um tipo cha- pa tubular fixo vertical, um tipo chapa tubular fixo hori- zontal, um tipo tubo em U, um tipo tubo duplo, um tipo espi- ral, um tipo bloco angular e assemelhados.

Ainda que limitados particularmente, os exemplos do material incluem aço carbono, aços inoxidáveis e asseme- lhados, que podem ser selecionados em vista da resistência térmica, resistência a corrosão, eficiência econômica e as- semelhados . [Válvula de controle a ser disposta no dispositivo ou tubulação de meio térmico] Uma vez que a diferença de temperatura é muito pe- quena, como descrito acima (geralmente de 1 a 10°C), o con- trole preciso é necessário para uma válvula que controla a quantidade do meio térmico aquecido, que vai ser suprida ao trocador de calor. Por outro lado, uma vez que o meio térmi- co consiste de substâncias de alto ponto de fusão, solidifi- ca imediatamente, quando resfriado por radiação de fuga ou transferência térmica, de modo que a operação da válvula fica instável ou não operante.

De acordo com a invenção, a junta da válvula não usa um material à base de grafite, mas usa um material à ba- se de mica. Quando um material à base de grafite é usado, o salitre penetra na junta, que fica, portanto operantemente defeituosa.

Também, de acordo com a invenção, é desejável em- pregar uma estrutura de camisa, pela qual a parte junta da válvula é aquecida. Fazendo-se isso, impede-se a solidifica- ção do meio térmico e garante-se a operação uniforme da vál- vula, por um período de tempo prolongado, possibilitando, assim, o controle preciso correspondente às pequenas varia- ções na temperatura e na taxa de vazão.

Além disso, um dispositivo tendo uma potência re- lativamente grande é empregado no atuador da válvula. A po- tência relativamente grande significa uma força motriz tendo uma relação [força de atrito deslizante entre a parte corpo e uma haste encaixada nela] / [força de geração máxima do atuador] igual ou inferior a 0,2 no estado com ausência de escoamento de fluido. Particularmente, é igual ou inferior a 0,15. Um valor superior a 0,2 não é suficiente para conduzir controle preciso. Isso é porque a válvula é necessária ter uma força motriz suficientemente grande.

Também no caso da válvula, é necessário conduzir um cheque operacional (incluindo uma verificação de se age precisamente por intervalos de 1%), antes do início da ope- ração, por descarga do meio térmico (salitre), após parada do equipamento (por exemplo, manutenção periódica anual ou assemelhados), removendo-o sempre quando o equipamento for resfriado, e verificando a sua parte interna.

Particularmente, no caso de um sistema de equipa- mento no qual apenas uma válvula controladora da temperatura do meio térmico é equipada com o seu sistema de circulação de meio térmico e controle de temperatura, o controle de temperatura fica impossível, quando ocorre uma má operação, de modo que a imposição estrita dos trabalhos de manutenção e checagem mencionados acima é consideravelmente efetiva.

Uma modalidade típica das características da vál- vula de controle mencionada acima do sistema de circulação de meio térmico e controle de temperatura, do equipamento a ser aplicado no processo de oxidação catalítica em fase ga- sosa da invenção, é descrita adicionalmente com base na Fi- gura 5. A Figura 5 é um diagrama de blocos de um exemplo da válvula de controle, para ser usada no sistema de circu- lação de meio térmico e controle de temperatura de acordo com a invenção. Uma válvula de bola de disco esférico é em- pregada na Figura 5 como um tipo da válvula de controle, mas considerando o tipo da válvula de controle, pode ser uma válvula diferente da válvula de bola de disco esférico da Figura 5, tal como uma válvula esférica, válvula globo, uma válvula de guilhotina ou uma válvula borboleta.

