CS345591A3 - Process for preparing anhydrides and nitriles and apparatus for making same - Google Patents

Description

JUDr. Miloš VŠETEČKAadvokát 11504 PRAHA 1, Žitná 25 ......- •o 2 r* Ú0 v A 0 —* o > ca X o rc r* <— ·> &amp; OO **“ < ÍZ < rn CO os N 05 -<

Způsob výroby anhydridů a nitrilů a zařízení k prováděnítohoto způsobu.

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby cyklických, anhydri-tů nebo nitrilových sloučenin z uhlovodíkové nástřikovésuroviny a plynu obsahujícího kyslík, přičemž tento postupprobíhá v přítomnosti vhodného katalyzátoru, a zařízení k pro-vádění tohoto způsobu, přičemž konkrétné je možno uvést, žeje postup podle uvedeného vynálezu zaměřen na zmenšení neboeliminování nebezpečí exploze nebo požáru v reaktorovýchsystémech pracujících v parní fázi, přičemž tyto reaktorovésystémy jsou navrženy pro výrobu anhydridů nebo nitrilovýchsloučenin, při kterých se vychází z uhlovodíkové nástřikovésuroviny a kyslíku.

Dosavadní stav techniky

Podle dosavadního stavu techniky se cyklickéanhydridy a ©ó , β -olefinicky nenasycené nitrilovésloučeniny vyrábí v běžných provozech oxidací vhodnéhouhlovodíku, přičemž tato výroba probíhá v parní fázi v pří-tomnosti vhodného katalyzátoru. Konkrétně je možno napříkladuvést, že anhydrid kyseliny maleinové se vyrábí v současnédobě běžným způsobem tak, že se v parní fázi provádí oxida-ce benzenu nebo uhlovodíků s přímým řetězcem, které obsahují4 atomy uhlíku ( C^-uhlovodíky) , jako jsou napříkladn-butan, buten nebo butadien,přičemž tato oxidace se prová-dí plynem obsahujícím kyslík v přítomnosti katalyzátoruna bázi oxidu vanadu a fosforu, a dále akrylonitril sepodle dosavadního stavu techniky provádí běžným způsobemtak, že se v parní fázi uvádí do kontaktu propan nebo pro- - 2 - pylen s plynem obsahujícím kyslík v přítomnosti katalyzátoruna bázi oxidů vizmutu a molybdenu. Jako plynu, který obsahujekyslík, se v běžném provedení používá vzduchu, nebot tentovzduch je snadno dustupný a jeho použití je levné. Reakcetohoto typu se provádí ve vhodném reaktoru, jako je napří-klad reaktor s pevným ložem nebo reaktor s fluidním ložem,přičemž při těchto postupech jsou produkovány nitrilovésloučeniny a kromě toho obvykle ještě oxid uhelnatý ‘CO,oxid uhličitý CO2 , voda a malá množství ostatních částečněoxidovaných vedlejších produktů. Sestava reakčních jednotekpro tyto výroby je obvykle tvořena reaktorem, ve kterém sevyrábí cyklický anhydrid nebo nitrilová sloučenina, dálepromývací jednotkou, neboli skrubrem, ve které se taktovyrobený anhydrid nebo nitrilová sloučenina odděluje promýváním z plynů, které jsou odváděny z reaktoru, zapomoci vody nebo jiného rozpouštědla uvedeného anhydridunebo nitrilové sloučeniny, a dále tato sestava zahrnujedalší prostředky pro další zpracovávání plynů odváděnýchz promývací jednotky, neboli skrubru. V minulosti bylo běžnou praxí provádět tyto pro-cesy výše uvedeného typu postupem s jediným průchodemreakčních složek daným zařízením se snahou co nejvíce maxima-lizovat konverzi uhlovodíku, to znamená převedení uhlovodí-ku na požadovaný konečný produkt. Při tomto provedení seale dosahovalo nízké celkové účinnosti procesu, neboíselektivita na anhydrid nebo na nitrilovou sloučeninu bylanižší než maximální. Z výše uvedeného vyplývá, že plynodváděný z promývací jednotky, neboli ze skrubru, obsahovalkromě nezreagované uhlovodíkové suroviny ještě značnámnožství oxidu uhelnatého CO a oxidu uhličitého CO2 ·

Tyto produkty byly v obvyklém provedení podle dosavadníhostavu techniky spalovány, takže jedinou zpětně získávanouhodnotou, která byla realizována v zařízeních tohoto typu,bylo vyrobené teplo. - 3 - Při dalším vývoji těchto procesů podle dosavadníhostavu techniky bylo prováděno recyklování Části proudu, kterýbyl odváděn z promývací jednotky, neboli ze skrubru, přičemžpři těchto typech postupů byla konverze uhlovodíkovénástřikové suroviny snížena a selektivita konverze uhlovodíkuna anhydrid nebo na nitrilovou sloučeninu byla maximalizo-vána. Zbývající podíl tohoto proudu odváděného z Dromývacíjednotky byl vypouštěn ze systému za účelem zabránění hroma-dění oxidu uhelnatého CO , oxidu uhličitého COg a dusíku(který je přiváděn do tohoto systému společně se vzduchem,který je použit jako zdroj kyslíku v těchto případech) v tomtosystému. Tato výše uvedená zlepšení se projevila ve zmenšenékonverzi při jednom průchodu zařízením, ovšem celková účinnostcelého procesu byla zvýšena.

Hlavní problém, který je spojený s výrobouanhydridových sloučenin a nitrilových sloučenin oxidacíuhlovodíkové suroviny za pomoci plynu obsahujícího kyslíkv parní fázi, spočívá v tom, že se tato reakce provádípři zvýšených teplotách a z tohoto faktu vyplývá stále přítom-né a trvající nebezpečí vzniku požádu nebo exploze jak vreaktoru tak i v zařízeních nebo v potrubích, které jsouspojeny s tímto reaktorem, přičemž toto nebezpečí požáru neboexploze je důsledkem rozkladu nezreagovaných uhlovodíků,ke kterému může za těchto podmínek a v tomto zařízení dojít.Tato náchylnost přítomných nezreagovaných uhlovodíků k roz-kladu je ještě zvýšena přítomností katalyzátoru, přičemžtendence k rozkladu je zejména zvýšena v oblasti výstupuz reaktoru s fluidním ložem nebo reaktoru s pohybujícím seložem. Vzhledem k výše uvedenému se tedy při těchto proce-sech udržuje koncentrace reakčních složek v tomto systémutakovým způsobem, aby bylo složení směsi udrženo mimorozmezí zápalnosti. I přesto, že dusík slouží ke zúženírozsahu mezí zápalnosti směsi vyskytující se v tomto sys-tému v případech, kdy se používá vzduch jako zdroj kyslíku - 4 - pro tyto reakce, přesto ovšem rozmezí zápalnosti pro tytosměsi obsahující plynný uhlovodík a vzduch je stále ještěvelice široké. Z výše uvedeného vyplývá, že při prováděnítěchto postupů podle dosavadního stavu techniky bylo běžnépracovat v reaktorech pro výrobu anhydridových nebo nitrilovýchsloučenin v plynové fázi s nízkými hodnotami koncentracíuhlovodíkové suroviny, a sice při takových koncentracích,aby mohla být reakční směs udržena mimo rozmezí určujícímeze zápalnosti směsi. Z dosavadního stavu techniky je velice dobře známo,že za daných podmínek teploty a tlaku závisí zápalnostsměsi obsahující plynný uhlovodík a kyslík na poměru těchtoplynných složek v dané směsi. Při velice nízkých koncentra-cích uhlovodíku je tato plynová směs v oblasti, kdy nenízápalná, ovšem při určité koncentraci uhlovodíku, kdy sepřekročí určitý práh, obvykle je tato mez označována jakospodní mez zápalnosti (LEL), se dostává tato směs do oblastizápalnosti a zůstává zápalná se zvyšující se koncentracíuhlovodíku dokud hladina uhlovodíku nedosáhne opět určitéúrovně, přičemž tato hladina se obvykle označuje jako hornímez zápalnosti (UEL) této plynové směsi. Rozmezí , které jeurčováno uvedenými mezemi , ve kterých dochází k explozitéto plynové směsi, která obsahuje plynné palivo a kyslík,se značně rozšiřuje se zvyšující se teplotou. I když by sejevilo jako výhodné pracovat v určitých případech jinakpřijatelně při provádění těchto procesů výroby cyklickýchanhydridů nebo nitrilových sloučenin v plynové fázi při tako-vých koncentracích uhlovodíkové suroviny, které leží v rozsahumezí zápalnosti, nebo mezí exploze, je toto provedení velicenebezpečné, neboí je zde vždy nebezpečí vzniku požáru neboexploze al již vreaktoru nebo v dalších zařízeních,která jsoupřipojena na tento reaktor.

Podstata vynálezu Výše uvedené nedostatky postupů podle dosavadníhostavu techniky odstraňuje postup podle uvedeného vynálezua zařízení k provádění tohoto postupu, při kterém je možnodosáhnout optimalizace selektivity a výtěžku procesu, přičemžje možno pracovat při tomto procesu s takovými koncentracemidané uhlovodíkové nástřikové suroviny, které při běžněprováděných postupech spadají do rozsahu uvedených mezízápalnosti pro danou směs. Při provádění postupů tohototypu podle dosavadního stavu techniky toto provedení nebylomožné.

