BRPI0710569B1 - catalisador de óxido multi-metálico e método para produção de ácido (met) acrílico pelo uso do mesmo - Google Patents
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Abstract
catalisador de óxido multi-metálico e método para produção de ácido (met) acrilico pelo uso do mesmo. a presente invenção fornece um composto baseado em óxido metálico de mo-bi-nb (desde que te não esteja incluído); um método para produção de ácido (met)acrílico a partir de pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, no qual um composto baseado em óxido metálico de mo-bi-nb (desde que te não esteja incluído) é usado como um catalisador; e um reator usado para produção de ácido (met)acrílico a partir de pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, no qual um composto baseado em óxido metálico de mo-bi-nb (desde que te não esteja incluído) é usado como um catalisador. além disso, a presente invenção fornece um método para produção de ácido (met)acrílico a partir de pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter pelo uso um composto baseado em óxido metálico de mo-bi-nb como um catalisador, sem qualquer processo adicional de conversão de (met)acroleína em ácido (met)acrílico.
Description
“CATALISADOR DE ÓXIDO MULTI-METÁLICO E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE ÁCIDO (MET) ACRÍLICO PELO USO DO MESMO” Campo Técnico A presente invenção refere-se a um óxido metálico (multi-óxido metálico) de composto baseado em Mo-Bi-Nb, e um método para produção de ácido (met)acrílico a partir de propileno ou similares pelo uso do composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb como um catalisador. Além disso, a presente invenção refere-se a um método para produção de ácido (met) acrílico a partir de propileno ou similares por uma reação em uma etapa com catalisador.
Esse pedido de patente reivindica prioridade do Pedido de Patente Coreano No. 10-2006-71061 depositado em 27 de julho de 2006 em KIPO, cuja divulgação é incorporada aqui por referência em sua integridade.
Histórico da Técnica Um processo para produção de um ácido graxo insaturado a partir de olefina por meio de um aldeído insaturado é um processo típico de oxidação catalítica de fase gasosa.
Exemplos particulares dos mesmos incluem um processo de produção de ácido (met) acrílico a partir de um material de partida tal como propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico ou metil-t-butil éter (referido como 'propileno ou similares', daqui por diante) por meio de correspondente (met)acroleína.
Nesse sentido, na primeira etapa de oxidação parcial de olefinas o aldeído insaturado, óxidos metálicos do composto que contêm molibdênio e bismuto são geralmente usados como um catalisador, na segunda etapa de oxidação parcial do aldeído insaturado, o qual é um produto principal da primeira etapa, o ácido graxo insaturado, óxidos metálicos do composto que contêm molibdênio e vanádio são usados como um catalisador.
Mais particularmente, na primeira etapa, propileno ou similares são oxidados por o-xigênio, gás inerte para diluição, vapor de água e uma certa quantidade de um catalisador, de modo a produzir (met)acroleína como um produto principal. Então, na segunda etapa, a (met) acroleína é oxidada por oxigênio, gás inerte para diluição, vapor de água e uma certa quantidade de um catalisador, de modo a produzir ácido (met)acrílico. O catalisador usado na primeira etapa é um óxido metálico multinário baseado em Mo-Be, o qual oxida propileno ou similares para produzir (met)acroleína como um produto principal. Também, alguma (met)acroleína é continuamente oxidada do mesmo catalisador para parcialmente produzir ácido (met)acrílico. O catalisador usado na segunda etapa é um óxido metálico multinário baseado em Mo-V, o qual principalmente oxida (met)acroleína da mistura de gases que contêm a (met)acroleína produzida a partir da primeira etapa para produzir ácido (met)acrílico como um produto principal.
Um reator para executar o processo supracitado é fornecido tanto em uma tal ma- neira que ambas as duas etapas podem ser executadas em um sistema, ou em uma tal maneira que as duas etapas podem ser executadas em sistemas diferentes.
Como citado acima, o catalisador de primeira etapa envolvido na oxidação parcial da fase gasosa usando-se propileno ou similares como um material de partida é o multi-óxido metálico baseado em Mo-Bi, com o qual (met)acroleína é produzida como um produto principal e 10% ou menos de ácido (met)acrílico é produzido.