Na Figura 5, Al (corpo) é um corpo principal de válvula, que pode a ser um tipo flangeado (a modalidade da Figura 5) ou um tipo de inserção sem um flange. Além disso, aço carbono, aços inoxidáveis e assemelhados são geralmente usados como o material, mas não limitados a eles, e pode ser selecionado em vista de resistência térmica, resistência a corrosão, eficiência econômica e assemelhados. A2 (disco esférico) conduz uma ação para controlar o diferencial de pressão de fluido por rotação por 90 graus dentro do corpo principal da válvula. No caso de outro tipo de válvula de controle mencionado acima, o disco esférico A2 pode ter uma forma de deslizamento para a direção vertical contra a corrente do fluido.

Para conduzir um controle remoto da válvula de controle, A3 (atuador) recebe um sinal de eletricidade, ou um gás (ar, nitrogênio ou assemelhados) de um painel de con- trole na sala de controle, e converte o sinal em uma força de direção necessária para acionar a válvula. 0 seu tipo po- de ser um tipo cilindro ou tipo diafragma. A força motriz convertida pelo atuador é transferida para o disco esférico A2 por A4 (haste) , obtendo-se, desse modo, uma função da válvula. Dependendo do tipo da válvula, a haste A4 pode ou girar contra a direção do eixo ou desliza no sentido da di- reção do eixo. A5 (gaxeta de junta) é inserida na vedação da haste A4 e no corpo Al, e de acordo com a invenção, um mate- rial à base de grafite, geralmente usado como um material termicamente resistente, não é usado, mas um material à base de mica deve ser usado como o seu material. Quando é um ma- terial à base de grafite, o material sofre corrosão pelo sa- litre, de modo que seja apto de gerar colagem da haste com uma parte junta, mas isso é impedido por uso de um material â base de mica. 0 material â base de mica, a ser usado na invenção, é um material definido genericamente como â base de mica, isto é, um aluminossilicato contendo metal alcali- no, e baseado na estrutura química, incluindo muscovita, le- pidolita, paragonita, vanadinita, sericita e muscovitas si- milares, biotita, flogopita, lepidomelano, zinwaldita e his- titas similares, slauconita, celadonita e assemelhados, mas quando usados como um elemento de aparelho, a distribuição deles não é necessária na maior parte dos casos, porque têm características similares, de modo que são chamados simples- mente mica.

Por outro lado, o espaço entre o disco esférico A2 e o corpo Al é vedado por fixação de A6 (selo anular) com A7 (retentor). Para impedir má operação, devido à agregação de salitre, A8 (camisa de vapor) é fixado no corpo Al e na par- te junta. É desejável produzir a camisa de vapor em uma ca- misa integral, mas pode ser uma semicamisa, quando a fixação da camisa for difícil, devido à estrutura da válvula.

Além disso, considerando a expansão térmica, o mesmo material que aquele do corpo é empregado. Um vapor de alta pressão, tendo uma temperatura de saturação mais alta que o ponto de fusão do meio térmico, é suprido de A9 (bocal de entrada de vapor) nessa camisa de vapor, e a água conden- sada é recuperada de A10 (bocal de saída de vapor).

Exemplo Para descrever-se, ilustrativamente, a invenção, ela é descrita em detalhes com referência aos exemplos e e- xemplos comparativos, ainda que não limitada a eles.

Exemplo 1 Catalisador Após dissolução de 94 partes em peso de paramolib- dato de antimônio em 450 partes em peso de água pura, sob aquecimento, 7,2 partes em peso de nitrato férrico, 35 par- tes em peso de nitrato de cobalto e 38 partes em peso de ni- trato de níquel foram dissolvidos em 60 partes em peso de água pura, sob aquecimento. Essas soluções foram misturadas por agitação suficiente. A seguir, 0,85 parte em peso de bórax e 0,36 parte em peso de nitrato de potássio foram dissolvidos em 40 par- tes em peso de água pura, sob aquecimento, e adicionados à polpa mencionada acima. A seguir, 64 partes em peso de síli- ca granular foram adicionadas a ela e agitadas. A seguir, 58 partes em peso de subcarbonato de bismuto, misturadas de an- temão com 0,84% em peso de Mg, foram adicionadas a ela e misturadas sob agitação, essa polpa foi seca sob aquecimento e depois tratada com aquecimento a 300°C por 1 hora em uma atmosfera de ar, e o sólido granular assim obtido foi subme- tido à compressão em tabletes, usando uma máquina de molda- gem para formar um tablete de 5 mm em diâmetro e 4 mm em al- tura e depois submetido a 4 horas de cozimento a 500°C, para obter um catalisador. O catalisador assim obtido era um catalisador em pó de óxido composto à base de Mo-Bi, tendo uma relação com- posicional de Mo(12)Bi(5)Ni(3)Co(2)Fe(0,4)Na(0,2), Mg(0,4)B(0,2)K(0,1)Si(24)O(x) (a composição x de oxigênio é um valor determinado pelo estado de oxidação de cada metal).

