DE102005009885A1 - Preparation of acrolein or acrylic acid involves conducting starting reaction gas mixture having propylene and molecular oxygen reactants and inert molecular nitrogen and propane diluent gasses through fixed catalyst bed - Google Patents

Preparation of acrolein or acrylic acid involves conducting starting reaction gas mixture having propylene and molecular oxygen reactants and inert molecular nitrogen and propane diluent gasses through fixed catalyst bed Download PDF

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Abstract

Acrolein or acrylic acid is prepared by catalyzing partial gas phase oxidation of propene, where a starting reaction gas mixture having propylene and molecular oxygen reactants and inert molecular nitrogen and propane diluent gasses is conducted at elevated temperature through a fixed catalyst bed whose active composition is a multimetal oxide having molybdenum, iron and bismuth. Preparation of acrolein or acrylic acid involves catalyzing partial gas phase oxidation of propene, where a starting reaction gas mixture having propylene and molecular oxygen reactants and the inert molecular nitrogen and propane diluent gasses and having the molecular oxygen and the propylene in a molar oxygen;C 3H 6 ratio of >=1 is conducted at elevated temperature through a fixed catalyst bed whose active composition is a multimetal oxide having molybdenum, iron and bismuth based on its total volume of 6-9 vol.% propylene, 8-18 vol.% molecular oxygen. 6-30 vol.% propane and 32-72 vol.% molecular nitrogen. The molar ratio V 1 of propane in starting reaction gas mixture to propylene in starting reaction gas mixture is 1-4. The molar V 2 of molecular nitrogen present in starting reaction gas mixture to molecular oxygen in starting reaction the mixture is 2-6, and the molar ratio of the molecular oxygen in starting reaction gas mixture to propylene in starting reaction mixture is 1.3-2.4.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Acrolein oder Acrylsäure oder deren Gemisch durch heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Propen, bei dem man ein die Reaktanden Propylen und molekularer Sauerstoff sowie die inerten Verdünnungsgase molekularer Stickstoff und Propan enthaltendes Reaktionsgasausgangsgemisch, das den molekularen Sauerstoff und das Propylen in einem molaren Verhältnis O2:C3H6 ≥ 1 enthält, bei erhöhter Temperatur durch ein Katalysatorfestbett führt, dessen Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo, Fe und Bi enthaltendes Multimetalloxid ist.The present invention relates to a process for the preparation of acrolein or acrylic acid or a mixture thereof by heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of propene, comprising reacting the reactants propylene and molecular oxygen and the inert diluent gases molecular nitrogen and propane containing reaction gas starting mixture containing the molecular oxygen and propylene in a molar ratio O 2 : C 3 H 6 ≥ 1, at elevated temperature leads through a fixed catalyst bed, the active material is at least one of the elements Mo, Fe and Bi containing multimetal.

Acrolein bildet ein reaktives Monomer, das insbesondere als Zwischenprodukt, z. B. bei der Herstellung von Acrylsäure durch zweistufige heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Propen von Bedeutung ist. Acrylsäure ist als solche oder in Form ihrer Alkylester z. B. zu Herstellung von Polymerisaten, die u.a. als Klebstoffe oder Wasser absorbierende Materialien Verwendung finden können, geeignet.acrolein forms a reactive monomer, especially as an intermediate, z. B. in the production of acrylic acid by two-stage heterogeneous catalyzed partial gas phase oxidation of propene of importance is. acrylic acid is as such or in the form of their alkyl esters z. B. to manufacture of polymers, i.a. as adhesives or water absorbent Materials can be used, suitable.

Die Herstellung von Acrolein durch das in der Präambel dieser Schrift beschriebene Verfahren der heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation ist bekannt (vgl. z. B. EP-A 11 06 598, WO 97/36849, EP-A 293 224, WO 01/96271, DE-A 198 37 517, EP-A 274 681, DE-A 198 37 519, DE-A 198 37 520, EP-A 117 146, WO 03/11804, US 3,161,670 , WO 01/96270, DE-A 195 08 558, DE-A 33 13 573, DE-A 102 45 585, WO 03/076370, DE-A 103 16 039, WO 04/031106, sowie die deutsche Anmeldung DE-A 10 2004 032 129 und den in diesen Schriften zitierten Stand der Technik). Üblicherweise bildet sie die erste Stufe einer zweistufigen heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation von Propen zu Acrylsäure. In der ersten Reaktionsstufe wird das Propen im wesentlichen partiell zu Acrolein oxidiert und in der zweiten Reaktionsstufe wird das in der ersten Reaktionsstufe gebildete Acrolein im wesentlichen partiell zu Acrylsäure oxidiert. Von Bedeutung ist dabei, dass die technische Ausführungsform normalerweise so ausgestaltet ist, dass das in der ersten Reaktionsstufe gebildete Acrolein nicht abgetrennt, sondern als Bestandteil des die erste Reaktionsstufe verlassenden Produktgasgemischs, gegebenenfalls durch molekularen Sauerstoff und Inertgas ergänzt, und gegebenenfalls durch direkte und/oder indirekte Kühlung abgekühlt, in die zweite Reaktionsstufe geführt wird.The preparation of acrolein by the process of heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation described in the preamble of this document is known (cf., for example, EP-A 11 06 598, WO 97/36849, EP-A 293 224, WO 01/96271, US Pat. DE-A 198 37 517, EP-A 274 681, DE-A 198 37 519, DE-A 198 37 520, EP-A 117 146, WO 03/11804, US 3,161,670 , WO 01/96270, DE-A 195 08 558, DE-A 33 13 573, DE-A 102 45 585, WO 03/076370, DE-A 103 16 039, WO 04/031106, and the German application DE- A 10 2004 032 129 and the prior art cited in these documents). It usually forms the first stage of a two-stage heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of propene to acrylic acid. In the first reaction stage, the propene is substantially partially oxidized to acrolein, and in the second reaction stage, the acrolein formed in the first reaction stage is substantially partially oxidized to acrylic acid. Of importance is that the technical embodiment is normally designed so that the acrolein formed in the first reaction stage is not separated, but as part of the first reaction stage leaving product gas mixture, optionally supplemented by molecular oxygen and inert gas, and optionally by direct and / or cooled indirect cooling, is led to the second reaction stage.

Zielprodukt einer heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation von Propen zu Acrolein ist Acrolein.target product a heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of propene to acrolein is acrolein.

Problempunkt aller heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidationen im Katalysatorfestbett ist, dass das Reaktionsgasgemisch beim Durchströmen durch das Katalysa torfestbett einen Höchstwert, den sogenannten Heißpunktwert durchläuft. Dieser Höchstwert setzt sich zusammen aus der externen Temperierung des Katalysatorfestbetts und der Reaktionswärme.problem point all heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidations in the fixed catalyst bed is that the reaction gas mixture when flowing through the cata- torfestbett a maximum, the so-called hot spot value passes. This maximum value is composed of the external temperature of the fixed catalyst bed and the heat of reaction.

Aus Gründen der Zweckmäßigkeit werden daher die Temperatur des Katalysatorfestbetts und die effektive Temperatur des Katalysatorfestbetts voneinander unterschieden. Dabei wird unter der Temperatur des Katalysatorfestbetts die Temperatur des Katalysatorfestbetts bei Ausübung des Partialoxidationsverfahrens, jedoch in fiktiver Abwesenheit einer chemischen Reaktion (d. h., ohne den Einfluss der Reaktionswärme) verstanden. Unter effektiver Temperatur des Katalysatorfestbetts wird dagegen die tatsächliche Temperatur des Katalysatorfestbetts unter Einbezug der Reaktionswärme der Partialoxidation verstanden. Ist die Temperatur des Katalysatorfestbetts längs des Katalysatorfestbetts nicht konstant (z. B. im Fall von mehreren Temperaturzonen), so meint der Begriff Temperatur des Katalysatorfestbetts den (Zahlen) Mittelwert der Temperatur entlang des Katalysatorfestbetts. Selbstverständlich kann die Temperatur des Katalysatorfestbetts über seine Länge auch so gestaltet sein, dass die Temperatur über einen gewissen Längenabschnitt konstant ist, sich dann sprunghaft ändert und über einen weiteren Längenabschnitt auf diesem neuen Wert verharrt u.s.w.. Man spricht dann von einem mehr als eine Temperaturzone (oder auch Reaktionszone) aufweisenden oder sich in mehr als einer Temperaturzone (oder auch Reaktionszone) befindlichen Katalysatorfestbett (Festbettkatalysatorschüttung). Derartige Temperaturzonen (oder auch Reaktionszonen) realisierende, mit Katalysator beschickte Reaktoren werden in entsprechender Weise als „Ein-„ oder „Mehr-Zonen-Reaktoren" bezeichnet (vgl. z. B. WO 04/085369). Mit der Temperatur des Reaktionsgasgemischs durchläuft die effektive Temperatur des Katalysatorfestbetts in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemischs gleichfalls den Heißpunktwert.Out establish the expediency Therefore, the temperature of the fixed catalyst bed and the effective Temperature of the fixed catalyst bed differ from each other. there becomes the temperature below the temperature of the fixed catalyst bed the fixed catalyst bed during exercise of the partial oxidation process, but in notional absence a chemical reaction (i.e., without the influence of the heat of reaction) understood. By contrast, the effective temperature of the fixed catalyst bed becomes the actual Temperature of the catalyst fixed bed with the inclusion of the heat of reaction Partial oxidation understood. Is the temperature of the fixed catalyst bed along the Fixed catalyst bed not constant (eg in the case of several Temperature zones), the term temperature of the fixed catalyst bed means the (numbers) average of the temperature along the fixed catalyst bed. Of course For example, the temperature of the fixed catalyst bed may be configured along its length. that the temperature over a certain length of section is constant, then changes abruptly and over another length of section u.s.w .. persists in this new value. One then speaks of one more than one temperature zone (or reaction zone) having or in more than one temperature zone (or reaction zone) fixed catalyst bed (fixed catalyst bed). Realizing such temperature zones (or reaction zones), Catalyst-fed reactors are used in a similar manner referred to as "single" or "multi-zone reactors" (cf. WO 04/085369). With the temperature of the reaction gas mixture passes through the effective temperature of the fixed catalyst bed in the flow direction the reaction gas mixture also the hot spot value.

Ein Ziel der heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidationen von Propylen zu Acrolein besteht nun darin, die Heißpunkttemperatur und mit ihr ihre Sensitivität gegenüber einer Erhöhung der Temperatur des Katalysatorfestbetts möglichst günstig zu gestalten. So mindern zu hohe Heißpunkttemperaturen in der Regel sowohl die Lebensdauer des Katalysatorfestbetts, als auch die Selektivität der Zielproduktbildung (hier: Acrolein). Mit niederen Heißpunkttemperaturen geht normalerweise gleichzeitig eine Minderung der Sensitivität derselben gegenüber einer Erhöhung der Temperatur des Katalysatorfestbetts einher. Dies erweist sich z. B. bei einer Durchführung der Partialoxidation in Rohrbündelreaktoren als günstig, wenn die einzelnen Kontaktrohre infolge von über den Reaktorquerschnitt bestehenden Temperaturgradienten unterschiedliche Temperaturen des im jeweiligen Kontaktrohr befindlichen Katalysatorfestbetts bedingen. Ein Beisein von Propan im Reaktionsgasgemisch begünstigt infolge der vergleichsweise erhöhten spezifischen Wärme des Propans niedere Heißpunkttemperaturen (vgl. z. B. EP-A 293 224).One goal of the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidations of propylene to acrolein is to make the hotspot temperature and with it its sensitivity to an increase in the temperature of the fixed catalyst bed as low as possible. Too high hotspot temperatures usually reduce both the service life of the fixed catalyst bed and the selectivity of target product formation (here: Acrolein). Lower hot spot temperatures are usually accompanied by a reduction in their sensitivity to an increase in the temperature of the fixed catalyst bed. This proves z. B. in carrying out the partial oxidation in tube bundle reactors as low, if the individual catalyst tubes due to temperature differences over the reactor cross-section different temperatures of the catalyst fixed bed located in the respective catalyst tube. The presence of propane in the reaction gas mixture favors lower hot-spot temperatures as a result of the comparatively increased specific heat of the propane (cf., for example, EP-A 293 224).

Weiterhin begünstigt ein Beisein von Propan aufgrund seiner Brennbarkeit das Explosionsverhalten des Reaktionsgasgemischs (z. B. DE-A 195 08 558).Farther favored a presence of propane due to its flammability the explosive behavior of the Reaction gas mixture (eg DE-A 195 08 558).

Auf der anderen Seite ist bekannt, dass ein Beisein von Propan im Reaktionsgasgemisch die unerwünschte Bildung von Propionaldehyd und/oder Propionsäure in unerwünschter Weise begünstigt (vgl. z. B. WO 01/96270). Die WO 01/96270 empfiehlt daher, das Reaktionsgasgemisch mit molekularem Stickstoff zu verdünnen und als Sauerstoffquelle beispielweise Luft zu verwenden. Ein Vorteil dieser Verfahrensweise wäre gleichzeitig die Nutzung einer vergleichsweise ökonomischen Sauerstoffquelle. Eine weitere Zielsetzung der Verfahren im Stand der Technik besteht darin, als Propenquelle eine heterogen katalysierte Oxidehydrierung und/oder Dehydrierung von Propan zu Propylen einsetzen zu können und dabei auf eine nachfolgende Abtrennung des gebildeten Propylen vom nicht umgesetzten Propan zu verzichten, um so über eine wirtschaftliche Propylenquelle zu verfügen (vgl. z. B. WO 03/011804, DE-A 198 37 517, DE-A 198 37 519, DE-A 198 37 520, WO 01/96370, DE-A 102 45 585 und WO 03/76370).On the other hand, it is known that a presence of propane in the reaction gas mixture the unwanted Formation of propionaldehyde and / or propionic acid in undesired Way favors (See, for example, WO 01/96270). WO 01/96270 therefore recommends the reaction gas mixture to dilute with molecular nitrogen and as an oxygen source for example, to use air. An advantage of this procedure would be simultaneous the use of a comparatively economical source of oxygen. Another object of the prior art methods is therein, as a propene source, a heterogeneously catalyzed oxydehydrogenation and / or To be able to use dehydrogenation of propane to propylene and thereby on a subsequent separation of the formed propylene from unreacted propane, so as to have a commercial propylene source to dispose of (See, for example, WO 03/011804, DE-A 198 37 517, DE-A 198 37 519, DE-A 198 37 520, WO 01/96370, DE-A 102 45 585 and WO 03/76370).

In der WO 01/96270 wird diesbezüglich eine heterogen katalysierte Propandehydrierung mit vergleichsweise niederen Propanumsätzen empfohlen.In WO 01/96270 is in this regard a heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation with comparatively low propane conversions recommended.

Auf der anderen Seite fordern z. B. sowohl die EP-A 990 636 als auch die EP-A 10 70 700 möglichst hohe Propengehalte im Reaktionsgasausgangsgemisch einer Propenpartialoxidation zu Acrolein, um möglichst hohe Raum-Zeit-Ausbeuten am Zielprodukt erzielen zu können.On the other side demand z. For example, both EP-A 990 636 and EP-A 10 70 700 as high as possible Propene contents in the reaction gas starting mixture of a propene partial oxidation to acrolein, if possible to be able to achieve high space-time yields on the target product.

Hohe Propanumsätze begünstigen nun zwar die Möglichkeit einer Einstellung von erhöhten Propylengehalten im Reaktionsgasausgangsgemisch der Propylenpartialoxidation. Sie sind jedoch insofern nachteilig, als einerseits der verbleibende Propananteil gemindert wird, was sich ungünstig auf die Heißpunktbildung und das Explosionsverhalten auswirkt und gleichzeitig nimmt mit hohen Propanumsätzen die mit der Dehydrierung bzw. Oxydehydrierung einhergehende Nebenkomponentenbildung (z.B. H2 oder H2O) zu. Verwendet man das resultierende Dehydrier- und/oder Oxydehydriergemisch in diesem Fall als solches für die Erzeugung des Reaktionsgasausgangsgemischs der nachfolgenden Propylenpartialoxidation, wie es z. B. die EP-A 117 146, die DE-A 33 13 573 und die US-A 3,161,670 empfehlen, resultiert ein vergleichsweise voluminöses Reaktionsgasausgangsgemisch. Unter dem Aspekt einer möglichst wirtschaftlichen Förderung der Reaktionsgasströme sind jedoch kleine Volumina vorteilhaft. Insbesondere dann, wenn hohe Belastungen der Katalysatorbeschickung gemäß dem in den Schriften WO 04/85365, WO 04/85367, WO 04/85369, WO 04/85370, WO 04/85363, WO 00/53559, WO 04/85362, WO 00/53557 und DE-A 199 48 248 niedergelegten Prinzip verwirklicht werden sollen.Although high propane conversions now promote the possibility of adjusting increased propylene contents in the starting reaction gas mixture of propylene partial oxidation. However, they are disadvantageous in that on the one hand the remaining propane content is reduced, which has an unfavorable effect on the hot spot formation and the explosion behavior and at the same time increases with high propane conversions associated with the dehydrogenation or oxydehydrogenation secondary component formation (eg H 2 or H 2 O). If the resulting dehydrogenation and / or Oxydehydriergemisch used in this case as such for the production of the reaction gas starting mixture of the subsequent propylene partial oxidation, as z. For example, EP-A 117 146, DE-A 33 13 573 and US-A 3,161,670 recommend results in a comparatively voluminous reaction gas starting mixture. However, small volumes are advantageous from the point of view of the most economical possible promotion of the reaction gas streams. In particular, when high loads of the catalyst charge according to the in the documents WO 04/85365, WO 04/85367, WO 04/85369, WO 04/85370, WO 04/85363, WO 00/53559, WO 04/85362, WO 00 / 53557 and DE-A 199 48 248 are to be implemented.

Andererseits sind hohe Dehydrier- bzw. Oxidehydrierumsätze im Sinne einer möglichst wirtschaftlichen Propylenerzeugung günstig. Umgekehrt erfordert ein erhöhter Propengehalt im Reaktionsgasausgangsgemisch ein erhöhtes molares Verhältnis von molekularem Sauerstoff zu Propylen in selbigem, um die Aktivität der Katalysatorbeschickung optimal zur Entfaltung kommen zu lassen.on the other hand are high dehydrogenation or Oxidehydrierumsätze in the sense of a possible economic propylene production favorable. Conversely requires an elevated one Propene content in the reaction gas starting mixture an increased molar relationship from molecular oxygen to propylene in same to the activity of the catalyst feed to develop optimally.

Gleichzeitig erweist sich ein zu hoher Restsauerstoffgehalt im Produktgasgemisch der Partialoxidation insofern als nachteilig, als er bei einer vorteilhaften Rückführung des nach Abtrennung des Zielprodukts aus diesem Produktgasgemisch verbleibenden, nicht umgesetztes Propan enthaltenden, Restgases in die zur Propylenerzeugung angewandte heterogen katalysierte Propandehydrierung das zu dehydrierende Propan in unerwünschter Weise angreift und die Selektivität der Propenbildung mindert. Generell wird eine heterogen katalysierte Propandehydrierung gegenüber einer heterogen katalysierten Propanoxidehydrierung bevorzugt.simultaneously proves too high residual oxygen content in the product gas mixture the partial oxidation insofar as disadvantageous, as he in an advantageous Return of the remaining after separation of the target product from this product gas mixture, unreacted propane containing, residual gas in the propylene for production applied heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation to be dehydrogenated Propane in unwanted Attack mode and reduces the selectivity of propene formation. In general, a heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation over a heterogeneously catalyzed Propanoxidehydrierung preferred.

Im Unterschied zur exotherm verlaufenden heterogen katalysierten Oxidehydrierung, die durch anwesenden Sauerstoff erzwungen und bei der intermediär kein freier Wasserstoff gebildet wird (der dem zu dehydrierenden Propan entrissene Wasserstoff wird unmittelbar als Wasser (H2O) entrissen) bzw. nachweisbar ist, soll unter einer heterogen katalysierten Dehydrierung eine („konventionelle") Dehydrierung verstanden werden, deren Wärmetönung im Unterschied zur Oxidehydrierung endotherm ist (als Folgeschritt kann eine exotherme Wasserstoffverbrennung in die heterogen katalysierte Dehydrierung einbezogen sein) und bei der wenigstens intermediär freier molekularer Wasserstoff gebildet wird. Dazu bedarf es in der Regel anderer Reaktionsbedingungen und anderer Katalysatoren als zur Oxidehydrierung.In contrast to the exothermic heterogeneously catalyzed oxydehydrogenation, which is enforced by oxygen present and in the intermediately no free hydrogen is formed (the torn from the dehydrogenated propane entrissene hydrogen is directly as water (H 2 O) snatched) is detectable under one heterogeneously catalyzed dehydrogenation can be understood as a ("conventional") dehydrogenation, the catalytic effect of which is endothermic, in contrast to the oxydehydrogenation (as a subsequent step, an exo thermic hydrogen combustion may be involved in the heterogeneously catalyzed dehydrogenation) and in which at least intermediate free molecular hydrogen is formed. This usually requires different reaction conditions and different catalysts than for oxydehydrogenation.

Unter Frischpropan wird in dieser Schrift Propan verstanden, das noch an keiner chemischen Reaktion teilgenommen hat. In der Regel wird es Roh-Propan (das vorzugsweise die Spezifikation gemäß DE-A 102 46 119 und DE-A 102 45 585 erfüllt) sein, das in geringen Mengen auch von Propan verschiedene Komponenten enthält.Under Fresh propane is understood in this writing propane, that still did not participate in any chemical reaction. Usually will it crude propane (which preferably the specification according to DE-A 102 46 119 and DE-A 102 45 585 met) which contains small amounts of propane also different components.

Das Reaktionsgasausgangsgemisch für die Propenpartialoxidation zu Acrolein erfüllt in dieser Schrift in zweckmäßiger Weise gleichfalls die in der DE-A 102 46 119 und DE-A 102 45 585 empfohlenen Spezifikationen.The Reaction gas starting mixture for the propene partial oxidation to acrolein satisfies in this document in an expedient manner likewise the specifications recommended in DE-A 102 46 119 and DE-A 102 45 585.

Unter der Belastung eines einen Reaktionsschritt katalysierenden Katalysatorbetts mit Reaktionsgas(ausgangs)gemisch wird in dieser Schrift die Menge an Reaktionsgas(ausgangs)gemisch in Normlitern (=Nl; das Volumen in Litern, das die entsprechende Reaktionsgas(ausgangs)gemischmenge bei Normalbedingungen (0°C, 1 bar) einnehmen würde) verstanden, die pro Stunde durch einen Liter Katalysatorfestbett geführt wird.Under the loading of a catalyst bed catalyzing a reaction step with reaction gas (exit) mixture is in this document the amount on reaction gas (outlet) mixture in standard liters (= Nl, the volume in liters, the corresponding reaction gas (outlet) mixed amount at normal conditions (0 ° C, 1 bar) would take) understood that per hour by a liter of fixed catalyst bed guided becomes.

Die Belastung kann auch nur auf einen Bestandteil des Reaktionsgas(ausgangs)gemischs bezogen sein. Dann ist es die Menge dieses Bestandteils in Nl/l·h, die pro Stunde durch einen Liter des Katalysatorfestbetts geführt wird (reine Inertmaterialschüttungen werden nicht zum Katalysatorfestbett gerechnet).The Strain can also be mixed only on one component of the reaction gas (outlet) mixture be related. Then it is the amount of this ingredient in Nl / l · h that per hour through one liter of fixed catalyst bed (pure inert material beds are not counted to the fixed catalyst bed).

Als ein Inertgas soll in dieser Schrift ein Reaktionsgasbestandteil verstanden werden, der sich unter den Bedingungen der entsprechenden Reaktion im wesentlichen als inert verhält und -jeder inerte Reaktionsgasbestandteil für sich betrachtet – zu mehr als 95 mol-%, vorzugsweise zu mehr als 99 mol-% chemisch unverändert erhalten bleibt.When an inert gas in this document is a reaction gas component be understood, under the conditions of the corresponding Reaction essentially as inert and -any inert reactant gas component for themselves considered - too more than 95 mol%, preferably more than 99 mol% chemically unchanged remains.

Nachteilig an den vorstehend zusammengestellten Empfehlungen des Standes der Technik für eine heterogen katalysierte Partialoxidation von Propen zu Acrolein ist, dass sie jeweils nur Einzelaspekte beleuchten. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein verbessertes Verfahren der heterogen katalysierten Partialoxidation von Propen zu Acrolein zur Verfügung zu stellen, das den verschiedenen im Stand der Technik angeführten Einzelaspekten in ihrer Gesamtheit in optimierender Weise Rechnung trägt.adversely to the above compiled recommendations of the prior Technology for a heterogeneously catalyzed partial oxidation of propene to acrolein is that they only illuminate individual aspects. The task The present invention was therefore an improved Process of heterogeneously catalyzed partial oxidation of propene to acrolein available to provide the various individual aspects cited in the prior art in its entirety in an optimizing way.

Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von Acrolein oder Acrylsäure oder deren Gemisch durch heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Propen, bei dem man ein die Reaktanden Propylen und molekularer Sauerstoff sowie die inerten Verdünnungsgase molekularer Stickstoff und Propan enthaltendes Reaktionsgasausgangsgemisch 2, das den molekularen Sauerstoff und das Propylen in einem molaren Verhältnis O2:C3H6 ≥ 1 enthält, bei erhöhter Temperatur durch ein Katalysatorfestbett (durch eine Festbettkatalysatorschüttung) führt, dessen Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo, Fe und Bi enthaltendes Multimetalloxid ist, gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2, bezogen auf sein Gesamtvolumen, die nachfolgenden Gehalte 6 bis 9 Vol.-% Propylen, 8 bis 18 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 6 bis 30 Vol.-% Propan und 32 bis 72 Vol.-% molekularer Stickstoff mit der Maßgabe aufweist, dass das molare Verhältnis V, von im Reaktionsgasausgangsemisch 2 enthaltenem Propan zu im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem Propylen 1 bis 4, das molare Verhältnis V2 von im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem molekularem Stickstoff zu im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem molekularem Sauerstoff 2 bis 6 und das molare Verhältnis V3 von im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem molekularem Sauerstoff zu im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem Propylen 1,3 bis 2,4 beträgt.Accordingly, a process for the production of acrolein or acrylic acid or a mixture thereof by heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of propene, in which one comprising the reactants propylene and molecular oxygen and the inert diluent gases molecular nitrogen and propane starting reaction gas mixture 2 containing the molecular oxygen and the propylene in a molar ratio O 2 : C 3 H 6 ≥ 1 at elevated temperature through a fixed catalyst bed (through a fixed catalyst bed) whose active material is at least one multimetal oxide containing the elements Mo, Fe and Bi , which is characterized in that the reaction gas starting mixture 2 , based on its total volume, the following contents 6 to 9 vol.% propylene, 8 to 18% by volume molecular oxygen, 6 to 30 vol.% Propane and 32 to 72 vol.% molecular nitrogen with the proviso that the molar ratio V, of the reaction gas starting mixture 2 Propane contained in the starting reaction gas mixture 2 contained propylene 1 to 4, the molar ratio of V 2 in the reaction gas starting mixture 2 contained molecular nitrogen to in the starting reaction gas mixture 2 contained molecular oxygen 2 to 6 and the molar ratio of V 3 in the reaction gas starting mixture 2 contained molecular oxygen to in the reaction gas starting mixture 2 contained propylene 1.3 to 2.4.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von den Verfahren des Standes der Technik vor allem durch die Forderung V1 = 1 bis 4. In allen Ausführungsbeispielen des Standes der Technik beträgt V1 ≥ 4,5. Letzteres wirkt sich nachteilig auf die Selektivität der Nebenproduktbildung an Propionaldehyd und Propionsäure aus und beschränkt den möglichen Umsatz einer heterogen katalysierten Propandehydrierung als Propylenquelle, ohne mit Blick auf das Explosionsverhalten unabdingbar zu sein.The method according to the invention differs from the methods of the prior art primarily by the requirement V 1 = 1 to 4. In all exemplary embodiments of the prior art, V 1 ≥ 4.5. The latter has a detrimental effect on the selectivity of byproduct formation on propionaldehyde and propyne and limits the possible conversion of a heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation as a propylene source, without being indispensable in view of the explosion behavior.

Erfindungsgemäß bevorzugt gilt für die Gehalte des Reaktionsgasausgangsgemischs 2 7 bis 9 Vol.-% Propylen, Propylen, 9,8 bis 16 Vol.-% molekularer Sauerstoff, molekularer Sauerstoff, 9 bis 25 Vol.-% Propan und Propan und 35 bis 65 Vol.-% molekularer Stickstoff, molekularer Stickstoff, mit der Maßgabe, dass
V1 = 1 bis 3,5
V2 = 3 bis 4,5 und
V3 = 1,4 bis 2,2
beträgt.
According to the invention, preference is given to the contents of the reaction gas starting mixture 2 7 to 9% by volume of propylene, propylene, 9.8 to 16% by volume of molecular oxygen, molecular oxygen, 9 to 25% by volume of propane and Propane and From 35 to 65% by volume of molecular nitrogen, molecular nitrogen, with the proviso that
V 1 = 1 to 3.5
V 2 = 3 to 4.5 and
V 3 = 1.4 to 2.2
is.

Erfindungsgemäß besonders bevorzugt gilt für die Gehalte das Reaktionsgasausgangsgemischs 2 7 bis 9 Vol.-% Propylen, 9,8 bis 15 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 10,5 bis 20 Vol.-% Propan und 40 bis 60 Vol.-% molekularer Stickstoff, mit der Maßgabe, dass
V1 = 1,5 bis 2,5
V2 = 3,5 bis 4,5 (vorzugsweise 3,5 bis 4)
V3 = 1,4 bis 2,14 (vorzugsweise 1,5 bis 2,0)
beträgt.
According to the invention, the contents of the reaction gas starting mixture are particularly preferred for the contents 2 7 to 9 vol.% propylene, 9.8 to 15 vol.% molecular oxygen, 10.5 to 20 vol.% Propane and 40 to 60 vol.% molecular nitrogen, with the proviso that
V 1 = 1.5 to 2.5
V 2 = 3.5 to 4.5 (preferably 3.5 to 4)
V 3 = 1.4 to 2.14 (preferably 1.5 to 2.0)
is.

Erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugt gilt für die Gehalte des Reaktionsgasausgangsgemischs 2 7 bis 9 Vol.-% Propylen, 9,8 bis 15,5 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 10,5 bis 15,5 Vol.-% Propan und 40 bis 60 Vol.-% molekularer Stickstoff mit der Maßgabe, dass
V1 = 1,5 bis 2,2
V2 = 3,5 bis 4,5 (vorzugsweise 3,5 bis 4)
V3 = 1,4 bis 2,14 (vorzugsweise 1,5 bis 2,0)
beträgt.
Very particular preference according to the invention applies to the contents of the reaction gas starting mixture 2 7 to 9 vol.% propylene, 9.8 to 15.5% by volume molecular oxygen, 10.5 to 15.5% by volume Propane and 40 to 60 vol.% molecular nitrogen with the proviso that
V 1 = 1.5 to 2.2
V 2 = 3.5 to 4.5 (preferably 3.5 to 4)
V 3 = 1.4 to 2.14 (preferably 1.5 to 2.0)
is.

Bei der erfindungsgemäß bevorzugtesten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens gilt für die Gehalte des Reaktionsgasausgangsgemischs 2 7 bis 8 Vol.-% Propylen, 11,9 bis 15,5 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 11,9 bis 15,5 Vol.-% Propan und 50 bis 60 Vol.-% molekularer Stickstoff, mit der Maßgabe, dass
V1 = 1,7 bis 2,1,
V2 = 3,5 bis 4,5 (vorzugsweise 3,5 bis 4)
V3 = 1,7 bis 2,1 (vorzugsweise 1,8 bis 2,0)
beträgt.
In the invention most preferred embodiment of the method according to the invention applies to the contents of the starting reaction gas mixture 2 7 to 8 vol.% propylene, 11.9 to 15.5% by volume molecular oxygen, 11.9 to 15.5% by volume Propane and 50 to 60 vol.% molecular nitrogen, with the proviso that
V 1 = 1.7 to 2.1,
V 2 = 3.5 to 4.5 (preferably 3.5 to 4)
V 3 = 1.7 to 2.1 (preferably 1.8 to 2.0)
is.

Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gilt für die Gehalte des Reaktionsgasausgangsgemischs 2 7 bis 9 Vol.-% Propylen, 9,8 bis 15 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 21 bis 28 Vol.-% Propan und 40 bis 60 Vol.-% molekularer Stickstoff, mit der Maßgabe, dass
V1 = 3 bis 4,
V2 = 3,5 bis 4,5 (vorzugsweise 3,5 bis 4)
V3 = 1,4 bis 2,14 (vorzugsweise 1,5 bis 2,0)
beträgt.
In an alternative embodiment of the method according to the invention, the contents of the reaction gas starting mixture apply 2 7 to 9 vol.% propylene, 9.8 to 15 vol.% molecular oxygen, 21 to 28% by volume Propane and 40 to 60 vol.% molecular nitrogen, with the proviso that
V 1 = 3 to 4,
V 2 = 3.5 to 4.5 (preferably 3.5 to 4)
V 3 = 1.4 to 2.14 (preferably 1.5 to 2.0)
is.

Ganz generell ist es für alle genannten erfindungsgemäßen Reaktionsgasausgangsgemische 2 günstig, wenn ihr Gesamtgehalt an von Propylen, molekularem Sauerstoff, Propan und molekularem Stickstoff verschiedenen Bestandteilen ≤ 10 Vol.-% beträgt. Von diesen bis zu 10 Vol.-% sonstigen Bestandteilen können bis zu 8 Vol.-% Ethan und/oder Methan (aber auch sonst kann dieser Gehalt an Ethan und Methan vorliegen) sein. In der Regel liegt der Gesamtgehalt erfindungsgemäßer Reaktionsgasausgangsgemische 2 an Ethan und/oder Methan jedoch ≤ 5 Vol.-%, meist ≤ 3 Vol.-%, und vielfach ≤ 2 Vol.-%. Solche Gehalte von ≥ 0,5 Vol.-% sind infolge ihres weitgehend inerten Verhaltens erfindungsgemäß jedoch durchaus möglich und aufgrund der günstigen Wärmeleitfähigkeit des Methan und Ethan erfindungsgemäß vorteilhaft. Erfindungsgemäß vorteilhaft umfassen alle genannten erfindungsgemäßen Reaktionsgasausgangsgemische 2 ≤ 5 Vol.-% Wasser und ≤ 5 Vol.-% Kohlenoxide (CO2 und/oder CO). Besonders vorteilhaft umfassen alle genannten erfindungsgemäßen Reaktionsgasausgangsgemische 2 ≤ 3 Vol.-% Wasser und ≤ 3 Vol.-% Kohlenoxide. Die gleichen Gehaltsgrenzen gelten vorzugsweise für molekularen Wasserstoff, dessen Gehalt besonders vorteilhaft verschwindend ist. Ganz besonders vorteilhaft umfassen alle genannten erfindungsgemäßen Reaktionsgasausgangsgemische 2 ≤ 2 Vol.-% Wasser und ≤ 2 Vol.-% Kohlenoxide. Günstig sind in der Regel Wassergehalte ≥ 0,5 Vol.-% im Reaktionsgasausgangsgemisch 2.Quite generally, it is the case for all starting reaction gas starting mixtures according to the invention 2 favorable if their total content of components other than propylene, molecular oxygen, propane and molecular nitrogen is ≦ 10% by volume. Of these up to 10% by volume of other constituents, up to 8% by volume of ethane and / or methane may be present (but otherwise this content of ethane and methane may also be present). As a rule, the total content of starting reaction gas mixtures according to the invention is 2 but ethane and / or methane ≤ 5 vol .-%, usually ≤ 3 vol .-%, and often ≤ 2 vol .-%. However, such contents of ≥ 0.5% by volume are entirely possible according to the invention as a result of their largely inert behavior and are advantageous according to the invention due to the favorable thermal conductivity of the methane and ethane. Advantageously according to the invention, all the reaction gas starting mixtures according to the invention comprise 2 ≤ 5% by volume of water and ≤ 5% by volume of carbon oxides (CO 2 and / or CO). Particularly advantageously, all the reaction gas starting mixtures according to the invention comprise 2 ≤ 3% by volume of water and ≤ 3% by volume of carbon oxides. The same content limits are preferably for molecular hydrogen, the content of which is particularly advantageous vanishing. Very particularly advantageous all mentioned reaction gas starting mixtures according to the invention comprise 2 ≤ 2% by volume of water and ≤ 2% by volume of carbon oxides. Water contents of ≥ 0.5% by volume in the starting reaction gas mixture are generally favorable 2 ,

Ferner ist erfindungsgemäß günstig, wenn der Gesamtgehalt aller vorgenannten erfindungsgemäßen Reaktionsgasausgangsgemische 2 an von Propylen, molekularem Sauerstoff, Propan und molekularem Stickstoff verschiedenen Bestandteilen ≤ 5 Vol.-%, besonders vorteilhaft ≤ 3 Vol.-% beträgt. Erfindungsgemäß besonders günstig beträgt V2 für alle vorgenannten erfindungsgemäßen Reaktionsgasausgangsgemische im wesentlichen 3,73. Die bei den aufgeführten erfindungsgemäßen Reaktionsgasausgangsgemischen genannten Vorzugsbereiche V2 und V3 gelten unabhängig voneinander.Furthermore, it is favorable according to the invention if the total content of all the abovementioned starting reaction gas mixtures according to the invention 2 is different from propylene, molecular oxygen, propane and molecular nitrogen components ≤ 5 vol .-%, particularly advantageously ≤ 3 vol .-%. According to the invention, V 2 is substantially 3.73 for all of the abovementioned reaction gas starting mixtures according to the invention. The preferred ranges V 2 and V 3 mentioned in the listed reaction gas starting mixtures according to the invention apply independently of one another.

Vorteilhaft für das erfindungsgemäße Verfahren ist, dass als Propenquelle das in Verfahren der kontinuierlichen heterogen katalysierten partiellen Dehydrierung und/oder Oxidehydrierung von Propan in der Gasphase gebildete Propylen in Betracht kommt, ohne dass zuvor von diesem Propylen das in der heterogen katalysierten partiellen Dehydrierung und/oder Oxidehydrierung nicht umgesetzte Propan abgetrennt werden muß.Advantageous for the inventive method is that as propene source that in process of continuous heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation and / or oxydehydrogenation propylene formed in the gas phase by propane is contemplated, without that of this propylene previously catalyzed in the heterogeneous partial dehydrogenation and / or oxydehydrogenation unreacted Propane must be separated.

Prinzipiell kommen dazu alle bekannten heterogen katalysierten partiellen Dehydrierungen des Propans in Betracht, wie sie z. B. aus den Schriften WO 03/076370, WO 01/96271, EP-A 117 146, WO 03/011804, US 3,161,670 , WO 01/96270, DE-A 33 13 573, DE-A 102 45 585, DE-A 103 16 039 sowie aus der deutschen Anmeldung DE-A 10 2004 032 129 vorbekannt sind.In principle, all known heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of propane come into consideration, as described, for. From the documents WO 03/076370, WO 01/96271, EP-A 117 146, WO 03/011804, US 3,161,670 , WO 01/96270, DE-A 33 13 573, DE-A 102 45 585, DE-A 103 16 039 and from the German application DE-A 10 2004 032 129 are previously known.

Ebenso kommen alle im Stand der Technik dafür bekannten Dehydrierkatalysatoren in Betracht. Mit Vorteil wird man im Katalysatorfestbett dehydrieren.As well All known in the art known dehydrogenation catalysts into consideration. It is advantageous to dehydrate in the fixed catalyst bed.

Die Dehydrierkatalysatoren lassen sich grob in zwei Gruppen unterteilen. Nämlich in solche, die oxidischer Natur sind (zum Beispiel Chromoxid und/oder Aluminiumoxid) und in solche, die aus wenigstens einem auf einem, in der Regel oxidischen, Träger abgeschiedenen, in der Regel vergleichsweise edlen, Metall (zum Beispiel Platin) bestehen. Unter anderem können damit sowohl alle Dehydrierkatalysatoren eingesetzt werden, die in der DE-A 102 19 879, WO 01/96270, der EP-A 731077, der DE-A 10211275, der DE-A 10131297, der WO 99/46039, der US-A 4 788 371, der EP-A-0 705 136, der WO 99/29420, der US-A 4 220 091, der US-A 5 430 220, der US-A 5 877 369, der EP-A-0 117 146, der DE-A 199 37 196, der DE-A 199 37 105 sowie der DE-A 199 37 107 empfohlen werden, als auch der Katalysator gemäß Beispiel 4 der DE-A 102 19 879. Im besonderen können sowohl der Katalysator gemäß Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 3, und Beispiel 4 der DE-A 199 37 107 als auch der Katalysator gemäß Beispiel 4 der DE-A 102 19 879 sowie die Katalysatoren der WO 02/51547, WO 02/51540 und der DE-A 102005002127 eingesetzt werden.The Dehydrogenation catalysts can be roughly divided into two groups. Namely into those which are oxidic in nature (for example chromium oxide and / or Alumina) and those made up of at least one on one, usually oxidic, carrier deposited, usually comparatively noble, metal (for example Platinum). Among other things, so that all dehydrogenation catalysts used in DE-A 102 19 879, WO 01/96270, the EP-A 731077, DE-A 10211275, DE-A 10131297, WO 99/46039, US-A 4,788,371, EP-A-0 705 136, WO 99/29420, US-A 4 220 091, US-A No. 5,430,220, US Pat. No. 5,877,369, EP-A-0 117 146, DE-A 199 37 196, DE-A 199 37 105 and DE-A 199 37 107 recommended be as well as the catalyst according to Example 4 of DE-A 102 19 879. In particular, you can both the catalyst according to Example 1, Example 2, Example 3, and Example 4 of DE-A 199 37 107 as also the catalyst according to Example 4 of DE-A 102 19 879 and the catalysts of WO 02/51547, WO 02/51540 and DE-A 102005002127 are used.

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

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

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

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

Zur Durchführung der heterogen katalysierten Propandehydrierung kommen prinzipiell alle im Stand der Technik bekannten Reaktortypen und Verfahrensvarianten in Betracht. Beschreibungen solcher Verfahrensvarianten enthalten zum Beispiel alle bezüglich der Dehydrierungen und Dehydrierkatalysatoren zitierten Schriften des Standes der Technik.to execution the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation come in principle all known in the art reactor types and process variants into consideration. Descriptions of such process variants included for example, all concerning the dehydrogenation and dehydrogenation catalysts quoted writings of the prior art.

Charakteristisch für die partielle heterogen katalysierte Dehydrierung von Propan ist, dass sie endotherm verläuft. Das heißt, die für die Einstellung der erforderlichen Reaktionstemperatur sowie die für die Reaktion benötigte Wärme (Energie) muss entweder dem Reaktionsgasausgangsgemisch (das Reaktionsgas(ausgangs)gemisch für die heterogen katalysierte Propandehydrierung soll in dieser Schrift als Reaktionsgas(ausgangs)gemisch 1 bezeichnet werden) vorab und/oder im Verlauf der heterogen katalysierten Dehydrierung zugeführt werden. Gegebenenfalls muss das Reaktionsgasgemisch die benötigte Reaktionswärme sich selbst entziehen.Characteristic of the partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane is that it proceeds endothermically. That is, for the adjustment of the required reaction temperature and the heat required for the reaction (energy) must either the starting reaction gas mixture (the reaction gas (exit) mixture for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in this document as reaction gas (exit) mixture 1 be referred to) be supplied in advance and / or in the course of the heterogeneously catalyzed dehydrogenation. Optionally, the reaction gas mixture must escape the required heat of reaction itself.

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

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

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

Erfindungsgemäß wesentlich ist, dass als Propenquelle auch heterogen katalysierte partielle Propandehydrierungen in Betracht kommen, bei denen der Propanumsatz 20 bis 30 mol.-% beträgt (auf den einmaligen Durchgang von Frischpropan durch die Dehydrierung bezogen). Besonders günstig für das erfindungsgemäße Verfahren sind als Propenquelle jedoch heterogen katalysierte partielle Propandehydrierungen, bei denen der vorgenannte Propanumsatz 30 bis 60 mol.-%, vorzugsweise 35 bis 55 mol.-% und besonders bevorzugt 35 bis 45 mol.-% beträgt.It is essential according to the invention that heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenations in which the propane conversion is from 20 to 30 mol% (based on the one-time passage of fresh propane through the dehydrogenation) are also suitable as the propene source. However, heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenations are particularly advantageous for the process according to the invention as a propene source NEN the aforementioned propane conversion is 30 to 60 mol .-%, preferably 35 to 55 mol .-% and particularly preferably 35 to 45 mol .-%.

Für die Realisierung der vorgenannten Propanumsätze ist es günstig, die heterogen katalysierte Propandehydrierung bei einem Arbeitsdruck von 0,3 bis 10 bar, bzw. vorteilhaft bis 3 bar durchzuführen. Ferner ist es günstig, das heterogen katalytisch zu dehydrierende Propan mit Wasserdampf zu verdünnen. So ermöglicht die Wärmekapazität des Wassers einerseits, einen Teil der Auswirkung der Endothermie der Dehydrierung auszugleichen und andererseits reduziert die Verdünnung mit Wasserdampf den Edukt- und Produktpartialdruck, was sich günstig auf die Gleichgewichtslage der Dehydrierung auswirkt. Ferner wirkt sich die Wasserdampfmitverwendung, wie bereits erwähnt, vorteilhaft auf die Standzeit von Edelmetall enthaltenden Dehydrierkatalysatoren aus, insbesondere im Fall von angestrebten hohen Propanumsätzen. Bei Bedarf kann als weiterer Bestandteil auch molekularer Wasserstoff zugegeben werden. Das molare Verhältnis von molekularem Wasserstoff zu Propan ist dabei im Reaktionsgasausgangsgemisch 1 in der Regel ≤ 5. Das molare Verhältnis von Wasserdampf zu Propan wird im Reaktionsgasausgangsgemisch 1 zweckmäßig ≥ 0,05 bis 2 bzw. bis 1 betragen.For the realization of the abovementioned propane conversions, it is favorable to carry out the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation at a working pressure of 0.3 to 10 bar, or advantageously up to 3 bar. Furthermore, it is favorable to dilute the heterogeneously catalytically dehydrogenated propane with steam. On the one hand, the heat capacity of the water makes it possible to compensate for part of the effect of dehydrogenation and on the other hand dilution with water vapor reduces the educt and product partial pressure, which has a favorable effect on the equilibrium dehydrogenation. Furthermore, the water vapor co-use, as already mentioned, has an advantageous effect on the service life of noble metal-containing dehydrogenation catalysts, in particular in the case of desired high propane conversions. If required, molecular hydrogen can also be added as a further constituent. The molar ratio of molecular hydrogen to propane is in the reaction gas starting mixture 1 usually ≤ 5. The molar ratio of water vapor to propane is in the reaction gas starting mixture 1 expediently ≥ 0.05 to 2 or to 1.

Generell werden möglichst kleine Wasserdampfgehalte im Reaktionsgasausgangsgemisch 1 bevorzugt und angestrebt. Bei auf Frischpropan bezogenen Propanumsätzen im Bereich von 20 bis 30 mol.-% ist üblicherweise die in gegebenenfalls ins Reaktionsgasausgangsgemisch 1 rückgeführtem Oxidationskreisgas enthaltene Wasserdampfmenge als Wasserdampfversorgung für die heterogen katalysierte Dehydrierung ausreichend. Für höhere auf Frischpropan bezogene Propanumsätze wird normalerweise darüber hinaus Wasserdampf zugegeben, bei welchem es sich z. B. um abgeschiedenes Prozesswasser handeln kann. Als Oxidationskreisgas (vgl. z. B.In general, the smallest possible water vapor contents in the reaction gas starting mixture 1 preferred and desired. In the case of fresh propane-based propane conversions in the range from 20 to 30 mol .-%, the reaction mixture is usually in the starting gas mixture 1 recycled amount of steam contained sufficient amount of steam as a steam supply for the heterogeneously catalyzed dehydrogenation. For higher propane conversions based on fresh propane, water vapor is normally added beyond this, in which, for example, water vapor is added. B. can act to separate process water. As oxidation cycle gas (cf.

EP-A 11 80 508 und die deutsche Anmeldung DE-A 10 2004 032 129) wird üblicherweise das Restgas bezeichnet, das nach einer einstufigen oder mehrstufigen heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation wenigstens einer organischen Verbindung (hier: Propylen und/oder Acrolein) dann verbleibt, wenn man aus dem Produktgasgemisch der Partialoxidation das Zielprodukt mehr oder weniger selektiv (z. B. durch Absorption in ein geeignetes Lösungsmittel oder durch fraktionierende Kondensation) abgetrennt hat. Im Regelfall besteht es überwiegend aus den für die Partialoxidation verwendeten inerten Verdünnungsgasen sowie aus bei der Partialoxidation üblicherweise als Nebenprodukt gebildetem (oder als Verdünnungsgas zugesetztem, was erfindungsgemäß weniger bevorzugt ist) Wasserdampf und durch unerwünschte vollständige Oxidation gebildeten Kohlenoxiden.EP-A 11 80 508 and the German application DE-A 10 2004 032 129) is customary the residual gas referred to after a single-stage or multi-stage heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of at least one organic compound (here: propylene and / or acrolein) then remains, if one from the product gas mixture of the partial oxidation of the target product more or less selective (eg by absorption into a suitable solvent or by fractional condensation). As a general rule it exists predominantly from the for the partial oxidation used inert diluent gases and from in the Partial oxidation usually by-produced (or added as a diluent gas, which is less according to the invention preferred) is water vapor and by unwanted complete oxidation formed carbon oxides.

Außerdem enthält es normalerweise noch Restmengen an bei der Partialoxidation nicht verbrauchtem Sauerstoff und an nicht umgesetzten organischen Ausgangsverbindungen (hier: Propylen, Acrolein) und geringste Zielproduktmengen.Besides, it usually contains still residual amounts of oxygen not consumed in the partial oxidation and unreacted organic starting compounds (here: Propylene, acrolein) and lowest target product levels.

Bei der erfindungsgemäßen Partialoxidation enthält das Oxidationskreisgas verbliebenes Propan und wird deshalb vorteilhaft in die zweckmäßigerweise als Propylenquelle dienende heterogen katalysierte partielle Propandehydrierung rückgeführt.at the partial oxidation according to the invention contains the oxidant gas remaining propane and is therefore advantageous in the expediently serving as propylene source heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation recycled.

Grundsätzlich kann eine als Propylenquelle fungierende heterogen katalysierte partielle Propandehydrierung (quasi) adiabat und dabei endotherm durchgeführt werden. Dabei wird das Reaktionsgasausgangsgemisch in der Regel zunächst auf eine Temperatur von 500 bis 700°C (beziehungsweise von 550 bis 650°C) erhitzt (zum Beispiel durch Direktbefeuerung der es umgebenden Wandung). Beim adiabaten Durchgang durch das wenigstens eine Katalysatorbett wird sich das Reaktionsgasgemisch dann je nach Umsatz und Verdünnung um etwa 30°C bis 200°C abkühlen. Ein Beisein von Wasserdampf als Wärmeträger macht sich auch unter dem Gesichtspunkt einer adiabaten Fahrweise vorteilhaft bemerkbar. Niedrigere Reaktionstemperaturen ermöglichen längere Standzeiten des verwendeten Katalysatorbetts. Höhere Reaktionstemperaturen fördern erhöhte Umsätze.Basically a heterogeneously catalyzed partial, acting as propylene source Propane dehydrogenation (quasi) adiabatic and thereby be carried out endothermically. The reaction gas starting mixture is usually initially on a temperature of 500 to 700 ° C (or from 550 to 650 ° C) heated (For example, by direct firing of the surrounding wall). Adiabatic passage through the at least one catalyst bed then the reaction gas mixture is then depending on the conversion and dilution about 30 ° C up to 200 ° C cooling down. A presence of water vapor as a heat carrier is also under the Viewpoint of adiabatic driving advantageously noticeable. lower Allow reaction temperatures longer Service life of the catalyst bed used. Higher reaction temperatures promote increased sales.

Anwendungstechnisch zweckmäßig wird man eine heterogen katalysierte Propandehydrierung als Propylenquelle für das erfindungsgemäße Verfahren als Hordenreaktor verwirklichen.application point becomes appropriate a heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation as propylene source for the inventive method as a horde reactor realize.

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

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

In zweckmäßiger Weise wird das Reaktionsgasgemisch 1 auf seinem Weg von einem Katalysatorbett zum nächsten Katalysatorbett, zum Beispiel durch Überleiten über mit heißen Gasen erhitzte Wärmetauscheroberflächen (z. B. Rippen) oder durch Leiten durch mit heißen Brenngasen erhitzte Rohre, im Hordenreaktor einer Zwischenerhitzung unterworfen.Conveniently, the reaction gas mixture 1 on its way from one catalyst bed to the next catalyst bed, for example, by passing it over hot-gas heated heat exchanger surfaces (eg ribs) or by passing it through hot-gas heated tubes, in the hopper reactor.

Wird der Hordenreaktor im übrigen adiabat betrieben, ist es für auf Frischpropan bezogene Propanumsätze ≤ 30 mol-%, vor allem bei Verwendung der in der DE-A 199 37 107 beschriebenen Katalysatoren, insbesondere der beispielhaften Ausführungsformen, ausreichend, das Reaktionsgasgemisch 1 auf eine Temperatur von 450 bis 550°C vorerhitzt in den Dehydrierreaktor zu führen und innerhalb des Hordenreaktors in diesem Temperaturbereich zu halten. Das heißt, die gesamte Propandehydrierung ist so bei äußerst niederen Temperaturen zu verwirklichen, was sich für die Standzeit der Katalysatorfestbetten zwischen zwei Regenerierungen als besonders günstig erweist. Für höhere Propanumsätze wird das Reaktionsgasgemisch 1 zweckmäßig auf höhere Temperaturen vorerhitzt in den Dehydrierreaktor geführt (diese können bis zu 700°C betragen) und innerhalb des Hordenreaktors in diesem erhöhten Temperaturbereich gehalten.If, in addition, the tray reactor is operated adiabatically, it is sufficient for fresh propane-based propane conversions ≦ 30 mol%, especially when using the catalysts described in DE-A 199 37 107, in particular the exemplary embodiments, the reaction gas mixture 1 preheated to a temperature of 450 to 550 ° C in the dehydrogenation reactor and keep within the Horde reactor in this temperature range. That is, the entire propane dehydrogenation is to be realized at extremely low temperatures, which proves to be particularly favorable for the lifetime of the fixed catalyst beds between two regenerations. For higher propane conversions, the reaction gas mixture 1 expediently preheated to higher temperatures in the dehydrogenation reactor (this can be up to 700 ° C) and kept within the Horde reactor in this elevated temperature range.

Noch geschickter ist es, die vorstehend geschilderte Zwischenerhitzung auf direktem Weg durchzuführen (autotherme Fahrweise). Dazu wird dem Reaktionsgasgemisch 1 entweder bereits vor Durchströmung des ersten Katalysatorbettes (dann sollte das Reaktionsgasausgangsgemisch 1 molekularen Wasserstoff zugesetzt enthalten) und/oder zwischen den nachfolgenden Katalysatorbetten in begrenztem Umfang molekularer Sauerstoff zugesetzt. So kann (in der Regel durch die Dehydrierkatalysatoren selbst katalysiert) eine begrenzte Verbrennung von im Reaktionsgasgemisch 1 enthaltenem, im Verlauf der heterogen katalysierten Propandehydrierung gebildetem und/oder dem Reaktionsgasgemisch 1 zugesetztem molekularem Wasserstoff (gegebenenfalls begleitet von einer in geringem Umfang erfolgenden Propanverbrennung) bewirkt werden (es kann auch anwendungstechnisch zweckmäßig sein, im Hordenreaktor Katalysatorbetten einzufügen, die mit Katalysator beschickt sind, der besonders spezifisch (selektiv) die Verbrennung von Wasserstoff katalysiert (als solche Katalysatoren kommen zum Beispiel jene der Schriften US 4,788,371 , US 4,886,928 , US 5,430,209 , US 5,530,171 , US 5,527,979 und US 5,563,314 in Betracht; beispielsweise können solche Katalysatorbetten in alternierender Weise zu den Dehydrierkatalysator enthaltenden Betten im Hordenreaktor untergebracht sein). Die dabei freigesetzte Reaktionswärme ermöglicht so auf quasi autotherme (die Bruttowärmetönung ist im wesentlichen Null) Weise eine nahezu isotherme Betriebsweise der heterogen katalysierten Propandehydrierung. Mit zunehmender gewählter Verweilzeit des Reaktionsgases im Katalysatorbett ist so eine Propandehydrierung bei abnehmender oder im wesentlichen konstanter Temperatur möglich, was besonders lange Standzeiten zwi schen zwei Regenerierungen ermöglicht (im Extremfall kann zur Gewährleistung der Autothermie auch nur Propan verbrannt werden).It is even more clever to carry out the above described intermediate heating directly (autothermal mode). This is the reaction gas mixture 1 either already before flowing through the first catalyst bed (then the starting reaction gas mixture 1 molecular hydrogen added) and / or added between the subsequent catalyst beds to a limited extent molecular oxygen. Thus, (usually catalyzed by the dehydrogenation catalysts themselves) a limited combustion of the reaction gas mixture 1 contained, formed in the course of heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation and / or the reaction gas mixture 1 added molecular hydrogen (optionally accompanied by a small amount of propane combustion) (it may also be appropriate in terms of application technology to insert catalyst beds in the tray reactor, which are charged with catalyst, which specifically (selectively) catalyzes the combustion of hydrogen (as such catalysts come, for example, those of the scriptures US 4,788,371 . US 4,886,928 . US 5,430,209 . US 5,530,171 . US 5,527,979 and US 5,563,314 into consideration; for example, such catalyst beds may be accommodated in an alternating manner with the beds containing dehydrogenation catalyst in the tray reactor). The released heat of reaction thus enables quasi-autothermal (the gross carbonization is essentially zero) a nearly isothermal mode of operation of heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation. With increasing selected residence time of the reaction gas in the catalyst bed as a propane dehydrogenation at decreasing or substantially constant temperature is possible, which allows particularly long service life between tween two regenerations (in extreme cases can be burned to ensure the autothermal power only propane).

Generell sollte erfindungsgemäß eine wie vorstehend beschriebene Sauerstoffeinspeisung so vorgenommen werden, dass der Sauerstoffgehalt des Reaktionsgasgemisches 1, bezogen auf die darin enthaltene Menge an molekularem Wasserstoff, 0,5 bis 50 bzw. bis 30, vorzugsweise 10 bis 25 Vol.-% beträgt. Als Sauerstoffquelle kommen dabei sowohl reiner molekularer Sauerstoff oder mit Inertgas, zum Beispiel CO, CO2, N2 und/oder Edelgase, verdünnter Sauerstoff, insbesondere aber auch Luft (abgesehen von Oxidationskreisgas wird bevorzugt ausschließlich Luft als Sauerstoffquelle verwendet), in Betracht. Die resultierenden Verbrennungsgase wirken in der Regel zusätzlich verdünnend und fördern dadurch die heterogen katalysierte Propandehydrierung. Dies gilt insbesondere für den im Rahmen der Verbrennung gebildeten Wasserdampf.In general, according to the invention, an oxygen feed as described above should be carried out so that the oxygen content of the reaction gas mixture 1 , based on the amount of molecular hydrogen contained therein, 0.5 to 50 or 30, preferably 10 to 25 vol .-%. As oxygen source, both pure molecular oxygen or inert gas, for example CO, CO 2 , N 2 and / or noble gases, dilute oxygen, but in particular also air (apart from oxidation gas preferably only air is used as source of oxygen) come into consideration. The resulting combustion gases generally additionally dilute and thus promote heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation. This applies in particular to the water vapor formed during combustion.

Die Isothermie der für das erfindungsgemäße Verfahren in zweckmäßiger Weise als Propylenquelle fungierenden heterogen katalysierten Propandehydrierung lässt sich dadurch weiter verbessern, dass man im Hordenreaktor in den Räumen zwischen den Katalysatorbetten geschlossene, vor ihrer Füllung günstigerweise aber nicht notwendigerweise evakuierte, Einbauten (zum Beispiel rohrförmige) anbringt. Diese Einbauten enthalten geeignete Feststoffe oder Flüssigkeiten, die oberhalb einer bestimmten Temperatur verdampfen oder schmelzen und dabei Wärme verbrauchen und dort, wo diese Temperatur unterschritten wird, wieder kondensieren und dabei Wärme freisetzen.The Isothermia of for the inventive method in an appropriate manner acting as a propylene heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation let yourself thereby further improve that one in the Horden reactor in the spaces between the catalyst beds closed, but before its filling conveniently but not necessarily evacuated, installations (for example, tubular) attaches. These fittings Contain suitable solids or liquids above one evaporate or melt at a certain temperature while consuming heat and condense again where this temperature falls below and heat release.

Selbstredend lässt sich die heterogen katalysierte Propandehydrierung auch wie in der DE-A 102 11 275 beschrieben (als „Schlaufenvariante") realisierten, die einen integralen Bestandteil dieser Patentanmeldung bildet.Needless to say, let yourself the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation also as in DE-A 102 11 275 described (as "loop variant") realized that forms an integral part of this patent application.

D. h., vorteilhaft für das erfindungsgemäße Verfahren ist, dass als Propenquelle ein Verfahren der kontinuierlichen heterogen katalysierten partiellen Dehydrierung von Propan in der Gasphase fungieren kann, bei dem

  • – einer Dehydrierzone ein das zu dehydrierende Propan enthaltende Reaktionsgasausgangsgemisch 1 kontinuierlich zugeführt wird,
  • – das Reaktionsgasausgangsgemisch 1 in der Dehydrierzone durch wenigstens ein Katalysatorfestbett geführt wird, an welchem durch katalytische Dehydrierung molekularer Wasserstoff und (partiell) Propylen gebildet werden,
  • – dem Reaktionsgasausgangsgemisch 1 vor und/oder nach Eintritt in die Dehydrierzone wenigstens ein molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas zugesetzt wird,
  • – der molekulare Sauerstoff in der Dehydrierzone im Reaktionsgasgemisch 1 enthaltenen molekularen Wasserstoff teilweise zu Wasserdampf oxidiert und
  • – der Dehydrierzone ein Produktgas entnommen wird, das molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Propylen und nicht umgesetztes Propan enthält und das dadurch gekennzeichnet ist, dass das der Dehydrierzone entnommene Produktgas in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufgeteilt und eine der beiden Teilmengen als Dehydrierkreisgas (vorzugsweise als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs 1) in die Dehydrierzone zurückgeführt wird, wie es auch die WO 03/076370 empfiehlt.
In other words, it is advantageous for the process according to the invention that the propene source can be a process of continuous heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of propane in the gas phase, in which
  • A dehydrogenation zone containing a reaction gas starting mixture containing the propane to be dehydrogenated 1 is fed continuously,
  • - The starting reaction gas mixture 1 is passed through at least one fixed catalyst bed in the dehydrogenation zone, at which molecular hydrogen and (partially) propylene are formed by catalytic dehydrogenation,
  • - The starting reaction gas mixture 1 before and / or after entry into the dehydrogenation zone at least one molecular oxygen-containing gas is added,
  • - The molecular oxygen in the dehydrogenation in the reaction gas mixture 1 contained molecular hydrogen partially oxidized to water vapor and
  • A product gas containing molecular hydrogen, water vapor, propylene and unconverted propane is withdrawn from the dehydrogenation zone and characterized in that the product gas withdrawn from the dehydrogenation zone is divided into two subsets of identical composition and one of the two subsets is used as dehydrogenating gas (preferably as part of the starting reaction gas mixture 1 ) is recycled to the dehydrogenation, as well as WO 03/076370 recommends.