Como divulgado em JP-A-8-3093, um catalisador convencional de primeira etapa é um composto óxido representado pela fórmula de Moa-Bib-Fec-Ad-Be-CrDg-Ox (onde Mo, Bi e Fe representam molibdênio, bismuto e ferro, respectivamente; A é níquel e/ou cobalto; B é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em manganês, zinco, cálcio, magnésio, estanho e chumbo; C é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em fósforo, boro, arsênico, elementos do Grupo 6B na Tabela Periódica, tungstênio, antimônio e silicone; D é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em potássio, rubídio, césio e tálio; quando a=12, 0<b<10, 0<c<10, 1 áJ^O, OâS^O, 0<f<20, e 0<g<2; e x é um valor definido pelo estado de oxidação de cada elemento). Quando a oxidação catalítica de fase gasosa de propileno é executada com oxigênio molecular pelo uso de catalisador de primeira etapa, e pelo leito de operação do catalisador de primeira etapa a uma temperatura de 325 °C, a acroleína é produzida com um rendimento de 81,3 moí% e o ácido acrílico é produzido com um rendimento de 11 mol%. Em outras palavras, o conteúdo de ácido acrílico é baixo no produto reacional obtido pelo uso do catalisador de primeira etapa.
Enquanto isso, JP-A-5-293389 divulga um catalisador representado pela fórmula de MOaBibFeoAdXeYfZgSihOi (onde Mo, Bi, Fe, Si, e O representam molibdênio, bismuto, ferro, silicone e oxigênio, respectivamente; A é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em cobalto e níquel; X é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em magnésio, zinco, manganês, cálcio, cromo, nióbio, prata, bário, estanho, tantalo e chumbo; Y é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em fósforo, boro, enxofre, selênio, elementos do Grupo 6B na Tabela Periódica, cério, tungstênio, antimônio e titânio; Z é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e tálio; e cada um de a, b, c, d, e, f, g, h e i representa a razão atômica de cada elemento, desde que quando a=12, b = 0,01 a 3, c = 0,01 a 5, d = 1 a 12, e = 0 a 6, f = 0 a 5, g = 0,001 a 1, eh = 0a 20, e i é um número atômico de oxigênio necessário para satisfazer a valência atômica de cada elemento). Quando a oxidação catalítica de fase gasosa de propileno é executada pelo uso do catalisador acima para produzir acroleína e ácido acrílico, o ácido acrílico é produzido com um rendimento de 6,2 mol% sob uma razão de conversão de propileno de 99,1 mol% e uma seletividade de acroleína de 89,6 mol%. Em outras palavras, o conteúdo de ácido acrílico é still baixo no produto reacional obtido pelo uso o catalisador de primeira etapa.
Além disso, o processo de produção conhecido compreendendo a oxidação parcial em duas etapas requer um reator ou uma zona reacional separada em cada etapa reacional, e catalisadores que têm composições diferentes são fornecidos de acordo com as necessidades de cada etapa. Ou seja, hardware (Sistema de Operação Física) deveria ser controlado e supervisionado sob as condições reacionais ótimas, do qual a complexidade causa problemas e dificuldades na operação.
Divulgação Problema Técnico A presente invenção fornece um catalisador capaz de produzir ácido (met)acrílico com alta produtividade, no qual os problemas acima citados são resolvidos pelo uso de um método simples e econômico, ou seja, reação com catalisador em uma etapa.
Além disso, a presente invenção fornece um processo reacional em uma etapa para estavelmente produzir ácido (met)acrílico a um alto rendimento durante um longo período de tempo, no qual problemas tais como um ponto quente problemático em uma reação exotér-mica típica, degradação e uma redução em rendimento devido a ponto quente podem ser resolvidos pelo empacotamento de um catalisador desejável.
Solução Técnica A presente invenção fornece um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb (desde que Te não esteja incluído).
Além disso, a presente invenção fornece um processo para produção de ácido (met)acrílico usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter pelo uso um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb (desde que Te não esteja incluído) como um catalisador.