Neste exemplo, um reator multitubular similar à- quele mostrado na Figura 1 foi usado.

Ilustrativamente, um reator multitubular consis- tindo de um casco de reator (4.500 mm em diâmetro interno), tendo 10.000 tubos de reação feitos de aço inoxidável, cada tubo de reação tendo um comprimento de 3,5 m e um diâmetro interno de 27 mm, foi usado. Os tubos de reação não são dis- postos na região da parte abertura circular central do de- fletor de forma de disco perfurado 6a, tendo uma parte aber- tura próxima â parte central do casco do reator. Os defleto- res são dispostos de tal maneira que o defletor de forma de disco perfurado 6a, tendo uma parte abertura próxima â parte central do casco do reator, e o defletor de forma de disco perfurado 6b, posicionado para ter uma parte abertura entre a parte periférica e o casco do reator, fiquem nos mesmos intervalos de 6a - 6b - 6a, nessa ordem, e a relação de a- bertura desses defletores é de 18%.

Um mistura de sal em fusão de nitratos (salitre) foi usada como o meio térmico e circulada, por suprimento de uma parte inferior do reator e descarregada de uma parte su- perior do reator.

Uma parte desse meio térmico foi descarregada de uma de uma linha de suprimento de meio térmico 8b, resfriada por um trocador de calor tendo uma estrutura mostrada na Fi- gura 5, e depois retornada para a outra linha de suprimento de meio térmico 8a (de acordo com a Figura 3) . A quantidade descarregada foi ajustada pela válvula de controle (21 da Figura 3, os detalhes são mostrados na Figura 5), equipada em um sistema de linha de suprimento de meio térmico (8b - trocador de calor - 8a) . A temperatura do meio térmico, a ser suprido ao reator, foi ajustada desse modo, e essa tem- peratura foi medida pelo termômetro (15 da Figura 1). A válvula de controle 21 é uma válvula na qual uma gaxeta de mica (uma mica comercialmente disponível) é usada na junta, e que é coberta, incluindo a junta, com uma camisa de vapor e ajustada de modo que tenha um valor de [força de atrito deslizante entre a parte corpo e uma haste encaixada nela] / [força de geração máxima do atuador] de 0,2, no es- tado de ausência de escoamento de um fluido.

Na partida da operação, o estado operacional do valor foi verificado, e o seu controle a intervalos de 1% foi confirmado.

Como o catalisador a ser colocado em cada tubo de reação, o catalisador do estágio frontal mencionado acima foi usado após usado, após ajuste da sua atividade catalíti- ca, por mistura dele com esferas feitas de sílica tendo um diâmetro de 5 mm e não tendo atividade catalítica, e coloca- do da entrada do tubo de reação, de modo que a relação da atividade catalítica fique igual a 0,5, 0,7 e 1. A matéria-prima gasosa foi suprida da parte supe- rior do reator no sistema de contracorrente com o meio tér- mico, e uma matéria-prima gasosa, consistindo de propileno a uma concentração de 9 mol %, oxigênio molecular a uma con- centração de 1,9 mol %, água a uma concentração de 9 mol % e nitrogênio a uma concentração de 80,1 mol %, foi suprida a uma taxa de 12.300 m3 (CNTP - condições normais de tempera- tura e pressão)/h, sob uma pressão manométrica de 75 kPa (quilopascais). A distribuição de temperatura no tubo de re- ação foi medida por inserção de um termômetro tendo 10 pon- tos de medida na direção do eixo do tubo.