Dabei kann das Oxidationskreisgas Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemisch 1 sein und/oder gemäß der Lehre der deutschen Anmeldung DE-A 10 2004 032 129 erst nach bereits teilweise erfolgter Dehydrierung dem Reaktionsgasgemisch 1 zugeführt werden.In this case, the oxidation cycle gas component of the starting reaction gas mixture 1 be and / or according to the teaching of the German application DE-A 10 2004 032 129 only after already partially completed dehydrogenation the reaction gas mixture 1 be supplied.

Ist das Oxidationskreisgas Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs 1, enthält dieses zweckmäßig lediglich dem Oxidationskreisgas entstammenden molekularen Sauerstoff.Is the oxidation gas gas part of the starting reaction gas mixture 1 , This expediently contains only the oxidation gas derived molecular oxygen.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es im Rahmen der beschriebenen Schlaufenfahrweise günstig, wenn die Menge des Dehydrierkreisgases, bezogen auf das in der Dehydrierzone gebildete Produktgas, 30 bis 70 Vol.-%, vorteilhaft 40 bis 60 Vol.-%, vorzugsweise 50 Vol.-% beträgt.For the inventive method it is favorable in the context of the described loop method, when the amount of Dehydrierkreisgases, based on that in the dehydrogenation zone product gas formed, 30 to 70% by volume, advantageously 40 to 60% by volume, preferably 50% by volume.

Mit Bezug auf die erfindungsgemäße Partialoxidation enthält das Reaktionsgasausgangsgemisch 1 für den Fall einer wie beschrieben z. B. im Hordenreaktor durchgeführten Schlaufenfahrweise (Hordenschlaufenreaktor dann = Dehydrierzone) im stationären Zustand in zweckmäßiger Weise: 15 bis 25 Vol.-% Propan, 2 bis 6 Vol.-% Propylen, 5 bis 20 Vol.-% Wasserdampf, 2 bis 10 Vol.-% molekularer Wasserstoff, 40 bis 75 Vol.-% molekularer Stickstoff, und > 0 bis 3 Vol.-% molekularer Sauerstoff. With regard to the partial oxidation according to the invention, the reaction gas starting mixture contains 1 in the case of a z. B. loop reactor carried out in the tray reactor (Horden loop reactor then = dehydrogenation) in the steady state in an appropriate manner: 15 to 25 vol.% Propane, 2 to 6% by volume propylene, 5 to 20 vol.% Steam, 2 to 10 vol.% molecular hydrogen, 40 to 75 vol.% molecular nitrogen, and > 0 to 3 vol.% molecular oxygen.

Der Umsatz an Propan (bezogen auf den einmaligen Durchgang des vorgenannten Reaktionsgasausgangsgemisch 1 durch den in Schlaufenfahrweise betriebenen Hordenreaktor) und das Schlaufenkreisgasverhältnis (Menge des Dehydrierkreisgases bezogen auf die in der Dehydrierzone insgesamt anfallende Produktgasmenge) werden mit Blick auf die erfindungsgemäße heterogen katalysierte Gasphasenpartialoxidation des Propylens mit Vorteil (z. B. im Hordenschlaufenreaktor als Dehydrierzone) so gewählt, dass das in der Dehydrierzone gebildete Produktgas nicht umgesetztes Propan und gewünschtes Propylen im molaren Verhältnis Propen zu Propan von 0,25 bzw. 0,3 bis 0,5 (gegebenenfalls bis 0,66) enthält. Bei einem Schlaufenkreisgasverhältnis von 0,5 entspricht dem ein auf den einmaligen Durchgang des Reaktionsgasausgangsgemisch 1 durch die Dehydrierzone bezogener Umsatz des darin enthaltenen Propan von 15 bis 25 mol-%.The conversion of propane (based on the single pass of the aforementioned reaction gas starting mixture 1 by the loop reactor operated in loop mode) and the loop circle gas ratio (amount of Dehydrierkreisgases based on the total amount of product gas in the dehydrogenation zone) are selected with regard to the heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of propylene according to the invention with advantage (eg in Horden loop reactor as dehydrogenation), the product gas formed in the dehydrogenation zone contains unreacted propane and desired propylene in the propene to propane molar ratio of 0.25 and 0.3 to 0.5 (optionally to 0.66). For a loop nitrogen gas ratio of 0.5, this corresponds to the single pass of the starting reaction gas mixture 1 by the dehydrogenation zone related conversion of propane contained therein of 15 to 25 mol%.

Typische Belastungen der Dehydrierkatalysatorbetten mit Reaktionsgasgemisch 1 betragen 250 bis 5000 h–1 (bei Hochlastfahrweise auch bis 4000 h–1), vorzugsweise 10000 bis 25000 Nl/l·h, besonders bevorzugt 15000 bis 20000 Nl/l·h. Die entsprechenden Belastungen mit Propan liegen typisch bei 50 bis 1000 h–1 (bei Hochlastfahrweise auch bis 40000 h–1), vorzugsweise bei 2000 bis 5000 Nl/l·h, besonders bevorzugt 3000 bis 4000 Nl/l·h.Typical loads of the dehydrogenation catalyst beds with reaction gas mixture 1 are from 250 to 5000 h -1 (in heavy load mode also up to 4000 h -1 ), preferably from 10,000 to 25,000 Nl / l · h, particularly preferably from 15,000 to 20,000 Nl / l · h. The corresponding charges with propane are typically 50 to 1000 h -1 (in high load mode also up to 40 000 h -1 ), preferably at 2000 to 5000 Nl / l · h, particularly preferably 3000 to 4000 Nl / l · h.

Das der Dehydrierzone (dem Dehydrierreaktor) als Propylenquelle entnommene Dehydrierproduktgas befindet sich entsprechend den für die heterogen katalysierte Propandehydrierung gewählten Reaktionsbedingungen bei einem Druck von 0,3 bis 10 bar, vorzugsweise 1 bis 3 bar, und weist häufig eine Temperatur von 450 bis 650°C, vielfach eine Temperatur von 500 bis 600°C auf. In der Regel enthält es Propan, Propen, H2, N2, H2O, Methan, Ethan (die letzteren beiden resultieren meist infolge thermischen Zerfalls einer geringen Propanmenge), Ethylen, Buten-1, sonstige Butene wie iso-Buten, andere C4-Kohlenwasserstoffe wie n-Butan, iso-Butan, Butadien etc., CO und CO2, im Regelfall aber auch Oxygenate wie Alkohole, Aldehyde und Carbonsäuren (normalerweise mit ≤ 9 C-Atomen). Weiterhin können in geringen Mengen aus dem Oxidationskreisgas herrührende Bestandteile enthalten sein.The dehydrogenation product gas taken from the dehydrogenation zone (the dehydrogenation reactor) as propylene source is in accordance with the reaction conditions chosen for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation at a pressure of 0.3 to 10 bar, preferably 1 to 3 bar, and often has a temperature of 450 to 650 ° C, often a temperature of 500 to 600 ° C. , In general, it contains propane, propene, H 2 , N 2 , H 2 O, methane, ethane (the latter two usually result from thermal decomposition of a small amount of propane), ethylene, butene-1, other butenes such as isobutene, others C 4 hydrocarbons such as n-butane, isobutane, butadiene etc., CO and CO 2 , but usually also oxygenates such as alcohols, aldehydes and carboxylic acids (usually with ≤ 9 C-atoms). Furthermore, it may be contained in small amounts of the oxidation gas derived components.

Während die EP-A 117 146, die DE-A 33 13 573 und die US-A 3,161,670 empfehlen, das in der Propandehydrierung gebildete Produktgas als solches zur Beschickung der erfindungsgemäßen Partialoxidation zu verwenden, ist es für eine erfindungsgemäße Partialoxidation vorteilhaft, aus dem das Propylen enthaltenden Produktgas der Propandehydrierung vor seiner Verwendung als Propenquelle für die erfindungsgemäße Propenpartialoxidation wenigstens eine Teilmenge der darin enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen, Bestandteile abzutrennen. Dabei sollten die Erfordernisse der DE-A 102 11 275 beachtet werden.While the EP-A 117 146, DE-A 33 13 573 and US-A 3,161,670 recommend the product gas formed in the propane dehydrogenation as such Charging the partial oxidation according to the invention Use it for it a partial oxidation according to the invention advantageous, from the propylene-containing product gas of the propane dehydrogenation before its use as a propene source for the propene partial oxidation according to the invention at least a subset of the contained therein, of propane and Propylene different, components separate. It should the requirements of DE-A 102 11 275 are observed.

Erfindungsgemäß vorteilhaft wird man wenigstens 50 Vol.-%, vorzugsweise wenigstens 75 Vol.-%, besonders bevorzugt wenigstens 90 Vol.-% und ganz besonders bevorzugt wenigstens 95 Vol.-% der im Produktgas der Propandehydrierung enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen, Bestandteile abtrennen, bevor selbiges als Propenquelle für die erfindungsgemäße Partialoxidation eingesetzt wird.According to the invention advantageous it will be at least 50 vol .-%, preferably at least 75 vol .-%, more preferably at least 90% by volume, and most preferably at least 95% by volume of the product gas contained in the propane dehydrogenation, Separate components from propane and propylene before the same as Propenquelle for the partial oxidation according to the invention is used.

Eine für die erfindungsgemäßen Bedürfnisse zweckmäßige Möglichkeit dazu besteht z.B. darin, das vorzugsweise abgekühlte (vorzugsweise auf Temperaturen von 10 bis 100 bzw. 70°C) Produktgasgemisch der Propandehydrierung, z. B. bei einem Druck von 0,1 bis 50 bar, vorzugsweise 5 bis 15 bar und einer Temperatur von z. B. 0 bis 100°C, vorzugsweise 20 bis 40°C, mit einem (vorzugsweise hochsiedenden) organischen Lösungsmittel (vorzugsweise ein hydrophobes), in welchem Propan und Propylen (gegenüber den anderen Bestandteilen des Produktgasgemischs der Propandehydrierung zweckmäßig bevorzugt) absorbiert werden, in Kontakt zu bringen (z. B. durch einfaches Durchleiten). Durch nachfolgende Desorption, Rektifikation und/oder Strippung mit einem bezüglich der erfindungsgemäßen Partialoxidation sich inert verhaltenden und/oder in dieser Partialoxidation als Reaktand benötigten Gas (z. B. Luft oder ein anderes Gemisch aus molekularem Sauerstoff und Inertgas) können das Propan und Propylen im Gemisch in gereinigter Form rückgewonnen und dieses Gemisch für die Partialoxidation als Propylenquelle verwendet werden (vorzugsweise wird wie im Vergleichsbeispiel 1 der deutschen Anmeldung DE-A 10 2004 032 129 beschrieben vorgegangen) Das gegebenenfalls molekularen Wasserstoff enthaltende Abgas einer solchen Absorption kann man z.B. wieder einer Druckwechseladsorptions- und/oder Membrantrennung (z.B. gemäß DE-A 10235419) unterwerfen und dann, bei Bedarf, den abgetrennten Wasserstoff mitverwenden.A for the needs of the invention appropriate possibility there is e.g. therein, preferably cooled (preferably to temperatures from 10 to 100 or 70 ° C) Product gas mixture of propane dehydrogenation, z. B. at a pressure from 0.1 to 50 bar, preferably 5 to 15 bar and a temperature of z. From 0 to 100 ° C, preferably 20 to 40 ° C, with a (preferably high boiling) organic solvent (preferably a hydrophobic) in which propane and propylene (opposite to the other components of the product gas mixture of the propane dehydrogenation expediently preferred) be brought into contact (eg by simple Passing). By subsequent desorption, rectification and / or stripping with a respect the partial oxidation according to the invention behaving inertly and / or in this partial oxidation as Reactant needed Gas (eg, air or another mixture of molecular oxygen and inert gas) recovered the propane and propylene in a mixture in purified form and this mixture for the partial oxidation can be used as propylene source (preferably becomes as in Comparative Example 1 of the German application DE-A 10th 2004 032 129 described proceeded) The possibly molecular Hydrogen-containing offgas of such absorption can be e.g. again a pressure swing adsorption and / or membrane separation (for example according to DE-A 10235419) subject and then, if necessary, use the separated hydrogen.

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

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

Als Absorptionsmittel für die vorstehend beschriebene absorptive Abtrennung eignen sich grundsätzlich alle Absorptionsmittel, die in der Lage sind, Propan und Propylen zu absorbieren. Bei dem Absorptionsmittel handelt es sich vorzugsweise um ein organisches Lösungsmittel, das vorzugsweise hydrophob und/oder hochsiedend ist. Vorteilhafterweise hat dieses Lösungsmittel einen Siedepunkt (bei einem Normaldruck von 1 atm) von mindestens 120°C, bevorzugt von mindestens 180°C, vorzugsweise von 200 bis 350°C, insbesondere von 250 bis 300°C, stärker bevorzugt von 260 bis 290°C. Zweckmäßigerweise liegt der Flammpunkt (bei einem Normaldruck von 1 bar) über 110°C. Allgemein eignen sich als Absorptionsmittel relativ unpolare organische Lösungsmittel, wie zum Beispiel aliphatische Kohlenwasserstoffe, die vorzugsweise keine nach außen wirkende polare Gruppe enthalten, aber auch aromatische Kohlenwasser stoffe. Allgemein ist es erwünscht, dass das Absorptionsmittel einen möglichst hohen Siedepunkt bei gleichzeitig möglichst hoher Löslichkeit für Propan und Propylen hat. Beispielhaft als Absorptionsmittel genannt seien aliphatische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel C8-C20-Alkane oder -Alkene, oder aromatische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Mittelölfraktionen aus der Paraffindestillation oder Ether mit sperrigen (sterisch anspruchvollen) Gruppen am O-Atom, oder Gemische davon, wobei diesen ein polares Lösungsmittel, wie zum Beispiel das in der DE-A 43 08 087 offenbarte 1,2-Dimethylphthalat zugesetzt sein kann. Weiterhin eignen sich Ester der Benzoesäure und Phthalsäure mit geradkettigen, 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkanolen, wie Benzoesäure-n-butylester, Benzoesäuremethylester, Benzoesäureethylester, Phthalsäuredimethylester, Phthalsäurediethylester, sowie sogenannte Wärmeträgeröle, wie Diphenyl, Diphenylether und Gemische aus Diphenyl und Diphenylether oder deren Chlorderivate und Triarylalkene, zum Beispiel 4-Methyl-4'-benzyl-diphenylmethan und dessen Isomere 2-Methyl-2'-benzyl-diphenyl-methan, 2-Methyl-4'-benzyldiphenylmethan und 4-Methyl-2'-benzyl-diphenylmethan und Gemische solcher Isomerer. Ein geeignetes Absorptionsmittel ist ein Lösungsmittelgemisch aus Diphenyl und Diphenylether, bevorzugt in der azeotropen Zusammensetzung, insbesondere aus etwa 25 Gew.-% Diphenyl (Biphenyl) und etwa 75 Gew.-% Diphenylether, beispielsweise das im Handel erhältliche Diphyl® (z. B. von der Bayer Aktiengesellschaft bezogenes). Häufig enthält dieses Lösungsmittelgemisch ein Lösungsmittel wie Dimethylphthalat in einer Menge von 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Lösungsmittelgemisch, zugesetzt. Besonders geeignete Absorptionsmittel sind auch Octane, Nonane, Decane, Undecane, Dodecane, Tridecane, Tetradecane, Pentadecane, Hexadecane, Heptadecane und Octadecane, wobei sich insbesondere Tetradecane als besonders geeignet erwiesen haben. Günstig ist es, wenn das verwendete Absorptionsmittel einerseits den oben genannten Siedepunkt erfüllt, andererseits gleichzeitig aber ein nicht zu hohes Molekulargewicht aufweist. Mit Vorteil beträgt das Molekulargewicht des Absorptionsmittels ≤ 300 g/mol. Geeignet sind auch die in DE-A 33 13 573 beschriebenen Paraffinöle mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen. Beispiele für geeignete Handelsprodukte sind von der Firma Haltermann vertriebene Produkte wie Halpasole i, wie Halpasol 250/340 i und Halpasol 250/275 i, sowie Druckfarbenöle unter den Bezeichnungen PKWF und Printosol. Bevorzugt sind an Aromaten freie Handelsprodukte, z. B. solche des Typs PKWFaf. Falls sie einen geringen Restaromatengehalt enthalten, kann dieser vorab des beschriebenen Einsatzes vorteilhaft rektifikativ und/oder adsorptiv gemindert und auf Werte signifikant unter 1000 gew·ppm gedrückt werden.In principle, all absorbents which are capable of absorbing propane and propylene are suitable as absorbents for the absorptive separation described above. The absorbent is preferably an organic solvent which is preferably hydrophobic and / or high boiling. Advantageously, this solvent has a boiling point (at a normal pressure of 1 atm) of at least 120 ° C, preferably of at least 180 ° C, preferably from 200 to 350 ° C, especially from 250 to 300 ° C, more preferably from 260 to 290 ° C. Conveniently, the flash point (at a normal pressure of 1 bar) is above 110 ° C. Generally suitable as absorbent relatively non-polar organic solvents, such as aliphatic hydrocarbons, which preferably contain no outwardly polar group, but also aromatic hydrocarbons. In general, it is desirable that the absorbent has the highest possible boiling point with the highest possible solubility for propane and propylene. Examples which may be mentioned as absorbents are aliphatic hydrocarbons, for example C 8 -C 20 alkanes or alkenes, or aromatic hydrocarbons, for example, middle oil fractions from the Paraffindestillation or ethers with bulky (sterically demanding) groups on the O atom, or mixtures thereof, wherein this may be added a polar solvent, such as, for example, the 1,2-dimethyl phthalate disclosed in DE-A 43 08 087. Also suitable are esters of benzoic acid and phthalic acid with straight-chain alkanols containing 1 to 8 carbon atoms, such as n-butyl benzoate, benzoin acid methyl ester, ethyl benzoate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, and so-called heat transfer oils, such as diphenyl, diphenyl ether and mixtures of diphenyl and diphenyl ether or their chlorinated derivatives and triaryl alkenes, for example 4-methyl-4'-benzyl-diphenylmethane and its isomers 2-methyl-2'- benzyl-diphenylmethane, 2-methyl-4'-benzyldiphenylmethane and 4-methyl-2'-benzyl-diphenylmethane, and mixtures of such isomers. A suitable absorbent is a solvent mixture of diphenyl and diphenyl ether, preferably in the azeotropic composition, in particular from about 25 wt .-% diphenyl (biphenyl) and about 75 wt .-% of diphenyl ether, for example the commercially available Diphyl ® (z. B. obtained from Bayer Aktiengesellschaft). Frequently, this solvent mixture contains a solvent such as dimethyl phthalate in an amount of 0.1 to 25 wt .-%, based on the total solvent mixture added. Particularly suitable absorbents are also octanes, nonanes, decanes, undecanes, dodecanes, tridecanes, tetradecanes, pentadecanes, hexadecanes, heptadecans and octadecanes, with tetradecanes in particular having proven to be particularly suitable. It is favorable if the absorbent used on the one hand fulfills the above-mentioned boiling point, but on the other hand has a molecular weight which is not too high. Advantageously, the molecular weight of the absorbent is ≦ 300 g / mol. Also suitable are the paraffin oils having 8 to 16 carbon atoms described in DE-A 33 13 573. Examples of suitable commercial products are products sold by Haltermann, such as Halpasols i, such as Halpasol 250/340 i and Halpasol 250/275 i, as well as printing ink oils under the names PKWF and Printosol. Preference is given to aromatics-free commercial products, eg. B. those of the type PKWFaf. If they contain a low content of residual aromatics, this can advantageously be reduced by rectification and / or adsorption in advance of the described use and be pressed to values significantly below 1000 ppm by weight.

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

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

Die Abtrennung des Propans und Propylens von dem Absorptionsmittel erfolgt vorzugsweise durch Strippen und/oder Desorption. Die Desorption kann in üblicher Weise über eine Druck- und/oder Temperaturänderung durchgeführt werden, vorzugsweise bei einem Druck von 0,1 bis 10 bar, insbesondere 1 bis 5 bar, stärker bevorzugt 1 bis 3 bar, und einer Temperatur von 0 bis 200°C, insbesondere 20 bis 100°C, stärker bevorzugt 30 bis 70°C, besonders bevorzugt 30 bis 50°C. Ein für die Strippung geeignetes Gas ist beispielsweise Wasserdampf, bevorzugt sind jedoch insbesondere Sauerstoff-/Stickstoff-Mischungen, beispielsweise Luft. Bei der Verwendung von Luft beziehungsweise Sauerstoff-/Stickstoff-Mischungen, bei denen der Sauerstoffgehalt über 10 Vol.-% liegt, kann es sinnvoll sein, vor und/oder während des Strippprozesses ein Gas zuzusetzen, das den Explosionsbereich reduziert. Besonders geeignet dafür sind Gase mit einer spezifischen Wärmekapazität ≥ 29 J/mol·K bei 20°C, wie zum Beispiel Methan, Ethan, Propan (bevorzugt), Propen, Benzol, Methanol, Ethanol, sowie Ammoniak, Kohlendioxid, und Wasser. C4-Kohlenwasserstoffe sind erfindungsgemäß bevorzugt als solche Zusätze jedoch zu vermeiden. Besonders geeignet für die Strippung sind auch Blasensäulen mit und ohne Einbauten.The Separation of the propane and propylene is carried out by the absorbent preferably by stripping and / or desorption. The desorption can in usual Way over a pressure and / or temperature change carried out be, preferably at a pressure of 0.1 to 10 bar, in particular 1 to 5 bar, stronger preferably 1 to 3 bar, and a temperature of 0 to 200 ° C, in particular 20 to 100 ° C, stronger preferably 30 to 70 ° C, more preferably 30 to 50 ° C. One for the stripping suitable gas is for example steam, preferably however, are in particular oxygen / nitrogen mixtures, for example Air. When using air or oxygen / nitrogen mixtures, where the oxygen content is over 10 vol.%, It may be useful before and / or during the Stripping process to add a gas that reduces the explosion area. Especially suitable for it are gases with a specific heat capacity ≥ 29 J / mol · K at 20 ° C, such as methane, Ethane, propane (preferred), propene, benzene, methanol, ethanol, as well as Ammonia, carbon dioxide, and water. C4 hydrocarbons are preferred according to the invention as such additives however to avoid. Bubble columns are also particularly suitable for stripping and without fittings.

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

Eine durch Strippen aus dem Absorptionsmittel gewonnene für das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell geeignete Propylenquelle kann vor ihrer Verwendung zur Beschickung der Partialoxidation noch einer weiteren Verfahrensstufe zugeführt werden, um z. B. die Verluste an mitgestripptem Absorptionsmittel zu reduzieren (z. B. Abschei dung in Demistern und/oder Tiefenfiltern) und die erfindungsgemäße Partialoxidation so gleichzeitig vor Absorptionsmittel zu schützen oder um die Trennwirkung zwischen C3-/C4-Kohlenwasserstoffen weiter zu verbessern. Eine solche Abtrennung des Absorptionsmittels kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahrensschritten erfolgen. Eine im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugte Ausführungsform einer solchen Abtrennung ist z. B. das Quenchen des Ausgangsstromes aus der Strippvorrichtung mit Wasser. In diesem Fall wird das Absorptionsmittel aus diesem beladenen Ausgangsstrom mit Wasser herausgewaschen und der Ausgangsstrom gleichzeitig mit Wasser beladen (geringe Wassermengen wirken sich förderlich auf die Aktivität der Katalysatoren für die erfindungsgemäße Partialoxidation aus). Diese Wäsche beziehungsweise das Quenchen kann z. B. am Kopf einer Desorptionskolonne über einem Flüssigkeits-Fangboden durch Gegensprühen von Wasser oder in einem eigenen Apparat erfolgen.A propylene source which is principally suitable for the process according to the invention and is obtained by stripping from the absorbent can, before it is used for charging the partial oxidation, be fed to a further process stage in order to obtain, for example, B. the losses of stripped absorbent to re Ducate (for example, separation in demisters and / or depth filters) and the inventive partial oxidation at the same time to protect against absorbent or to further improve the separation effect between C3 / C4 hydrocarbons. Such separation of the absorbent can take place according to all the process steps known to the person skilled in the art. A preferred embodiment of such a separation in the context of the method according to the invention is z. As the quenching of the output stream from the stripping with water. In this case, the absorbent from this loaded output stream is washed out with water and the output stream simultaneously charged with water (small amounts of water have a beneficial effect on the activity of the catalysts for the partial oxidation of the invention). This laundry or quenching can z. B. at the top of a desorption column on a liquid-catching ground by spraying water or in a separate apparatus.

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

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

In für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafter Weise lassen sich insbesondere dann, wenn das Propylen/Propan-Gemisch aus dem Absorbat mittels Luft freigestrippt wird, in der Regel unmittelbar anspruchsgemäße Reaktionsgasausgangsgemische 2 gewinnen. Für den Fall, dass deren Propangehalt erfindungsgemäß noch nicht befriedigen sollte, kann ihnen vor ihrer Verwendung für die erfindungsgemäße Partialoxidation des enthaltenen Propylens noch Frischpropan zugesetzt werden. Über das Oxidationskreisgas wird selbiges dann zweckmäßig in die heterogen katalysierte Dehydrierung (als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemischs 1) rückgeführt werden. Um die entsprechende Propanmenge kann dann die Zufuhr an Frischpropan ins Reaktionsgasausgangsgemisch 1 gemindert werden. Im Extremfall kann die in der heterogen katalysierten Propandehydrierung erforderliche Zufuhr an Frischpropan dann vollständig entfallen, wenn diese Zufuhr an Frischpropan vor der Durchführung der erfindungsgemäßen Partialoxidation des Propylens vollständig ins Reaktionsgasausgangsgemisch 2 hinein erfolgt, von wo aus es dann als verbleibender Bestandteil im Oxidationskreisgas erst nach Durchlaufen der erfindungsgemäßen Partialoxidation dem Reaktionsgasausgangsgemisch 1 für die heterogen katalysierte Propandehydrierung zugeführt wird. Gegebenenfalls kann eine Frischpropanzufuhr auch in eine gegebenenfalls zwischen heterogen katalysierte Dehydrierung und Propylenpartialoxidation befindliche C3-Abtrennung hinein (z. B. als Stripgas) erfolgen.In an advantageous manner for the process according to the invention, in particular when the propylene / propane mixture is stripped from the absorbate by means of air, generally starting reaction gas mixtures which are directly required can be obtained 2 win. In the event that their propane content should not satisfy the present invention, fresh propane may be added to them prior to their use for the inventive partial oxidation of the propylene present. The same is then expediently used in the heterogeneously catalyzed dehydrogenation (as a constituent of the starting reaction gas mixture) via the oxidizing gas 1 ) are returned. The supply of fresh propane into the reaction gas starting mixture can then be added to the corresponding amount of propane 1 be mitigated. In an extreme case, the supply of fresh propane required in the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation can then be completely eliminated if this supply of fresh propane before the partial oxidation of propylene according to the invention is carried out completely into the reaction gas starting mixture 2 takes place, from where it then as a remaining constituent in the oxidation gas only after passing through the partial oxidation of the reaction mixture gas mixture according to the invention 1 for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation is supplied. If appropriate, a fresh propane feed can also be carried out in a C 3 separation which may be present between heterogeneously catalyzed dehydrogenation and propylene partial oxidation (for example as stripping gas).

Handelt es sich um eine zweistufige Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure, kann ein Teil oder auch die vollständige Zufuhr an Frischpropan auch in das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 hinein erfolgen (allerdings ist das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 manchmal bereits dann nicht explosiv, wenn diese Qualifizierung schon auf das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 zutraf). Dies ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil die unerwünschte Nebenreaktion von Propan zu Propionaldehyd und/oder Propionsäure vor allem von der ersten Reaktionsstufe unter deren Bedingungen ausgeht. Vorteilhaft ist es auch, eine Frischpropanzufuhr auf die erste und auf die zweite Oxidationsstufe im wesentlichen gleichmäßig zu verteilen.If it is a two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid, a part or the complete supply of fresh propane can also in the starting reaction gas mixture 3 take place (however, the starting reaction gas mixture 3 sometimes already not explosive, if this qualification already on the reaction gas starting mixture 2 experienced). This is advantageous above all because the undesired side reaction of propane to propionaldehyde and / or propionic acid proceeds primarily from the first reaction stage under its conditions. It is also advantageous to distribute a Frischpropanzufuhr to the first and second oxidation stage substantially uniformly.

Durch diese Möglichkeit der Zufuhr von Frischpropan ins Reaktionsgasausgangsgemisch 2 und/oder 3 hinein, lässt sich die Zusammensetzung der Reaktionsgasausgangsgemische 2 und 3 zielsicher nicht explosiv gestalten. Entscheidend für die Beantwortung der Frage, ob das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 bzw. 3 explosiv ist oder nicht, ist, ob sich in dem unter bestimmten Ausgangsbedingungen (Druck, Temperatur) befindlichen Reaktionsgasausgangsgemisch 2 bzw. 3 eine durch eine örtliche Zündquelle (z. B. glühender Platindraht) eingeleitete Verbrennung (Entzündung, Explosion) ausbreitet oder nicht (vgl. DIN51649 und die Untersuchungsbeschreibung in der WO 04/007405). Erfolgt eine Ausbreitung, soll das Gemisch hier als explosiv bezeichnet werden. Erfolgt keine Ausbreitung, wird das Gemisch in dieser Schrift als nicht explosiv eingeordnet. Ist das Reaktionsgasausgangsgemische 2 bzw. 3 nicht explosiv, gilt dies auch für die im Verlauf der erfindungsgemäßen Partialoxidation des Propylens gebildeten Reaktionsgasgemische 2 bzw. 3 (vgl. WO 04/007405).By this possibility of the supply of fresh propane into the reaction gas starting mixture 2 and or 3 into, the composition of the reaction gas starting mixtures can be 2 and 3 unerringly designed not explosive. Decisive for answering the question whether the reaction gas starting mixture 2 respectively. 3 is explosive or not, is whether in the starting material under certain conditions (pressure, temperature) reaction gas starting mixture 2 respectively. 3 a combustion (ignition, explosion) initiated by a local ignition source (eg glowing platinum wire) or not (see DIN51649 and the examination description in WO 04/007405). If it spreads, the mixture should be called explosive here. If not spread, the mixture in this document is classified as non-explosive. Is the starting reaction gas mixture 2 respectively. 3 not explosive, this also applies to the reaction gas mixtures formed in the course of the partial oxidation of propylene according to the invention 2 respectively. 3 (see WO 04/007405).

D. h., das erfindungsgemäße Verfahren umfasst insbesondere ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Acrolein oder Acrylsäure oder deren Gemisch durch heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Propylen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man

  • – in einer vorgeschalteten ersten Stufe Propan als Bestandteil eines Reaktionsgasausgangsgemisch 1 einer partiellen heterogen katalysierten Dehydrierung in der Gasphase unter Bildung eines Produktgasgemischs 1, das Propylen und nicht umgesetztes Propan enthält, unterwirft;
  • – aus dem Propylen und nicht umgesetztes Propan enthaltenden Produktgasgemisch 1 der vorgeschalteten Stufe von den darin enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen, Bestandteilen gegebenenfalls eine Teilmenge (vorteilhaft wenigstens 50 Vol.-%, mit Vorteil wenigstens 75 Vol.-%, besonders bevorzugt wenigstens 90 Vol.-% und ganz besonders bevorzugt wenigstens 95 Vol.-% und am besten 100 Vol.-%) abtrennt und es dann als Bestandteil des Reakti onsgasausgangsgemisch 2 für die Herstellung von Acrolein oder Acrylsäure oder deren Gemisch als Zielprodukt durch die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation (einstufige oder zweistufige) des im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenen Propylens verwendet;
  • – aus dem im Rahmen der partiellen Oxidation des Propylens anfallenden Produktgasgemisch 2 bzw. 3 in einer Abtrennstufe Zielprodukt (Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch) abtrennt und wenigstens dabei verbleibendes nicht umgesetztes Propan in die vorgeschaltete erste Stufe der partiellen heterogen katalysierten Propandehydrierung zurückführt (bevorzugt wird die gesamte bei der Zielproduktabtrennung verbleibende Restgasmenge als Oxidationskreisgas in die vorgeschaltete erste Stufe rückgeführt).
That is, the inventive method comprises in particular a process according to the invention for the production of acrolein or acrylic acid or a mixture thereof by heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of propylene, which is characterized in that
  • - In an upstream first stage propane as part of a reaction gas starting mixture 1 a partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation in the gas phase to form a product gas mixture 1 submitting propylene and unreacted propane subject;
  • - From the propylene and unreacted propane containing product gas mixture 1 the upstream stage of the components contained therein, other than propane and propylene optionally a subset (advantageously at least 50 vol .-%, advantageously at least 75 vol .-%, more preferably at least 90 vol .-% and most preferably at least 95th Vol .-% and most preferably 100 vol .-%) and then separates it as a constituent of Reacti onsgasausgangsgemisch 2 for the production of acrolein or acrylic acid or their mixture as the target product by the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation (single-stage or two-stage) of the starting reaction gas mixture 2 contained propylene used;
  • - From the resulting in the context of partial oxidation of propylene product gas mixture 2 respectively. 3 in a separation step target product (acrolein, or acrylic acid, or mixture thereof) separates and at least while remaining unreacted propane in the upstream first stage of the partial heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation leads back (preferably the entire remaining in the Zielproduktabtrennung residual gas as oxidation gas in the upstream first stage recycled).

Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine vorteilhafte Ausgestaltung des vorstehenden Verfahrens, bei dem man das für das Verfahren benötigte Propan (Frischpropan) vollständig dem Reaktionsgasausgangsgemisch 1 zuführt.In particular, the present invention relates to an advantageous embodiment of the above method, wherein the required for the process propane (fresh propane) completely the reaction gas starting mixture 1 supplies.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine vorteilhafte Ausgestaltung des vorstehenden Verfahrens, bei dem man das für das Verfahren benötigte Propan (Frischpropan) höchstens teilweise (z. B. nur zu 75 %, oder nur zu 50 %, oder nur zu 25 %) dem Reaktionsgasausgangsgemisch 1 und wenigstens teilweise (in der Regel die Restmenge, gegebenenfalls die Gesamtmenge) dem Reaktionsgasausgangsgemisch 2 (und/oder dem Reaktionsgasausgangsgemisch 3) zuführt. Im übrigen kann wie in der WO 01/96170 beschrieben verfahren werden, die einen integralen Bestandteil dieser Anmeldung bildet.Furthermore, the present invention relates to an advantageous embodiment of the above method, wherein the propane (fresh propane) required for the process at most partially (eg only 75%, or only 50%, or only 25%) of the reaction gas starting mixture 1 and at least partially (usually the residual amount, optionally the total amount) of the reaction gas starting mixture 2 (and / or the starting reaction gas mixture 3 ) feeds. Otherwise, as described in WO 01/96170, which forms an integral part of this application.

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

Dieser Reaktionsablauf in zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten eröffnet in an sich bekannter Weise die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren auf der Stufe des Acrolein (der Stufe überwiegender Acroleinbildung) abzubrechen und die Zielproduktabtrennung auf dieser Stufe vorzunehmen, oder das erfindungsgemäße Verfahren bis zur überwiegenden Acrylsäurebildung fortzuführen und die Zielproduktabtrennung erst dann vorzunehmen.This Reaction process in two successive steps open in a known manner the possibility the inventive method at the stage of acrolein (the stage of predominant acrolein formation) abort and perform the target product separation at this stage, or the method according to the invention to the majority Acrylic acid formation continue and then carry out the target product separation.

Führt man das erfindungsgemäße Verfahren bis zur überwiegenden Acrylsäurebildung, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, das Verfahren zweistufig, d. h. in zwei hintereinander angeordneten Oxidationsstufen auszuführen, wobei zweckmäßigerweise in jeder der beiden Oxidationsstufen das zu verwendende Katalysatorfestbett und vorzugsweise auch die sonstigen Reaktionsbedingungen, wie z. B. die Temperatur des Katalysatorfestbetts, in optimierender Weise angepasst werden.Leading the inventive method to the majority Acrylic acid formation, it is advantageous according to the invention the process is two-stage, d. H. arranged in two consecutive To carry out oxidation steps, where expediently in each of the two oxidation states, the fixed catalyst bed to be used and preferably also the other reaction conditions, such. As the temperature of the fixed catalyst bed, in an optimizing manner be adjusted.

Zwar vermögen die für die Katalysatoren der ersten Oxidationsstufe (Propylen → Acrolein) als Aktivmassen besonders geeigneten, die Elemente Mo, Fe, Bi enthaltenden Multimetalloxide, in gewissem Umfang auch die zweite Oxidationsstufe (Acrolein → Acrylsäure) zu katalysieren, doch werden für die zweite Oxidationsstufe normalerweise Katalysatoren bevorzugt, deren Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo und V enthaltendes Multimetalloxid ist.Though capital the for the catalysts of the first oxidation state (propylene → acrolein) particularly suitable as active compositions containing the elements Mo, Fe, Bi Multimetal oxides, to some extent also the second oxidation state (Acrolein → acrylic acid) catalyze, but be for the second oxidation step normally prefers catalysts, whose active material contains at least one element Mo and V Multimetal is.

Damit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren der heterogen katalysierten Partialoxidation von Propylen an Katalysatorfestbetten, deren Katalysatoren als Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo, Fe und Bi enthaltendes Multimetalloxid aufweisen, insbesondere als einstufiges Verfahren zur Herstellung von Acrolein (sowie gegebenenfalls Acrylsäure) oder als erste Reaktionsstufe zur zweistufigen Herstellung von Acrylsäure.In order to the method according to the invention is suitable the heterogeneously catalyzed partial oxidation of propylene over fixed catalyst beds, their catalysts as active mass at least one of the elements Mo, Fe and Bi containing multimetal have, in particular as one-step process for the preparation of acrolein (and optionally Acrylic acid) or as the first reaction stage for the two-stage preparation of acrylic acid.

Die Realisierung der einstufigen heterogen katalysierten Partialoxidation von Propylen zu Acrolein sowie gegebenenfalls Acrylsäure bzw. der zweistufigen heterogen katalysierten Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Reaktionsgasausgangsgemischs 2 kann dabei im einzelnen wie in den Schriften EP-A 70 07 14 (erste Reaktionsstufe; wie dort beschrieben, aber auch in entsprechender Gegenstromfahrweise von Salzbad und Reaktionsgasausgangsgemisch über den Rohrbündelreaktor), EP-A 70 08 93 (zweite Reaktionsstufe; wie dort beschrieben, aber auch in entsprechender Gegenstromfahrweise), WO 04/085369 (insbesondere diese Schrift wird als integraler Bestandteil dieser Schrift betrachtet) (als zweistufiges Verfahren), WO 04/85363, DE-A 103 13 212 (erste Reaktionsstufe), EP-A 11 59 248 (als zweistufiges Verfahren), EP-A 11 59 246 (zweite Reaktionsstufe), EP-A 11 59 247 (als zweistufiges Verfahren), DE-A 199 48 248 (als zweistufiges Verfahren), DE-A 101 01 695 (einstufig oder zweistufig), WO 04/085368 (als zweistufiges Verfahren), DE 10 2004 021 764 (zweistufig), WO 04/085362 (erste Reaktionsstufe), WO 04/085370 (zweite Reaktionsstufe), WO 04/085365 (zweite Reaktionsstufe), WO 04/085367 (zweistufig), EP-A 99 06 36, EP-A 10 07 007 und EP-A 11 06 598 beschrieben durchgeführt werden.The realization of the single-stage heterogeneously catalyzed partial oxidation of propylene to acrolein and optionally acrylic acid or the two-stage heterogeneously catalyzed partial oxidation of propylene to acrylic acid using a reaction gas starting mixture according to the invention 2 can be described in detail as in EP-A 70 07 14 (first reaction stage, as described there, but also in ent EP-A 70 08 93 (second reaction stage, as described there, but also in a corresponding countercurrent procedure), WO 04/085369 (in particular this document is considered an integral part of this document) (as two-stage process), WO 04/85363, DE-A 103 13 212 (first reaction stage), EP-A 11 59 248 (as a two-stage process), EP-A 11 59 246 (second reaction stage), EP-A 11 59 247 ( as a two-stage process), DE-A 199 48 248 (as a two-stage process), DE-A 101 01 695 (one-stage or two-stage), WO 04/085368 (as a two-stage process), DE 10 2004 021 764 (two-stage), WO 04 No. 085362 (first reaction stage), WO 04/085370 (second reaction stage), WO 04/085365 (second reaction stage), WO 04/085367 (two-stage), EP-A 99 06 36, EP-A 10 07 007 and EP-A 11 06 598 described.

Dies gilt insbesondere für alle in diesen Schriften enthaltenen Ausführungsbeispiele. Sie können wie in diesen Schriften beschrieben durchgeführt werden, jedoch mit dem Unterschied, dass als Reaktionsgasausgangsgemisch für die erste Reaktionsstufe (Propylen zu Acrolein) ein erfindungsgemäßes Reaktionsgasausgangsgemisch 2 eingesetzt wird. Die übrigen Parameter betreffend wird wie in den Ausführungsbeispielen der genannten Schriften verfahren (insbesondere die Katalysatorfestbetten und Reaktandenbelastung der Katalysatorfestbetten betreffend). Wird in den vorgenannten Ausführungsbeispielen des Standes der Technik zweistufig verfahren und erfolgt zwischen den beiden Reaktionsstufen eine Sekundärsauerstoff(Sekundärluft)einspeisung, so wird diese in entsprechender Weise vorgenommen, in ihrer Menge jedoch dahingehend angepasst, dass das molare Verhältnis von molekularem Sauerstoff zu Acrolein im Beschickungsgemisch der zweiten Reaktionsstufe demjenigen in den Ausführungsbeispielen der genannten Schriften entspricht.This applies in particular to all embodiments contained in these documents. They can be carried out as described in these documents, but with the difference that as reaction gas starting mixture for the first reaction stage (propylene to acrolein), a reaction gas starting mixture according to the invention 2 is used. As far as the other parameters are concerned, the procedure is as in the exemplary embodiments of the cited documents (in particular concerning the fixed catalyst beds and reactant loading of the fixed catalyst beds). If two stages are used in the abovementioned exemplary embodiments of the prior art and a secondary oxygen (secondary air) feed takes place between the two reaction stages, this is carried out in a corresponding manner, but adjusted in amount such that the molar ratio of molecular oxygen to acrolein in the feed mixture the second reaction stage corresponds to that in the embodiments of said writings.

Für die jeweilige Reaktionsstufe besonders geeignete Multimetalloxidkatalysatoren sind vielfach vorbeschrieben und dem Fachmann wohlbekannt. Beispielsweise verweist die EP-A 25 34 09 auf Seite 5 auf entsprechende US-Patente.For the respective Reaction stage particularly suitable Multimetalloxidkatalysatoren are widely described above and well known to those skilled in the art. For example EP-A 25 34 09 on page 5 refers to corresponding US patents.

Günstige Katalysatoren für die jeweilige Oxidationsstufe offenbaren auch die DE-A 4 431 957, die DE-A 10 2004 025 445 und die DE-A 4 431 949. Dieses gilt insbesondere für jene der allgemeinen Formel I in den beiden vorgenannten Schriften. Besonders vorteilhafte Katalysatoren für die jeweilige Oxidationsstufe offenbaren die Schriften DE-A 103 25 488, DE-A 103 25 487, DE-A 103 53 954, DE-A 103 44 149, DE-A 103 51 269, DE-A 103 50 812 und DE-A 103 50 822.Cheap catalysts for the respective oxidation state is also disclosed in DE-A 4 431 957, DE-A 10 2004 025 445 and DE-A 4 431 949. This applies in particular for those the general formula I in the two aforementioned publications. Especially advantageous catalysts for the respective oxidation state is disclosed by the publications DE-A 103 25 488, DE-A 103 25 487, DE-A 103 53 954, DE-A 103 44 149, DE-A 103 51 269, DE-A 103 50 812 and DE-A 103 50 822.

Für die erfindungsgemäße Reaktionsstufe der heterogen katalysierten Gasphasen-Partialoxidation von Propylen zu Acrolein oder Acrylsäure oder deren Gemisch, kommen prinzipiell alle Mo, Bi und Fe enthaltenden Multimetalloxidmassen als Aktivmasse in Betracht.For the reaction stage according to the invention the heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation of propylene to acrolein or acrylic acid or their mixture, are in principle all Mo, Bi and Fe containing Multimetal oxide compositions as active mass into consideration.

Dies sind insbesondere die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formel I der DE-A 199 55 176, die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formel I der DE-A 199 48 523, die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formel I der DE-A 199 48 523, die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formeln I, II und III der DE-A 101 01 695, die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formeln I, II und III der DE-A 199 48 248 und die Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formeln I, II und III der DE-A 199 55 168 sowie die in der EP-A 70 07 14 genannten Multimetalloxidaktivmassen.This In particular, the multimetal oxide active materials are the general ones Formula I of DE-A 199 55 176, the Multimetalloxidaktivmassen the general formula I of DE-A 199 48 523, the Multimetalloxidaktivmassen of the general formula I of DE-A 199 48 523, the multimetal oxide active compositions of the general formulas I, II and III of DE-A 101 01 695, the multimetal oxide active compositions the general formulas I, II and III of DE-A 199 48 248 and Multimetal oxide active compounds of the general formulas I, II and III DE-A 199 55 168 and mentioned in EP-A 70 07 14 Multimetalloxidaktivmassen.

Ferner eignen sich für diese Reaktionsstufe die Mo, Bi und Fe enthaltenden Multimetalloxidkatalysatoren die in den Schriften DE-A 100 46 957, DE-A 100 63 162, DE-C 3 338 380, DE-A 199 02 562, EP-A 15 565, DE-C 2 380 765, EP-A 8 074 65, EP-A 27 93 74, DE-A 330 00 44, EP-A 575897, US-A 4438217, DE-A 19855913, WO 98/24746, DE-A 197 46 210 (diejenigen der allgemeinen Formel II), JP-A 91/294239, EP-A 293 224 und EP-A 700 714 offenbart werden. Dies gilt insbesondere für die beispielhaften Ausführungsformen in diesen Schriften, unter denen jene der EP-A 15565, der EP-A 575897, der DE-A 197 46 210 und der DE-A 198 55 913 besonders bevorzugt werden. Besonders hervorzuheben sind in diesem Zusammenhang ein Katalysator gemäß Beispiel 1c aus der EP-A 15 565 sowie ein in entsprechender Weise herzustellender Katalysator, dessen Aktivmasse jedoch die Zusammensetzung Mo12Ni6,5Zn2Fe2Bi1P0,0065K0,06Ox·10SiO2 aufweist. Ferner sind hervorzuheben das Beispiel mit der laufenden Nr. 3 aus der DE-A 198 55 913 (Stöchiometrie: Mo12Co7Fe3Bi0,6K0,08Si1,6Ox) als Hohlzylindervollkatalysator der Geometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Höhe × Innendurchmesser) sowie der Multimetalloxid II – Vollkatalysator gemäß Beispiel 1 der DE-A 197 46 210. Ferner wären die Multimetalloxid-Katalysatoren der US-A 4,438,217 zu nennen. Letzteres gilt insbesondere dann, wenn diese Hohlzylinder eine Geometrie 5,5 mm × 3 mm × 3,5 mm, oder 5 mm × 2 mm × 2 mm, oder 5 mm × 3 mm × 2 mm, oder 6 mm × 3 mm × 3mm, oder 7 mm × 3 mm × 4 mm (jeweils Außendurchmesser × Höhe × Innendurchmesser) aufweisen. Weitere mögliche Katalysatorgeometrien sind in diesem Zusammenhang Stränge (z. B. 7,7 mm Länge und 7 mm Durchmesser; oder 6,4 mm Länge und 5,7 mm Durchmesser).Furthermore, the Mo, Bi and Fe-containing multimetal oxide catalysts suitable for this reaction stage are those described in DE-A 100 46 957, DE-A 100 63 162, DE-C 3 338 380, DE-A 199 02 562, EP-A 15 565, DE-C 2 380 765, EP-A 8 074 65, EP-A 27 93 74, DE-A 330 00 44, EP-A 575897, US-A 4438217, DE-A 19855913, WO 98/24746, DE-A 197 46 210 (those of the general formula II), JP-A 91/294239, EP-A 293 224 and EP-A 700 714 are disclosed. This applies in particular to the exemplary embodiments in these documents, among which those of EP-A 15565, EP-A 575897, DE-A 197 46 210 and DE-A 198 55 913 are particularly preferred. Of particular note in this context are a catalyst according to Example 1c from EP-A 15 565 and a catalyst to be prepared in a corresponding manner, the active composition but the composition Mo 12 Ni 6.5 Zn 2 Fe 2 Bi 1 P 0.0065 K 0, 06 O x · 10SiO 2 . Further mention should be made of the example with the consecutive no. 3 from DE-A 198 55 913 (stoichiometry: Mo 12 Co 7 Fe 3 Bi 0.6 K 0.08 Si 1.6 O x ) as hollow cylinder full catalyst of the geometry 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × height × inner diameter) and the multimetal II - full catalyst according to Example 1 of DE-A 197 46 210. Further, the multimetal oxide catalysts of US-A 4,438,217 should be mentioned. The latter applies in particular when these hollow cylinders have a geometry of 5.5 mm × 3 mm × 3.5 mm, or 5 mm × 2 mm × 2 mm, or 5 mm × 3 mm × 2 mm, or 6 mm × 3 mm × 3mm, or 7mm x 3mm x 4mm (each outside diameter x height x inside diameter). Other possible catalyst geometries in this context are strands (eg 7.7 mm in length and 7 mm in diameter, or 6.4 mm in length and 5.7 mm in diameter).

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

Sie sind in an sich bekannter Weise erhältlich (siehe z. B. die DE-A 4 023 239) und werden üblicherweise in Substanz zu Kugeln, Ringen oder Zylindern geformt oder auch in Gestalt von Schalenkatalysatoren, d. h., mit der Aktivmasse beschichteten vorgeformten, inerten Trägerkörpern, eingesetzt. Selbstverständlich können sie aber auch in Pulverform als Katalysatoren angewendet werden.she are available in a manner known per se (see, for example, DE-A 4 023 239) and are customary in substance to spheres, rings or cylinders shaped or in Shape of shell catalysts, d. h., coated with the active composition preformed, inert support bodies used. Of course you can but also be used in powder form as catalysts.

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

Neben den Oxiden kommen als solche Ausgangsverbindungen vor allem Halogenide, Nitrate, Formiate, Oxalate, Citrate, Acetate, Carbonate, Aminkomplexe, Ammonium-Salze und/oder Hydroxide in Betracht (Verbindungen wie NH4OH, (NH4)2CO3, NH4NO3, NH4CHO2, CH3COOH, NH4CH3CO2 und/oder Ammoniumoxalat, die spätestens beim späteren Calcinieren zu gasförmig entweichenden Verbindungen zerfallen und/oder zersetzt werden können, können in das innige Trockengemisch zusätzlich eingearbeitet werden).In addition to the oxides, suitable starting compounds in particular are halides, nitrates, formates, oxalates, citrates, acetates, carbonates, amine complexes, ammonium salts and / or hydroxides (compounds such as NH 4 OH, (NH 4 ) 2 CO 3 , NH 4 NO 3 , NH 4 CHO 2 , CH 3 COOH, NH 4 CH 3 CO 2 and / or ammonium oxalate, which can disintegrate and / or decompose into gaseous compounds at the latest during later calcination, can be additionally incorporated into the intimate dry mixture) ,

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

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

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

Selbstverständlich kann die Formgebung der pulverförmigen Aktivmasse oder ihrer pulverförmigen, noch nicht und/oder partieil calcinierten, Vorläufermasse auch durch Aufbringen auf vorgeformte inerte Katalysatorträger erfolgen. Die Beschichtung der Trägerkörper zur Herstellung der Schalenkatalysatoren wird in der Regel in einem geeigneten drehbaren Behälter ausgeführt, wie es z. B. aus der DE-A 2 909 671, der EP-A 293 859 oder aus der EP-A 714 700 bekannt ist. Zweckmäßigerweise wird zur Beschichtung der Trägerkörper die aufzubringende Pulvermasse befeuchtet und nach dem Aufbringen, z. B. mittels heißer Luft, wieder getrocknet. Die Schichtdicke der auf den Trägerkörper aufgebrachten Pulvermasse wird zweckmäßigerweise im Bereich 10 bis 1000 μm, bevorzugt im Bereich 50 bis 500 μm und besonders bevorzugt im Bereich 150 bis 250 μm liegend, gewählt.Of course you can the shape of the powdered Active mass or its powdery, yet non-calcined and / or partly calcined, precursor material also by application carried out on preformed inert catalyst support. The coating the carrier body to Preparation of the coated catalysts is usually in one suitable rotatable container executed as it is z. From DE-A 2 909 671, EP-A 293 859 or from EP-A 714 700 is known. Conveniently, is applied to the coating of the carrier body to be applied Moistened powder mass and after application, for. B. by means of hot air, dried again. The layer thickness of the applied to the carrier body Powder mass is expediently in the range 10 to 1000 μm, preferably in the range 50 to 500 microns and more preferably in the range 150 to 250 microns, selected.

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

Für den Schritt vom Propylen zum Acrolein (sowie gegebenenfalls Acrylsäure) zu verwendende Multimetalloxidaktivmassen sind ferner Massen der allgemeinen Formel V, [Y1 a'Y2 b'Ox']p[Y3 c'Y4 d'Y5 e'Y6 f'Y7 g'Y2 h'Oy']q (V)in der die Variablen folgende Bedeutung haben:
Y1 = nur Wismut oder Wismut und wenigstens eines der Elemente Tellur, Antimon, Zinn und Kupfer,
Y2 = Molybdän oder Molybdän und Wolfram,
Y3 = ein Alkalimetall, Thallium und/oder Samarium,
Y4 = ein Erdalkalimetall, Nickel, Kobalt, Kupfer, Mangan, Zink, Zinn, Cadmium und/oder Quecksilber,
Y5 = Eisen oder Eisen und wenigstens eines der Elemente Chrom und Cer,
Y6 = Phosphor, Arsen, Bor und/oder Antimon,
Y7 = ein seltenes Erdmetall, Titan, Zirkonium, Niob, Tantal, Rhenium, Ruthenium, Rhodium, Silber, Gold, Aluminium, Gallium, Indium, Silicium, Germanium, Blei, Thorium und/oder Uran,
a' = 0,01 bis 8,
b' = 0,1 bis 30,
c' = 0 bis 4,
d' = 0 bis 20,
e' > 0 bis 20,
f' = 0 bis 6,
g' = 0 bis 15,
h' = 8 bis 16,
x', y'= Zahlen, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in V bestimmt werden und
p, q = Zahlen, deren Verhältnis p/q 0,1 bis 10 beträgt,
enthaltend dreidimensional ausgedehnte, von ihrer lokalen Umgebung aufgrund ihrer von ihrer lokalen Umgebung verschiedenen Zusammensetzung abgegrenzte, Bereiche der chemischen Zusammensetzung Y1 a'Y2 b'Ox', deren Größtdurchmesser (längste durch den Schwerpunkt des Bereichs gehende direkte Verbindungsstrecke zweier auf der Oberfläche (Grenzfläche) des Bereichs befindlicher Punkte) 1 nm bis 100 μm, häu10 nm bis 500 nm oder 1 μm bis 50 bzw. 25 μm, beträgt.
For the step from propylene to acrolein (and optionally acrylic acid) to be used Multimetalloxidaktivmassen are also compounds of general formula V, [Y 1 a ' Y 2 b' O x ' ] p [Y 3 c' Y 4 d ' Y 5 e' Y 6 f ' Y 7 g' Y 2 h ' O y' ] q (V) in which the variables have the following meaning:
Y 1 = only bismuth or bismuth and at least one of the elements tellurium, antimony, tin and copper,
Y 2 = molybdenum or molybdenum and tungsten,
Y 3 = an alkali metal, thallium and / or samarium,
Y 4 = an alkaline earth metal, nickel, cobalt, copper, manganese, zinc, tin, cadmium and / or mercury,
Y 5 = iron or iron and at least one of the elements chromium and cerium,
Y 6 = phosphorus, arsenic, boron and / or antimony,
Y 7 = a rare earth metal, titanium, zirconium, niobium, tantalum, rhenium, ruthenium, rhodium, silver, gold, aluminum, gallium, indium, silicon, germanium, lead, thorium and / or uranium,
a '= 0.01 to 8,
b '= 0.1 to 30,
c '= 0 to 4,
d '= 0 to 20,
e '> 0 to 20,
f '= 0 to 6,
g '= 0 to 15,
h '= 8 to 16,
x ', y' = numbers which are determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in V, and
p, q = numbers whose ratio p / q is 0.1 to 10,
containing three-dimensionally extended, from their local environment due to their local environment A range of chemical composition Y 1 a ' Y 2 b' O x ' whose maximum diameter (longest passing through the center of gravity of the region of two points located on the surface (interface) of the area) 1 nm to 100 microns , huh 10 nm to 500 nm or 1 micron to 50 or 25 microns, is.

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

Unter diesen werden wiederum jene bevorzugt, die der allgemeinen Formel VI, [Bia''Z2 b''Ox''][Z2 12Z3 c''Z4 d''Fee''Z5 f''Z6 g''Z7 h''Oy'']q'' (VI),in der die Varianten folgende Bedeutung haben:
Z2 = Molybdän oder Molybdän und Wolfram,
Z3 = Nickel und/oder Kobalt,
Z4 = Thallium, ein Alkalimetall und/oder ein Erdalkalimetall,
Z5 = Phosphor, Arsen, Bor, Antimon, Zinn, Cer und/oder Blei,
Z6 = Silicium, Aluminium, Titan und/oder Zirkonium,
Z7 = Kupfer, Silber und/oder Gold,
a'' = 0,1 bis 1,
b'' = 0,2 bis 2,
c'' = 3 bis 10,
d'' = 0,02 bis 2,
e'' = 0,01 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 3,
f'' = 0 bis 5,
g'' = 0 bis 10,
h'' = 0 bis 1,
x'', y'' =Zahlen, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Element in VI bestimmt werden,
p'', q'' = Zahlen, deren Verhältnis p''/q'' 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,5 bis 2 beträgt, entsprechen, wobei diejenigen Massen VI ganz besonders bevorzugt werden, in denen Z2 b'' = (Wolfram)b'' und Z2 12 = (Molybdän)12 ist.
Among these, those which are of the general formula VI, [Bi a " Z 2 b" O x " ] [Z 2 12 Z 3 c" Z 4 d " Fe e" Z 5 f " Z 6 g" Z 7 h " O y '' ] q '' (VI), in which the variants have the following meaning:
Z 2 = molybdenum or molybdenum and tungsten,
Z 3 = nickel and / or cobalt,
Z 4 = thallium, an alkali metal and / or an alkaline earth metal,
Z 5 = phosphorus, arsenic, boron, antimony, tin, cerium and / or lead,
Z 6 = silicon, aluminum, titanium and / or zirconium,
Z 7 = copper, silver and / or gold,
a '' = 0.1 to 1,
b '' = 0.2 to 2,
c '' = 3 to 10,
d "= 0.02 to 2,
e "= 0.01 to 5, preferably 0.1 to 3,
f '' = 0 to 5,
g '' = 0 to 10,
h '' = 0 to 1,
x '', y '' = numbers determined by the valency and frequency of the element other than oxygen in VI,
p '', q '' = numbers whose ratio p '' / q '' is from 0.1 to 5, preferably 0.5 to 2, with very particular preference being given to those masses VI in which Z 2 b '' = (Tungsten) b'' and Z 2 12 = (molybdenum) 12 .

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

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

Die Herstellung von Multimetalloxidmassen V-Aktivmassen ist z. B. in der EP-A 575 897 sowie in der DE-A 198 55 913 beschrieben.The Preparation of Multimetal Oxide Compounds V-Active Compounds is, for. In EP-A 575 897 and in DE-A 198 55 913 described.

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

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

Für den zweiten Schritt (die zweite Reaktionsstufe), die heterogen katalysierte Gasphasen-Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure, kommen, wie bereits gesagt, prinzipiell alle Mo und V enthaltenden Multimetalloxidmassen als Aktivmassen für die benötigten Katalysatoren in Betracht, z. B. jene der DE-A 100 46 928.For the second Step (the second reaction step), the heterogeneously catalyzed Gas-phase partial oxidation of acrolein to acrylic acid, come, As already stated, in principle all Mo and V-containing multimetal oxide materials as active masses for The necessities Catalysts into consideration, for. B. those of DE-A 100 46 928.

Eine Vielzahl derselben, z. B. diejenigen der DE-A 198 15 281, lässt sich unter der allgemeinen Formel VII, Mo12VaX1 bX2 cX3 dX4 eX5 fX6 gOn (VII),in der die Variablen folgende Bedeutung haben:
X1 = W, Nb, Ta, Cr und/oder Ce,
X2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn und/oder Zn,
X3 = Sb und/oder Bi,
X4 = eines oder mehrere Alkalimetalle,
X5 = eines oder mehrere Erdalkalimetalle,
X6 = Si, Al, Ti und/oder Zr,
a = 1 bis 6,
b = 0,2 bis 4,
c = 0,5 bis 18,
d = 0 bis 40,
e = 0 bis 2,
f = 0 bis 4,
g = 0 bis 40 und
n = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in VII bestimmt wird,
subsumieren.
A variety of the same, for. As those of DE-A 198 15 281, can be under the general formula VII, Mo 12 V a X 1 b X 2 c X 3 d X 4 e X 5 f X 6 g O n (VII) in which the variables have the following meaning:
X 1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce,
X 2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn,
X 3 = Sb and / or Bi,
X 4 = one or more alkali metals,
X 5 = one or more alkaline earth metals,
X 6 = Si, Al, Ti and / or Zr,
a = 1 to 6,
b = 0.2 to 4,
c = 0.5 to 18,
d = 0 to 40,
e = 0 to 2,
f = 0 to 4,
g = 0 to 40 and
n = a number which is determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in VII,
subsume.

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

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

Die erfindungsgemäß geeigneten Multimetalloxidaktivmassen (VII) sind in an sich bekannter, z. B. in der DE-A 43 35 973 oder in der EP-A 714 700 offenbarter, Weise erhältlich.The suitable according to the invention Multimetal oxide active materials (VII) are known per se, for. B. in DE-A 43 35 973 or in EP-A 714 700 disclosed manner available.

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

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

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

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

Selbstverständlich kann die Formgebung der pulverförmigen Aktivmasse oder ihrer pulverförmigen, noch nicht calcinierten, Vorläufermasse auch durch Aufbringen auf vorgeformte inerte Katalysatorträger erfolgen. Die Beschichtung der Trägerkörper zur Herstellung der Schalenkatalysatoren wird in der Regel in einem geeigneten drehbaren Behälter ausgeführt, wie es z. B. aus der DE-A 2 909 671, der EP-A 293 859 oder aus der EP-A 714 700 bekannt ist.Of course you can the shape of the powdered Active mass or its powdery, yet uncalcined, precursor material also be carried out by applying to preformed inert catalyst support. The coating of the carrier body for Preparation of the coated catalysts is usually in a suitable rotatable container executed as it is z. B. from DE-A 2 909 671, EP-A 293 859 or from EP-A 714 700 is known.