Além disso, a presente invenção fornece um processo para produção de ácido (met)acrííico usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter pelo uso um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb como um catalisador, sem qualquer processo adicional de conversão de (met)acroleína em ácido (met)acrílico. Além disso, a presente invenção fornece um reator para produção de ácido (met)acrílico usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, no qual um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é usado como um catalisador.
Efeitos Vantajosos De acordo com a presente invenção, quando o catalisador de primeira etapa compreendendo um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb como um componente essencial é apenas usados na produção de ácido (met)acrílico usando-se propileno ou similares, o rendimento e/ou a seletividade de ácido (met)acrílico aumenta nos produtos reacio-nais, e assim a segunda etapa de oxidação e um catalisador separado necessário para conversão de (met)acroleína ao ácido acrílico no processo em duas etapas convencional não são necessários, e a aquecimento de formação é eficazmente controlado pelo empacotamento de um catalisador eficaz. Como resultado, o ácido (met)acrílico pode ser estavelmen-te produzido com alto rendimento por um longo período de tempo.
Descrição dos Desenhos A Fig. 1 é um vista esquemática que ilustra a estrutura de um reator de leito fluidi-zado capaz de usar um catalisador de acordo com a presente invenção.
Melhor Modo Os catalisadores de óxido metálico da primeira etapa baseados em Mo-Bi para a produção de (met)acroleína por oxidação de propileno ou similares, os quais foram divulgados até o momento, geralmente fornecem seletividade de propileno ou similares a (met)acroleína e ácido (met)acrílico de cerca de 90 mol% ou mais, onde a razão molar de (met)acroleína para ácido (met)acrílico no produto reacional na primeira-etapa é de cerca de 9:1. Adicionalmente, quando o produto reacional na primeira-etapa é submetido até a reação de segunda etapa, é possível obter um produto compreendendo ácido (met)acrílico como um produto principal a partir de (met)acroleína.
Os presentes inventores descobriram que quando um catalisador de óxido metálico da primeira etapa baseado em Mo-Bi que também contêm Nb, ou seja, um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é preparado e usado como o catalisador da reação na primeira etapa, o ácido (met)acrílico é produzido usando-se propileno at rendimento de 60 mol% ou mais por reação catalítica durante um processo em uma etapa.
Portanto, como em comparação a outros óxidos metálicos baseados em Mo-Bi u-sados como o catalisador da reação na primeira etapa no processo reacional em duas etapas convencional, quando o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção é usado como um catalisador, é fornecida maior seletividade de ácido (met)acrílico nos produtos reacionais obtidos pela reação catalítica usando-se o catalisador. Como resultado, a segunda etapa adicional de reação catalítica, na qual (met)acroleína é convertida em ácido (met)acrílico, pode ser minimizada ou excluída. Do mesmo modo, na presente invenção, o ácido (met)acrílico pode ser produzido a partir de propileno ou similares a um alto rendimento, por um processo em uma etapa compreendendo um única série de catalisador ou por um reação compreendendo uma reação minimizada com catalisador em duas etapas, a qual é impossível com a composição catalisadora convencional. (1) o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb da presente invenção é preferencialmente um óxido metálico composto representado pela seguinte fórmula 1. Fórmula 1 MoaBibNbcAdBeCfDgEhFiOj onde Mo representa molibdênio, Bi representa bismuto, e Nb representa nióbio; A é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em W, Sb, Como, P, Sn e Pb; B é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Fe, Zn, Cr, Mn, Cu, Pd, Ag e Ru; C é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Co, Cd, Ta, Pt e Ni; D é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Si, Al, Zr, V e Ce; E é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Se, Ga, Ti, Ge, Rh e Au; F é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Na, K, Li, Rb, Cs, Ca, Mg, Sr, Ba e MgO; cada um de a, b, c, d, e, f, g, h, i, e j representa a razão atômica de cada elemento; e quando a=12, b é 0,01 a 20, c é 0,001 a 20, d é 0 a 15, e é 0 a 20, f é 0 a 20, géO a 10, h é 0 a 10, i é 0 a 10, e j é um valor definido pelo estado de oxidação de cada um dos elementos acima.