Podstata postupu výroby uhlovodíkových derivátů,které jsou vybrány ze skupiny cyklických anhydridů anitrilových sloučenin, podle uvedeného vynálezu spočíváv tom, že zahrnuje následující stupně : (a) kontaktování uhlovodíkové nástřikové suroviny,plynu obsahujícího kyslík, a v případě, že uvedeným uhlo-vodíkovým derivátem je nitrilová sloučenina, amoniaku vreakční zóně v parní fázi v přítomnosti katalyzátoru k pro-vedení parciální oxidace a v přítomnosti oxidu uhelnatéhojako hlavní plynné složky za takových podmínek, při kterýchse získává plynný produkt obsahující uvedený požadovanýuhlovodíkový derivát, oxid uhelnatý a oxid uhličitý, (b) oddělování uvedeného uhlovodíkového derivátuz uvedeného plynného produktu, (c) oddělování oxidu uhličitého z uvedenéhoplynného produktu, a (d) recyklování plynného produktu se sníženýmobsahem oxidu uhličitého do uvedené reakční zóny nebo navýstup z uvedené reakční zóny nebo do obou těchto míst ,přičemž koncentrace oxidu uhelnatého a uhlovodíkového materiálu - 6 - vytvořené ve všech Částech tohoto systému, ve kterém se uvede-ný postup podle vynálezu provádí, je udržována dostatečněvysoká během celého tohoto procesu k zabránění vzniku zápal-né směsi v tomto systému.

Do rozsahu uvedeného vynálezu rovněž náleží zaří-zení k provádění postupu podle vynálezu k výrobě uvedenýchuhlovodíkových derivátů, která probíhá v parní fázi á prová-dí se parciální oxidací uhlovodíkové suroviny kyslíkem v přítom-nosti katalyzátoru k provedení parciální oxidace, přičemžtoto zařízení je tvořeno : (a) reaktorovými prostředky pro oxidování uhlovo-díkové nástřikové suroviny kyslíkem za účelem přípravy prouduplynového produktu, který obsahuje uvedený požadovanýuhlovodíkový derivát, oxid uhelnatý a nezreagovaný uhlo-vodík , (b) prostředky k odstraňování uvedeného uhlovo-díkového derivátu z uvedeného proudu plynného produktu zavzniku proudu kapalného produktu, který obsahuje uvedenýpožadovaný uhlovodíkový derivát, a proudu plynu, který vpodstatě neobsahuje uvedený uhlovodíkový derivát, přičemž tentoplynový proud obsahuje oxid uhelnatý a nezreagovanou uhlovodí-kovou surovinu , (c) prostředky pro oddělené odstraňování uvedenéhonezreagováného uhlovodíku a oxidu uhelnatého z uvedeného ply-nového proudu , (d) prostředky pro recyklování uvedeného oddělenéhonezreagovaného uhlovodíku do místa před uvedenými reaktorovýmiprostředky, a (e) prostředky pro recyklování uvedeného oddělenéhooxidu uhelnatého do místa za uvedenými reaktorovými prostředky. - 7 -

Proud plynu se sníženým obsahem oxidu uhličitého, to znamená proud plynu, ze kterého byl odstraňován oxid uhličitý, se v běžném provedení recykluje do místa nástřiku do uvedeného uhlovodíkového oxidačního reaktoru nebo do místa, ze kterého se odvádí produkt z tohoto reaktoru na oxidaci uhlovodíkové suroviny. Nezreagovaný uhlovodík je možno recyklovat do místa přivádění nástřikové suroviny do* uvedeného uhlovodíkového reaktoru společně s recyklovanýmproudem obohaceným na oxid uhelnatý. V alternativním prove-dení postupu podle uvedeného vynálezu je možno nezreagovanouuhlovodíkovou surovinu odstraňovat z tohoto odváděnéhoproudu a recyklovat tuto surovinu do místa přívodu nás-třikové suroviny do uvedeného uhlovodíkového reaktoru aproud obohacený na oxid uhelnatý je možno recyklovat domísta za uvedeným uhlovodíkovým reaktorem.

Podle jednoho provedení postupu podle uvedenéhovynálezu se jeden nebo více prekurzorů uvedené anhydridovésloučeniny nebo nitrilové sloučeniny na bázi uhlovodíkovésloučeniny, jako je například benzen, orthoxylen, paftalen,butan nebo buten v případě výroby anhydridové sloučeniny,a propylen nebo propan v případě výroby nitrilové slouče-niny, uvádí do kontaktu s plynem obsahujícím kyslík, av případě potřeby rovněž i s amoniakem, ve vhodném reakto-ru na provedení parciální oxidace uvedené uhlovodíkovéprekurzorové sloučeniny a rovněž v přítomnosti oxiduuhelnatého jako hlavní složky plynové směsi, přičemž se přitomto kontaktu získává proud plynového produktu, kterýobsahuje cyklický anhydrid, jako. je například anhydridkyseliny maleinové nebo anhydrid kyseliny ftalové, nebonitrilovou sloučeninu, jako je například akrylonitril nebomethakrylonitril, přičemž to, jaký konkrétní připravovanýprodukt vzniká tímto postupem, závisí na uhlovodíkovésurovině nebo uhlovodíkových surovinách, které se uvádído reakce. Tento proud plynného produktu odváděný z reak- - 8 - toru na oxidaci uhlovodíkové suroviny rovněž obsahuje oxiduhelnatý a oxid uhličitý a obvykle rovněž i nezreagovanýuhlovodík nebo nezreagované uhlovodíky, dále kyslík a případ-ně i malá množství ostatních vedlejších produktů reakce.

Tento plynový proud produktu, který se odvádí z reaktoruna parciální oxidaci uhlovodíkové suroviny, se zpracováváv prostředcích na odstraňování cyklického anhydridu nebonitrilové sloučeniny z tohoto plynového proudu, přičemžtímto prostředkem může být například promývací jednotka^neboli skrubr, ve které se tento anhydrid nebo nitrilovásloučenina uvádí do kontaktu s kapalným rozpouštědlem,pomocí kterého se odstraňuje v podstatě veškerý podíl tohotoproduktu z plynového proudu. Kapalina obsahující anhydrido-vou sloučeninu nebo nitrilovou sloučeninu se potom odvádíz těchto prostředků na odstraňování produktu a tato kapali-na se potom zpracovává za účelem oddělení a získání poža-dovaného produktu. Veškerý podíl nebo pouze část prouduplynového produktu, který byl zbaven anhydridové sloučeniny nebonitrilové sloučeniny, se potom zpracovává v separátoru naodstraňování oxidu uhličitého, ve kterém se odstraňujeurčitá část nebo veškerý podíl oxidu uhličitého, přičemžv tomto separátoru se rovněž odstraňuje podíl oxidu uhelna-tého, který je v přebytku vzhledem k množství, které jenutné udržet v tomto systému. Zbývající podíl tohoto odvádě-ného proudu plynu, který obsahuje převážně oxid uhelnatýa nezreagovaný uhlovodík, se potom recykluje do místa vstupudo uvedeného reaktoru na parciální oxidaci uhlovodíkové su-roviny. V alternativním provedení postupu podle uvedené-ho vynálezu se plynný proud odváděný z promývacího zařízenízpracovává v separátoru na odstraňování uhlovodíku, ve kterémse z plynového proudu odváděného z promývací jednotkyodstraňuje v podstatě veškerý podíl nezreagovaného uhlovo-díkového materiálu a takto získaný oddělený nezreagovanýuhlovodík se recykluje zpět do místa vstupu do uvedeného reaktoru na oxidaci uhlovodíkové suroviny. Veškerý podílnebo pouze část z tohoto proudu se sníženým obsahem uhlovo-díkové sloučeniny, ze kterého byl odstraňován tento uhlovo-dík, a který se odvádí z uvedené jednotky na oddělováníuhlovodíkové sloučeniny, se potom zpracovává v separátoruoxidu uhličitého, přičemž v tomto separátoru se z tohotoproudu plynu odstraňuje oxid uhličitý a přebytkový podíloxidu uhelnatého a zbytek tohoto plynového proudu, kferý jenyní obohacen na oxid uhelnatý, se recykluje zpět buďtodo místa vstupu do uvedeného reaktoru na parciální oxidaciuhlovodíkové suroviny nebo do místa za tímto reaktoremna parciální oxidaci uhlovodíkové suroviny, nebo v případěpotřeby do obou těchto míst.