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

Als Trägermaterialien können dabei übliche poröse oder unporöse Aluminiumoxide, Siliciumdioxid, Thoriumdioxid, Zirkondioxid, Siliciumcarbid oder Silikate wie Magnesium- oder Aluminiumsilikat verwendet werden. Die Trägerkörper können regelmäßig oder unregelmäßig geformt sein, wobei regelmäßig geformte Trägerkörper mit deutlich ausgebildeter Oberflächenrauhigkeit, z. B. Kugeln oder Hohlzylinder mit Splittauflage, bevorzugt werden. Geeignet ist die Verwendung von im wesentlichen unporösen, oberflächenrauhen, kugelförmigen Trägern aus Steatit, deren Durchmesser 1 bis 10 mm bzw. bis 8 mm, bevorzugt 4 bis 5 mm beträgt. D. h., geeignete Kugelgeometrien können Durchmesser von 8,2 mm oder von 5,1 mm aufweisen. Geeignet ist aber auch die Verwendung von Zylindern als Trägerkörper, deren Länge 2 bis 10 mm und deren Außendurchmesser 4 bis 10 mm beträgt. Im Fall von Ringen als Trägerkörper liegt die Wanddicke darüber hinaus üblicherweise bei 1 bis 4 mm. Bevorzugt zu verwendende ringförmige Trägerkörper besitzen eine Länge von 2 bis 6 mm, einen Außendurchmesser von 4 bis 8 mm und eine Wanddicke von 1 bis 2 mm. Geeignet sind vor allem auch Ringe der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) als Trägerkörper. Die Feinheit der auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufzubringenden katalytisch aktiven Oxidmassen wird selbstredend an die gewünschte Schalendicke angepasst (vgl. EP-A 714 700).As carrier materials, it is possible to use customary porous or non-porous aluminum oxides, silicon dioxide, thorium dioxide, zirconium dioxide, silicon carbide or silicates, such as magnesium silicate or aluminum silicate. The carrier bodies may be regularly or irregularly shaped, with regularly shaped carrier bodies having a distinct surface roughness, e.g. As balls or hollow cylinder with chippings, are preferred. Suitable is the use of substantially nonporous, surface rough, spherical steatite supports whose diameter is 1 to 10 mm or 8 mm, preferably 4 to 5 mm. That is, suitable ball geometries may have diameters of 8.2 mm or 5.1 mm. However, it is also suitable to use cylinders as support bodies whose length is 2 to 10 mm and whose outer diameter is 4 to 10 mm. In addition, in the case of rings as a carrier body, the wall thickness is usually 1 to 4 mm. Preferably to be used annular support body have a length of 2 to 6 mm, an outer diameter of 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. Particularly suitable are rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as Trä gerkörper. The fineness of the catalytically active oxide masses to be applied to the surface of the carrier body is, of course, adapted to the desired shell thickness (cf EP-A 714 700).

Günstige für den Schritt "Acrolein → Acrylsäure" zu verwendende Multimetalloxidaktivmassen sind ferner Massen der allgemeinen Formel IX, [D]p[E]q (IX),in der die Variablen folgende Bedeutung haben:
D = Mo12Va''Z1 b''Z2 b''Z3 d''Z4 e''Z5 f''Z6 g''Ox''
E = Z7 12Cuh''Hi''Oy'',
Z1 = W, Nb, Ta, Cr und/oder Ce,
Z2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn und/oder Zn,
Z3 = Sb und/oder Bi,
Z4 = Li, Na, K, Rb, Cs und/oder H
Z5 = Mg, Ca, Sr und/oder Ba,
Z6 = Si, Al, Ti und/oder Zr,
Z7 = Mo, W, V, Nb und/oder Ta, vorzugsweise Mo und/oder W
a'' = 1 bis 8,
b'' = 0,2 bis 5,
c'' = 0 bis 23,
d'' = 0 bis 50,
e'' = 0 bis 2,
f'' = 0 bis 5,
g'' = 0 bis 50,
h'' = 4 bis 30,
i'' = 0 bis 20 und
x'', y'' = Zahlen, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Element in IX bestimmt werden und
p, q = von Null verschiedene Zahlen, deren Verhältnis p/q 160:1 bis 1:1 beträgt, und die dadurch erhältlich sind, dass man eine Multimetalloxidmasse E Z7 12Cuh''Hi''Oy'' (E),in feinteiliger Form getrennt vorbildet (Ausgangsmasse 1) und anschließend die vorgebildete feste Ausgangsmasse 1 in eine wäßrige Lösung, eine wäßrige Suspension oder in ein feinteiliges Trockengemisch von Quellen der Elemente Mo, V, Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, die die vorgenannten Elemente in der Stöchiometrie D Mo12Va''Z1 b''Z2 c''Z3 d''Z4 e''Z5 f''Z6 g'' (D), enthält (Ausgangsmasse 2), im gewünschten Mengenverhältnis p:q einarbeitet, die dabei gegebenenfalls resultierende wässrige Mischung trocknet, und die so gegebene trockene Vorläufermasse vor oder nach ihrer Trocknung zur gewünschten Katalysatorgeometrie bei Temperaturen von 250 bis 600°C calciniert.
Favorable for the step "acrolein → acrylic acid" to be used Multimetalloxidaktivmassen are also compounds of general formula IX, [D] p [E] q (IX), in which the variables have the following meaning:
D = Mo 12 V a " Z 1 b" Z 2 b " Z 3 d" Z 4 e " Z 5 f" Z 6 g " O x"
E = Z 7 12 Cu h " H i" O y " ,
Z 1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce,
Z 2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn,
Z 3 = Sb and / or Bi,
Z 4 = Li, Na, K, Rb, Cs and / or H
Z 5 = Mg, Ca, Sr and / or Ba,
Z 6 = Si, Al, Ti and / or Zr,
Z 7 = Mo, W, V, Nb and / or Ta, preferably Mo and / or W.
a '' = 1 to 8,
b '' = 0.2 to 5,
c '' = 0 to 23,
d '' = 0 to 50,
e '' = 0 to 2,
f '' = 0 to 5,
g '' = 0 to 50,
h '' = 4 to 30,
i '' = 0 to 20 and
x '', y '' = numbers which are determined by the valence and frequency of the element different from oxygen in IX and
p, q = non-zero numbers whose ratio p / q is 160: 1 to 1: 1 and which are obtainable by using a multimetal oxide composition E Z 7 12 Cu h " H i" O y " (E), in finely divided form (initial mass 1 ) and then the preformed solid starting material 1 in an aqueous solution, an aqueous suspension or in a finely divided dry mixture of sources of elements Mo, V, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 , Z 6 , the aforementioned elements in the stoichiometry D Mo 12 V a " Z 1 b" Z 2 c " Z 3 d" Z 4 e " Z 5 f" Z 6 g " (D) contains (initial mass 2 ), in the desired ratio p: q incorporated, which thereby optionally drying resulting aqueous mixture, and calcining the dry precursor material given before or after drying to the desired catalyst geometry at temperatures of 250 to 600 ° C.

Bevorzugt sind die Multimetalloxidmassen IX, bei denen die Einarbeitung der vorgebildeten festen Ausgangsmasse 1 in eine wässrige Ausgangsmasse 2 bei einer Temperatur < 70°C erfolgt. Eine detaillierte Beschreibung der Herstellung von Multimetalloxidmassen VI-Katalysatoren enthalten z. B. die EP-A 668 104, die DE-A 197 36 105, die DE-A 100 46 928, die DE-A 197 40 493 und die DE-A 195 28 646.Preference is given to the multimetal oxide compositions IX in which the incorporation of the preformed solid starting material 1 in an aqueous starting material 2 at a temperature <70 ° C takes place. A detailed description of the preparation of multimetal oxide materials VI catalysts include, for. For example, EP-A 668 104, DE-A 197 36 105, DE-A 100 46 928, DE-A 197 40 493 and DE-A 195 28 646.

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

Für den Schritt "Acrolein → Acrylsäure" in hervorragender Weise geeignete Multimetalloxidkatalysatoren sind auch jene der DE-A 198 15 281, insbesondere mit Multimetalloxidaktivmassen der allgemeinen Formel I dieser Schrift.For the step "acrolein → acrylic acid" in excellent Suitable multimetal oxide catalysts are also those of DE-A 198 15 281, in particular with Multimetalloxidaktivmassen the general formula I of this document.

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

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, vom Propylen zum Acrolein (sowie gegebenenfalls Acrylsäure), kann mit den beschriebenen Katalysatoren z. B. in einem Einzonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor durchgeführt werden, wie ihn die DE-A 4 431 957 beschreibt. Dabei können Reaktionsgasgemisch 2 und Wärmeträger (Wärmeaustauschmittel) über den Reaktor betrachtet im Gleichstrom oder im Gegenstrom geführt werden.The implementation of the method according to the invention, from propylene to acrolein (as well as give Acrylic acid, if appropriate), z with the catalysts described. B. in a one-zone multi-contact fixed bed reactor, as described in DE-A 4 431 957. In this case, reaction gas mixture 2 and heat transfer medium (heat exchange medium) are viewed over the reactor in cocurrent or in countercurrent.

Der Reaktionsdruck liegt üblicherweise im Bereich von 1 bis 3 bar und die Gesamtraumbelastung des Katalysatorfestbetts mit Reaktionsgas(ausgangs)gemisch 2 beträgt vorzugsweise 1500 bis 4000 bzw. 6000 Nl/l·h oder mehr. Die Propylenlast (die Propylenbelastung des Katalysatorfestbetts) beträgt typisch 90 bis 200 Nl/l·h oder bis 300 Nl/l·h oder mehr. Propylenlasten oberhalb von 135 Nl/l·h bzw. ≥ 140 Nl/l·h, oder ≥ 150 Nl/l·h, oder ≥ 160 Nl/l·h sind erfindungsgemäß besonders bevorzugt, da das erfindungsgemäße Reaktionsgasausgangsgemisch 2 ein günstiges Heißpunktverhalten bedingt (alles Vorgenannte gilt auch unabhängig von der speziellen Wahl des Festbettreaktors).The reaction pressure is usually in the range of 1 to 3 bar and the total space load of the fixed catalyst bed with reaction gas (exit) mixture 2 is preferably 1500 to 4000 or 6000 Nl / l · h or more. The propylene load (the propylene load of the fixed catalyst bed) is typically 90 to 200 Nl / l · hr or 300 Nl / l · hr or more. Propylene loads above 135 Nl / l · h or ≥ 140 Nl / l · h, or ≥ 150 Nl / l · h, or ≥ 160 Nl / l · h are particularly preferred according to the invention, since the reaction gas starting mixture according to the invention 2 a favorable hot spot behavior conditioned (all the above also applies regardless of the specific choice of the fixed bed reactor).

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

Über den Reaktor betrachtet können, wie bereits gesagt, Salzschmelze und Reaktionsgasgemisch 2 sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom geführt werden. Die Salzschmelze selbst wird bevorzugt mäanderförmig um die Kontaktrohre geführt.Considered above the reactor, as already stated, molten salt and reaction gas mixture 2 be performed both in DC and in countercurrent. The molten salt itself is preferably guided meander-shaped around the catalyst tubes.

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

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

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

Vorgenannte Beschickungsvariante ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn als Katalysatoren solche gemäß Beispiel 1 der DE-A 100 46 957 oder gemäß Beispiel 3 der DE-A 100 46 957 und als Inertmaterial Ringe aus Steatit mit der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Höhe × Innendurchmesser) verwendet werden. Hinsichtlich der Salzbadtemperatur gilt das in der DE-A 4 431 957 Gesagte.The aforementioned Loading variant is particularly useful if as catalysts such example 1 of DE-A 100 46 957 or according to Example 3 of DE-A 100 46 957 and as an inert material rings of steatite with the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × height × inner diameter) used become. With regard to the salt bath temperature, the same applies in DE-A 4 431 957.

Die Durchführung der erfindungsgemäßen Partialoxidation, vom Propylen zum Acrolein (und gegebenenfalls Acrylsäure), kann mit den beschriebenen Katalysatoren aber auch z. B. in einem Zweizonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor durchgeführt werden, wie es die DE-A 199 10 506 beschreibt. In beiden vorstehend beschriebenen Fällen (sowie ganz allgemein beim erfindungsgemäßen Verfahren) liegt der erzielte Propenumsatz bei einfachem Durchgang normalerweise bei Werten ≥ 90 mol-%, bzw. ≥ 95 mol-% und die Selektivität der Acroleinbildung bei Werten ≥ 90 mol-%. Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die erfindungsgemäße Partialoxidation von Propen zu Acrolein, oder Acryl säure oder deren Gemisch wie in der EP-A 1159244 und ganz besonders bevorzugt wie in der WO 04/085363 sowie in der WO 04/085362 beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, dass als Reaktionsgasausgangsgemisch ein erfindungsgemäßes Reaktionsgasausgangsgemisch 2 verwendet wird. Insbesondere können alle Ausführungsbeispiele der vorgenannten Schriften so wie in diesen Schriften beschrieben durchgeführt werden, jedoch unter Anwendung eines Reaktionsgasausgangsgemisch 2 als Beschickungsgasgemisch. Insbesondere mit den in dieser Schrift als besonders bevorzugt und als beispielhaft ausgeführten Reaktionsgasausgangsgemischen 2.The implementation of the partial oxidation according to the invention, from propylene to acrolein (and, where appropriate, acrylic acid), can also be carried out with the described catalysts, but also z. B. be carried out in a two-zone multi-contact fixed bed reactor, as described in DE-A 199 10 506. In both cases described above (and more generally in the process according to the invention), the propene conversion achieved in a single pass is normally ≥90 mol% or ≥95 mol% and the selectivity of acrolein formation is ≥90 mol%. According to the invention, the partial oxidation of propene according to the invention to acrolein, or acrylic acid or a mixture thereof is carried out as described in EP-A 1159244 and very particularly preferably as in WO 04/085363 and in WO 04/085362, but with the difference that as the starting reaction gas mixture, an inventive reaction gas starting mixture 2 is used. In particular, all embodiments of the aforementioned publications can be carried out as described in these documents, but using a reaction gas starting mixture 2 as a feed gas mixture. In particular with the reaction gas starting mixtures which are particularly preferred in this document and which are exemplary 2 ,

Die Schriften EP-A 1159244, WO 04/085363 und WO 04/085362 werden als integraler Bestandteil dieser Schrift betrachtet.The Documents EP-A 1159244, WO 04/085363 and WO 04/085362 are known as integral part of this document.

D. h., die erfindungsgemäße Partialoxidation des Propylens lässt sich besonders vorteilhaft an einem Katalysatorfestbett mit erhöhter Propylenbelastung durchführen, das wenigstens zwei Temperaturzonen aufweist.In other words, the partial oxidation of propylene according to the invention can be carried out particularly advantageously on a fixed catalyst bed with increased propylene loading, which comprises at least two temperature zones has.

D.h., eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Partialoxidation des Propylens zu Acrolein, oder Acrylsäure oder deren Gemisch ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem man das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 mit der Maßgabe über (durch) eine Festbettkatalysatorschüttung, deren Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo, Fe und Bi enthaltendes Multimetalloxid ist, führt, dass der Propylenumsatz bei einmaligem Durchgang ≥ 90 mol-% und die damit einhergehende Selektivität der Acroleinbildung sowie der Acrylsäurenebenproduktbildung zusammengenommen ≥ 90 mol-% betragen und das dadurch gekennzeichnet ist, dass

  • a) die Belastung der Festbettkatalysatorschüttung mit dem im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenen Propen ≥ 160 Nl Propen/l Festbettkatalysatorschüttung·h beträgt,
  • b) die Festbettkatalysatorschüttung aus einer in zwei räumlich aufeinanderfolgenden Reaktionszonen A*, B* angeordneten Festbettkatalysatorschüttung besteht, wobei die Temperatur der Reaktionszone A* 300 bis 390°C und die Temperatur der Reaktionszone B* 305 bis 420°C beträgt und gleichzeitig wenigstens 5°C oberhalb der Temperatur der Reaktionszone A* liegt,
  • c) das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 die Reaktionszonen A*, B* in der zeitlichen Abfolge „erst A*'', „dann B*'' durchströmt und
  • d) sich die Reaktionszone A* bis zu einem Umsatz des Propens von 40 bis 80 mol-% erstreckt.
That is, an advantageous embodiment of the inventive partial oxidation of propylene to acrolein, or acrylic acid or a mixture thereof is a process according to the invention in which the reaction gas starting mixture 2 with the proviso over (through) a fixed-bed catalyst bed whose active material is at least one Mo, Fe and Bi-containing multimetal, leads to the fact that the propylene conversion in a single pass ≥ 90 mol% and the associated selectivity of acrolein formation and the Acrylsäurenebenproduktbildung taken together ≥ 90 mol% and which is characterized in that
  • a) the load of the fixed bed catalyst bed with that in the reaction gas starting mixture 2 Propene ≥ 160 Nl propene / l fixed-bed catalyst bed · h,
  • b) the fixed-bed catalyst charge consists of a fixed-bed catalyst charge arranged in two spatially successive reaction zones A *, B *, the temperature of the reaction zone A * being from 300 to 390 ° C. and the temperature of the reaction zone B being from 305 to 420 ° C. and at the same time at least 5 ° C is above the temperature of reaction zone A *,
  • c) the reaction gas starting mixture 2 the reaction zones A *, B * in the time sequence "first A *", then "B *" flows through and
  • d) the reaction zone A * extends to a conversion of the propene of 40 to 80 mol%.

Im übrigen wird auf die EP-A 1159244 verwiesen.Otherwise, will to EP-A 1159244.

D. h. aber auch, eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Partialoxidation des Propylens zu Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Ge misch, ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem man das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 mit der Maßgabe über eine Festbettkatalysatorschüttung, deren Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo, Fe und Bi enthaltendes Multimetalloxid ist, führt, dass

  • – die Festbettkatalysatorschüttung in zwei räumlich aufeinanderfolgenden Temperaturzonen A, B angeordnet ist,
  • – sowohl die Temperatur der Temperaturzone A als auch die Temperatur der Temperaturzone B eine Temperatur im Bereich von 290 bis 380°C ist,
  • – die Festbettkatalysatorschüttung aus wenigstens zwei räumlich aufeinander folgenden Festbettkatalysatorschüttungszonen besteht, wobei die volumenspezifische Aktivität innerhalb einer Festbettkatalysatorschüttungszone im wesentlichen konstant ist und in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 2 beim Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone sprunghaft zunimmt,
  • – sich die Temperaturzone A bis zu einem Umsatz des Propens von 40 bis 80 mol.-% erstreckt,
  • – bei einmaligem Durchgang des Reaktionsgasausgangsgemisches 2 durch die gesamte Festbettkatalysatorschüttung der Propenumsatz ≥ 90 mol.-% und die Selektivität der Acroleinbildung, bezogen auf umgesetztes Propen, ≥ 90 mol.-% beträgt,
  • – die zeitliche Abfolge, in der das Reaktionsgasgemisch 2 die Temperaturzonen A, B durchströmt, der alphabetischen Abfolge der Temperaturzonen entspricht,
  • – die Belastung der Festbettkatalysatorschüttung mit dem im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenen Propen ≥ 90 Nl Propen/l Festbettkatalysatorschüttung·h beträgt, und
  • – die Differenz TmaxA – TmaxB, gebildet aus der höchsten Temperatur TmaxA, die das Reaktionsgasgemisch 2 innerhalb der Temperaturzone A aufweist, und der höchsten Temperatur TmaxB, die das Reaktionsgasgemisch 2 innerhalb der Temperaturzone B aufweist, ≥ 0°C beträgt,
und das zusätzlich dadurch gekennzeichnet ist, dass der Übergang von der Temperaturzone A in die Temperaturzone B in der Festbettkatalysatorschüttung nicht mit einem Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone zusammenfällt.Ie. but also, a very particularly preferred embodiment of the inventive partial oxidation of propylene to acrolein, or acrylic acid, or their Ge mixture, is an inventive method in which the reaction gas starting mixture 2 with the proviso over a fixed bed catalyst bed, the active material is at least one of the elements Mo, Fe and Bi-containing multimetal, leads that
  • The fixed bed catalyst bed is arranged in two spatially consecutive temperature zones A, B,
  • Both the temperature of the temperature zone A and the temperature of the temperature zone B is a temperature in the range from 290 to 380 ° C,
  • - The fixed bed catalyst bed consists of at least two spatially sequential fixed bed catalyst bed zones, wherein the volume-specific activity is substantially constant within a fixed bed catalyst bed and in the flow direction of the reaction gas mixture 2 increases abruptly during the transition from one fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone,
  • The temperature zone A extends to a conversion of the propene of 40 to 80 mol%,
  • - With a single pass of the starting reaction gas mixture 2 the propene conversion is ≥ 90 mol% and the selectivity of acrolein formation, based on reacted propene, is ≥90 mol%, through the entire fixed-bed catalyst bed,
  • - The time sequence in which the reaction gas mixture 2 the temperature zones A, B flows through, corresponds to the alphabetical sequence of the temperature zones,
  • - The burden of fixed bed catalyst bed with that in the starting reaction gas mixture 2 Propene contained ≥ 90 Nl propene / l fixed-bed catalyst bed · h, and
  • - The difference T maxA - T maxB , formed from the highest temperature T maxA , the reaction gas mixture 2 within the temperature zone A, and the highest temperature T maxB containing the reaction gas mixture 2 within the temperature zone B, ≥ 0 ° C,
and additionally characterized in that the transition from the temperature zone A to the temperature zone B in the fixed bed catalyst bed does not coincide with a transition from one fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone.

Nähere Angaben zu dieser Verfahrensweise finden sich in der WO 04/085362, die integraler Bestandteil dieser Schrift ist, sowie im weiteren Verlauf dieser Schrift bei der Beschreibung der besonders bevorzugten zweistufigen Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure.Details to this procedure can be found in WO 04/085362, the integral Part of this document is, as well as in the further course of this Scripture in the description of the most preferred two-stage Partial oxidation of propylene to acrylic acid.

Die Durchführung des zweiten Schrittes im Fall einer zweistufigen Partialoxidation von Propylen zu Acrolein, nämlich die Partialoxidation vom Acrolein zur Acrylsäure, kann mit den beschriebenen Katalysatoren z. B. in einem Einzonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor durchgeführt werden, wie es die DE-A 44 31 949 beschreibt. Dabei können Reaktiongsgasgemisch 3 und Wärmeträger über den Reaktor betrachtet im Gleichstrom geführt werden. In der Regel wird das Produktgasgemisch der vorausgehenden erfindungsgemäßen Propylenpartialoxidation zu Acrolein grundsätzlich als solches (gegebenenfalls nach erfolgter Zwischenkühlung (diese kann indirekt oder direkt durch z. B. Sekundärluftzugabe erfolgen) desselben), d.h., ohne Nebenkomponentenabtrennung, in die zweite Reaktionsstufe, d.h. in die Acroleinpartialoxidation geführt.The implementation of the second step in the case of a two-stage partial oxidation of propylene to acrolein, namely the partial oxidation of acrolein to acrylic acid, can be carried out with the described catalysts z. B. in a one-zone Vielkontaktrohr fixed bed reactor, as described in DE-A 44 31 949. It can Reaktionsgsgasgemisch 3 and heat transfer medium are viewed over the reactor in DC. In general, the product gas mixture of the preceding inventive Propylene partial oxidation to acrolein in principle as such (optionally after the intermediate cooling (this can be done indirectly or directly by eg., Secondary air addition) thereof), ie, without Nebenkomponentenabtrennung, in the second reaction stage, ie led to the Acroleinpartialoxidation.

Der für den zweiten Schritt, die Acroleinpartialoxidation, benötigte molekulare Sauerstoff kann (dabei) schon im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 für die erfindungsgemäße Propylenpartialoxidation zum Acrolein enthalten sein. Er kann aber auch teilweise oder vollständig dem Produktgasgemisch der ersten Reaktionsstufe, d. h., der erfindungsgemäßen Propylenpartialoxidation zum Acrolein, unmittelbar zugegeben werden (dies erfolgt vorzugsweise als (Sekundär)Luft, kann jedoch auch in Form von reinem Sauerstoff oder von Gemischen aus Inertgas oder Sauerstoff erfolgen). Unabhängig davon wie vorgegangen wird, weist das Beschickungsgasgemisch (das Reaktionsgasausgangsgemisch 3) einer solchen, für sich aus den gleichen Gründen wie die erfindungsgemäße Partialoxidation des Propylens zu Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch, erfinderischen Partialoxidation des Acroleins zu Acrlsäure, mit Vorteil nachfolgende Gehalte auf: 4,5 bis 8 Vol.-% Acrolein, 2,25 bzw. 4,5 bis 9 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 6 bis 30 Vol.-% Propan, 32 bis 72 Vol.-% molekularer Stickstoff und 5 bis 15 Vol.-% Wasserdampf. The molecular oxygen required for the second step, the acrolein partial oxidation, can already be present in the reaction gas starting mixture 2 be included for the invention propylene partial oxidation to acrolein. However, it can also be partially or completely added directly to the product gas mixture of the first reaction stage, ie the propylene partial oxidation according to the invention to acrolein (this is preferably done as (secondary) air, but can also be in the form of pure oxygen or mixtures of inert gas or oxygen ). Regardless of what is done, the feed gas mixture (the reaction gas starting mixture 3 ) such, for the same reasons as the inventive partial oxidation of propylene to acrolein, or acrylic acid, or a mixture thereof, inventive partial oxidation of the acrolein to acrolic acid, advantageously following contents on: 4.5 to 8 vol.% acrolein, 2.25 or 4.5 to 9 vol.% molecular oxygen, 6 to 30 vol.% Propane, 32 to 72 vol.% molecular nitrogen and 5 to 15 vol.% Steam.

Bevorzugt weist das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 folgende Gehalte auf: 5,5 bis 8 Vol.-% Acrolein, 2,75 bzw. 5,5 bis 9 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 10 bis 25 Vol.-% Propan, 40 bis 70 Vol.-% molekularer Stickstoff und 5 bis 15 Vol.-% Wasserdampf. Preferably, the reaction gas starting mixture 3 following contents: 5.5 to 8 vol.% acrolein, 2.75 or 5.5 to 9 vol.% molecular oxygen, 10 to 25 vol.% Propane, 40 to 70 vol.% molecular nitrogen and 5 to 15 vol.% Steam.

Ganz besonders bevorzugt weist das Reaktiongsgasausgangsgemisch 3 folgende Gehalte auf: 6 bis 8 Vol.-% Acrolein (bevorzugt 6 bis 7 Vol.-%), 3 bzw. 6 bis 9 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 10 bis 20 Vol.-% Propan (bevorzugt 10 bis 16 Vol.-%), 50 bis 65 Vol.-% molekularer Stickstoff und 7 bis 13 Vol.-% Wasserdampf, wobei die Vorzugsbereiche unabhängig voneinander gelten, mit Vorteil jedoch simultan realisiert werden.Very particular preference is given to the starting reaction gas mixture 3 following contents: 6 to 8 vol.% Acrolein (preferably 6 to 7% by volume), 3 or 6 to 9 vol.% molecular oxygen, 10 to 20 vol.% Propane (preferably 10 to 16% by volume), 50 to 65 vol.% molecular nitrogen and 7 to 13 vol.% Steam, wherein the preferred ranges apply independently, but with advantage be realized simultaneously.

Ganz generell ist es für alle genannten erfindungsgemäßen Reaktionsgasausgangsgemische 3 günstig, wenn ihr Gesamtgehalt an von den vorstehend spezifizierten Bestandteilen verschiedenen Komponenten ≤ 10 Vol.-%, bevorzugt ≤ 8 Vol.-%, besonders bevorzugt ≤ 6 bzw. ≤ 5 Vol.-% und ganz besonders bevorzugt ≤ 4 Vol.-% betragen. Besonders vorteilhaft ist der Gesamtgehalt des Reaktionsgasausgangsgemischs 3 an Kohlenoxiden ≤ 5 Vol.-% und ganz besonders vorteilhaft ≤ 3 Vol.-% bzw. ≤ 2 Vol.-%.Quite generally, it is the case for all starting reaction gas starting mixtures according to the invention 3 favorable if their total content of components other than those specified above is ≦ 10% by volume, preferably ≦ 8% by volume, more preferably ≦ 6 or ≦ 5% by volume and most preferably ≦ 4% by volume be. Particularly advantageous is the total content of the reaction gas starting mixture 3 to carbon oxides ≤ 5 vol .-% and most preferably ≤ 3 vol .-% or ≤ 2 vol .-%.

Der Gehalt des Reaktionsgasausgangsgemischs 3 an Propylen liegt vorzugsweise bei ≤ 2 Vol.-% und besonders vorteilhaft bei ≤ 1 Vol.-%.The content of the reaction gas starting mixture 3 of propylene is preferably ≦ 2 vol .-% and particularly advantageously ≦ 1 vol .-%.

Weiterhin ist es für das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 von Vorteil, wenn das molare Verhältnis von im Reaktionsgasausgangsgemisch 3 enthaltenem molekularem Sauerstoff zu im Reaktionsgasausgangsgemisch 3 enthaltenem Acrolein ≥ 0,5 und ≤ 2, mit Vorteil ≥ 1 und ≤ 1,75, besonders vorteilhaft ≥ 1 und ≤ 1,5 und ganz besonders vorteilhaft ≥ 1 und ≤ 1,25 beträgt.Furthermore, it is for the reaction gas starting mixture 3 advantageous if the molar ratio of in the reaction gas starting mixture 3 contained molecular oxygen to in the reaction gas starting mixture 3 acrolein ≥ 0.5 and ≤ 2, with advantage ≥ 1 and ≤ 1.75, more advantageously ≥ 1 and ≤ 1.5, and most preferably ≥ 1 and ≤ 1.25.

Weiterhin ist es für das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 von Vorteil, wenn das molare Verhältnis von in ihm enthaltenem Propan zu in ihm enthaltenem Acrolein 1 bis 4, mit Vorzug 1,5 bis 3,5, besonders bevorzugt 1,5 bis 3 und ganz besonders bevorzugt 1,5 bzw. 2 bis 2,5 beträgt.Furthermore, it is for the reaction gas starting mixture 3 advantageous when the molar ratio of propane contained in it to acrolein contained in it 1 to 4 , with preference from 1.5 to 3.5, particularly preferably 1.5 to 3 and very particularly preferably 1.5 or 2 to 2.5.

Der Gehalt des Reaktionsgasausgangsgemischs 3 an Methan und/oder Ethan wird in der Regel ≤ 8 Vol.-%, meist ≤ 5 Vol.-% und üblicherweise ≤ 3 Vol.-% bzw. ≤ 2 Vol.-% betragen. Häufig wird er jedoch mit Vorteil ≥ 0,5 Vol.-% betragen.The content of the reaction gas starting mixture 3 As a rule, methane and / or ethane will be ≦ 8% by volume, usually ≦ 5% by volume and usually ≦ 3% by volume or ≦ 2% by volume. Often, however, it will advantageously amount to ≥ 0.5% by volume.

Wie in der ersten Reaktionsstufe liegt auch in der zweiten Reaktionsstufe der Reaktionsdruck üblicherweise im Bereich von 1 bis 3 bar, und die Gesamtraumbelastung des Katalysatorfestbetts mit Reaktionsgas(ausgangs)gemisch 3 liegt vorzugsweise bei 1500 bis 4000 bzw. 6000 Nl/l·h oder mehr. Die Acroleinlast (die Acroleinbelastung des Katalysatorfestbetts) beträgt typisch 90 bis 190 Nl/l·h, oder bis 290 Nl/l·h oder mehr. Acroleinlasten oberhalb von 135 Nl/l·h, bzw. ≥ 140 Nl/l·h, oder ≥ 150 Nl/l·h, oder ≥ 160 Nl/l·h sind besonders bevorzugt, da das erfindungsgemäße Reaktionsgasausgangsgemisch 3 ebenfalls ein günstiges Heißpunktverhalten bedingt.As in the first reaction stage, the reaction pressure is also more common in the second reaction stage in the range of 1 to 3 bar, and the total space load of the fixed catalyst bed with reaction gas (exit) mixture 3 is preferably 1500 to 4000 or 6000 Nl / l · h or more. The acrolein load (the acrolein loading of the fixed catalyst bed) is typically 90 to 190 Nl / lh, or to 290 Nl / lh or more. Acrolein load above 135 Nl / l · h, or ≥ 140 Nl / l · h, or ≥ 150 Nl / l · h, or ≥ 160 Nl / l · h are particularly preferred because the reaction gas starting mixture according to the invention 3 also a favorable hot spot behavior caused.

Der Acroleinumsatz, bezogen auf einmaligen Durchgang des Reaktionsgasgemischs 3 durch das Katalysatorfestbett, beträgt zweckmäßig normalerweise ≥ 90 mol-% und die damit einhergehende Selektivität der Acrylsäurebildung ≥ 90 mol-%.The acrolein conversion, based on a single pass of the reaction gas mixture 3 through the fixed catalyst bed, it is expedient to be ≥90 mol% and the associated acrylic acid selectivity selectivity ≥90 mol%.