Quando usado como um catalisador, o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção pode ser usado sozinho ou pode ser suportado em um veículo inerte. Exemplos de veículo incluem alumina porosa ou não-porosa, sílica-alumina, carbeto de silício, dióxido de titânio, óxido de magnésio, esponja de alumínio, ou similares. Adicionalmente, o veículo pode assumir uma forma cilíndrica, um forma cilíndrica oca, ou uma forma esférica, mas não é limitado às mesmas. Por exemplo, um catalisador que têm uma forma cilíndrica preferencialmente tem uma razão de comprimento a diâmetro (diâmetro externo) (razão C/D) de 1 a 1,3, e mais preferencialmente tem uma razão C/D de 1. Um catalisador que tem uma forma cilíndrica ou esférica preferencialmente tem um diâmetro externo de 3 a 10 mm, mais preferencialmente de 4 a 8 mm. O composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção pode ser preparado por um método típico para a produção de um óxido metálico composto, exceto que uma composição diferente é usada. Não há limitação particular na forma de um metal precursor que forme o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb. Por exemplo, um composto que é fornecido originalmente a partir de de um óxido ou pode ser convertido em um óxido por aquecimento (ou seja, calcinação) pelo menos na presença de oxigênio, por exemplo, halogeneto, nitreto, formato, oxalato, citrato, acetato, carbonato, complexo amina, sal de amônio e/ou hidróxido pode ser usado como um material de partida.
De acordo com uma modalidade da presente invenção, o método para preparo do óxido metálico composto compreende a etapas de: dissolver ou dispersar uma quantidade predeterminada (quantidade estequiométrica) de cada material de partida que contêm cada elemento em um meio aquoso; aquecimento da solução ou dispersão resultante sob agitação; permitir que o sistema evapore para obter um sólido seco e secar e pulverizar o sólido; e moldar o pó em uma forma desejada via moldagem por extrusão para obter comprimidos ou grânulos. Nesse caso, fibras de vidro e fibras inorgânicas incluindo diversos tipos de fibras monocristalinas, os quais são conhecidos por melhorarem a força e resistência frictio-nal, podem ser ainda adicionados. Adicionalmente, para controlar a propriedades do catalisador para uma reprodutilidade excelente, outros aditivos conhecidos como ligantes em pó, tal como nitrato de amônio, celulose, amido, álcool polivinílico, ácido esteárico, ou similares, podem ser usados. O óxido metálico composto catalisador de acordo com a presente invenção pode ser obtido por calcinação do produto moldado ou o produto suportado em um veículo sob um fluxo de 0,2 a 2 m/s a 200 a 600 °C por cerca de 1 a 10 horas ou mais. A etapa de calcinação pode ser executada sob uma atmosfera de gás inerte, uma atmosfera oxidativa, por exemplo, ar (uma mistura de gás inerte e oxigênio), ou uma atmosfera redutiva (por exemplo, uma mistura de gás inerte, oxigênio e NH3, CO e/ou H2). A etapa de calcinação pode ser executada durante um período de diversos minutos a diversas horas, e o período de calcinação geralmente diminui na medida em que a temperatura aumenta. (2) o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção pode ser usado como um catalisador para produzir ácido (met)acrílico a partir de pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propa-no, isobutileno, álcool t-butílico, e metil-t-butil éter.
Nesse caso, dentre os produtos reacionais obtidos por ação catalítica do composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb, o ácido (met)acrílico é produzido a um rendimento de 60 mol% ou mais.
Portanto, o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção pode ser usado como um catalisador produção de ácido (met)acrílico a partir de pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, sem qualquer processo adicional de conversão de (met)acroleína em ácido (met)acrílico.
Particularmente, o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção pode ser usado como um catalisador para a primeira-etapa parcial oxidação em um processo para produção de ácido (met)acrílico, o processo compreendendo uma primeira etapa para a produção de (met)acroleína a partir da reagentes tal como propi-leno ou similares e uma segunda etapa para produção de ácido (met)acrílico a partir da (met)acroleína.
Além disso, o composto baseado em oxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção pode ser usado como um componente catalítico eficaz de pelo menos um leito catalítico, quando a zona reacional na qual o ácido (met)acrílico é produzido usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propa-no, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter é acondicionado com dois ou mais leitos catalíticos.