Ve výhodném provedení postupu podle uvedenéhovynálezu je výše uvedeným plynem obsahujícím kyslík v podstatěčistý kyslík. Podle jiného výhodného provedení postupupodle uvedeného vynálezu se oxid uhličitý odstraňuje zproudu odváděného z promývací jednotky, neboli ze skrubru,adsorpcí, absorpcí nebo membránovou separací.V případě, žese postup podle uvedeného vynálezu použije na výrobu anhydridukyseliny maleinové, potom se ve výhodném provedení tohotopostupu použije jako výchozí nastřikované uhlovodíkovésuroviny uhlovodíků s přímým řetězcem, které obsahují čtyřiatomy uhlíku, přičemž podle nejvýhodnějšího provedení jetímto uhlovodíkem s přímým řetězcem n-butan. \T případě, žese postup podle uvedeného vynálezu použije na výrobu anhydridu kyseliny ftalové, potom se ve výhodném provedeníjako výchozího uhlovodíkového materiálu použije orthoxylenu. V případě, že se postup podle uvedeného vynálezu použije kvýrobě akrylonitrilu, potom se ve výhodném provedení jakonastřikované uhlovodíkové suroviny použije uhlovodíků spřímým řetězcem, které obsahují tři atomy uhlíku, a podlenejvýhodnějšího provedení je tímto uhlovodíkem s přímýmřetězcem n-propan. V případě výroby methakrylonitrilu, - 10 - při které se použije postupu podle uvedeného vynálezu, se ve výhodném provedení použije jako uhlovodíkového nastriko- vaného materiálu isobutanu.

Dalším novým aspektem uvedeného vynálezu je systém,ve kterém se provádí jedno z možných provedení postupupodle vynálezu. Tento systém zahrnuje reaktor nauhlovodíkovou surovinu, dále prostředky na odstraňovánícyklického anhydridu nebo nitrilové sloučeniny, separátorna oddělování nezreagované nastřikované uhlovodíkovésuroviny, separátor na odstraňování oxidu uhličitého aspojovací potrubí. Vstup do reaktoru na zpracování uhlovo-díkové suroviny je spojen s prostředky na odstraňováníarihydridové sloučeniny nebo nitrilové sloučeniny. Naopak,výstup z této jednotky na odstraňování anhydridové slouče-niny nebo nitrilové sloučeniny je spojen se vstupem buďtodo separátoru na oddělování uhlovodíkové suroviny nebodo separátoru na oddělování oxidu uhličitého, přičemžlibovolná z těchto jednotek může být v této sestavě zařazenajako první. Separátor na oddělování nezreagované uhlovodí-kové suroviny a separátor na oddělování oxidu uhličitéhojsou uspořádány sériově v této sestavě podle vynálezu,přičemž libovolná z těchto jednotek může být zařazenapřed druhou z uvedených jednotek. Výstup z posledníhoseparátoru na odvádění odpadního plynného proudu v tétosestavě podle vynálezu je napojen na potrubí pro vypouštěnítohoto odpadního proudu ze systému. V tomto novém systémupodle uvedeného vynálezu je potrubí pro recyklováni proudu zeseparátoru na oddělování nezreagované uhlovodíkové surovinynapojeno na vstupní místo do reaktoru na zpracovávání nástři-kové uhlovodíkové suroviny a potrubí na recyklování prouduobsahujícího oxid uhelnatý se separátoru na oddělováníoxidu uhličitého je napojeno na výstupní místo z uvedenéhoreaktoru na zpracovávání uhlovodíkové suroviny. Při provádění postupu podle uvedeného vynálezu «SSMWSHSfiWS’ -li- se uhlovodíková nástřiková surovina, která je v plynnémstavu, uvádí do reakce s kyslíkem a případně rovněž i samoniakem v reakční zóně, ve které je přítomen vhodnýkatalyzátor, a reakce se provádí rovněž v přítomnostioxidu uhelnatého jako hlavní plynové reakční složky,přičemž se vyrábí plynný proud produktu, který obsahujecyklický anhydrid nebo óč , -olefinicky nenasycenounitrilovou sloučeninu, jako požadované produkty tétoreakce, a dále obsahuje tento plynný proud oxid uhelnatýa oxid uhličitý jako vedlejší produkty této reakce, a dáleobsahuje tento plynný proud obvykle nezreagovaný uhlovodíka kyslík. Takto produkovaný petrochemický produkt sepotom odděluje z tohoto proudu plynného produktu, přičemžnezreagovaný uhlovodík se recykluje do reakční zóny aoxid uhelnatý se recykluje do místa vstupu do uvedenéreakční zóny na zpracovávání uhlovodíkové suroviny nebodo místa výstupu z této reakční zóny.

Druh použitého uhlovodíkového materiálu prouvedenou reakce bude samozřejmě záviset na tom, jakýpetrochemický produkt se má tímto postupem produkovat. V případě, že je požadováno vyrábět cyklický anhydrid, potomtouto výchozí uhlovodíkovou surovinou bude aromatickýuhlovodík nebo uhlovodík s přímým řetězcem. Například jemožno uvést, že v případě výroby anhydridu kyseliny ftalo-vé je nastřikovanou uhlovodíkovou surovinou ve výhodnémprovedení postupu podle vynálezu o-xylen nebo naftalen,a v případě, že je požadovaným produktem tohoto postupuanhydrid kyseliny maleinové, potom je použitou nastřikovanouuhlovodíkovou surovinou obvykle benzen nebo uhlovodík spřímým řetězcem, který obsahuje čtyři atomy uhlíku (neboliC^-uhlovodík). Obvykle je výhodné použít uhlovodíků spřímým řetězcem, které obsahují čtyři atomy uhlíku místobenzenu v případě výroby anhydridu kyseliny maleinové, nebotbenzen je podstatně dražší. Uvažovanými uhlovodíky s přímýmřetězcem, které obsahují čtyři atomy uhlíku, které se - 12 - používají při provádění postupu podle uvedeného vynálezu,jsou n-butan, buten a butadien. V případě výroby anhydridukyseliny maleinové se podle nejvýhodnějšího provedení pos-tupu podle vynálezu používá jako uhlovodíku s přímýmřetězcem, který obsahuje čtyři atomy uhlíku, n-butan nebottento n-butan je levnější než nenasycené uhlovodíky obsa-hující čtyři atomy uhlíku, přičemž tyto nenasycené uhlovo-díky, obsahujícíčtyři atomy uhlíku, jsou výhodně použitelnéjako monomery. Běžně obchodně dostupný n-butan obchodníkvality často obsahuje rovněž i další uhlovodíky, jako jsounapříklad i-butan, ovšem tyto znečištující složky nejsouna závadu, nebot neovlivňují nepříznivým způsobem výrobuanhydridu kyseliny maleinové z n-butanu.

Na druhé straně je nutno podotknout, že v přípa-dě výroby nenasycených nitrilových sloučenin je použitouvýchozí nastřikovanou uhlovodíkovou surovinou ve výhodnémprovedení nasycený nebo ethylenicky nenasycený uhlovodíks přímým řetězcem. Například je možno uvést, že jestližeje požadována výroba methakrylonitrilu, potom použitouuhlovodíkovou nástřikovou surovinou je ve výhodném provedenípostupu podle uvedeného vynálezu isobutan nebo isobuten, av případě, že je požadovaným produktem tohoto postupu akrylonitril, potom je použitou uhlovodíkovou nástřikovou surovi-nou v obvyklém provedení propan nebo propylen. Y dalším popisu bude postup podle uvedeného vyná-lezu a zařízení k provádění tohoto postupu popsán pomocíkonkrétního odkazu na výrobu anhydridu kyseliny maleinovéz n-butanu a s pomocí konkrétního provedení postupu výrobyakrylonitrilu z propanu, ovšem je třeba zdůraznit, že rozsahuvedeného vynálezu není nijak omezen na tato konkrétní provedění, která slouží pouze jako příklad postupu podle uvede-ného vynálezu. Výše uvedeným plynem obsahujícím kyslík může být - 13 - při provádění postupu podle uvedeného vynálezu vzduch, dálevzduch obohacený na kyslík, další plynové směsi obsahujícíkyslík a inertní plyny nebo v podstatě čistý kyslík. Výšeuvedeným termínem vzduch obohacený na kyslík se v tomtotextu míní vzduch, který obsahuje více kyslíku než jeobsaženo za normálních podmínek ve vzduchu. Mezi plynovésměsi obsahující kyslík a inertní plyn je možno zařaditsměsi obsahující kyslík a dusík, plynové směsi obsahujícíkyslík a argon, plynové směsi obsahující kyslík a oxiduhličitý, atd. Ve výhodném provedení podle uvedeného vyná-lezu se používá čistého kyslíku, nebot při použití tohotočistého kyslíku se předejde zavedení inertních plynů do tohotosystému, jako je například zavedení dusíku a argonu, kteréjsou obsaženy ve vzduchu, a dále se předejde nutnosti v následující fázi odstraňovat tato přebytková množství uvedenýchinertních plynů z proudu plynového produktu za účelem zabrá-nění hromadění těchto inertních plynů v daném systému podlevynálezu. Přehled obrázků na výkrese.