Bevorzugt wird der Einzonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor mit dem Beschickungsgasgemisch ebenfalls von oben angeströmt. Als Wärmeaustauschmittel wird auch in der zweiten Stufe in zweckmäßiger Weise eine Salzschmelze, bevorzugt aus 60 Gew.-% Kaliumnitrat (KNO3) und 40 Gew.-% Natriumnitrit (NaNO2) oder aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat (KNO3), 40 Gew.-% Natriumnitrit (NaNO2) und 7 Gew.-% Natriumnitrat (NaNO3) bestehend, eingesetzt. Über den Reaktor betrachtet können, wie bereits gesagt, Salzschmelze und Reaktionsgasgemisch 3 sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom geführt werden. Die Salzschmelze selbst wird bevorzugt mäanderförmig um die Kontaktrohre geführt.Preferably, the single-zone multiple contact tube fixed bed reactor is also supplied with the feed gas mixture from above. As a heat exchange agent, a salt melt, preferably from 60% by weight of potassium nitrate (KNO 3 ) and 40% by weight of sodium nitrite (NaNO 2 ) or of 53% by weight of potassium nitrate (KNO 3 ) is expediently also used in the second stage. 40 wt .-% sodium nitrite (NaNO 2 ) and 7 wt .-% sodium nitrate (NaNO 3 ) consisting used. Considered above the reactor, as already stated, molten salt and reaction gas mixture 3 be performed both in DC and in countercurrent. The molten salt itself is preferably guided meander-shaped around the catalyst tubes.

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

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

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

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

Vorgenannte Beschickungsvariante ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn als Katalysatoren solche gemäß Herstellungsbeispiel 5 der DE-A 100 46 928 oder solche gemäß DE-A 198 15 281 und als Inertmaterial Ringe aus Steatit mit der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm oder 7 mm × 7 mm × 3 mm (jeweils Außendurchmesser × Höhe × Innendurchmessser) verwendet werden. Hinsichtlich der Salzbadtemperatur gilt das in der DE-A 443 19 49 Gesagte. Sie wird in der Regel so gewählt, daß der erzielte Acroleinumsatz bei einfachem Durchgang normalerweise ≥ 90 mol-%, bzw. ≥ 95 mol-% oder ≥ 99 mol-% beträgt.The aforementioned feed variant is particularly useful if, as catalysts, those according to the preparation example 5 DE-A 100 46 928 or those according to DE-A 198 15 281 and as inert material rings made of steatite with the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm or 7 mm × 7 mm × 3 mm (outer diameter × height × inner diameter) be used. With regard to the salt bath temperature, the statements made in DE-A 443 19 49 apply. It is usually chosen so that the achieved acrolein conversion in a single pass is normally ≥ 90 mol%, or ≥ 95 mol% or ≥ 99 mol%.

Die Durchführung der Partialoxidation vom Acrolein zur Acrylsäure, kann mit den beschriebenen Katalysatoren aber auch z. B. in einem Zweizonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor durchgeführt werden, wie es die DE-199 10 508 beschreibt. Für den Acroleinumsatz gilt das oben Genannte. Auch im Fall der Durchführung einer wie vorstehend beschriebenen Acroleinpartialoxidation als zweite Reaktionsstufe einer zweistufigen Propylenoxidation zu Acrylsäure in einem Zweizonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor wird man zur Erzeugung des Beschickungsgasgemisches (Reaktionsgasausgangsgemischs 3) zweckmäßig unmittelbar das Produktgasgemisch der auf den ersten Schritt gerichteten Partialoxidation (gegebenenfalls nach erfolgter indirekter oder direkter (z. B. durch Zufuhr von Sekundärluft) Zwischenkühlung desselben) verwenden (wie sie vorstehend bereits beschrieben wurde). Der für die Acroleinpartialoxidation benötigte Sauerstoff wird vorzugsweise als Luft (gegebenenfalls aber auch als reiner molekularer Sauerstoff oder als Gemisch aus molekularem Sauerstoff und einem Inertgas) zugesetzt und z. B. dem Produktgasgemisch des ersten Schritts der zweistufigen Partialoxidation (Propylen → Acrolein) unmittelbar zugegeben. Er kann aber auch, wie bereits beschrieben, bereits im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 für die erste Reaktionsstufe enthalten sein.The implementation of the partial oxidation of acrolein to acrylic acid, but with the catalysts described but also z. B. in a two-zone multi-contact fixed bed reactor, as described in DE-199 10 508. For acrolein sales the above applies. Also in the case of carrying out acroleinpartialoxidation as described above as the second reaction stage of a two-stage propylene oxidation to acrylic acid in a two-zone Vielkontaktrohr fixed bed reactor to produce the feed gas mixture (reaction gas starting mixture 3 ) expediently directly use the product gas mixture of the partial oxidation directed to the first step (if appropriate after indirect or direct (eg by supplying secondary air) intercooling thereof) (as already described above). The oxygen required for the acrolein partial oxidation is preferably added as air (but optionally also as pure molecular oxygen or as a mixture of molecular oxygen and an inert gas) and z. B. the product gas mixture of the first step of the two-stage partial oxidation (propylene → acrolein) is added directly. But he can also, as already described, be already in the reaction gas starting mixture 2 be included for the first reaction stage.

Bei einer zweistufigen Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure mit unmittelbarer Weiterverwendung des Produktgasgemisches des ersten Schritts der Partialoxidation zur Beschickung des zweiten Schritts der Partialoxidation, wird man in der Regel zwei Einzonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktoren (bei hoher Reaktandenbelastung des Katalysatorbetts ist, wie ganz allgemein gültig, eine Gleichstromfahrweise zwischen Reaktionsgas und Salzbad (Wärmeträger) über den Rohrbündelreaktor betrachtet bevorzugt) oder zwei Zweizonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktoren hintereinanderschalten.at a two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid with immediate reuse of the product gas mixture of the first Partial oxidation step for charging the second step of Partial oxidation, one is usually two single-zone multi-contact fixed bed reactors (at high reactant loading of the catalyst bed is how completely generally valid, a Gleichstromfahrweise between reaction gas and salt bath (heat carrier) over the Tube reactor preferably) or two two-zone multi-contact tube fixed bed reactors daisy-chaining.

Eine gemischte Hintereinanderschaltung (Einzonen/Zweizonen oder umgekehrt) ist auch möglich.A mixed in series (one-zone / two-zone or vice versa) is possible, too.

Zwischen den Reaktoren kann sich ein Zwischenkühler befinden, der gegebenenfalls Inertschüttungen enthalten kann, die eine Filterfunktion ausüben können. Die Salzbadtemperatur von Vielkontaktrohrreaktoren für den ersten Schritt der zweistufigen Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure beträgt in der Regel 300 bis 400°C. Die Salzbadtemperatur von Vielkontaktrohrreaktoren für den zweiten Schritt der Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure, die Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure, beträgt meist 200 bis 350°C. Außerdem werden die Wärmeaustauschmittel (bevorzugt Salzschmelzen) normalerweise in solchen Mengen durch die relevanten Vielkontaktrohr-Festbettreaktoren geführt, dass der Unterschied zwischen ihrer Eingangs- und ihrer Ausgangstemperatur in der Regel ≤ 5°C beträgt. Wie bereits erwähnt, können beide Schritte der Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure aber auch wie in der DE-A 101 21 592 beschrieben in einem Reaktor an einer Beschickung vollzogen werden.Between The reactors may be an intercooler, if necessary Inert fillings included can, which can exercise a filter function. The salt bath temperature of multi-contact tube reactors for the first step of the two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid is usually 300 to 400 ° C. The salt bath temperature of multi-contact tube reactors for the second Step of the partial oxidation of propylene to acrylic acid, the Partial oxidation of acrolein to acrylic acid, is usually 200 to 350 ° C. In addition, will the heat exchange agents (preferably molten salts) normally in such amounts by the relevant multi-contact tube fixed bed reactors guided, that the difference between their input and their output temperature usually ≤ 5 ° C. As already mentioned, can however, both steps of the partial oxidation of propylene to acrylic acid also as described in DE-A 101 21 592 in a reactor on a Charging be done.

Es sei auch nochmals erwähnt, dass ein Teil des Reaktionsgasausgangsgemischs 2 für den ersten Schritt ("Propylen → Acrolein") aus der Partialoxidation kommendes Oxidationskreisgas (Restgas) sein kann.It should also be mentioned again that a part of the reaction gas starting mixture 2 for the first step ("propylene → acrolein") may be from the partial oxidation oxidizing gas (residual gas).

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

Bevorzugt wird solches Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes Oxidationskreisgas jedoch vorteilhaft ausschließlich in die gegebenenfalls als Propylenquelle fungierende heterogen katalysierte Propandehydrierung rückgeführt.Prefers Will such propane, molecular oxygen and possibly not reacted propylene-containing oxidation gas, however, advantageous exclusively in the optionally acting as a propylene heterogeneously catalyzed Propane dehydrogenation recycled.

Insgesamt bildet ein Rohrbündelreaktor innerhalb dessen sich die Katalysatorbeschickung längs der einzelnen Kontaktrohre mit Beendigung des ersten Reaktionsschrittes entsprechend ändert (derartige zweistufige Propylenpartialoxidationen im sogenannten „Single-Reactor" lehren z. B. die EP-A 91 13 13, die EP-A 97 98 13, die EP-A 99 06 36 und die DE-A 28 30 765) die einfachste Realisierungsform zweier Oxidationsstufen für die beiden Schritte der Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure. Gegebenenfalls wird dabei die Beschickung der Kontaktrohre mit Katalysator durch eine Inertmaterialschüttung unterbrochen.All in all forms a tube bundle reactor within which the catalyst feed along the individual Change contact tubes with completion of the first reaction step accordingly (such Two-stage propylene partial oxidations in the so-called "single reactor" teach, for example, the EP-A 91 13 13, EP-A 97 98 13, EP-A 99 06 36 and DE-A 28 30 765) the simplest form of realization of two oxidation states for the two Steps of partial oxidation of propylene to acrylic acid. Possibly In this case, the feed of the catalyst tubes with catalyst an inert material bed interrupted.

Vorzugsweise werden die beiden Oxidationsstufen jedoch in Form zweier hintereinander geschalteter Rohrbündelsysteme realisiert. Diese können sich in einem Reaktor befinden, wobei der Übergang von einem Rohrbündel zum anderen Rohrbündel von einer nicht im Kontaktrohr untergebrachten (zweckmäßigerweise begehbaren) Schüttung aus Inertmaterial gebildet wird. Während die Kontaktrohre in der Regel von einem Wärmeträger umspült werden, erreicht dieser eine wie vorstehend beschrieben angebrachte Inertmaterialschüttung nicht. Mit Vorteil werden daher die beiden Kontaktrohrbündel in räumlich voneinander getrennten Reaktoren untergebracht. In der Regel befindet sich dabei zwischen den beiden Rohrbündelreaktoren ein Zwischenkühler, um eine gegebenenfalls erfolgende Acroleinnachverbrennung im Produktgasgemisch, das die erste Oxidationszone verlässt, zu mindern. Die Reaktionstemperatur in der ersten Reaktionsstufe (Propylen → Acrolein) liegt in der Regel bei 300 bis 450°C, bevorzugt bei 320 bis 390°C. Die Reaktionstemperatur in der zweiten Reaktionsstufe (Acrolein → Acrylsäure) liegt in der Regel bei 200 bis 370°C, häufig bei 220 bis 330°C. Der Reaktionsdruck beträgt in beiden Oxidationszonen zweckmäßig 0,5 bis 5, vorteilhaft 1 bis 3 bar. Die Belastung (Nl/l·h) der Oxidationskatalysatoren mit Reaktionsgas beträgt in beiden Reaktionsstufen häufig 1500 bis 2500 Nl/l·h bzw. bis 4000 Nl/l·h. Die Belastung mit Propylen kann dabei bei 100 bis 200 oder 300 und mehr Nl/l·h liegen.Preferably However, the two oxidation states are in the form of two consecutively switched tube bundle systems realized. these can are in a reactor, the transition from a tube bundle to other tube bundle from a not in the contact tube accommodated (appropriately walkable) fill is formed from inert material. While the contact tubes in the Usually be lapped by a heat transfer medium, this does not reach an inert material bed attached as described above. Advantageously, therefore, the two catalyst tube bundles in spatially separate reactors accommodated. As a rule, this is between the two Tube reactors an intercooler, an optional acrolein afterburning in the product gas mixture, which leaves the first oxidation zone to reduce. The reaction temperature in the first reaction stage (propylene → acrolein) is usually at 300 to 450 ° C, preferably at 320 to 390 ° C. The reaction temperature in the second reaction stage (acrolein → acrylic acid) is usually at 200 to 370 ° C, often at 220 to 330 ° C. Of the Reaction pressure is in both oxidation zones appropriate 0.5 to 5, advantageously 1 to 3 bar. The load (Nl / l · h) of Oxidation catalysts with reaction gas is in both reaction stages often 1500 to 2500 Nl / l · h or up to 4000 Nl / l · h. The load of propylene can be 100 to 200 or 300 and more Nl / lh lie.

Prinzipiell können die beiden Oxidationsstufen beim erfindungsgemäßen Verfahren so gestaltet werden, wie es z. B. in der DE-A 198 37 517, der DE-A 199 10 506, der DE-A 199 10 508 sowie der DE-A 198 37 519 beschrieben ist.In principle, the two oxidation states in the process according to the invention can be designed as described, for. In DE-A 198 37 517, DE-A 199 10 506, DE-A 199 10 508 and DE-A 198 37 519 is described.

In beiden Reaktionsstufen wirkt sich dabei ein Überschuss an molekularem Sauerstoff relativ zur reaktionsstöchiometrisch erforderlichen Menge in der Regel vorteilhaft auf die Kinetik der jeweiligen Gasphasenpartialoxidation aus.In Both reaction stages have an excess of molecular oxygen relative to the reaction stoichiometric required amount usually beneficial to the kinetics of respective gas phase partial oxidation.

Prinzipiell ist die erfindungsgemäße heterogen katalysierte Gasphasen-Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure aber auch in einem einzigen Einzonenrohrbündelreaktor wie folgt realisierbar. Beide Reaktionsschritte erfolgen in einem Oxidationsreaktor der mit einem oder mehreren Katalysatoren beschickt ist, deren Aktivmasse ein die Elemente Mo, Fe und Bi enthaltendes Multimetalloxid ist, das die Umsetzung beider Reaktionsschritte zu katalysieren vermag. Selbstredend kann sich auch diese Katalysatorbeschickung längs der Reaktionskoordinate kontinuierlich oder abrupt ändern. Natürlich kann bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen zweistufigen Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure in Gestalt zweier hintereinandergeschalteter Oxidationsstufen aus dem das die erste Oxidationsstufe verlassenden Produktgasgemisch in selbigem enthaltenes, in der ersten Oxidationsstufe als Nebenprodukt entstandenes, Kohlenoxid und Wasserdampf bei Bedarf vor der Weiterleitung in die zweite Oxidationsstufe teilweise oder vollständig abgetrennt werden. Vorzugsweise wird man erfindungsgemäß eine Verfahrensweise wählen, die solch einer Abtrennung nicht vorsieht.in principle is the heterogeneous invention catalyzed gas phase partial oxidation of propylene to acrylic acid but also in a single single tube bundle reactor as follows feasible. Both reaction steps take place in an oxidation reactor of is charged with one or more catalysts whose active composition is a multimetal oxide containing Mo, Fe and Bi, which is capable of catalyzing the reaction of both reaction steps. Of course, this catalyst feed can also be along the reaction coordinate change continuously or abruptly. Naturally can in one embodiment a two-stage according to the invention Partial oxidation of propylene to acrylic acid in the form of two series-connected Oxidation levels from that leaving the first oxidation stage Product gas mixture contained selbigem, in the first oxidation stage by-product, carbon monoxide and water vapor as needed before passing to the second oxidation stage partially or Completely be separated. Preferably, according to the invention, a procedure choose, which does not provide for such a separation.

Als Quellen für eine zwischen beiden Oxidationsstufen durchgeführte Sauerstoffzwischeneinspeisung kommen, wie bereits gesagt, neben Luft (bevorzugt) sowohl reiner molekularer Sauerstoff als auch mit Inertgas wie CO2, CO, Edelgasen, N2 und/oder gesättigten Kohlenwasserstoffen verdünnter molekularer Sauerstoff in Betracht.As sources for an oxygen intermediate feed carried out between the two oxidation stages, as already mentioned, in addition to air (preferably) both pure molecular oxygen and inert molecular gas diluted with inert gas such as CO 2 , CO, noble gases, N 2 and / or saturated hydrocarbons are considered.

Durch Zudosieren von z. B. kalter Luft zu heißem Produktgasgemisch 2 kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch auf direktem Weg eine Abkühlung desselben bewirkt werden, bevor es als Bestandteil eines Reaktionsgasausgangsgemisch 3 weiterverwendet wird.By metering z. B. cold air to hot product gas mixture 2 can be effected in the context of the method according to the invention on a direct route, a cooling of the same, before it as a constituent of a reaction gas starting mixture 3 is used.

Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure wie in der EP-A 11 59 246, und ganz besonders bevorzugt wie in der WO 04/085365 sowie in der WO 04/085370 beschrieben. Erfindungsgemäß bevorzugt wird dabei als Acrolein enthaltendes Reaktionsgasausgangsgemisch jedoch ein Reaktionsgasausgangsgemisch 3 verwendet (dies kann insbesondere das Produktgasgemisch einer erfindungsgemäßen Erststufenpartialoxidation von Propylen zu Acrolein sein, das gegebenenfalls mit soviel Sekundärluft ergänzt wurde, dass das Verhältnis von molekularem Sauerstoff zu Acrolein in dem resultierenden Reaktionsgasausgangsgemisch 3 in jedem Fall 0,5 bis 1,5 beträgt). Insbesondere können alle Ausführungsbeispiele der vorgenannten Schriften so wie in diesen Schriften beschrieben durchgeführt werden, jedoch unter Anwendung eines Reaktionsgasausgangsgemischs 3 als Beschickungsgasgemisch. Insbesondere mit den in dieser Schrift als besonders bevorzugt und als beispielhaft ausgeführten Reaktionsgasausgangsgemischen 3. Die Schriften EP-A 1159246, WO 04/08536 und WO 04/085370 werden als integraler Bestandteil dieser Schrift betrachtet.According to the invention, the partial oxidation of acrolein to acrylic acid is carried out as described in EP-A 11 59 246, and very particularly preferably as described in WO 04/085365 and in WO 04/085370. According to the invention, however, a starting reaction gas mixture containing acrolein is preferred 3 used (this may in particular be the product gas mixture of a first-stage partial oxidation of propylene to acrolein according to the invention, which was optionally supplemented with sufficient secondary air that the ratio of molecular oxygen to acrolein in the resulting reaction gas starting mixture 3 in each case 0.5 to 1.5). In particular, all embodiments of the aforementioned publications can be carried out as described in these documents, but using a reaction gas starting mixture 3 as a feed gas mixture. In particular with the reaction gas starting mixtures which are particularly preferred in this document and which are exemplary 3 , The documents EP-A 1159246, WO 04/08536 and WO 04/085370 are considered an integral part of this document.

D.h., die erfindungsgemäße Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure lässt sich vorteilhaft an einem Katalysatorfestbett mit erhöhter Acroleinbelastung durchführen, das wenigstens zwei Temperaturzonen aufweist.that is, the partial oxidation according to the invention from acrolein to acrylic acid let yourself perform advantageous on a fixed catalyst bed with increased Acroleinbelastung, the has at least two temperature zones.

D.h., eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Partialoxidation des Acroleins zu Acrylsäure ist ein Verfahren, bei dem man das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 mit der Maßgabe über (durch) eine Festbettkatalysatorschüttung, deren Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo und V enthaltendes Multimetalloxid ist, führt, dass der Acroleinumsatz bei einmaligem Durchgang ≥ 90 mol-% und die damit einhergehende Selektivität der Acrylsäurebildung ≥ 90 mol-% betragen und das dadurch gekennzeichnet ist, dass

  • a) die Belastung der Festbettkatalysatorschüttung mit dem im Reaktionsgasausgangsgemisch 3 enthaltenen Acrolein ≥ 150 Nl Acrolein/l Festbettkatalysatorschüttung·h beträgt,
  • b) die Festbettkatalysatorschüttung aus einer in zwei räumlich aufeinanderfolgenden Reaktionszonen C*, D* angeordneten Festbettkatalysatorschüttung besteht, wobei die Temperatur der Reaktionszone C* 230 bis 270°C und die Temperatur der Reaktionszone D* 250 bis 300°C beträgt und gleichzeitig wenigstens 5°C oberhalb der Temperatur der Reaktionszone C* liegt,
  • c) das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 die Reaktionszonen C*, D* in der zeitlichen Abfolge „erst C*'', „dann D*'' durchströmt und
  • d) sich die Reaktionszone C* bis zu einem Umsatz des Acroleins von 55 bis 85 molerstreckt.
That is, an advantageous embodiment of the inventive partial oxidation of acrolein to acrylic acid is a process in which the reaction gas starting mixture 3 with the proviso over (through) a fixed-bed catalyst bed whose active material is at least one multimetal oxide containing the elements Mo and V, the acrolein conversion in a single pass is ≥ 90 mol% and the associated selectivity of acrylic acid formation is ≥ 90 mol% and which is characterized in that
  • a) the load of the fixed bed catalyst bed with that in the reaction gas starting mixture 3 acrolein ≥ 150 Nl acrolein / l fixed-bed catalyst bed · h,
  • b) the fixed-bed catalyst charge consists of a fixed-bed catalyst charge arranged in two successive reaction zones C *, D *, wherein the temperature of the reaction zone C * is 230 to 270 ° C and the temperature of the reaction zone D * 250 to 300 ° C and at the same time at least 5 ° C is above the temperature of the reaction zone C *,
  • c) the reaction gas starting mixture 3 the reaction zones C *, D * in the time sequence "first C *", then "D *" flows through and
  • d) the reaction zone C * extends to a conversion of acrolein of 55 to 85 mol.

Im übrigen wird auf die EP-A 1159246 verwiesen.Otherwise, will to EP-A 1159246.

D.h. aber auch, eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Partialoxidation des Acroleins zu Acrlysäure ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem man das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 mit der Maßgabe über eine Festbettkatalysatorschüttung, deren Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo und V enthaltendes Multimetalloxid ist, führt, dass

  • – die Festbettkatalysatorschüttung in zwei räumlich aufeinanderfolgenden Temperaturzonen C, D angeordnet ist,
  • – sowohl die Temperatur der Temperaturzone C als auch die Temperatur der Temperaturzone D eine Temperatur im Bereich von 230 bis 320°C ist,
  • – die Festbettkatalysatorschüttung aus wenigstens zwei räumlich aufeinanderfolgenden Festbettkatalysatorschüttungszonen besteht, wobei die volumenspezifische Aktivität innerhalb einer Festbettkatalysatorschüttungszone im wesentlichen konstant ist und in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 3 beim Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone sprunghaft zunimmt,
  • – sich die Temperaturzone C bis zu einem Umsatz des Acroleins von 45 bis 85 mol-% erstreckt,
  • – bei einmaligem Durchgang des Reaktionsgasausgangsgemisches 3 durch die gesamte Festbettkatalysatorschüttung der Acroleinumsatz ≥ 90 mol-% und die Selektivität der Acrylsäurebildung, bezogen auf umgesetztes Acrolein, ≥ 90 mol-% beträgt,
  • – die zeitliche Abfolge, in der das Reaktionsgasgemisch 3 die Temperaturzonen C, D durchströmt, der alphabetischen Abfolge der Temperaturzonen entspricht,
  • – die Belastung der Festbettkatalysatorschüttung mit dem im Reaktionsgasausgangsgemisch 3 enthaltenen Acrolein ≥ 70 Nl Acrolein/l Festbettkatalysatorschüttung·h beträgt, und
  • – die Differenz TmaxC – TmaxD, gebildet aus der höchsten Temperatur TmaxC, die das Reaktionsgasgemisch 3 innerhalb der Temperaturzone C aufweist, und der höchsten Temperatur TmaxD die das Reaktionsgasgemisch 3 innerhalb der Temperaturzone D aufweist, ≥ 0°C beträgt,
und das zusätzlich dadurch gekennzeichnet ist, dass der Übergang von der Temperaturzone C in die Temperaturzone D in der Festbettkatalysatorschüttung nicht mit einem Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone zusammenfällt.In other words, a very particularly preferred embodiment of the partial oxidation of the acrolein according to the invention to acrylic acid is a process according to the invention in which the starting reaction gas mixture 3 with the proviso of a fixed bed catalyst bed, the active material is at least one of the elements Mo and V-containing multimetal, leads that
  • The fixed catalyst bed is arranged in two spatially successive temperature zones C, D,
  • Both the temperature of the temperature zone C and the temperature of the temperature zone D is a temperature in the range of 230 to 320 ° C,
  • - The fixed bed catalyst bed consists of at least two spatially sequential fixed bed catalyst bed zones, wherein the volume-specific activity is substantially constant within a fixed bed catalyst bed and in the flow direction of the reaction gas mixture 3 increases abruptly during the transition from one fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone,
  • The temperature zone C extends to a conversion of the acrolein of 45 to 85 mol%,
  • - With a single pass of the starting reaction gas mixture 3 the acrolein conversion is ≥90 mol% and the selectivity of the acrylic acid formation, based on reacted acrolein, is ≥90 mol% through the entire fixed-bed catalyst bed,
  • - The time sequence in which the reaction gas mixture 3 the temperature zones C, D flows through, which corresponds to the alphabetical sequence of the temperature zones,
  • - The burden of fixed bed catalyst bed with that in the starting reaction gas mixture 3 acrolein ≥ 70 Nl acrolein / l fixed bed catalyst bed · h, and
  • - The difference T maxC - T maxD , formed from the highest temperature T maxC , the reaction gas mixture 3 within the temperature zone C, and the highest temperature T maxD the the reaction gas mixture 3 within the temperature zone D, ≥ 0 ° C,
and additionally characterized in that the transition from the temperature zone C to the temperature zone D in the fixed bed catalyst bed does not coincide with a transition from one fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone.

Nähere Angaben zu dieser Verfahrensweise finden sich in der WO 04/085370, die integraler Bestandteil dieser Schrift ist, sowie im weiteren Verlauf dieser Schrift bei der Beschreibung der besonders bevorzugten zweistufigen Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure.Details For this procedure can be found in WO 04/085370, the integral Part of this document is, as well as in the further course of this Scripture in the description of the most preferred two-stage Partial oxidation of propylene to acrylic acid.

Eine solche bevorzugte zweistufige Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure kann vorteilhaft wie in der EP-A 1159248 sowie in der WO 04/085367 beschrieben durchgeführt werden, jedoch mit dem Unterschied, dass als Reaktionsgasausgangsgemisch für die erste Oxidationsstufe (Propylen zu Acrolein) ein erfindungsgemäßes Reaktionsgasausgangsgemisch 2 verwendet wird (insbesondere auch in den Ausführungsbeispielen der EP-A 1159248 sowie der WO 04/085367; beide Schriften bilden einen integralen Bestandteil dieser Schrift).Such a preferred two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid can advantageously be carried out as described in EP-A 1159248 and in WO 04/085367, but with the difference that the reaction gas starting mixture for the first oxidation stage (propylene to acrolein) is a reaction gas starting mixture according to the invention 2 is used (especially in the embodiments of EP-A 1159248 and WO 04/085367, both writings form an integral part of this document).

D.h., man wird zunächst ein erfindungsgemäßes Reaktionsgasausgangsgemisch 2 in einer ersten Reaktionsstufe mit der Maßgabe über (durch) eine Festbettkatalysatorschüttung 1, deren Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo, Fe und Bi enthaltendes Multimetalloxid ist, führen, dass der Propylenumsatz bei einmaligem Durchgang 90 mol-% und die damit einhergehende Selektivität der Acroleinbildung sowie der Acrylsäurenebenproduktbildung zusammengenommen ≥ 90 mol-% betragen, die Temperatur des die erste Reaktionsstufe verlassenden Produktgasgemischs 2 durch indirekte und/oder direkte Kühlung gegebenenfalls verringern und dem Produktgasgemisch 2 gegebenenfalls molekularen Sauerstoff und/oder Inertgas zugeben, und danach als Acrolein, molekularen Sauerstoff und wenigstens ein Inertgas enthaltendes Reaktionsgasausgangsgemisch 3, das den molekularen Sauerstoff und das Acrolein in einem molaren Verhältnis O2:C3H4O ≥ 0,5 enthält, in einer zweiten Reaktionsstufe mit der Maßgabe über (durch) eine Festbettkatalysatorschüttung 2, deren Aktivmasse wenigstens ein Molybdän und Vanadin enthaltendes Multimetalloxid ist, führen, dass der Acroleinumsatz bei einmaligem Durchgang ≥ 90 mol-% und die Selektivität der über beide Reaktionsstufen bilanzierten Acrylsäurebildung, bezogen auf umgesetztes Propylen, ≥ 80 mol-% beträgt und dabei weiterhin so verfahren, dass

  • a) die Belastung der Festbettkatalysatorschüttung 1 mit dem im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenen Propen > 160 Nl Propen/l Festbettkatalysatorschüttung 1·h beträgt,
  • b) die erste Festbettkatalysatorschüttung aus einer in zwei räumlich aufeinanderfolgenden Reaktionszonen A*, B* angeordneten Festbettkatalysatorschüttung besteht, wobei die Temperatur der Reaktionszone A* 300 bis 390°C und die Temperatur der Reaktionszone B* 305 bis 420°C beträgt und gleichzeitig wenigstens 5°C oberhalb der Temperatur der Reaktionszone A* liegt,
  • c) das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 die Reaktionszonen A*, B* in der zeitlichen Abfolge „erst A*'', „dann B*'' durchströmt,
  • d) die Reaktionszone A* sich bis zu einem Umsatz des Propens von 40 bis 80 mol-% erstreckt,
  • e) die Belastung der Festbettkatalysatorschüttung 2 mit dem im Reaktionsgasausgangsgemisch 3 enthaltenen Acrolein ≥ 140 Nl Acrolein/l Festbettkatalysatorschüttung 2·h beträgt,
  • f) die Festbettkatalysatorschüttung 2 aus einer in zwei räumlich aufeinanderfolgenden Reaktionszonen C*, D* angeordneten Festbettkatalysatorschüttung 2 besteht, wobei die Temperatur der Reaktionszone C* 230 bis 270°C und die Temperatur der Reaktionszone D* 250 bis 300°C beträgt und gleichzeitig wenigstens 10°C oberhalb der Reaktionszone C* liegt,
  • g) das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 die Rektionszonen C*, D* in der zeitlichen Abfolge „erst C*'', „dann D*'' durchströmt und
  • h) sich die Reaktionszone C* bis zu einem Umsatz des Acroleins von 55 bis 85 mol-% erstreckt.
That is, it is first an inventive reaction gas starting mixture 2 in a first reaction stage with the proviso over (through) a fixed bed catalyst bed 1 , whose active material is at least one of the elements Mo, Fe and Bi containing multimetal lead, that the propylene conversion in a single pass 90 mol% and the concomitant selectivity of acrolein formation and Acrylsäurenebenproduktbildung taken together be ≥ 90 mol%, the temperature of the first reaction stage leaving product gas mixture 2 optionally reduce by indirect and / or direct cooling and the product gas mixture 2 optionally add molecular oxygen and / or inert gas, and thereafter as acrolein, molecular oxygen and at least one inert gas containing reaction gas starting mixture 3 containing the molecular oxygen and the acrolein in a molar ratio O 2 : C 3 H 4 O ≥ 0.5, in a second reaction stage, with the proviso over (through) a fixed bed catalyst bed 2 , whose active material is at least one multimetal oxide containing molybdenum and vanadium, lead to the acrolein conversion in a single pass ≥ 90 mol% and the selectivity of the averaged over both reaction stages of acrylic acid formation, based on reacted propylene, ≥ 80 mol% and continue to do so proceed that way
  • a) the load of the fixed bed catalyst bed 1 with the starting gas in the reaction mixture 2 propene> 160 Nl propene / l fixed-bed catalyst bed 1 × h,
  • b) the first fixed-bed catalyst charge consists of a fixed-bed catalyst charge arranged in two spatially successive reaction zones A *, B *, the temperature of the reaction zone A * 300 to 390 ° C and the temperature of the reaction zone B * is 305 to 420 ° C and at the same time at least 5 ° C above the temperature of the reaction zone A *,
  • c) the reaction gas starting mixture 2 flows through the reaction zones A *, B * in the time sequence "first A *", then "B *",
  • d) the reaction zone A * extends to a conversion of the propene of 40 to 80 mol%,
  • e) the load of the fixed bed catalyst bed 2 with the starting gas in the reaction mixture 3 acrolein ≥ 140 Nl acrolein / l fixed-bed catalyst bed 2 × h,
  • f) the fixed bed catalyst bed 2 from a fixed bed catalyst bed arranged in two spatially successive reaction zones C *, D * 2 where the temperature of the reaction zone C * is 230 to 270 ° C and the temperature of the reaction zone D * is 250 to 300 ° C and at the same time at least 10 ° C above the reaction zone C *,
  • g) the reaction gas starting mixture 3 the reaction zones C *, D * in the time sequence "first C *", then "D *" flows through and
  • h) the reaction zone C * extends to a conversion of the acrolein of 55 to 85 mol%.