Quando a oxidação catalítica de fase gasosa é conduzida pelo uso do composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção como um catalisador, não há limitação particular em condições de operação e sistemas dos mesmos usados no processo. Os reagentes que podem ser usados na presente invenção incluem os reagentes convencionais de leitos fixos, leitos fluidizados, e leitos móveis.
Quando o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb de acordo com a presente invenção é usado como um catalisador para oxidação parcial de propileno ou similares, o ácido (met)acrílico pode ser produzido por um processo em uma etapa, através do qual o ácido (met)acrílico pode ser produzido usando-se um reator de leito fluidizado como ilustrado na Fig. 1.
Nesse sentido, o fluxo de partículas de catalisadores e reagentes no reator de leito fluidizado, e após reação, eles fluem para fora do reator. Então, eles são resfriados e circulados através do reator.
Com referência à Fig. 1, o reator de leito fluidizado será descrito em detalhe.
Um gás reacional que contêm propileno ou similares é pré-aquecido a temperatura reacional em um trocador de aquecimento 1, e os catalisadores sólidos e o gás reacional são misturados para passar através do reator de leito fluidizado 2. A oxidação parcial é gerada no reator. Subseqüentemente, não-reagentes e produtos (por exemplo, ácido acrílico) fluem para fora do reator em um estado misturado, e a os catalisadores sólidos e a produzido gás são separados em um separador de catalisador 3. Os catalisadores separados no separador de catalisador 3 se regeneram para inativar catalisadores em um catalisador re-generador 4, e catalisadores novos são fornecidos. Enquanto isso, o gás produzido separado no separador de catalisador 3 é resfriado a uma variação de temperatura para purificação em um trocador de aquecimento em placa 5, e então fornecido em um processo de purificação. Nesse momento, o trocador de aquecimento em placa 5 pode ser usado para pré-aquecer um gás de reciclagem.
No reator de leito fluidizado, já que o tamanho de partícula de catalisador é pequeno e fluidizado, a quantidade de aquecimento gerado na superfície da partícula de catalisa- dor pode ser minimizada. Portanto, quando o ácido (met)acrílico é produzido a partir de pro-pileno ou similares em processo em uma etapa, ao invés de processo em duas etapas, o aquecimento não é gerado através de processo em duas etapas, mas simultaneamente gerado em processo em uma etapa, causando assim um problemático ponto quente. Assim, para solucionar o problema devido a ponto quente, o reator de leito fluidizado é mais preferencial do que o reator de leito fixo.
Enquanto isso, exemplo de reator de leitos fixos inclui um reator do tipo concha e tubo, e o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb da presente invenção é acon-dicionado em um tubo reacional, e usado como um leito catalítico fixo para a produção de ácido (met)acrílico. Por exemplo, a zona reacional para a produção de ácido (met)acrílico a partir de um reagente tal como propileno ou similares pode ser acondicionado com dois ou mais dos leitos catalíticos, e a esse momento, pelo menos um do leito catalítico, no qual um componente catalítico eficaz é composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb, pode ser usado.
As condições reacionais, as quais são geralmente adotadas para a produção de á-cido (met)acrílico e (met)acroleína a partir de um reagente tal como propileno ou similares via oxidação catalítica de fase gasosa, pode ser usado. Por exemplo, uma mistura de gases como um material de partida, o qual contém 4 vol% ou mais de reagentes tais como propileno ou similares, 10 a 20 vol% de oxigênio molecular, e 60 a 80 vol% de gás inerte funcionando como um diluente (por exemplo, nitrogênio, dióxido de carbono, vapor, ou similares), é colocada em contato com o catalisador de acordo com a presente invenção, a uma temperatura de 250 a 500 °C sob uma pressão de 0,1 a 3 kg/cm2 G com uma velocidade espacial de 300 a 5000 hr-1 (STP) para realizar uma reação desejada. (3) De acordo com a presente invenção, o ácido (met)acrílico pode ser estavelmen-te produzido com alto rendimento por um longo período de tempo, no qual problemas tais como um ponto quente problemático em uma reação exotérmica típica, acúmulo de aquecimento e uma redução em rendimento devido a ponto quente pode ser resolvida pelo controle da atividade de um catalisador que contêm composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb e aquecimento de reação catalítica. A atividade catalítica pode ser controlada pelo controle da razão Nb/Mo, tempo de calcinação de catalisador, a quantidade de ar fornecida, e o tamanho de catalisador.