Postup podle uvedeného vynálezu a zařízení k pro-vádění tohoto postupu budou v dalším znázorněny s pomocípřipojeného výkresu, na kterém jsou dva obrázky, kteréilustrují : obr. 1 blokové schéma jednoho provedení systému výrobycyklického anhydridu nebo nitrilové sloučeniny podle uvede-ného vynálezu, a na obr. 2 je zobrazeno blokové schéma alternativníhoprovedení systému, který je ilustrován na výše uvedenémobr. 1 . Příklady provedení vynálezu

Postup podle uvedeného vynálezu a zařízení k pro-vádění tohoto postupu budou v dalším blíže osvětleny na «9991! - 14 - přiložených obrázcích, přičemž na obou obrázcích mají stejnévztahové značky stejný význam a označují stejné jednotkynebo podobné zařízení. Na těchto obrázcích nejsou zobrazenapřídavná zařízení, jako jsou například kompresory, tepelnévýměníky a regulační ventily, které nejsou nutné k objasněnípostupu podle uvedeného vynálezu a zařízení k jeho provádění,a rovněž i za účelem zjednodušení popisu uvedeného vynálezua diskuze s tím souvisící.

Podle obr. 1 je zařízeni podle tohoto provedenítvořeno reaktorem 2 na parciálně oxidaci uhlovodíkovésuroviny, který buče v dalším označován jako uhlovodíkovýreaktor, přičemž tento reaktor má prostředky 4 pro přiváděnínástřikové suroviny a potrubí 6 na odvádění vyrobenéhoplynového produktu. Toto potrubí 6 na odvádění plynovéhoproduktu je napojeno na jednotku 8 na oddělování vyrobe-ného uhlovodíkového derivátu z proudu plynového produktu,přičemž touto jednotkou může být například kondenzátor nebopromývací zařízení, do kterého se zavádí promývací kapalinaprostřednictvím potrubí 10 pro přívod , a získaný kapalnýprodukt se odvádí z této jednotky prostřednictvím potrubí 12na odvádění kapalného produktu. Uvedená jednotka 8 na oddě-lování uhlovodíkového produktu, resp. uhlovodíkového derivátujako produktu reakce, je rovněž vybavena výstupním potrubím14 pro odvádění plynu zbaveného uhlovodíkového produktu, t. zn.vyrobeného uhlovodíkového derivátu, přičemž toto potrubí14 je napojeno na separátor 16 na oddělování oxidu uhliči-tého. Tento separátor 16 na oddělování oxidu uhličitéhoje rovněž opatřen potrubím 18 na odvádění odpadního plynu,přičemž rovněž je tento separátor 16 napojen na recyklovépotrubí 20 a toto potrubí je zaústěno do prostředků 4na přivádění uhlovodíkového nástřiku. Tento systém zobrazenýna obr. 1 může být rovněž doplněn obtokovým potrubím 22 ,které je regulováno regulačním ventilem 24 . Výše uvedeným reaktorem 2 na parciální oxidaci - 15 - nastřikované uhlovodíkové suroviny může být libovolný vhod-ný reaktor, ovšem v obvyklém provedení je tímto reaktoremzařízení s pohybujícím se ložem, s fluidním ložem nebo stransportním ložem. Tento reaktor 2 může být vybavenprostředky pro tepelnou výměnu (tyto prostředky pro tepel-nou výměnu nejsou na uvedeném obrázku znázorněny), pomocí kterých je možno odvádět teplo vyvinuté při dané reakci, ♦ v případě, že se jedná o reakci exothermickou. Konkrétnídetailní konstrukční řešení takovýchto vhodných reaktorů jez dosavadního stavu techniky dostatečně dobře známo, přičemžtento konstrukční detail netvoří podstatný znak uvedenéhovynálezu. V případě, že uvedenou jednotkou 8 na oddělo-vání vyrobeného uhlovodíkového derivátu je jednotka napromývání plynu, to znamená absorbér, potom se v obvyklémprovedení použije zařízení s náplňovým ložem, přičemž napřiloženém obrázku je toto zařízení ilustrováno tak, žese jedná o jednotku vybavenou prostředky pro rozstřikovánívody nebo vodné kapaliny nebo nevodné kapaliny na proudplynného produktu, který vstupuje do této jednotky zreaktoru 2 na výrobu uhlovodíkového derivátu. Separátor16 na oddělování oxidu uhličitého je v tomto uspořádánípoužit na odstraňování oxidu uhličitého a ostatníchinertních plynů z proudu plynného produktu, který je dotohoto separátoru zaveden z jednotky 8 na oddělováníuhlovodíkového derivátu, přičemž tímto separátorem může býtkterékoliv zařízení, které je schopno splnit tento účel. Tímto separátorem 16 je v obvyklém provedení adsorbér,absorbér nebo membránová separační jednotka. Ve výhodnémprovedení postupu podle uvedeného vynálezu je tímto separáto-rem 16 adsorpční jednotka s proměnlivým tlakem (neboliPSA-jednotka) nebo adsorpční jednotka s proměnlivou teplo-tou (neboli TSA-jednotka).

Na přiloženém obr. 2 je ilustrována variantasystému, který je zobrazen na obr. 1. V tomto provedení - 16 - podle obr. 2 je seatava podle obr. 1 doplněna uhlovodíkovýmseparátorem 26 na oddělování nezreagovaného uhlovodíku,přičemž je v této souvislosti rovněž upraveno propojení a uspo-řádání potrubí spojujících jednotlivé části této sestavy. Tímto separátorem 26 na oddělování nezreagované uhlovodíko-vé suroviny může být libovolné zařízení, které je schopnoselektivně oddělovat nezreagovanou plynnou uhlovodíkovou suro-vinu z plynové směsi. Mezi tyto vhodné separátory pa’tříadsorbéry a absorbéry. Ve výhodném provedení podle uvedenéhovynálezu je uvedeným separátorem 26 PSA-jednotka (nebolijednotka pracující s proměnlivým tlakem) nebo TSA-jednotka(neboli jednotka pracující s proměnlivou teplotou). Dalšídetaily týkající se uvedených separátorů 16 a 26 budoudetailně uvedeny v dalším textu.

Pokud se týče uspořádání potrubí podle obr. 2 jepotrubí 14 z jednotky na oddělování vyrobeného uhlovodíko-vého derivátu napojeno na vstupní část separátorů 26 naoddělování nezreagované uhlovodíkové suroviny, potrubí 28spojuje výstup z uvedeného separátorů 26 na oddělovánínezreagované uhlovodíkové suroviny se vstupní částí separátorů16 na oddělování oxidu uhličitého a recyklové potrubí 30spojuje separ&amp;tor 26 na oddělování nezreagované uhlovodíkovésuroviny s prostředky 4 pro přivádění nástřikové suroviny.Kromě toho je pomocí obtokového potrubí 22 , které jeregulováno pomocí regulačního ventilu 24 , proppojenopotrubí 28 s recyklovým potrubím 20, dále pomocí obtoko-vého potrubí 34, které je kontrolováno pomocí regulačníhoventilu 36, je spojeno recyklové potrubí 20 s potrubím 6a pomocí regulačního ventilu 32 je možno regulovat průto-kové množství tekutiny vedené potrubím 20 do prostředků 4přo přivádění nástřiku.

Jak již bylo výše uvedeno mohou být uvedenýmiseparátory 16 a 26 libovolné jednotky pro oddělování - 17 - požadované složky (to znamená nezreagované uhlovodíkové surovinynebo oxidu uhličitého nebo obou těchto složek) z plynovéhoproudu, který byl předtím podroben promývání, ale podle nejvý-hodnějšího provedení m ohou být těmito jednotkami adsorpcníjednotky pracující s proměnlivým tlakem. Tyto adsorpčníjednotky pracující s proměnlivým tlakem jsou z dosavadníhostavu techniky dostatečně dobře známy, přičemž tento adsorpčnípostup, při kterém se oddělují z plynové směsi jednotlivésložky, spočívá v tom, že na konkrétním adsorbentu, který jeuložen ve formě stabilního lože dochází k rozdílnému stupniadsorpce pokudse týče jednotlivých složek plynové směsi. V obvyklém provedení pracují dvě nebo více loží v cyklickémuspořádání, přičemž proces prováděný v tomto zařízení zahrnujeadsorpci prováděnou za relativně vysokého tlaku a desorpci, ne-boli regeneraci lože, která se provádí za relativně nízkéhotlaku nebo za použití vakua. Požadovaná složka nebo složkymohou být získávány během libovolné z uvedených fází. Tentouvedený cyklus může zahrnovat kromě uvedených základníchstupňů adsorpce a regenerace i další stupně, přičemž vběžném provedení se používá dvou nebo více adsorpčních ložícyklicky pootočených o 180 0 za účelem zajištění pseudo-kon-tinuálního průtoku požadovaného produktu. Vzhledem k tomu,že se adsorpční stupeň v běžném provedení PSA-cyklu (neboliadsorpce s proměnlivým tlakem) provádí za tlaku, je možnotento stupeň provádět za tlaku okolí, přičemž desorpčnístupeň je třeba provádět za použití vakua. Při provádění postupu podle uvedeného vynálezu vsystému podle obr. 1 se nástřiková surovina, která obsahujevhodný uhlovodík, dále plyn obsahující kyslík a proudrecyklovaného plynu, zavádí do reaktoru 2 prostřednictvímprostředků 4 pro přivádění těchto vstupních složek, přičemžtěmito prostředky 4 může být jednotlivé přívodní potrubí,prostřednictvím kterého se směs plynných reakčních láteka ředidel zavádí do uvedeného reaktoru 2 , nebo těmito - 18 - prostředky může být několik oddělených přívodních potrubí proOddělené zavádění plynných reakčních složek do uvedenéhoreaktoru 2 . Konkrétní uspořádání vstupní části budevšeobecně záviset na typu použitého reaktoru , ve kterém sebude provádět postupu podle uvedeného vynálezu. V případěpoužití reaktorových systémů s pevným katalytickým ložem seobvykle jesnotlivé složky nástřiku před zavedením do uve-deného reaktoru smísí, přičemž v tomto provedení jsou tytosložky zavedeny do uvedeného reaktoru prostřednictvím jedi-ného potrubí, zatímco v případě reaktoru s fluidním ložemse jednotlivé složky zavádějí do uvedeného reaktoru obvykleodděleně.