Quando esse foi operado por uma semana por ajuste da temperatura de entrada do meio térmico a 335°C, a primei- ra camada de catalisador mostrou a temperatura de pico de reação mais alta de 395°C, uma taxa de conversão de propile- no foi de 97%, e o rendimento total de acroleína e ácido a- crílico foi de 92%. Como a temperatura de reação, a tempera- tura do salitre, a ser suprido ao reator, foi usada. A dife- rença de temperatura entre a entrada e a saída de salitre foi de 3°C. 0 salitre foi suprido ao trocador de calor pela válvula de controle mencionada acima, para ajuste da tempe- ratura, resfriado e depois retornado para o sistema reacio- nal de 8a. A válvula de controle para ajuste de temperatura seguiu em operação segura por 1 ano.

Exemplo Comparativo 1 A operação foi conduzida pelo mesmo processo do Exemplo 1 usando a válvula de controle usada no Exemplo 1, tendo as mesmas forma e mecanismo operacional, exceto que o material de gaxetamento de junta foi carbono como grafite, e o valor de [força de atrito deslizante entre a parte corpo e uma haste encaixada nela] / [força de geração máxima do atu- ador] foi alterado para 0,4, no estado de ausência de escoa- mento de um fluido. Uma falha operacional ocorreu 2 meses após inicio da operação, e a operação foi interrompida por causa de uma dificuldade na temperatura de ajuste do sali- tre.

Exemplo 2 A operação foi conduzida da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto que a válvula foi alterada de modo que o valor de [força de atrito deslizante entre a parte corpo e uma haste encaixada nela] / [força de geração máxima do atu- ador] ficasse em 0,06, no estado de ausência de escoamento de um fluido. A mesma mica do Exemplo 1 foi usada no materi- al de vedação da válvula de controle.

Uma vez que a operação dessa válvula de controle foi acentuadamente uniforme, o controle de temperatura foi também conduzido precisamente, de modo que foi capaz condu- zir a operação continua por um ano.

Ainda que a invenção tenha sido descrita em deta- lhes e com referência às suas modalidades especificas, vai ser evidente para aqueles versados na técnica que várias mu- danças e modificações podem ser feitas nela, sem que se a- faste dos seus espirito e âmbito.

Este pedido de patente é baseado em um pedido de patente japonesa depositado em 19 de maio de 2004 (pedido de patente japonesa de N° 2004-148875), cujo conteúdo integral foi aqui incorporado por referência.

Claims

1. Processo para produzir (met)acroleína ou ácido (met)acrílico pela condução da reação de oxidação catalítica em fase gasosa de propano, propileno, isobutileno ou (met)acroleína com um gás contendo oxigênio, usando um sal inorgânico como um meio térmico para ajuste da temperatura de reação, CARACTERIZADO pelo fato do material de um membro de gaxetamento de junta (A5), que veda a parte do corpo (Al) de uma válvula reguladora (20), disposta em um alimentador de meio térmico e controlando as velocidades de suprimento e de circulação do meio térmico, e um eixo de rotação que é encaixado na dita parte corpo, de tal modo que possam execu- tar deslizamento, ser um material à base de mica; onde a parte da gaxeta de vedação da válvula regu- ladora (20) inclui uma camisa de aquecimento, e onde o atuador (A3) da válvula reguladora (20) tem um valor de [força de atrito deslizante entre a parte corpo (Al) e uma haste (A4) encaixada nela] / [força de geração máxima do atuador (A3)] igual ou inferior a 0,2, no estado com ausência de escoamento de um fluido.

2. Processo para produzir (met)acroleína ou ácido (met)acrílico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do sal inorgânico ser uma mistura de nitrato, consistindo em 53% em massa de KNO3 (nitrato de po- tássio) , 40% em massa de NaN02 (nitrito de sódio) e 7% em massa de NaN03 (nitrato de sódio).

3. Aparelho para produção de (met)acroleína ou ácido (met)acrílico, CARACTERIZADO por ser usado no processo de produção conforme definido em qualquer uma das reivindi- cações de 1 a 2.