De acordo com a presente invenção, o ácido (met)acrílico pode ser produzido pelo uso de catalisadores de atividade controlada, no qual os leitos catalíticos em cada tubo no reator de concha e tubo são acondicionados com diversos tipos de catalisadores para gra-duaímente aumentar sua atividade a partir de entrada até a saída.
Ou seja, a zona reacional pode ser acondicionada com dois ou mais dos diferentes leitos catalíticos de modo que o tamanho de partícula do catalisador nos leitos catalíticos que têm um componente catalítico eficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb gradualmente diminui a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados.
Modo para Invenção Daqui por diante, a presente invenção será descrita em detalhe com referência aos Exemplos e Exemplos Comparativos. Entretanto, esses Exemplos são para fins ilustrativos apenas, e não se pretende que a invenção seja limitada aos mesmos.
Exemplo de Preparação Catalisador Exemplo de Preparação 1: Catalisador 1 2500 mL de água destilada foram aquecidos e agitados a 70 a 85 °C e 1000 g de molibdato de amônio foram dissolvidos na mesma para formar uma solução 1. Então, 274 g de nitrato de bismuto, 228 g de nitrato ferroso e 2,3 g de nitrato de potássio foram adicionados a 400 mL de água destilada, os materiais foram misturados vigorosamente, 71 g de ácido nítrico foram adicionados à mesma, e os materiais foram dissolvidos suficientemente para formar uma solução de 2.686 g de nitrato de cobalto foram dissolvidos em 200 mL de á-gua destilada, de modo a formar uma solução 3. Após misturar a solução 2 com a solução 3, a solução misturada foi ainda misturada com a solução 1 enquanto a temperatura foi mantida a 40 a 60 °C, de modo a fornecer uma suspensão de catalisador. A suspensão de catalisador foi seca e o sólido obtido em forma de bolo foi pulverizado em um tamanho de 150 μτη ou menos. O catalisador resultante pó foi misturados com uma quantidade predeterminada de água por 2 horas, e formado em uma forma cilíndrica. O catalisador foi formado para ter um diâmetro de 5,0 mm e uma altura de 5,0 mm, e calcinado a 500 °C por 5 horas sob o ar, resultante em um catalisador 1. O catalisador produzido teve a composição elementar exceto oxigênio. O catalisador resultante teve a seguinte composição elementar exceto oxigênio: Exemplo de Preparação 2: Catalisador 2 O Catalisador 2 foi fornecido em da mesma maneira como descrito no Exemplo de Preparação 1, exceto que 64 g de cloreto de nióbio foram ainda adicionados para formar uma solução 1. O catalisador resultante teve a seguinte composição elementar exceto oxigênio: Exemplo de Preparação 3: Catalisador 3 O Catalisador 3 foi fornecido da mesma maneira como descrito no Exemplo de Preparação 1, exceto que 64 g de cloreto de nióbio foram ainda adicionados para formar uma solução 1 e o catalisador moldado foi deixado ter um diâmetro de 7 mm e uma altura de 7 mm. O catalisador resultante teve a seguinte composição elementar exceto oxigênio: Exemplo de Preparação 4: Catalisador 4 O Catalisador 4 foi fornecido da mesma maneira como descrito no Exemplo de Preparação 1, exceto que 32 g de cloreto de nióbio foram ainda adicionados para formar uma solução 1. O catalisador resultante teve a seguinte composição elementar exceto oxigênio: Exemplo de Preparação 5: Catalisador 5 O Catalisador 5 foi fornecido em da mesma maneira como descrito no Exemplo de Preparação 1, exceto que 32 g de cloreto de nióbio foram ainda adicionados para formar uma solução 1 e o catalisador moldado foi deixado ter um diâmetro de 7 mm e uma altura de 7 mm. O catalisador resultante teve a seguinte composição elementar exceto oxigênio: Exemplo Empacotamento de Catalisador e Teste de Atividade Catalítica A um reator de aço inoxidável da 3 m que têm um diâmetro interno de 1 polegada e aquecida com sal nitrato fundido, alumina-sílica foi acondicionada a uma altura de 150 mm como um material inerte, e qualquer um ou uma mistura de Catalisadores 1 a 5 preparado no Exemplo de Preparação Catalisadores 1 a 5 mostrados em Tabela 1 foi acondicionado para ter uma altura de 2800 mm, a partir da entrada do gás reacional na direção da saída. A oxidação foi executada por introdução de gás de alimentação que contêm 7 vol% de propileno, 13 vol% de oxigênio, 12 vol% de vapor de água, e 68 vol% de gás inerte no catalisador com uma velocidade espacial de 1500 hr-1 (STP), a uma temperatura reacional de 320 °C sob uma pressão reacional de 0,7 atm.