Nastřikované plynové složky vstupují do reaktoru 2a uvádí se do kontaktu s katalyzátorem, přičemž dochází kreakci za vzniku plynového produktu. Při provádění postupupodle uvedeného vynálezu je možno použít kteréhokoliv libo-volného všeobecně známého katalyzátoru z dosavadního stavutechniky pro oxidování uhlovodíkové nástřikové suroviny napožadovaný petrochemický produkt za daných specifickýchpodmínek. V případě provádění oxidace uhlovodíkové surovinyna cyklické anhydridy je vhodným katalyzátorem katalyzátorna bázi vanadu, jako jsou například oxidy vanadu, oxidyvanadu a molybdenu, oxidy vanadu a fosforu a oxidy vanadu atitanu.V případě prováděné oxidace uhlovodíkové surovinyv přítomnosti amoniaku (amoxidace) na nitrilové sloučeninyje možno mezi vhodné katalyzátory zařadit oxidy na báziželeza a antimonu a oxidy vizmutu a antimonu. Tyto uvedenékatalyzátory a jejich použití jsou podle dosavadního stavu těchniky dobře známy a odborníkům pracujícím v daném oboru jeaplikace pro výrobu požadovaných petrochemických produktůdostatečně dobře známa. Tyto katalyzátory pro parciálníoxidaci uhlovodíkové suroviny netvoří při provádění postupupodle uvedeného vynálezu podstatný znak.

Podmínky, za jakých se provádí parciální oxidace - 19 - uhlovodíkové suroviny, jsou z dosavadního stavu techniky dos-tatečně dobře známy, přičemž tyto specifické podmínky netvořípodstatný znak postupu podle uvedeného vynálezu. V obvyklémprovedení se parciální oxidační reakce provádí při teplotěv rozmezí od asi 250 °C do 600 C , přičemž běžně seprovádí tento postup při teplotách pohybujících se v roz-mezí od asi 300 °C do 500 °G, a dále se provádí tentopostup podle vynálezu při nízkých tlacích, běžně napříkladpři tlacích v rozmezí od asi 13,8 kPa přetlaku do asi 344,7 kPa přetlaku, a obvykle se tento postup provádí přitlacích v rozmezí od asi 20,7 kPa přetlaku do asi 206,8 kPapřetlaku. Reakční složky se obvykle vedou reaktorem rychlos-tí pohybující se v rozmezí od asi 0,152 m/s do asi 1,524 m/s.Poměr kyslíku k uhlovodíku a amoniaku k uhlovodíku (v přípa-dě, že se vyrábí nitrilová sloučenina) v nastřikovanésměsi se výhodně pohybuje v rozmezí od asi 0,3 : 1 do10 : 1 a od asi 0,8 : 1 do 1,3 : 1 , míněno jako objemo-vé poměry.

Proud plynného produktu, který se odvádí z reakto-ru 2 obsahuje požadovaný petrochemický produkt jako hlavníprodukt reakce, dále oxid uhličitý a oxid uhelnatý jakovedlejší produkty reakce. Jak již bylo výše uvedené, obsa-huje proud produktu všeobecně rovněž nezreagovaný uhlovodíka kyslík, přičemž tento plynový proud produktu může rovněž v obsahovat malé množství dalších vedlejších produktů, znečištu-jících plynů a nereaktivních uhlovodíků. Proud plynnéhoproduktu se odvádí z tohoto reaktoru 2 prostřednictvímpotrubí 6, a potom je tento proud plynného produktu vedendo tepelného výměníku (tento tepelnývýměník není na obrázcíchznázorněn), kde se tento proud plynného produktu ochlazujena teplotu pohybující se v rozmezí od asi 30 do asi 200 °C.Ochlazený proud plynného produktu získaný shora uvedenýmzpůsobem se zavádí do jednotky 8 na oddělování požadova-ného petrochemického produktu, neboli uhlovodíkového derivátu,přičemž v této jednotce se z proudu plyného produktu odděluje .* - - - 20 - požadovaný petrochemický produkt. Pomocí rozpouštědla se do-sáhne rozpuštění v podstatě veškerého podílu petrochemickéhoproduktu z proudu plynného produktu, přičemž takto získanýroztok obsahující požadovaný petrochemický produkt sez této jednotky 8 , neboli skrubru, odvádí prostřednictvímpotrubí 12 . Tento roztok se v obvyklém provedení dálezpracovává za účelem oddělení petrochemického produktu.

Promytý proud plynu se z této jednotky 8 na oddělováníuhlovodíkového produktu odvádí prostřednictvím potrubí 14a tento proud plynu se odvádí do separátoru 16 . Základním úkolem tohoto separátoru 16 jezabránit hromadění oxidu uhličitého a ostatních inertníchplynů v tomto systému podle uvedeného vynálezu. Vevýhodnémprovedení postupu podle uvedeného vynálezu se provádírecyklování pouze oxidu uhelnatého a nezreagováného uhlovo-díku, přičemž tímto způsobem je možno dosáhnout optimalizovánícelého procesu. Z výše uvedeného vyplývá, žev případě, žese oxid uhličitý neodstranuje ze systému, potom jehokkon-centrace vzrůstá, přičemž.tento vzrůstající podíl oxiduuhličitého eventuálně zřeďuje koncentraci oxidu uhelnatéhoaž do bodu, při kterém může nastat vznik zápalné směsi.

Aby se předešlo tomuto problému, je pouze nezbytné, abyse z proudu plynného produktu odstranilo takové množstvíoxidu uhličitého, které odpovídá množství oxidu uhličitéhoprodukovaného v reaktoru 2 při každém průchodu. Výše uvedený separátor 16 rovněž slouží k tomuúčelu, aby se z plynového proudu odstranil podíl oxiduuhelnatého představující přebytek vzhledem k množství oxiduuhelnatého, které je zapotřebí recyklovat, a rovněž tentoseparátor slouží k odstraňování dalších inertních plynůže systému. Vzhledem k tomu, že oxid uhelnatý představujerovněž vedlejší produkt parciální oxidační reakce je tentooxid uhelnatý kontinuálně produkován při této reakci. Podosažení rovnovážného stavu se podíl oxidu uhelnatého, který - 21 - přibližně odpovídá množství oxidu uhelnatého produkovanémupři parciální oxidaci uhlovodíkové suroviny v každémprůchodu, odstraňuje v tomto separátoru 16 za účelemzabránění hromadění oxidu uhelnatého v tomto systému.

Rovněž i další inertní plyny, jako je například dusík a argon(které jsou přiváděny do tohoto systému společně se vzduchemv případě, že se tohoto vzduchu používá jako zdroje kyslíku)se rovněž odstraňují z tohoto systému pomocí uvedenéhoseparátoru 16 . V tomto posledně uvedeném případě můžebýt uvedeným separétorem 16 jednotlivý separátor nebo semůže jednat o sestavu separátorů. Za účelem zabráněníhromadění dusíku a argonu v tomto systému, které jsou zdepřítomny v důsledku použití vzduchu jako zdroje kyslíku,je obvykle výhodné odstraňovat ze systému v podstatěveškerý podíl dusíku a argonu ještě před zavedením tohotoproudu do reaktoru 2 společně s čerstvou nastřikovanou uhlo-vodíkovou surovinou.