Im übrigen wird auf die EP-A 1159248 verwiesen.Otherwise, will to EP-A 1159248.

Besonders bevorzugt wird man sie jedoch gemäß der WO 04/085369 durchführen, die integraler Bestandteil dieser Schrift ist, jedoch mit dem Unterschied, dass als Reaktionsgasausgangsgemisch für die erste Oxidationsstufe (Propylen zu Acrolein) ein erfindungsgemäßes Reaktionsgasausgangsgemisch 2 verwendet wird (insbesondere auch in den Ausführungsbeispielen der WO 04/085369).However, it is particularly preferred to carry them out according to WO 04/085369, which is an integral part of this document, but with the difference that the reaction gas starting mixture for the first oxidation stage (propylene to acrolein) is a reaction gas starting mixture according to the invention 2 is used (especially in the embodiments of WO 04/085369).

D. h., man wird zunächst ein erfindungsgemäßes Reaktionsgasausgangsgemisch 2 in einer ersten Reaktionsstufe mit der Maßgabe über eine Festbettkatalysatorschüttung 1, deren Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo, Fe und Bi enthaltendes Multimetalloxid ist, führen, dass

  • – die Festbettkatalysatorschüttung 1 in zwei räumlich aufeinanderfolgenden Temperaturzonen A, B angeordnet ist,
  • – sowohl die Temperatur der Temperaturzone A als auch die Temperatur der Temperaturzone B eine Temperatur im Bereich von 290 bis 380°C ist,
  • – die Festbettkatalysatorschüttung 1 aus wenigstens zwei räumlich aufeinander folgenden Festbettkatalysatorschüttungszonen besteht, wobei die volumenspezifische Aktivität innerhalb einer Festbettkatalysatorschüttungszone im wesentlichen konstant ist und in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 2 beim Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone sprunghaft zunimmt,
  • – sich die Temperaturzone A bis zu einem Umsatz des Propens von 40 bis 80 mol-% erstreckt,
  • – bei einmaligem Durchgang des Reaktionsgasausgangsgemisches 2 durch die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 1 der Propenumsatz ≥ 90 mol-% und die Selektivität der Acroleinbildung sowie der Acrylsäurenebenproduktbildung zusammengenommen und bezogen auf umgesetztes Propen ≥ 90 mol-% beträgt,
  • – die zeitliche Abfolge, in der das Reaktionsgasgemisch 2 die Temperaturzonen A, B durchströmt, der alphabetischen Abfolge der Temperaturzonen A, B entspricht,
  • – die Belastung der Festbettkatalysatorschüttung 1 mit dem im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenen Propen ≥ 90 Nl Propen/l Festbettkatalysatorschüttung 1·h beträgt, und
  • – die Differenz TmaxA – TmaxB, gebildet aus der höchsten Temperatur TmaxA, die das Reaktionsgasgemisch 2 innerhalb der Temperaturzone A aufweist, und der höchsten Temperatur TmaxB, die das Reaktionsgasgemisch 2 innerhalb der Temperaturzone B aufweist, ≥ 0°C beträgt, danach die Temperatur des die erste Reaktionsstufe verlassenden Produktgasgemisches 2 durch Kühlung gegebenenfalls verringern und dem Produktgasgemisch 2 gegebenenfalls molekularen Sauerstoff und/oder Inertgas, vorzugsweise gegebenenfalls Luft, zugeben, und es anschließend als Acrolein, molekularen Sauerstoff und wenigstens ein Inertgas enthaltendes Reaktionsgasausgangsgemisch 3, das den molekularen Sauerstoff und das Acrolein in einem molaren Verhältnis O2:C3H4O ≥ 0,5 enthält, in einer zweiten Reaktionsstufe mit der Maßgabe über eine Festbettkatalysatorschüttung 2, deren Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo und V enthaltendes Multimetalloxid ist, führen, dass
  • – die Festbettkatalysatorschüttung 2 in zwei räumlich aufeinanderfolgenden Temperaturzonen C, D angeordnet ist,
  • – sowohl die Temperatur der Temperaturzone C als auch die Temperatur der Temperaturzone D eine Temperatur im Bereich von 230 bis 320°C ist,
  • – die Festbettkatalysatorschüttung 2 aus wenigstens zwei räumlich aufeinanderfolgenden Festbettkatalysatorschüttungszonen besteht, wobei die volumenspezifi sche Aktivität innerhalb einer Festbettkatalysatorschüttungszone im wesentlichen konstant ist und in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 3 beim Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone sprunghaft zunimmt,
  • – sich die Temperaturzone C bis zu einem Umsatz des Acroleins von 45 bis 85 mol-% erstreckt,
  • – bei einmaligem Durchgang des Reaktionsgasausgangsgemisches 3 durch die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 2 der Acroleinumsatz ≥ 90 mol-% und die Selektivität der Acrylsäurebildung, bezogen auf über beide Reaktionsstufen umgesetztes Propen, ≥ 80 mol-% beträgt,
  • – die zeitliche Abfolge, in der das Reaktionsgasgemisch 3 die Temperaturzonen C, D durchströmt, der alphabetischen Abfolge der Temperaturzonen C, D entspricht,
  • – die Belastung der Festbettkatalysatorschüttung 2 mit dem im Reaktionsgasausgangsgemisch 3 enthaltenen Acrolein ≥ 70 Nl Acrolein/l Festbettkatalysatorschüttung 2·h beträgt, und
  • – die Differenz TmaxC – TmaxD gebildet aus der höchsten Temperatur TmaxC, die das Reaktionsgasgemisch 3 innerhalb der Temperaturzone C aufweist, und der höchsten Temperatur TmaxD, die das Reaktionsgasgemisch 3 innerhalb der Temperaturzone D aufweist, ≥ 0°C beträgt,
mit der Maßgabe, dass das Verfahren zusätzlich dadurch gekennzeichnet ist, dass weder der Übergang von der Temperaturzone A in die Temperaturzone B in der Festbettkatalysatorschüttung 1, noch der Übergang von der Temperaturzone C in die Temperaturzone D in der Festbettkatalysatorschüttung 2 mit einem Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone zusammenfällt.D. h., It is first an inventive reaction gas starting mixture 2 in a first reaction stage with the proviso over a fixed bed catalyst bed 1 , whose active material is at least one containing the elements Mo, Fe and Bi multimetal, lead that
  • - The fixed bed catalyst bed 1 is arranged in two spatially successive temperature zones A, B,
  • Both the temperature of the temperature zone A and the temperature of the temperature zone B is a temperature in the range from 290 to 380 ° C,
  • - The fixed bed catalyst bed 1 consists of at least two spatially sequential fixed-bed catalyst bed zones, wherein the volume-specific activity within a fixed-bed catalyst bed zone is substantially constant and in the flow direction of the reaction gas mixture 2 increases abruptly during the transition from one fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone,
  • The temperature zone A extends to a conversion of the propene of 40 to 80 mol%,
  • - With a single pass of the starting reaction gas mixture 2 through the entire fixed bed catalyst bed 1 the propene conversion is ≥90 mol% and the selectivity of the formation of acrolein and the by-product of acrylic acid by-product taken together is ≥90 mol%, based on the amount of propene converted,
  • - The time sequence in which the reaction gas mixture 2 the temperature zones A, B flows through, corresponds to the alphabetical sequence of the temperature zones A, B,
  • - The burden of fixed bed catalyst bed 1 with the starting gas in the reaction mixture 2 Propene ≥ 90 Nl propene / l fixed-bed catalyst bed 1 · H is, and
  • - The difference T maxA - T maxB , formed from the highest temperature T maxA , the reaction gas mixture 2 within the temperature zone A, and the highest temperature T maxB containing the reaction gas mixture 2 within the temperature zone B, ≥ 0 ° C, then the temperature of the first reaction stage leaving the product gas mixture 2 optionally reduce by cooling and the product gas mixture 2 optionally molecular oxygen and / or inert gas, preferably optionally air, and then adding it as acrolein, molecular oxygen and at least one inert gas containing reaction gas starting mixture 3 containing the molecular oxygen and the acrolein in a molar ratio of O 2 : C 3 H 4 O ≥ 0.5, in a second reaction stage, as determined by a fixed bed catalyst bed 2 , whose active material is at least one multimetal oxide containing the elements Mo and V, lead that
  • - The fixed bed catalyst bed 2 is arranged in two spatially successive temperature zones C, D,
  • Both the temperature of the temperature zone C and the temperature of the temperature zone D is a temperature in the range of 230 to 320 ° C,
  • - The fixed bed catalyst bed 2 consists of at least two spatially sequential fixed bed catalyst bed zones, the volume-specific activity within a fixed bed catalyst bed zone being substantially constant and in the flow direction of the reaction gas mixture 3 in the transition from one fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone increases dramatically,
  • The temperature zone C extends to a conversion of the acrolein of 45 to 85 mol%,
  • - With a single pass of the starting reaction gas mixture 3 through the entire fixed bed catalyst bed 2 the acrolein conversion is ≥90 mol% and the selectivity of the acrylic acid formation, based on propene reacted over both reaction stages, is ≥80 mol%,
  • - The time sequence in which the reaction gas mixture 3 the temperature zones C, D flows through, corresponds to the alphabetical sequence of the temperature zones C, D,
  • - The burden of fixed bed catalyst bed 2 with the starting gas in the reaction mixture 3 acrolein ≥ 70 Nl acrolein / l fixed-bed catalyst bed 2 × h, and
  • - The difference T maxC - T maxD formed from the highest temperature T maxC , which is the reaction gas mixture 3 within the temperature zone C, and the highest temperature T maxD , which is the reaction gas mixture 3 within the temperature zone D, ≥ 0 ° C,
with the proviso that the method is additionally characterized in that neither the transition from the temperature zone A in the temperature zone B in the fixed bed catalyst bed 1 , nor the transition from the temperature zone C in the temperature zone D in the fixed-bed catalyst bed 2 coincides with a transition from one fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone.

Unter der Temperatur einer Temperaturzone wird dabei die Temperatur des in der Temperaturzone befindlichen Teils der Festbettkatalysatorschüttung bei Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens, jedoch in Abwesenheit einer chemischen Reaktion verstanden. Ist diese Temperatur innerhalb der Temperaturzone nicht konstant, so meint der Begriff Temperatur einer Temperaturzone hier den (Zahlen)mittelwert der Temperatur der Festbettkatalysatorschüttung längs der Reaktionszone. Wesentlich ist dabei, dass die Temperierung der einzelnen Temperaturzonen im wesentlichen unabhängig voneinander erfolgt.Under The temperature of a temperature zone is the temperature of the in the temperature zone located part of the fixed bed catalyst bed at exercise of the method according to the invention, but understood in the absence of a chemical reaction. is this temperature is not constant within the temperature zone, so The term temperature of a temperature zone here means the (numbers) mean value the temperature of the fixed catalyst bed along the reaction zone. Essential is that the temperature of the individual temperature zones in essentially independent from each other.

Da sowohl die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Propen zu Acrolein als auch die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Acrolein zu Acrylsäure eine ausgeprägt exotherme Reaktion ist, ist sowohl die Temperatur des Reaktionsgasgemisches 2 als auch die Temperatur des Reaktionsgasgemisches 3 beim reaktiven Durchgang durch die Festbettkatalysatorschüttung 1 bzw. Festbettkata lysatorschüttung 2 in der Regel von der Temperatur einer Temperaturzone verschieden. Sie liegt normalerweise oberhalb der Temperatur der Temperaturzone und durchläuft innerhalb einer Temperaturzone in der Regel ein Maximum (Heißpunktmaximum) oder fällt von einem Maximalwert ausgehend ab.Since both the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of propene to acrolein and the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein to acrylic acid is a pronounced exothermic reaction, both the temperature of the reaction gas mixture 2 as well as the temperature of the reaction gas mixture 3 during the reactive passage through the fixed-bed catalyst bed 1 or Festbettkata lysatorschüttung 2 usually different from the temperature of a temperature zone. It is usually above the temperature of the temperature zone and usually passes through a maximum (hotspot maximum) within a temperature zone or decreases starting from a maximum value.

In der Regel wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Differenz TmaxA – TmaxB nicht mehr als 80°C betragen. Erfindungsgemäß bevorzugt beträgt TmaxA – TmaxB ≥ 3°C und ≤ 70°C. Ganz besonders bevorzugt beträgt TmaxA – TmaxB beim erfindungsgemäßen Verfahren ≥ 20°C und ≤ 60°C.As a rule, in the method according to the invention the difference T maxA - T maxB will not be more than 80 ° C. According to the invention, T maxA -T maxB ≥ 3 ° C. and 70 ° C. is preferred. With very particular preference, T maxA -T maxB in the process according to the invention is ≥ 20 ° C. and ≦ 60 ° C.

Die erfindungsgemäß geforderten Differenzen TmaxA – TmaxB stellen sich bei der Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahren im Fall von eher niederen (≥ 90 Nl/l·h und ≤ 160 Nl/l·h) Propenbelastungen der Festbettkatalysatorschüttung 1 normalerweise dann ein, wenn einerseits sowohl die Temperatur der Reaktionszone A als auch die Temperatur der Reaktionszone B im Bereich von 290 bis 380°C liegt und andererseits die Differenz zwischen der Temperatur der Reaktionszone B (TB) und der Temperatur der Reaktionszone A (TA), d.h., TB – TA, ≤0°C und ≥ –20°C oder ≥ –10°C bzw ≤ 0°C und ≥ –5°C, oder häufig ≤ 0°C und ≥ –3°C beträgt.The inventively required differences T maxA - T maxB are in the practice of the method according to the invention in the case of rather low (≥ 90 Nl / l · h and ≤ 160 Nl / l · h) Propenbelastungen the fixed bed catalyst bed 1 normally when on the one hand both the temperature of the reaction zone A and the temperature of the reaction zone B is in the range of 290 to 380 ° C and on the other hand the difference between the temperature of the reaction zone B (T B ) and the temperature of the reaction zone A (T A ), ie, T B - T A , ≤ 0 ° C and ≥ -20 ° C or ≥ -10 ° C or ≤ 0 ° C and ≥ -5 ° C, or frequently ≤ 0 ° C and ≥ -3 ° C is.

Bei Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter (erfindungsgemäß bevorzugt) erhöhten Propenbelastungen (≥ 160 Nl/l·h und ≤ 300 Nl/l·h, bzw. ≤ 600 Nl/l · h) stellen sich die erfindungsgemäß geforderten Differenzen TmaxA – TmaxB normalerweise dann ein, wenn einerseits sowohl die Temperatur der Reaktionszone A als auch die Temperatur der Reaktionszone B im Bereich von 290 bis 380°C liegt und TB – TA ≥ 0°C und ≤ 50°C, oder ≥ 5°C und ≤ 45°C, oder ≥ 10°C und ≤ 40°C, oder ≥ 15°C und ≤ 30°C oder ≤ 35°C (z.B. 20°C oder 25°C) beträgt.When the process according to the invention is carried out under increased propene loadings (≥ 160 Nl / l · h and ≤ 300 Nl / l · h, or ≤ 600 Nl / l · h, respectively), the differences T maxA -T maxB required according to the invention arise normally when on the one hand both the temperature of the reaction zone A and the temperature of the reaction zone B in the range of 290 to 380 ° C and T B - T A ≥ 0 ° C and ≤ 50 ° C, or ≥ 5 ° C and ≤ 45 ° C, or ≥ 10 ° C and ≤ 40 ° C, or ≥ 15 ° C and ≤ 30 ° C or ≤ 35 ° C (eg 20 ° C or 25 ° C).

Die vorgenannte Aussage betreffend die Temperaturdifferenzen TB – TA gilt regelmäßig auch dann, wenn die Temperatur der Reaktionszone A im bevorzugten Bereich von 305 bis 365°C bzw. im besonders bevorzugten Bereich von 310 bis 340°C liegt.The aforementioned statement regarding the temperature differences T B - T A applies regularly even if the temperature of the reaction zone A in the preferred range of 305 to 365 ° C or in the most preferred range of 310 to 340 ° C.

Die Propenbelastung der Festbettkatalysatorschüttung 1 kann somit beim beschriebenen Verfahren z.B. ≥ 90 Nl/l·h und ≤ 300 Nl/l·h, oder ≥ 110 Nl/l·h und ≤ 280 Nl/l·h oder ≥ 130 Nl/l·h und ≤ 260 Nl/l·h, oder ≥ 150 Nl/l·h und ≤ 240 Nl/l·h, oder ≥ 170 Nl/l·h und ≤ 220 Nl/l·h, oder ≥ 190 Nl/l·h und ≤ 200 Nl/l·h betragen.The propene loading of the fixed bed catalyst bed 1 Thus, in the described process, for example, 90 Nl / l · h and ≦ 300 Nl / l · h, or ≥ 110 Nl / l · h and ≦ 280 Nl / l · h or ≥ 130 Nl / l · h and ≦ 260 Nl / lh, or ≥ 150 Nl / l · hr and ≤ 240 Nl / l · hr, or ≥ 170 Nl / l · h and ≤ 220 Nl / l · h, or ≥ 190 Nl / l · h and ≤ 200 Nl / l · h.

Erfindungsgemäß bevorzugt erstreckt sich die Temperaturzone A bis zu einem Umsatz des Propens von 50 bis 70 mol-% bzw. 60 bis 70 mol-%.According to the invention, the temperature zone A preferably extends to a conversion of the propene from 50 to 70 mol% and 60 to 70 mol%, respectively.

In der Regel wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Differenz TmaxC – TmaxD nicht mehr als 75°C betragen. Erfindungsgemäß bevorzugt beträgt TmaxC – TmaxD ≥ 3°C und ≤ 60°C. Ganz besonders bevorzugt beträgt TmaxC – TmaxD beim erfindungsgemäßen Verfahren ≥ 5°C und ≤ 40°C.As a rule, in the method according to the invention the difference T maxC - T maxD will not be more than 75 ° C. According to the invention, T maxC - T maxD ≥ 3 ° C and ≤ 60 ° C. With very particular preference T maxC - T maxD in the process according to the invention is ≥ 5 ° C and ≤ 40 ° C.

Die erfindungsgemäß geforderten Differenzen TmaxC – TmaxD stellen sich bei der Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahren im Fall von eher niederen (≥70 Nl/l·h und ≤ 150 Nl/l·h) Acroleinbelastungen der Festbettkatalysatorschüttung 2 normalerweise dann ein, wenn einerseits sowohl die Temperatur der Reaktionszone C als auch die Temperatur der Reaktionszone D im Bereich von 230 bis 320°C liegt und andererseits die Differenz zwischen der Temperatur der Reaktionszone D (TD) und der Temperatur der Reaktionszone C (TC), d.h., TD – TC, ≤ 0°C und ≥ –20°C oder ≥ –10°C bzw. ≤ 0°C und ≥ –5°C, oder häufig ≤ 0°C und ≥ –3°C beträgt.The inventively required differences T maxC - T maxD are in the practice of the inventive method in the case of rather low (≥70 Nl / l · h and ≤ 150 Nl / l · h) Acroleinbelastungen the fixed bed catalyst bed 2 normally when on the one hand both the temperature of the reaction zone C and the temperature of the reaction zone D is in the range of 230 to 320 ° C and on the other hand, the difference between the temperature of the reaction zone D (T D ) and the temperature of the reaction zone C (T. C ), ie, T D -T C , ≤ 0 ° C and ≥ -20 ° C or ≥ -10 ° C or ≤ 0 ° C and ≥ -5 ° C, or frequently ≤ 0 ° C and ≥ -3 ° C is.

Bei Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter erhöhten Propenbelastungen und damit gleichzeitig erhöhten Acroleinbelastungen (≥ 150 Nl/l·h und ≤ 300 Nl/l·h, bzw. ≤ 600 Nl/l·) stellen sich die erfindungsgemäß geforderten Differenzen TmaxC – TmaxD normalerweise dann ein, wenn einerseits sowohl die Temperatur der Reaktionszone C als auch die Temperatur der Reaktionszone D im Bereich von 230 bis 320°C liegt und TD – TC ≥ 0°C und ≤ 40°C, oder ≥ 5°C und ≤ 35°C, bzw. 30°C, oder ≥ 10°C und ≤ 25°C, bzw. ≤ 20°C, oder ≤ 15°C beträgt.When the process according to the invention is carried out under increased propene loadings and thus simultaneously increased acrolein loadings (≥ 150 Nl / l ·h and ≦ 300 Nl / l ·h, or ≦ 600 Nl / l ·), the differences T maxC -T maxD required according to the invention arise normally when on the one hand both the temperature of the reaction zone C and the temperature of the reaction zone D in the range of 230 to 320 ° C and T D - T C ≥ 0 ° C and ≤ 40 ° C, or ≥ 5 ° C and ≤ 35 ° C, or 30 ° C, or ≥ 10 ° C and ≤ 25 ° C, or ≤ 20 ° C, or ≤ 15 ° C.

Die vorgenannte Aussage betreffend die Temperaturdifferenzen TC – TC gilt regelmäßig auch dann, wenn die Temperatur der Reaktionszone C im bevorzugten Bereich von 250 bis 300°C bzw. im besonders bevorzugten Bereich von 260 bis 280°C liegt.The aforementioned statement regarding the temperature differences T C - T C applies regularly even if the temperature of the reaction zone C in the preferred range of 250 to 300 ° C or in the most preferred range of 260 to 280 ° C.

Die Acroleinbelastung der Festbettkatalysatorschüttung 2 kann somit beim erfindungsgemäßen Verfahren z. B. ≥ 70 Nl/l· bzw. ≥ 90 Nl/l·h und ≤ 300 Nl/l·h, oder ≥ 110 Nl/l· und ≤ 280 Nl/l· oder ≥ 130 Nl/l·h und ≤ 260 Nl/l·, oder ≥ 150 Nl/l·h und ≤ 240 Nl/l·, oder ≥ 170 Nl/l· und ≤ 220 Nl/l·h, oder ≥ 190 Nl/l·h und ≤ 200 Nl/l· betragen.The acrolein loading of the packed catalyst bed 2 can thus z. ≥ 70 Nl / l · or ≥ 90 Nl / l · h and ≤ 300 Nl / l · h, or ≥ 110 Nl / l · and ≤ 280 Nl / l · or ≥ 130 Nl / l · h and ≤ 260 Nl / l ·, or ≥ 150 Nl / l · h and ≤ 240 Nl / l ·, or ≥ 170 Nl / l · and ≤ 220 Nl / l · h, or ≥ 190 Nl / l · h and ≤ 200 Nl / l · amount.

Erfindungsgemäß bevorzugt erstreckt sich die Temperaturzone C bis zu einem Umsatz des Acroleins von 50 bis 85 mol-% bzw. 60 bis 85 mol-%.According to the invention preferred The temperature zone C extends to a conversion of the acrolein of 50 to 85 mol% or 60 to 85 mol%.

Der Arbeitsdruck kann dabei in beiden Reaktionsstufen sowohl unterhalb von Normaldruck (z. B. bis zu 0,5 bar) als auch oberhalb von Normaldruck liegen. Typischerweise wird der Arbeitsdruck in den beiden Reaktionsstufen bei Werten von 1 bis 5 bar, häufig 1 bis 3 bar liegen.Of the Working pressure can be in both reaction stages both below from normal pressure (eg up to 0.5 bar) as well as above atmospheric pressure lie. Typically, the working pressure in the two reaction stages at values of 1 to 5 bar, often 1 to 3 bar.

Normalerweise wird der Reaktionsdruck in keiner der beiden Reaktionsstufen 100 bar überschreiten.Usually the reaction pressure in any of the two reaction stages 100 bar.

In der Regel wird der auf den einfachen Durchgang der Festbettkatalysatorschüttung 1 bezogene Propenumsatz bei der beschriebenen Verfahrensweise ≥ 92 mol-% oder 94 mol-% betragen. Die Selektivität der Wertproduktbildung (Summe aus Acroleinbildung und Acrylsäurenebenproduktbildung) wird dabei bei in an sich bekannter Weise geeigneter Wahl (siehe in dieser Schrift empfohlene Katalysatoren) der Festbettkatalysatorschüttung 1 regelmäßig ≥ 92 mol-%, oder ≥ 94 mol-%, häufig ≥ 95 mol-%, oder ≥ 96 mol-% bzw. ≥ 97 mol-% betragen.As a rule, it is based on the simple passage of the fixed-bed catalyst bed 1 relative propene conversion in the procedure described ≥ 92 mol% or 94 mol%. The selectivity of the desired product formation (sum of acrolein formation and Acrylsäurenebenproduktbildung) is in a conventional manner suitable choice (see catalysts recommended in this document) of fixed bed catalyst bed 1 regularly ≥ 92 mol%, or ≥ 94 mol%, often ≥ 95 mol%, or ≥ 96 mol% or ≥ 97 mol%.

In der Regel wird beim vorstehend beschriebenen Verfahren die Acroleinbelastung der Festbettkatalysatorschüttung 2 ferner etwa 10 Nl/l·h, häufig etwa 20 bzw. 25 Nl/l·h unterhalb der Propenbelastung der Festbettkatalysatorschüttung 1 liegen. Dies ist primär darauf zurückzuführen, dass in der ersten Reaktionsstufe sowohl der Umsatz des Propens als auch die Selektivität der Acroleinbildung in der Regel keine 100 % erreichen.In general, in the process described above, the acrolein loading of the fixed bed catalyst bed 2 furthermore, about 10 Nl / l · h, often about 20 or 25 Nl / l · h below the propene loading of the fixed bed catalyst bed 1 lie. This is primarily due to the fact that in the first reaction stage both the propane conversion and the selectivity of the acrolein formation generally do not reach 100%.

In der Regel wird der auf den einfachen Durchgang der Festbettkatalysatorschüttung 2 bezogene Acroleinumsatz beim vorstehend beschriebenen Verfahren ≥ 92 mol-%, oder ≥ 94 mol-%, oder ≥ 96 mol-%, oder ≥ 98 mol-% und häufig sogar ≥ 99 mol-% oder mehr betragen.As a rule, it is based on the simple passage of the fixed-bed catalyst bed 2 relative acrolein conversion in the process described above ≥ 92 mol%, or ≥ 94 mol%, or ≥ 96 mol%, or ≥ 98 mol% and often even ≥ 99 mol% or more.

Bei in an sich bekannter Weise geeigneter Wahl der Festbettkatalysatorschüttungen 1 und 2 (siehe die in dieser Schrift gegebenen Katalysatorempfehlungen) wird die bei der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise über beide Reaktionsstufen bilanzierte Selektivität der Acrylsäurebildung, bezogen auf umgesetztes Propen, bei Werten ≥ 83 mol-%, häufig bei ≥ 85 mol-%, oder ≥ 88 mol-%, oft bei ≥ 90 mol-%, oder ≥ 93 mol-% liegen.In a conventional manner suitable choice of Festbettkatalysatorschüttungen 1 and 2 (see the catalyst recommendations given in this document), the selectivity of acrylic acid formation, based on reacted propene, in the procedure described above over both reaction stages, is ≥83 mol%, frequently ≥85 mol%, or ≥88 mol%. %, often at ≥90 mol%, or ≥93 mol%.

Für die beschriebene Verfahrensweise wesentlich ist, dass die Festbettkatalysatorschüttung 1 aus wenigstens zwei räumlich aufeinander folgenden Festbettkatalysatorschüttungszonen besteht, wobei die volumenspezifische Aktivität innerhalb einer Festbettkatalysatorschüttungszone im wesentlichen konstant ist und in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 1 beim Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone sprunghaft zunimmt.For the procedure described is essential that the fixed-bed catalyst bed 1 consists of at least two spatially sequential fixed-bed catalyst bed zones, wherein the volume-specific activity within a fixed-bed catalyst bed zone is substantially constant and in the flow direction of the reaction gas mixture 1 during the transition from a fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone increases rapidly.

Die volumenspezifische (d. h., die auf die Einheit der jeweiligen Schüttungsvolumens normierte) Aktivität einer Festbettkatalysatorschüttungszone kann nun in über die Festbettkatalysatorschüttungszone im wesentlichen konstanter Weise dadurch eingestellt werden, dass man von einer Grundmenge einheitlich hergestellter Katalysatorformkörper ausgeht (ihre Schüttung entspricht der maximal erzielbaren volumenspezifischen Aktivität) und diese in der jeweiligen Festbettkatalysatorschüttungszone mit sich bezüglich der heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation im wesentlichen inert verhaltenden Formkörpern (Verdünnungsformkörper) homogen verdünnt. Je höher der Anteil der Verdünnungsformkörper gewählt wird, desto geringer ist die in einem bestimmten Volumen der Schüttung enthaltene Aktivmasse bzw. Katalysatoraktivität. Als Materialien für solche inerten Verdünnungsformkörper kommen prinzipiell alle diejenigen in Betracht, die sich auch als Trägermaterial für erfindungsgemäß geeignete Schalenkatalysatoren eigenen.The volume specific (i.e., based on the unit of the respective bulk volume normalized) activity a fixed bed catalyst bed zone can now in about the fixed bed catalyst bed zone be adjusted in a substantially constant manner that one starts from a basic amount of uniformly prepared catalyst molding (her fill corresponds to the maximum achievable volume-specific activity) and these in the respective fixed bed catalyst bed zone with respect to the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation substantially inertly behaving moldings (Dilution molding) homogeneous diluted. The higher the proportion of dilution molded bodies is selected the lower is the volume contained in a certain volume of the bed Active mass or catalyst activity. As materials for such come inert diluent molding in principle, all those considered as carrier material suitable for the invention Own shell catalysts.

Als solche Materialien kommen z. B. poröse oder unporöse Aluminiumoxide, Siliciumdioxid, Thoriumdioxid, Zirkondioxid, Siliziumcarbid, Silikate wie Magnesium -oder Aluminiumsilikat oder der bereits erwähnte Steatit (z. B. Steatit C-220 der Fa. Ceram Tec) in Betracht.When such materials come z. B. porous or nonporous aluminas, Silica, thoria, zirconia, silicon carbide, silicates such as magnesium or aluminum silicate or the already mentioned steatite (eg Steatite C-220 from Ceram Tec).

Die Geometrie solcher inerter Verdünnungsformkörper kann im Prinzip beliebig sein. D. h., es können beispielsweise Kugeln, Polygone, Vollzylinder oder auch Ringe sein. Erfindungsgemäß bevorzugt wird man als inerte Verdünnungsformkörper solche wählen, deren Geometrie derjenigen der mit ihnen zu verdünnenden Katalysatorformkörper entspricht.The Geometry of such inert diluent bodies can in principle be arbitrary. That is, for example, balls, Polygons, solid cylinders or rings. According to the invention preferred Will be as inert diluent such choose, whose geometry corresponds to that of the catalyst molding to be diluted with them.

Erfindungsgemäß günstig ist es, wenn sich die chemische Zusammensetzung der verwendeten Aktivmasse über die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 1 nicht verändert. D. h., die für einen einzelnen Katalysatorformkörper verwendete Aktivmasse kann zwar ein Gemisch aus verschiedenen, die Elemente Mo, Fe und Bi enthaltenden, Multimetalloxiden sein, für alle Katalysatorformkörper der Festbettkatalysatorschüttung 1 ist dann jedoch das gleiche Gemisch zu verwenden.According to the invention, it is advantageous if the chemical composition of the active composition used over the entire fixed bed catalyst bed 1 not changed. That is to say, the active composition used for a single shaped catalyst body may indeed be a mixture of different multimetal oxides containing the elements Mo, Fe and Bi, for all catalyst bodies of the fixed bed catalyst bed 1 but then the same mixture is to be used.