Na Tabela 1, a razão de conversão de um reagente e rendimento são calculadas, com base nas seguintes Fórmulas Matemáticas 1 e 2. Fórmula Matemática 1 Razão de conversão de propileno (%) = (número molar de propileno reagi-do)/(número molar de propileno fornecido) x 100 Fórmula Matemática 2 Rendimento (%) de ácido acrílico = (número molar de ácido acrílico produzi-do)/(número molar de propileno fornecido) x 100 Os resultados experimentais dos Exemplos e Exemplo Comparativo são mostrados na seguinte Tabela 1.
Tabela 1 REIVINDICAÇÕES
Claims (25)
1. Composto CARACTERIZADO pelo fato de que é baseado em oxido metálico de Mo-Bi-Nb (desde que Te não esteja incluído).
2. Composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que é representado pela seguinte fórmula 1: Fórmula 1 MoaBibNbcAdBeCfDgEhFiOj onde Mo representa molibdênio, Bi representa bismuto, e Nb representa nióbio; A é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em W, Sb, Como, P, Sn e Pb; B é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Fe, Zn, Cr, Mn, Cu, Pd, Ag e Ru; C é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Co, Cd, Ta, Pt e Ni; D é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Si, Al, Zr, V e Ce; E é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Se, Ga, Ti, Ge, Rh e Au; F é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Na, K, Li, Rb, Cs, Ca, Mg, Sr, Ba e MgO; cada um de a, b, c, d, e, f, g, h, i, e j representa a razão atômica de cada elemento; e quando a=12, b é 0,01 a 20, c é 0,001 a 20, d é 0 a 15, e é 0 a 20, f é 0 a 20, géO a 10, héOa 10, iéOa 10, e j é um valor definido pelo estado de oxidação de cada um dos elementos acima.
3. Composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que é usado como um catalisador.
4. Composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que é usado como um catalisador de fase gasosa de oxidação parcial oxidação.
5. Método para produção de ácido (met)acrílico usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, CARACTERIZADO pelo fato de que um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb (desde que Te não esteja incluído) é usado como um catalisador.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que um rendimento de ácido (met)acrílico de produtos obtidos por ação catalítica do composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é 60 mol% ou mais.
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o método é executado em um reator de leito fluidizado.
8. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é representado pela seguinte fórmula 1: Fórmula 1 MOaBibNbcAdBeCfDgEhFiOj onde Mo representa molibdênio, Bi representa bismuto, e Nb representa nióbio; A é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em W, Sb, Como, P, Sn e Pb; B é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Fe, Zn, Cr, Mn, Cu, Pd, Ag e Ru; C é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Co, Cd, Ta, Pt e Ni; D é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Si, Al, Zr, V e Ce; E é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Se, Ga, Ti, Ge, Rh e Au; F é pelo menos um elemento selecionado a partir de um grupo consistindo em Na, K, Li, Rb, Cs, Ca, Mg, Sr, Ba e MgO; Cada um de a, b, c, d, e, f, g, h, i, e j representa a razão atômica de cada elemento; e quando a=12, b é 0,01 a 20, c é 0,001 a 20, d é 0 a 15, e é 0 a 20, f é 0 a 20, g é 0 a10, héO a 10, i é 0 a 10, ejé um valor definido pelo estado de oxidação de cada um dos elementos acima.
9. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende um processo de conversão de (met)acroleína da produtos produzido pela ação catalítica do composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb em ácido (met)acrílico.
10. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que uma zona reacional no qual o ácido (met)acrílico é produzido usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter é acondicionado com dois ou mais leitos catalíticos, e o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é usado como um componente catalítico eficaz de pelo menos um leito catalítico.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona reacional é acondicionada com dois ou mais dos leitos catalíticos que têm diferentes atividades catalíticas para aumentar a atividade catalítica do leito catalítico a partir da entra- da, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados.
12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona reacional é acondicionada com dois ou mais leitos catalíticos diferentes de modo que o tamanho de partícula do catalisador nos leitos catalíticos que têm um componente eficaz de composto baseado em oxido metálico de Mo-Bi-Nb diminui a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona reacional é acondicionada com dois ou mais leitos catalíticos diferentes que têm um componente eficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb e a razões molares diferentes de Nb a Mo ([Nb]/[Mo]) e a atividade catalítica de cada um dos leitos catalíticos aumenta a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados.
14. Método para produção de ácido (met)acrílico CARACTERIZADO pelo fato de que usar-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em pro-pileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter pelo uso um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb catalisador, sem qualquer processo adicional de conversão de (met)acroleína em ácido (met)acrílico.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o método é executado em um reator de leito fluidizado.
16. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que uma zona reacional na qual o ácido (met)acrílico é produzido usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter é acondicionada com dois ou mais leitos catalíticos, e o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é usado como um componente catalítico eficaz de pelo menos um leito catalítico.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona reacional é acondicionada com dois ou mais dos leitos catalíticos que têm diferentes atividades catalíticas para aumentar a atividade catalítica do leito catalítico a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados.
18. Método, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona reacional é acondicionada com dois ou mais leitos catalíticos diferentes de modo que o tamanho de partícula do catalisador nos leitos catalíticos que têm um componente eficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb diminui a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados.
19. Método, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona reacional é acondicionada com dois ou mais leitos catalíticos diferentes que têm um componente eficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb e a razões molares diferentes de Nb a Mo ([Nb]/[Mo]) e a atividade catalítica de cada um dos leitos catalíticos aumenta a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados.
20. Reator para a produção de ácido (met)acrílico CARACTERIZADO pelo fato de que usar-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em pro-pileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter, onde um composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é usado como um catalisador.
21. Reator, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que o reator é um reator do tipo concha e tubo e o tubo é acondicionado com o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb catalisador.
22. Reator, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que uma zona reacional do tubo no qual o ácido (met)acrílico é produzido usando-se pelo menos um reagente selecionado a partir de um grupo consistindo em propileno, propano, isobutileno, álcool t-butílico e metil-t-butil éter é acondicionada com dois ou mais leitos catalíticos, e o composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb é usado como um componente catalítico eficaz de pelo menos um leito catalítico.
23. Reator, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona reacional é acondicionada com dois ou mais dos leitos catalíticos que têm diferentes atividades catalíticas para aumentar a atividade catalítica do leito catalítico a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados, ao longo de seu eixo tubular.
24. Reator, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona reacional do tubo é acondicionada com dois ou mais leitos catalíticos diferentes de modo que o tamanho de partícula do catalisador nos leitos catalíticos que têm um componente eficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb diminui a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados, ao longo de seu eixo tubular.
25. Reator, de acordo com a reivindicação 23, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona reacional do tubo é acondicionado com dois ou mais leitos catalíticos diferentes que têm um componente eficaz de composto baseado em óxido metálico de Mo-Bi-Nb e a razões molares diferentes de Nb a Mo ([Nb]/[Mo]) e a atividade catalítica de cada um dos leitos catalíticos aumenta a partir da entrada, na qual os reagentes são introduzidos, até a saída, na qual os produtos reacionais são retirados, ao longo de seu eixo tubular.
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