Jestliže se systém, který je zobrazen na přiloženémobr. 1, provozuje s uzavřeným obtokovým potrubím 22 , potomveškerý podíl oxidu uhelnatého, který je určen k recyklování,a veškerý podíl nezreagovaného uhlovodíku se přivádí doseparátoru 16 a tyto látky jsou potom prostřednictvímrecyklového potrubí 20 vraceny do místa vstupu do uvedenéhoreaktoru 2 . V některých případech je výhodné vést částplynového proudu, který se odvádí z jednotky 8 na oddělová-ní požadovaného petrochemického produktu, vést obtokovýmpotrubím mimo uvedený separátor 16 . Tohoto je možno dosáhnoutparciálním otevřením regulačního ventilu 24 . Toto alterna-tivní uspořádání je výhodné v těch případech, kdy je určenveškerý podíl oxidu uhelnatého k recyklování prostřednictvímobtokového potrubí 22 . Toto uspořádání umožňuje takovéprovozování separátoru 16 , při kterém se z plynovéhoproudu, který je přiváděn do tohoto separátoru, odstraňujepouze nezreagovaný uhlovodík. Částečné odvádění plynového - 22 - proudu obtokem mimo separátor 16 Je nejvýhodnšjší v přípa-dech, kdy oxidační složkou, která se přivádí do reaktoru 2 ,Je v podstatě čistý kyslík, nebo^ za této situace plynovýproud, který je vedený obtokovým potrubím 22 v podstatěneobsahuje inertní plyny, kromě oxidu uhličitého. Při provádění postupu podle uvedeného vynálezuje ve všech místech reakčního systému, ve kterém prdbíhátento postup, vytvořen stav, kdy plynová směs není zápalná,přičemž tento stav je udržován tak, že koncentrace oxiduuhelnatého v tomto systému je dostatečně vysoká, aby sezabránilo vytváření zápalné směsi. Jinými slovy řešeno,koncentrace oxidu uhelnatého v tomto reakčním systémupodle uvedeného vynálezu je udržována na tak vysoké hladině,že celková koncentrace palivových složek (včetně přítomnéhouhlovodíku jako reakční složky a oxidu uhelnatého) jevždy nad hladinou UEL (horní mez zápalnosti) pro danýreakční systém. V reakčním systému podle uvedeného vynálezuje oxid uhelnatý vždy přítomen jako hlavní plynná složka,i.e.to znamená, že oxid uhelnatý je přítomen v tomto reakčnímsystému podle vynálezu v koncentraci větší než ostatníplynné složky. Koncentrace oxidu uhelnatého v tomtosystému je ve výhodném provedení podle vynálezu udržovánana tak dostatečně vysoké úrovni, aby samotné tato vysokákoncentrace zabraňovala přítomným plynům v jakékoliv částitohoto reakčního systému vytvářet zápalnou směs. Konkrétníhodnota této koncentrace oxidu uhelnatého, která je nutnák dosažení tohoto účinku, se bude samozřejmě měnit odjednoho systému k jinému systému, a bude tudíž závisetna konkrétním případě, ovšem všeobecně je možno uvést,že uvedený výsledek je možno dosáhnout tehdy, jestližeobsah oxidu uhelnatého v tomto systému odpovídá přinejmen-ším 30 objemovým procentům z celkové plynové směsi přítom-né v daném systému. Podle nejvýhodnějšího provedení postupupodle uvedeného vynálezu činí tato koncentrace oxidu - 23 - uhelnatého přinejmenším 40 objemových procent z celkové plynové směsi přítomné v daném systému. Rovněž je výhodné při pro-vádění postupu podle uvedeného vynálezu udržovat koncentra-ci plynů jiných než oxidu uhelnatého, které jsou přítomnyv danémreakčním systému, na co možná nejnižší úrovni v tomtosystému. Zápalnost plynové směsi v libovolném místě v danémreakčním systému závisí na teplotě této plynové směsi vdaném místě, přičemž tento vztah je takový, že zvýšeníteploty se projeví ve zvětšení rozmezí zápalnosti tétoplynové směsi. Jak již bylo uvedeno výše, pohybuje se teplo-ta, při které se obvykle tato oxidační reakce podle uvede-ného vynálezu provádí v rozmezí od asi 250 do asi 600 °C .Z výše uvedeného vyplývá, že v obvyklém provedení zde existujeznačné nebezpečí vzniku požáru nebo exploze při prováděnípostupu parciální oxidace v daném reaktoru podle vynálezu.Ovšem současně bylo rovněž zjištěno, že zápalnost plynovésměsi vyskytující se v tomto reaktoru na parciální oxidaciuhlovodíkové suroviny je značně zmenšena přítomnosti kata-lyzátoru v tomto reaktoru, takže ve skutečnosti je zdenebezpečí vzniku požáru nebo exploze v daném reaktorumalé.

Ovšem na druhé straně je nutno uvést, že proudplynného produktu, který se odvádí z reaktoru 2 obsahujepouze malé množství katalyzátoru nebo vůbec žádný katalyzá-tor, přičemž tento proud plynového produktu má stále ještěvysokou teplotu a je ještě stále dosti horký při výstupuz této parciální oxidační reakce, takže z výše uvedenéhovyplývá, že dojde v daném systému ke značnému nebezpečí, žese zápalné složky přítomné v tomto proudu plynného produktuzapálí při vypouštění z tohoto reaktoru 2 nebo po odvedeníz tohoto reaktoru _2 ještě předtím, než se stačí ochladit,přičemž k tomuto nebezpečnému stavu nemůže dojít v případechvysokých koncentraci oxidu uhelnatého v tomto proudu odvá- - 24

děném z reaktoru. Udržování vysoké koncentrace oxidu uhelnaté- ho v celém tomto systému podle uvedeného vynálezu ochraňuje celý tento systém od nebezpečí vzniku požáru v tomto systému nebo exploze. V některých případech může nastat siruace, kdyje požadováno udržování maximální bezpečnosti provozu vzóně, která bezprostředně následuje za reakční zonou proprovedení parciální oxidace výchozí nastřikované uhlovodíko-vé suroviny, přičemž současně je požadováno maximalizováníprůtočného množství reakčních složek tímto reaktorem 2. . V tomto případě je možno použít provedení, které je ilustro-váno na přiloženém obr. 2 , které je zejména přizpůsobenoa navrženo pro dosažení tohoto výsledku. Při praktickémprovádění postupu v tomto systému zobrazeném na obr. 2 jemožno část nebo veškerý podíl recyklovaného proudu oxiduuhelnatého zavádět v tomto systému do místa za reakčnízonou uvedeného reaktoru 2 . Toto provedení je snadno pro-veditelné z toho důvodu, že jak již bylo výše uvedeno,oxidační katalyzátor jako takový funguje jako prostředek,který zabraňuje zapálení reakčních složek v daném reaktoru.Toto provedení postupu podle uvedeného vynálezu poskytujetu výhodu, že se oxid uhelnatý přivádí do místa, kde je honejvíce zapotřebí, přičemž současně umožňuje toto řešenípoužít větších průtokových množství reakčních složekdaným reaktorem 2 , čímž se zvýší kapacita produkce v danémsystému. Zavádění oxidu uhelnatého do proudu plynovéhoproduktu odváděného z reaktoru neslouží pouze k zabráněnívzniku směsi, jejíž složení leží v mezích zápalnosti, nebolik převedení této plynové směsi na plynovou směs v mezíchzápalnosti, ale vzhledem k tomu, že tento proud obsahujícíoxid uhelnatý je chladný, slouží rovněž k ochlazování tétoplynové směsi. Při praktickém provádění postupu podle uvedenéhovynálezu tak, jak je ilustrován na obr. 2, se proud plynného isme«0Íttí«igKw/aw·! - 25 - produktu, který se odvádí z jednotky 8 na oddělování poža-dovaného petrochemického produktu z této plynové směsi,zpracovává v separátoru 26 na odstraňování v podstatěveškerého podílu nezreagovaného uhlovodíku z plynovéhoproudu, který je zbaven konečného petrochemického produktuvyráběného v tomto systému, přičemž takto získaný oddělenýnezreagovaný uhlovodík se recykluje do vstupní části reaktoru2 na parciální oxidaci uhlovodíku. Část nebo veškerý podíltohoto plynového proudu, který je zbaven nezreagovanéhouhlovodíku, který je odváděn z tohoto uhlovodíkovéhoseparátoru 26 se potom zpracovává v separátoru 16 zaúčelem odstranění oxidu uhličitého a přebytkového množstvíoxidu uhelnatého z tohoto proudu a zbytek tohoto proudu, nyníobohacen na oxid uhelnatý, který vystupuje ze separátoru16 je prostřednictvím potrubí 20 recyklován buďto dovstupního místa reaktoru na parciální oxidaci nástřikovéuhlovodíkové suroviny, přičemž při této variante uspořádáníje otevřen regulační ventil 32 a uzavřen ventil 36 ,nebo do místa ležícího za uvedeným reaktorem 2 , přičemžpři této variantě je otevřen regulační ventil 36 a uzavřenregulační ventil 32 , neboje možno tento proud recyklovat doobou těchto míst, přičemž při této variantě jsou otevřenyoba regulační ventily 32 a 36 . Jak již to bylo ilustrovánona provedení podle obr. 1, je možno rovněž i v provedeníilustrovaném na obr. 2 část z promytého plynového proudu,který je odváděn ze separátoru 26, vést obtokovým způsobemokolo separátoru 16 prostřednictvím obtokového potrubí 22 ,přičemž při tomto uspořádání postupu podle vynálezu je otevřenregulační ventil 24 . Při najíždění procesu podle uvedeného vynálezu jemožno na začátku procesu přivádět do tohoto systému přídavnýpodíl oxidu uhelnatého společně s nástřikem uhlovodíkovésuroviny nebo je možno v počáteční fázi tohoto procesuudržovat v tomto systému vysokou koncentraci oxidu uhličitého

- 26 - za účelem zajištění stavu, při kterém se plynová směs převedea udržuje ve stavu ležícím mimo rozmezí zápalnosti. Potomv další fázi procesu, s tím jak se koncentrace oxiduuhelnatého v tomto systému zvyšuje se přiváděné přídavnémnožství oxidu uhelnatého nebo přebytkové množství oxiduuhličitého postupně snižuje a v okamžiku, kdy se dosáhnev tomto systému podle uvedeného vynálezu požadovaného rovno-vážného stavu se toto přidávané dodatečné množství bxiduuhelnatého nebo přebytkové množství oxidu uhličitého zcelaeliminuje. V tomto okamžiku je možno snadno udržovat koncen-traci oxidu uhelnatého v tomto systému napožadované úrovnijednoduchým regulováním množství recyklovaného oxidu uhelna-tého. Dále je třeba poznamenat, že při provádění postupupodle uvedeného vynálezu je výhodné použít běžných prostředkůa přístrojů k monitorování a automatickému regulování průtokuplynů v tomto systému, takže tento systém je možno zcelaautomatizovat a provádět proces v tomto systému co možnánejúčinnějším způsobem, přičemž tyto znaky rovněž náleží dorozsahu uvedeného vynálezu. Důležitá výhoda postupu podle uvedeného vynálezuspočívá v tom, že je možno provádět reakci, při které dochá-zí k částečné oxidaci uhlovodíkové suroviny, za použitítakových koncentrací výchozího uhlovodíkového nástřiku, kterése mohou pohybovat v širokém rozmezí, přičemž se současněminimalizuje nebezpečí zapálení plynové směsi v tomto systémunebo riziko exploze v reaktoru na parciální oxidaci uhlovodí-ková suroviny a nebo v dalších připojených zařízeních.

Další výhoda tohoto postupu podle vynálezu spočívá v tom, žetato parciální oxidační reakce může být bězpečným způsobemprováděna bez použití inertních ředících plynů, jako jenapříklad dusík. Postup podle uvedeného vynálezu je rovněžvýhodný z toho hlediska, že jeho provedení je jednoduché,tento postup je možno snadno provést a udržovat, tento postup - 27 - podle uvedeného vynálezu je rovněž výhodný v tom, že vyžadujepouze malé kapitálové a provozní náklady a při jeho prováděníje v podstatné míre eliminováno nebezpečí vzniku požárunebo exploze. Tento postup podle vynálezu je možno provádětpři relativně nízké konverzi při jednom průchodu uvedenénástřikové uhlovodíkové suroviny na požadovaný petrochemickýprodukt, přičemž se dosáhne podstatně zlepšené selektivity .Všeobecně je z dosavadního stavu techniky známo, že sýstém,ve kterém se dosáhne zvýšení selektivity a tím i zvýšení celko-vého výtěžku požadovaného produktu, je velice výhodný. Příklady provedení vynálezu

Postup podle uvedeného vynálezu a zařízení k pro-vádění tohoto postupu budou v dalším ilustrovány s pomocínásledujících konkrétních příkladů, které pouze ilustrujítento postup aniž by jej jakýmkoliv způsobem omezovaly. Pokudnebude výslovně uvedeno jinak jsou všechny díly, procenta apoměry objemové. Příklad 1 Při provádění postupu podle tohoto příkladu bylasimulována výroba anhydridu kyseliny malěinové vparní fázi,přičemž k této výrobě bylo použito reaktoru s fluidním ložema tento reaktor s fluidním ložem byl součástí systému,podobnému systému, který je zobrazen na přiloženém obrázkuč. 1. Simulovaný nástřik do tohoto reaktoru na zpracováníuhlovodíkové nástřikové suroviny byl tvořen jednak čerstvounástřikovou složkou a Jednak proudem recyklované složky.Simulování provedení vlastní reakce spočívalo v použitíreaktoru k provádění parciální oxidace uhlovodíkové surovinyv parní fázi, přičemž v tomto reaktoru bylo vytvořeno fluidníkatalytické lože obsahující katalyzátor na bázi oxidufosforu a vanadu, a dále bylo použito adsorbéru s proměnlivým - 28 - tlakem (neboli PSA-jednotky) , ve kterém bylo uloženo ložetvořené adsorpčnim molekulovým sítem. Při provádění postupupodle tohoto příkladu bylo použito různých průtokovýchmnožství různých složek, přičemž výsledky získané při tomtoprovedení jsou souhrnně uvedeny v následující tabulce č. I . iOUV«MV%M'n534aaKKSTTFTO7TT77] - 29 - 5 X s Λ1 co <R • Ό O o no Λί •P >d -P ř*» co rp 'CO O s a d „o-PΛί

CO -OCD X)d O

O

'O &amp;

•H >d +5

CO

'CO

•H >d

-P

CO

'CO •o &amp; o xt- r4 H o CO b- o i—1 o ·* ·» •s es 4* es es es es Cd o <· o fO σ> m O o rH C\J o rp o~> O 0- o m 00 00 co ,o~ es es es es es es es es IPi lf\ o ř- o co o o oo 'φ Cd CO LT\ CO p- rH rP t- p· σ' irc rp m co «4* i—1 o o ir\ CO rp o ·* e» e* o es es ·* o es CO O o O co σ> LC\ o <n o rp cel θ' O o m r—1 CO es Λ es es es es es rn r—1 O O cr> rH p- 00 r4 oc σ' OJ 00 σ» OJ θ' LCC ΓΊ cd rp rq CM o\ σ' o o o o o o es es es e» es es e» es es σ\ O σ' O O O O O O rH £> o

P

C '>> > •P θ' co LC\ O CO f>s es es es e d |P co σ' σ' O CD o o ir\ xu a Cd co

O O O O es es es e o o o o

H cd Λί

rP 3 x

cO

H

Λ4>NOi—ICO c? o o

r-J es Ό C"

O rp

cf Ή rH Φ CO &amp; Ό XD > o o '>> -Pcodr—1 CD o o -P •H XO •P rp o d c •P O x x CM CO 3 .Sd d d 3 3 X a -P -P Ή Λ! no •H CD 3 3 rp 'P r5^ CD no no CO Λ) X X CO co X rp •P •P nj rp 1 1 řp 3 d CO >< X O CD d •P O co a o O > O poznámka : čerstvý nástřik plus recykl - 30 -

M 3 'í>

O

XJ ca o o,

t—I3XCO£H 6 x 3 ífc « £ CD X O O TO Λ4 •rl >3 •P >s CO r—1 'CO O « s

O +» Λ4 3 Φ 3 X) o o

TO v\ rH OJ o o co ”3· O o es es es es »» es es A CM o o O o tr\ OJ xt o o o i—l co xt o o n T^· o m es r» es es es es e* es es C- O o o rH o r—1 KO r—1 rH rH rq

IT\ CM o O o r—( CO o o es es es es es ^s es es n O CO O O OJ Tt m o >- 1—1 o rH

rX

>3 •P >5 IX CO O o ir\ H X ω H es es es es es es es es ·· 'CO O C— n CM o o o> rH CO a s t- r"> σ> CM CO r—1 (—1 tx 00 CM r—1 OJ

rX •rl >Pí

•P

CD

'CO •o

X

O 3 '>5 >

-P

CD

Jm Φ

>O

ř*S i—l

O CM o O o rH CM o es es es es es μ es es m O IX o o σ\ 00 <n o Ώ rd o r~i

co m O 0- O o Λ 03 rH 00 «s es es es es o es es es trs xj- tx o O co 00 rH ix 03 xf c- IXC 00 rn i—l i—l xť IX CM

CO

JX

>N

O i—l 7) CM O CM Φ CD ϊ*ϊ ,JX '>5 -P 3 3r—1 Φ '>sP•rl>O•rlf—1 o CM ΠΟ Ό) > 3 tí s •rl O X X X co 3 Λ3 3 3 3 3 a P -P Ή TO •rl φ 3 i—1 'rl 0) TO X 3 jx X» X) CD CD X r—1 •rl •rl TO i—l 1 >5 3 3 3 X X o Φ 3 •H Ό CO a o o > o

Poznámka : čerstvý nástřik pCLus recykl.

I JOAWAVWVViX'

BeSBBMHWWHeWHWi - 31 - Příklad 2 Při provádění postupu podle tohoto příkladu bylasumolována výroba akrylonitrilu v parní fázi v reaktoru sfluidním ložem, přičemž k provádění tohoto postupu bylopoužito reaktorového systému.podobného jako je systémilustrovaný na obr. 1. Simulovaný nástřik do uhlovodíko-vého reaktoru sestával ze složky čerstvého nástřiku *a zesložky recyklovaného proudu. Reakce podle tohoto provedeníbyla simulována na základě použití reaktoru pracujícího vparní fázi s fluidním katalytickým ložem a dále bylo použi-to adsorbéru s proměnlivým tlakem (tak zvané PSA-jednotky),ve kterém bylo uloženo lože s moelkulovým absorpčním sítem.Při provádění postupu bylo použito různých průtokovýchmnožství jednotlivých složek, přičemž získané výsledky jsousouhrnně uvedeny v následující tabulce č. II . <ΰ44ι—I3£>COt-t 32 £0 3 ro • •r-j £> O O Ό 44 •H >β -P >> CO i—1 XO O s a 3 (η Ο -Ρ 44 ¢0 φ β Ο Ό <5&amp; £5 Ο Η Ο Η 00 00 ·» ** rn ι—ι Η ο

r—1 M· o o 9i *» CM MO σ\ o o 00 CM CM o r-1 CM

O H ·* c— M0 e» Cn UX o O IT\ 00 CM ΙΓ\

CM LÍX m m *« »» rH H H c— 'Φ O CM 00 M· CM CO r-H cn 0- '£> o o o o r- rH o Λ 9t ·* ·* c— *4- 00 o O o o 'φ o m ’Μ- 44 •Η >β -Ρ

W '«5 &amp; >s Η Ο a

£5 Ο C0 χο

Φ Ο χώ a

CO44>NOI—I oo 00 Cn 00 o o o o cn m o ·* e« v* v* ** ·» 9» r» co t- t— o O o o ir- c- O m· o cn CM CM r—1 CM cn i—1 H i—1 -4- σχ c— o «* Λ ** *

H <J\ 00 O ι—I C- o «« o

00 σχ o o o ·«» . ·* ·« Λ A o c*- o o o Γ- 00 Η rH H rH a o o o o 9t **

o O O O O

i—I CM β 44 o -Ρ M •H Ό 44 β O β co 44 O > CO •H Ή i—1 O a 3 r—1 β o o CO β CO β a >> 44 a 44 CO 44 O o ο ο '>5 P -Ρ r~1 co •Η •H β Κ) β r—1 •Η β P Φ γΗ •rl •H £3 Λ-1 Φ β 3 0 i—1 O O P Ό χ> C0 β Φ •Η •Η Ό 44 o X X Ο CO CO ο ο > celkem 1498,7 100,0 3129,7 100,0 2643,6 100,0 - 33 - G 3 (H Λ4 03 • •o x> o O TO X •rl >Cl P 03 s 'CO o 'fžZ a o P • co Ό o £> P o TO •H >Sh O P >5 03 i—1 'CO O a

SR r-| o rH o o o o o CO «% •X •x ·* •X •X o rH o o o o ir\ o m rH o LCA o o o o M0 ir\ 'Φ o rH o o o o o 'šř- o- Lf\ 00 o o O o o o C"· CO o xj- o H o o o o IT\ co c- o

o o CTs o o o o 00 co o •X •X »x •X •x »x ** r* •x co o O o o o c- r- o c- CM cr> CM

m r—I r4

Tabulka II (pokračování) Λ! •rl >fc

P

OJ

XO α p

CD

Sh 03

>O •o X>

O o o c- o o o o «xf n o Λ •X •X •X »» ^x »x •X •X •X o rH o o o o ΓΠ o o CO rd

CO

Λ)>tš)Oi—I ω r-1 o 'Sj- O O o O M· co o •X r* ^x ^x rx *· •X rx CM o cn o o o O i—1 rH O 00 CM C- co M" i—1 i—1 CM O O o O '>> '>> r—t P -P Ή i—1 co •rl Cl •rl 3 ><O CM P Ή Ci i—1 •rl O •rl Ό c P 03 r—1 Λ) CO O •rl »H X3 Λ α CO Λ1 o > Q3 c 3 3 CO ♦H M rH O t—1 o 3, a r-l r^i c O -P no no CO o o 03 Ci co Ci 03 •rl •rl no Cl a ř>s Λ! &amp; Λ4 o X O <3 Jxi cO CO co o o > celkem 1764,7 100,0 1631,0 100,0 133,7 100,0 - 34 -

Postup podle uvedeného vynálezu a zařízení k jehoprovádění byly sice popsány za pomoci konkrétních odkazůna konkrétní provedení, ovšem tyto konkrétní příkladnáprovedení jsou pouze ilustrativní a je samozřejmé, že jemožno v rámci řešení podle vynálezu provádět různé úpravy.Například je možno uvést, že reakci je možno provádět zapodmínek, při kterých je možno vyrábět i další cyklickéanhydridy a nitrilové sloučeniny. Podobným způsobem*jemožno uvést, že je možno použít při provádění tohoto postupui jiných dalších katalyzátorů a adsorbentů a dalších jinýchprostředků k oddělováníplynných složek. Závěrem je možnouvést, že postup podle uvedeného vynálezu je možno v praktické realizaci provést i s jiným uspořádáním zařízení, než které je zobrazeno na připojených obrázcích.

Claims (11)

1. JUDr. fiOoš VŠETEČKA —. advokát «504 PRAHA J, Žitná 23 "P S T) sa o r > o o < o of 3 cn - 35 - ro < jo. C·· *2 m >'o < IZ«< π N -< >< <X> i l\5 00 oo GT5 Patentové nároky

   1. Způsob výroby uhlovodíkového derivátu vybrané- ho ze skupiny cyklických anhydridů a nitrilových sloučenin,vyznačující se tím, že zahrnuje násle- dující stupně : (a) kontaktování uhlovodíkové suroviny, plynu obsahu-jícího kyslík a v případě, že připravovaným uhlovodíkovýmderivátem je nitrilová sloučenina, amoniaku v parní fázi v reakční zóně v přítomnosti katalyzátoru na parciální oxidaci uhlovodíkové suroviny a v přítomnosti oxidu uhelna-tého jako hlavní složky plynné směsi za podmínek, při kte-rých se vyrábí plynný produkt obsahující uvedený uhlovodíko-vý derivát, oxid uhelnatý a oxid uhličitý , (b) oddělování uvedeného uhlovodíkového derivátu ztohoto plynového produktu, (c) oddělování oxidu uhličitého z tohoto plynovéhoproduktu, a (d) recyklování plynného produktu ochuzeného na oxiduhličitý do uvedené reakční zóny nebo na výstup z této reakčnízóny nebo do obou těchto míst , přičemž koncentrace oxidu uhelnatého a uhlovodíku je ve všechčástech tohoto systému, ve kterém se postup provádí, udr-žována dostatečně vysoká k zabránění výskytu zápalné směsi vtomto systému.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedeným cyklickým anhydridem je anhydrid kyseliny maleinové a uvededenou uhlovodíkovou surovinou - 36 - je uhlovodík 3 přímým řetězcem obsahující čtyři atomy uhlíku.
3. 3. Způsob podle nároku 2 , vyznačují-cí se tím, že uvedeným uhlovodíkem s přímýmřetězcem, který obsahuje čtyři atomy uhlíku, je n-butan. *
4. 4. Způsob podle nároku 1, vyznačují-cí se tím, že uvedeným cyklickým anhydridemje anhydrid kyseliny ftalové a uvedenou uhlovodíkovou suro-vinou je ortho-xylen.
5. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačují-cí se tím, že uvedeným nitrilem je akrylonitrila uvedenou uhlovodíkovou surovinou je propan nebo propylennebo směs tohoto propanu a propylenu.
6. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačují-cí se tím, že uvedenou nitrilovou sloučeninouje isobutan nebo isobuten nebo směs tohoto isobutanu aisobutenu.
7. 7. Způsob podle některého z předchozích nároků,vyznačující se tím, že oxid uhli- čitý se odděluje z plynového produktu metodou adsorpce sproměnlivým tlakem.
8. 8. Způsob podle některého z předchozích nároků,vyznačující se tím, že koncentrace oxidu uhelnatého v celém systému převyšuje 40 % objemo-vých.
9. 9. Způsob podle některého z předchozích nároků, - 37 - vyznačující se tím, že uvedeným ply- nem obsahujícím kyslík je v podstatě čistý kyslík.
10. 10. Způsob podle některého z předchozích nároků,vyznačující se tím, že nezreagova- ný uhlovodík se odděluje z uvedeného proudu plynného produktuv místě před oddělováním oxidu uhličitého a tento uhlovo-dík je recyklován do uvedené reakční zóny.
11. 11. Zařízení k výrobě uhlovodíkového derivátuparciální oxidací uhlovodíkové suroviny kyslíkem v parnífázi v přítomnosti katalyzátoru na parciální oxidaci uhlo-vodíku podle nároků 1-10, vyznačujícíse tím, že toto zařízení je tvořeno : (a) reaktorovými prostředky pro oxidování uhlovodíko-vé suroviny kyslíkem za vzniku proudu plynného produktu obsa-hujícího uvedený uhlovodíkový derivát, oxid uhelnatý a nezrea-govaný uhlovodík , (b) prostředky pro odstraňování uvedeného uhlovodíko-vého derivátu z tohoto proudu plynového produktu, přičemžse získá proud kapalného produktu obsahující uvedenýuhlovodíkovýderivát, a proud plynu, který v podstatěneobsahuje uvedený uhlovodíkový derivát, a který obsahujeoxid uhelnatý a nezreagovaný uhlovodík , (c) prostředky pro oddělené oddělování nezreagova-ného uhlovodíku a oxidu uhelnatého z uvedeného plynovéhoproudu , (d) prostředky pro recyklování uvedeného oddělenéhonezreagovaného uhlovodíku do místa před uvedenými reaktoro-vými prostředky, - 38 - (e) prostředky pro recyklování uvedeného oddělenéhooxidu uhelnatého do místa za uvedenými reaktorovýmiprostředky. Zastupuje : JULr. Miloš Všetečka