Eine in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 2 über die Festbettkatalysatorschüttung zonenweise zunehmende volumenspezifische Aktivität lässt sich für das beschriebene Verfahren somit in einfacher Weise z. B. dadurch einstellen, dass man die Schüttung in einer ersten Festbettkatalysatorschüttungszone mit einem hohen Anteil an inerten Verdünnungsverformkörpern bezogen auf eine Sorte von Katalysatorformkörpern beginnt, und dann diesen Anteil an Verdünnungsformkörpern in Strömungsrichtung zonenweise verringert.One in the flow direction of the reaction gas mixture 2 zone-wise increasing volume-specific activity can thus be achieved in a simple manner for the described process by way of the fixed catalyst bed. B. adjust by starting the bed in a first fixed bed catalyst bed zone with a high proportion of inert diluent with respect to a variety of shaped catalyst bodies, and then reduces this proportion of Verdünnungsformkörpern in the flow direction zones.

Eine zonenweise Zunahme der volumenspezifischen Aktivität ist aber auch z. B. dadurch möglich, dass man bei gleich bleibender Geometrie und Aktivmassenart eines Schalenkatalysatorformkörpers zonenweise die Dicke der auf dem Träger aufgebrachten Aktivmassenschicht erhöht oder in einem Gemisch aus Schalenkatalysatoren mit gleicher Geometrie aber mit unterschiedlichem Gewichtsanteil der Aktivmasse zonenweise den Anteil an Katalysatorformkörpern mit höherem Aktivmassenanteil steigert. Alternativ kann man auch die Aktivmassen selbst verdünnen, in dem man bei der Aktivmassenherstellung z. B. in das zu calcinierende Trockengemisch aus Ausgangsverbindungen inerte verdünnend wirkende Materialien wie hochgebranntes Siliciumdioxid einarbeitet. Unterschiedliche Zusatzmengen an verdünnend wirkendem Material führen automatisch zu unterschiedlichen Aktivitäten. Je mehr verdünnend wirkendes Material zugesetzt wird, desto geringer wird die resultierende Aktivität sein. Analoge Wirkung lässt sich z. B. auch dadurch erzielen, dass man bei Mischungen aus Vollkatalysatoren und aus Schalenkatalysatoren (bei identischer Aktivmasse) in entsprechender Weise das Mischungsverhältnis verändert. Des weiteren lässt sich eine Variation der volumenspezifischen Aktivität durch den Einsatz von Katalysatorgeometrien mit unterschiedlicher Schüttdichte erzielen (z.B. bei Vollkatalysatoren mit identischer Aktivmassenzusammensetzung der verschiedenen Geometrien). Selbstredend lassen sich die beschriebenen Varianten auch kombiniert anwenden.A However, there is a zonal increase in volume-specific activity also z. B. thereby possible that one at a constant geometry and Aktivmassenart a shell catalyst molding zonewise the thickness of the on the support applied active mass layer increased or in a mixture of coated catalysts with the same geometry but with different weights the active mass zone by piece the proportion of catalyst bodies with higher Active mass fraction increases. Alternatively, you can also the active masses even dilute, in which one in the active mass production z. B. in the calcined Dry mixture of starting compounds inert diluent acting Materials such as burned-in silica incorporated. different Additional amounts of diluting acting material lead automatically to different activities. The more diluting active material is added, the lower the resulting activity be. Analogous effect leaves z. B. also achieve that in mixtures of solid catalysts and of shell catalysts (with identical active material) in a corresponding Way the mixing ratio changed. Furthermore, lets a variation of the volume-specific activity the use of catalyst geometries with different bulk density (e.g., in full catalysts having identical active composition the different geometries). Needless to say, the described Apply variants also in combination.

Natürlich können für die Festbettkatalysatorschüttung 1 aber auch Mischungen aus Katalysatoren mit chemisch unterschiedlicher Aktivmassenzusammensetzung und als Folge dieser verschiedenen Zusammensetzung unterschiedlicher Aktivität verwendet werden. Diese Mischungen können wiederum zonenweise in ihrer Zusammensetzung variiert und/oder mit unterschiedlichen Mengen inerter Verdünnungsformkörper verdünnt werden.Of course, for the fixed bed catalyst bed 1 but also mixtures of catalysts with chemically different active composition and as a result of this different composition of different activity can be used. In turn, these mixtures can be varied in their composition in zones and / or diluted with different amounts of inert shaped diluent bodies.

Vorab und/oder im Anschluss an die Festbettkatalysatorschüttung 1 können sich ausschließlich aus Inertmaterial (z. B. nur Verdünnungsformkörpern) bestehende Schüttungen befinden (sie werden in dieser Schrift begrifflich nicht der Festbettkatalysatorschüttung 1 zugerechnet, da sie keine Formkörper enthalten, die Multimetalloxidaktivmasse aufweisen). Dabei können die für die Inertmaterialschüttung verwendeten Verdünnungsformkörper die gleiche Geometrie wie die in der Festbettkatalysatorschüttung 1 verwendeten Katalysatorformkörper aufweisen. Die Geometrie der für die Inertmaterialschüttung verwendeten Verdünnungsformkörper kann aber auch von der vorgenannten Geometrie der Katalysatorformkörper verschieden sein (z. B. kugelförmig anstelle ringförmig).In advance and / or after the fixed catalyst bed 1 may consist exclusively of inert material (for example, only shaped diluent bodies) of found beds (in this document, they do not become the fixed bed catalyst charge in conceptual terms 1 attributed, since they contain no moldings having multimetal oxide active material). The shaped bodies used for the Inertmaterialschüttung the same geometry as in the fixed bed catalyst bed 1 having used catalyst bodies. However, the geometry of the shaped bodies used for the Inertmaterialschüttung may also be different from the aforementioned geometry of the shaped catalyst body (eg, spherical instead of annular).

Häufig weisen die für solche Inertmaterialschüttungen verwendeten Formkörper die ringförmige Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) oder die kugelförmige Geometrie mit dem Durchmesser d = 4 – 5 mm auf. Die Temperaturzonen A und B können sich beim erfindungsgemäßen Verfahren auch auf die Inertmaterialschüttungen erstrecken. Erfindungsgemäß vorteilhaft erfassen sowohl die Temperaturzone A als auch die Temperaturzone B jeweils nicht mehr als drei Festbettkatalysatorschüttungszonen (erfindungsgemäß zwingend wird wenigstens eine Festbettkatalysatorschüttungszone von beiden Temperaturzonen erfasst).Often point the for Such Inertmaterialschüttungen used moldings the ring-shaped Geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) or the spherical one Geometry with the diameter d = 4 - 5 mm. The temperature zones A and B can in the method according to the invention also on the Inertmaterialschüttungen extend. According to the invention advantageous capture both the temperature zone A and the temperature zone B each no more than three fixed bed catalyst bed zones (mandatory according to the invention becomes at least one fixed bed catalyst bed zone of both temperature zones detected).

Erfindungsgemäß besonders vorteilhaft umfasst die gesamte Festbettkatalysatorschüttung nicht mehr als fünf, zweckmäßig nicht mehr als vier bzw. drei Festbettkatalysatorschüttungszonen.Particularly according to the invention Advantageously, the entire fixed bed catalyst bed does not comprise more than five, not functional more than four or three fixed bed catalyst bed zones.

Beim Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone (in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 2) der Festbettkatalysatorschüttung 1 sollte (bei einheitlicher Aktivmasse über die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 1) die volumenspezifische Aktivmasse (d. h., das Gewicht der im Einheitsschüttungsvolumen enthaltenen Multimetalloxidaktivmasse) erfindungsgemäß zweckmäßig um wenigstens 5 Gew.-%, bevorzugt um wenigstens 10 Gew.-% zunehmen (dies gilt insbesondere auch bei einheitlichen Katalysatorformkörpern über die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 1). In der Regel wird diese Zunahme beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr als 50 Gew.-%, meist nicht mehr als 40 Gew.-% betragen. Ferner sollte bei einheitlicher Aktivmasse über die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 1 der Unterschied in der volumenspezifischen Aktivmasse derjenigen Festbettkatalysatorschüttungszone mit der geringsten volumenspezifischen Aktivität und derjenigen Festbettkatalysatorschüttungszone mit der höchsten volumenspezifischen Aktivität erfindungsgemäß nicht mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 40 Gew.-% und in der Regel nicht mehr als 30 Gew.-% betragen.In the transition from a fixed bed catalyst bed zone into another fixed bed catalyst bed zone (in the flow direction of the reaction gas mixture 2 ) of the fixed bed catalyst bed 1 should (with a uniform active mass over the entire fixed-bed catalyst bed 1 ) the volume-specific active composition (ie, the weight of the multimetal oxide active mass contained in the unit bulk volume) expediently increases according to the invention by at least 5% by weight, preferably by at least 10% by weight (this also applies in particular to uniform shaped catalyst bodies over the entire fixed bed catalyst charge 1 ). As a rule, this increase in the process according to the invention will not be more than 50% by weight, usually not more than 40% by weight. Furthermore, with a uniform active mass over the entire fixed-bed catalyst bed 1 the difference in the volume-specific active mass of that fixed-bed catalyst bed zone having the lowest volume-specific activity and that fixed bed catalyst bed zone having the highest volume-specific activity according to the invention not more than 50 wt .-%, preferably not more than 40 wt .-% and usually not more than 30 wt. -%.

Häufig wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Festbettkatalysatorschüttung 1 aus nur zwei Festbettkatalysatorschüttungszonen bestehen.Frequently in the process according to the invention, the fixed bed catalyst bed 1 consist of only two fixed bed catalyst bed zones.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist die in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 2 letzte Festbettkatalysatorschüttungszone der Festbettkatalysatorschüttung 1 unverdünnt. D. h., sie besteht vorzugsweise ausschließlich aus Katalysatorformkörpern. Im Bedarfsfall kann sie auch aus einer Schüttung aus Katalysatorformkörpern bestehen, deren volumenspezifische Aktivität z. B. durch Verdünnung mit Inertmaterial abgesenkt, z. B. um 10 %, ist Besteht die Festbettkatalysatorschüttung 1 nur aus zwei Festbettkatalysatorschüttungszonen, ist es erfindungsgemäß in der Regel vorteilhaft (wie ganz allgemein beim erfindungsgemäßen Verfahren), wenn die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der höchsten volumenspezifischen Aktivität nicht bis in die Temperaturzone A hineinragt (insbesondere dann, wenn in der Temperaturzone A und in der Temperaturzone B die Temperierung mittels eines fließenden Wärmeträgers erfolgt, der jeweils im Gegenstrom zum Reaktionsgasgemisch strömt). D. h., in günstiger Weise wird die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der geringeren volumenspezifischen Aktivität in die Temperaturzone B hineinragen und die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der höheren volumenspezifischen Aktivität in der Temperaturzone B beginnen und enden. (d. h., hinter dem Übergang von der Temperaturzone A in die Temperaturzone B ihren Anfang haben.According to the invention, preference is given in the flow direction of the reaction gas mixture 2 last fixed bed catalyst bed zone of the fixed bed catalyst bed 1 undiluted. D. h., It consists preferably exclusively of shaped catalyst bodies. If necessary, it can also consist of a bed of shaped catalyst bodies whose volume-specific activity z. B. lowered by dilution with inert material, for. B. by 10%, there is the fixed bed catalyst bed 1 only from two fixed bed catalyst bed zones, it is generally advantageous according to the invention (as in the process according to the invention) if the fixed bed catalyst bed zone with the highest volume-specific activity does not protrude into the temperature zone A (especially if in the temperature zone A and in the temperature zone B) the temperature is controlled by means of a flowing heat carrier, which flows in countercurrent to the reaction gas mixture). That is, conveniently, the fixed bed catalyst bed zone having the lower volume specific activity will protrude into the temperature zone B and begin and end the fixed bed catalyst bed zone having the higher volume specific activity in the temperature zone B. (ie, start behind the transition from temperature zone A to temperature zone B.

Besteht die Festbettkatalysatorschüttung 1 nur aus drei Festbettkatalysatorschüttungszonen, ist es erfindungsgemäß in der Regel gleichfalls vorteilhaft, wenn die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der höheren volumenspezifischen Aktivität nicht bis in die Temperaturzone A hineinragt sondern in der Temperaturzone B beginnt und endet, d. h., hinter dem Übergang von der Temperaturzone A in die Temperaturzone B ihren Anfang hat (insbesondere dann, wenn in der Temperaturzone A und in der Temperaturzone B die Temperierung mittels eines fließenden Wärmeträgers erfolgt, der jeweils im Gegenstrom zum Reaktionsgasgemisch strömt). D. h., normalerweise wird in diesem Fall die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der zweithöchsten volumenspezifischen Aktivität sowohl in die Temperaturzone A als auch in die Temperaturzone B hineinragen.Is there the fixed bed catalyst bed 1 only from three fixed bed catalyst bed zones, it is inventively also usually advantageous if the fixed bed catalyst bed zone with the higher volume specific activity does not protrude into the temperature zone A but begins and ends in the temperature zone B, ie, behind the transition from the temperature zone A in the temperature zone B has its beginning (especially when in the temperature zone A and in the temperature zone B, the temperature control by means of a flowing heat carrier takes place, each of which flows in countercurrent to the reaction gas mixture). That is, normally, in this case, the fixed bed catalyst bed zone having the second highest volume specific activity will protrude into both the temperature zone A and the temperature zone B.

Besteht die Festbettkatalysatorschüttung 1 aus vier Festbettkatalysatorschüttungszonen, ist es erfindungsgemäß in der Regel vorteilhaft, wenn die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der dritthöchsten volumenspezifischen Aktivität sowohl in die Temperaturzone A als auch in die Temperaturzone B hineinragt (insbesondere dann, wenn in der Temperaturzone A und in der Temperaturzone B die Temperierung mittels eines fließenden Wärmeträgers erfolgt, der jeweils im Gegenstrom zum Reaktionsgasgemisch 2 strömt).Is there the fixed bed catalyst bed 1 from four fixed-bed catalyst bed zones, it is erfin According to the invention, it is generally advantageous if the fixed-bed catalyst bed zone with the third highest volume-specific activity protrudes both into the temperature zone A and into the temperature zone B (in particular if the temperature control takes place in the temperature zone A and in the temperature zone B by means of a flowing heat carrier) in countercurrent to the reaction gas mixture 2 flows).

Im Fall einer Gleichstromführung von Reaktionsgasgemisch und Wärmeträgern in den Temperaturzonen A und B kann es vorteilhaft sein, wenn beim erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb der Festbettkatalysatorschüttung 1 die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der höchstens volumenspezifischen Aktivität in die Temperaturzone A hineinragt.In the case of a DC flow of reaction gas mixture and heat carriers in the temperature zones A and B, it may be advantageous if in the process according to the invention within the fixed-bed catalyst bed 1 the fixed-bed catalyst bed zone with the maximum volume-specific activity protrudes into the temperature zone A.

Generell lässt sich die volumenspezifische Aktivität zwischen zwei Festbettkatalysatorschüttungszonen einer Festbettkatalysatorschüttung 1 experimentell in einfacher Weise so differenzieren, dass unter identischen Randbedingungen (vorzugsweise den Bedingungen des ins Auge gefassten Verfahrens) über Festbettkatalysatorschüttungen derselben Länge, aber jeweils der Zusammensetzung der jeweiligen Festbettkatalysatorschüttungszone entsprechend, das gleiche Propen enthaltende Reaktionsgasgemisch geführt wird. Die höhere umgesetzte Menge an Propen weist die höhere volumenspezifische Aktivtät aus.In general, the volume-specific activity between two fixed-bed catalyst bed zones of a fixed-bed catalyst bed can be determined 1 experimentally differentiate in a simple manner so that under identical boundary conditions (preferably the conditions of the contemplated method) on Festbettkatalysatorschüttungen the same length, but in each case the composition of the respective fixed bed catalyst bed corresponding to the same propene-containing reaction gas mixture is performed. The higher amount of propene reacted has the higher volume specific activity.

Beträgt die Gesamtlänge der Festbettkatalysatorschüttung 1 L1, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn sich im Bereich

Figure 00570001
bzw. im Bereich
Figure 00570002
bzw. im Bereich
Figure 00570003
kein Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone befindet, wobei X der Ort (die Stelle) innerhalb der Festbettkatalysatorschüttung 1 ist, an dem der Übergang von der Temperaturzone A in die Temperaturzone B erfolgt.If the total length of the fixed-bed catalyst charge is 1 L 1 , it is advantageous according to the invention if it is within the range
Figure 00570001
or in the area
Figure 00570002
or in the area
Figure 00570003
there is no transition from one fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone where X is the location within the fixed bed catalyst bed 1 is where the transition from the temperature zone A to the temperature zone B takes place.

Bevorzugt ist beim vorstehend beschrieben Verfahren die Festbettkatalysatorschüttung 1 in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 2 wie folgt strukturiert.In the method described above, preference is given to the fixed bed catalyst bed 1 in the flow direction of the reaction gas mixture 2 structured as follows.

Zunächst auf einer Länge von 10 bis 60 %, bevorzugt 10 bis 50 %, besonders bevorzugt 20 bis 40 % und ganz besonders bevorzugt 25 bis 35 % (d. h. z. B. auf einer Länge von 0,70 bis 1,50 m, bevorzugt 0,90 bis 1,20 m), jeweils der Gesamtlänge der Festbettkatalysatorschüttung 1, ein homogenes Gemisch aus Katalysatorformkörpern und Verdünnungsformkörpern (wobei beide vorzugsweise im wesentlichen die gleiche Geometrie aufweisen), wobei der Gewichtsanteil der Verdünnungsformkörper (die Massendichten von Katalysatorformkörpern und von Verdünnungsformkörpern unterscheiden sich in der Regel nur geringfügig) normalerweise 5 bis 40 Gew.-%, oder 10 bis 40 Gew.-%, oder 20 bis 40 Gew.-%, oder 25 bis 35 Gew.-% beträgt. Im Anschluss an diese erste Zone der Festbettkatalysatorschüttung befindet sich dann vorteilhaft bis zum Ende der Länge der Festbettkatalysatorschüttung (d. h., z. B. auf einer Länge von 2,00 bis 3,00 m, bevorzugt 2,50 bis 3,00 m) entweder eine nur in geringerem Umfang (als in der ersten Zone) verdünnte Schüttung der Katalysatorformkörper, oder, ganz besonders bevorzugt, eine alleinige (unverdünnte) Schüttung derselben Katalysatorformkörper, die auch in der ersten Zone verwendet worden sind. Das Vorgenannte trifft insbesondere dann zu, wenn in der Festbettkatalysatorschüttung als Katalysatorformkörper Vollkatalysatorringe oder Schalenkatalysatorringe (insbesondere jene, die in dieser Schrift als bevorzugt genannt werden) eingesetzt werden. Mit Vorteil weisen im Rahmen der vorgenannten Strukturierung sowohl die Katalysatorformkörper als auch die Verdünnungsformkörper beim erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen die Ringgeometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) auf.Initially at a length of 10 to 60%, preferably 10 to 50%, particularly preferably 20 to 40% and very particularly preferably 25 to 35% (ie, for example, over a length of 0.70 to 1.50 m, preferably 0, 90 to 1.20 m), in each case the total length of the fixed bed catalyst bed 1 , a homogeneous mixture of shaped catalyst bodies and shaped diluents (both preferably having essentially the same geometry), the proportion by weight of the diluent bodies (the mass densities of shaped catalyst bodies and diluent tablets generally differing only slightly), normally from 5 to 40% by weight, or 10 to 40% by weight, or 20 to 40% by weight, or 25 to 35% by weight. Following this first zone of the fixed-bed catalyst charge, it is then advantageous to either end the length of the fixed bed catalyst charge (ie, for example, over a length of 2.00 to 3.00 m, preferably 2.50 to 3.00 m) a bed of the shaped catalyst bodies diluted only to a lesser extent (than in the first zone), or, with very particular preference, a sole (undiluted) bed of the same shaped catalyst bodies which have also been used in the first zone. The abovementioned is particularly true when in the fixed-bed catalyst bed solid catalyst rings or coated catalyst rings (in particular those which are mentioned as being preferred in this document) are used as shaped catalyst bodies. In the context of the aforementioned structuring, both the shaped catalyst bodies and the shaped diluent bodies in the method according to the invention advantageously have essentially the ring geometry 5 mm.times.3 mm.times.2 mm (outer diameter × length × inner diameter).

Das Vorgenannte trifft auch dann zu, wenn anstelle inerter Verdünnungsformkörper Schalenkatalysatorformkörper verwendet werden, deren Aktivmassenanteil um 2 bis 15 Gew.-% Punkte tiefer liegt, als der Aktivmassenanteil der am Ende der Festbettkatalysatorschüttung 1 gegebenenfalls verwendeten Schalenkatalysatorformkörper.The abovementioned also applies if, instead of inert dilution molded bodies, shell catalyst molded bodies are used whose active mass fraction is lower by 2 to 15% by weight than the active mass fraction at the end of the fixed bed catalyst bed 1 optionally used coated catalyst molding.

Eine reine Inertmaterialschüttung, deren Länge, bezogen auf die Länge der Festbettkatalysatorschüttung 1, zweckmäßig 5 bis 20 % beträgt, leitet in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 2 in der Regel die Festbettkatalysatorschüttung 1 ein. Sie wird normalerweise als Aufheizzone für das Reaktionsgasgemisch 2 genutzt. Anstelle der Inertmaterialschüttung kann als Aufheizzone aber auch ein mit Inertmaterial verdünntes Katalysatorfestbett verwendet werden.A pure Inertmaterialschüttung, whose length, based on the length of the fixed bed catalyst bed 1 , Expediently 5 to 20%, passes in the flow direction of the reaction gas mixture 2 usually the fixed bed catalyst bed 1 one. It is usually used as a heating zone for the reaction gas mixture 2 used. Instead of the bed of inert material, a catalyst fixed bed diluted with inert material can also be used as the heating zone.

Erfindungsgemäß vorteilhaft erstreckt sich nun bei den vorgenannten Festbettkatalysatorschüttungen 1 die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der geringeren volumenspezifischen Aktivität noch auf 5 bis 20 %, häufig auf 5 bis 15 % ihrer Länge in die Temperaturzone B.Advantageously according to the invention now extends to the aforementioned fixed-bed catalyst beds 1 the fixed-bed catalyst bed zone with the lower volume-specific activity still at 5 to 20%, often to 5 to 15% of its length in the temperature zone B.

Zweckmäßig erstreckt sich die Temperaturzone A auch auf eine zur Festbettkatalysatorschüttung 1 gegebenenfalls angewandte Vorschüttung aus Inertmaterial.Suitably, the temperature zone A also extends to a fixed bed catalyst bed 1 optionally used bed of inert material.

Für die Vorteilhaftigkeit der beschriebenen Verfahrensweise wesentlich ist ferner, dass die Festbettkatalysatorschüttung 2 aus wenigstens zwei räumlich aufeinander folgenden Festbettkatalysatorschüttungszonen besteht, wobei die volumenspezifische Aktivität innerhalb einer Festbettkatalysatorschüttungszone im wesentlichen konstant ist und in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 3 beim Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone sprunghaft zunimmt.For the advantage of the procedure described is also essential that the fixed-bed catalyst bed 2 consists of at least two spatially sequential fixed-bed catalyst bed zones, wherein the volume-specific activity within a fixed-bed catalyst bed zone is substantially constant and in the flow direction of the reaction gas mixture 3 during the transition from a fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone increases rapidly.

Die volumenspezifische (d. h., die auf die Einheit des jeweiligen Schüttungsvolumens normierte) Aktivität einer Festbettkatalysatorschüttungszone kann nun in über die Festbettkatalysatorschüttungszone im wesentlichen konstanter Weise dadurch eingestellt werden, dass man von einer Grundmenge einheitlich hergestellter Katalysatorformkörper ausgeht (ihre Schüttung entspricht der maximal erzielbaren volumenspezifischen Aktivität) und diese in der jeweiligen Festbettkatalysatorschüttungszone mit sich bezüglich der heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation im wesentlichen inert verhaltenden Formkörpern (Verdünnungsformkörper) homogen verdünnt. Je höher der Anteil der Verdünnungsformkörper gewählt wird, desto geringer ist die in einem bestimmten Volumen der Schüttung enthaltene Aktivmasse bzw. Katalysatoraktivität. Als Materialien für solche inerten Verdünnungsformkörper kommen prinzipiell alle diejenigen in Betracht, die sich auch als Trägermaterial für erfindungsgemäß geeignete Schalenkatalysatoren eignen.The volume-specific (that is, the unit of the respective bulk volume normalized) activity a fixed bed catalyst bed zone can now in about the fixed bed catalyst bed zone be adjusted in a substantially constant manner that one starts from a basic amount of uniformly prepared catalyst molding (her fill corresponds to the maximum achievable volume-specific activity) and these in the respective fixed bed catalyst bed zone with respect to the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation substantially inertly behaving moldings (Dilution molding) homogeneous diluted. The higher the proportion of dilution molded bodies is selected the lower is the volume contained in a certain volume of the bed Active mass or catalyst activity. As materials for such come inert diluent molding in principle, all those considered as carrier material suitable for the invention Shell catalysts are suitable.

Als solche Materialien kommen z. B. poröse oder unporöse Aluminiumoxide, Siliciumdioxid, Thoriumdioxid, Zirkondioxid, Siliciumcarbid, Silikate wie Magnesium- oder Aluminiumsilikat oder der bereits erwähnte Steatit (z. B. Steatit C-220 der Fa. Cerm Tec) in Betracht.When such materials come z. B. porous or nonporous aluminas, Silica, thoria, zirconia, silicon carbide, silicates such as magnesium or aluminum silicate or the already mentioned steatite (eg steatite C-220 from Cerm Tec).

Die Geometrie solcher inerter Verdünnungsformkörper kann im Prinzip beliebig sein. D. h., es können beispielsweise Kugeln, Polygone, Vollzylinder oder auch Ringe sein. Erfindungsgemäß bevorzugt wird man als inerte Verdünnungsformkörper solche wählen, deren Geometrie derjenigen der mit ihnen zu verdünnenden Katalysatorformkörper entspricht.The Geometry of such inert diluent bodies can in principle be arbitrary. That is, for example, balls, Polygons, solid cylinders or rings. According to the invention preferred Will be as inert diluent such choose, whose geometry corresponds to that of the catalyst molding to be diluted with them.

Erfindungsgemäß günstig ist es, wenn sich die chemische Zusammensetzung der verwendeten Aktivmasse über die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 2 nicht verändert. D.h., die für einen einzelnen Katalysatorformkörper verwendete Aktivmasse kann zwar ein Gemisch aus verschiedenen, die Elemente Mo und V enthaltenden, Multime talloxiden sein, für alle Katalysatorformkörper der Festbettkatalysatorschüttung 2 ist dann jedoch das gleiche Gemisch zu verwenden.According to the invention, it is advantageous if the chemical composition of the active composition used over the entire fixed bed catalyst bed 2 not changed. That is, the active material used for a single catalyst molding may indeed be a mixture of different, containing the elements Mo and V, Multime talloxiden be, for all catalyst bodies of fixed bed catalyst bed 2 but then the same mixture is to be used.

Eine in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 3 über die Festbettkatalysatorschüttung 2 zonenweise zunehmende volumenspezifische Aktivität lässt sich für das beschriebene Verfahren somit in einfacher Weise z. B. dadurch einstellen, dass man die Schüttung in einer ersten Festbettkatalysatorschüttungszone mit einem hohen Anteil an inerten Verdünnungsformkörpern bezogen auf eine Sorte von Katalysatorformkörpern beginnt, und dann diesen Anteil an Verdünnungsformkörpern in Strömungsrichtung zonenweise verringert.One in the flow direction of the reaction gas mixture 3 over the fixed bed catalyst bed 2 Zone-wise increasing volume-specific activity can thus be in a simple manner for the described method z. B. set by starting the bed in a first fixed bed catalyst bed zone with a high proportion of inert diluent moldings based on a variety of shaped catalyst bodies, and then reduces this proportion of diluent bodies in the flow direction zones.

Eine zonenweise Zunahme der volumenspezifischen Aktivität ist aber auch z. B. dadurch möglich, dass man bei gleich bleibender Geometrie und Aktivmassenart eines Schalenkatalysatorformkörpers zonenweise die Dicke der auf dem Träger aufgebrachten Aktivmassenschicht erhöht oder in einem Gemisch aus Schalenkatalysatoren mit gleicher Geometrie aber mit unterschiedlichem Gewichtsanteil der Aktivmasse zonenweise den Anteil an Katalysatorformkörpern mit höherem Aktivmassengewichtsanteil steigert. Alternativ kann man auch die Aktivmassen selbst verdünnen, in dem man bei der Aktivmassenherstellung z. B. in das zu calcinierende Trockengemisch aus Ausgangsverbindungen inerte verdünnend wirkende Materialien wie hochgebranntes Siliciumdioxid einarbeitet. Unterschiedliche Zusatzmengen an verdünnend wirkendem Material führen automatisch zu unterschiedlichen Aktivitäten. Je mehr verdünnend wirkendes Material zugesetzt wird, desto geringer wird die resultierende Aktivität sein. Analoge Wirkung lässt sich z. B. auch dadurch erzielen, dass man bei Mischungen aus Vollkatalysatoren und aus Schalenkatalysatoren (bei identischer Aktivmasse) in entsprechender Weise das Mischungsverhältnis verändert. Des weiteren lässt sich eine Variation der volumenspezifischen Aktivität durch den Einsatz von Katalysatorgeometrien mit unterschiedlicher Schüttdichte erzielen (z. B. bei Vollkatalysatoren mit identischer Aktivmassenzusammensetzung der verschiedenen Geometrien). Selbstredend lassen sich die beschriebenen Varianten auch kombiniert anwenden.A zonal increase in volume-specific activity is also z. Example, by the fact that the thickness of the applied on the support active mass layer increases or increases in a mixture of shell catalysts with the same geometry but with different weight fraction of the active composition zone by zone the proportion of catalyst moldings with higher active mass fraction in a constant geometry and Aktivmassenart a shell catalyst. Alternatively, one can also dilute the active compounds themselves, in which one in the active mass production z. B. incorporated into the calcined dry mixture of starting compounds inert diluting materials such as burned silica. Different additional amounts of diluting material automatically lead to different activities. The more diluting material is added, the lower will be the resulting activity. Analogous effect can be z. B. also achieve that changes in mixtures of solid catalysts and coated catalysts (with identical active material) in a corresponding manner, the mixing ratio. Furthermore, it is possible to achieve a variation of the volume-specific activity by using catalyst geometries with different bulk density (for example in the case of unsupported catalysts with identical active-mass composition of the different geometries). Needless to say, the variants described can also be used in combination.

Natürlich können für die Festbettkatalysatorschüttung 2 aber auch Mischungen aus Katalysatoren mit chemisch unterschiedlicher Aktivzusammensetzung und als Folge dieser verschiedenen Zusammensetzung unterschiedlicher Aktivität verwendet werden. Diese Mischungen können wiederum zonenweise in ihrer Zusammensetzung variiert und/oder mit unterschiedlichen Mengen inerter Verdünnungsformkörper verdünnt werden.Of course, for the fixed bed catalyst bed 2 but also mixtures of catalysts with chemically different active composition and as a result of this different composition of different activity can be used. In turn, these mixtures can be varied in their composition in zones and / or diluted with different amounts of inert shaped diluent bodies.

Vorab und/oder im Anschluss an die Festbettkatalysatorschüttung 2 können sich ausschließlich aus Inertmaterial (z. B. nur Verdünnungsformkörpern) bestehende Schüttungen befinden (sie werden in dieser Schrift begrifflich nicht der Festbettkatalysatorschüttung 2 zugerechnet, da sie keine Formkörper enthalten, die Multimetalloxidaktiv masse aufweisen). Dabei können die für die Inertmaterialschüttung verwendeten Verdünnungsformkörper die gleich Geometrie wie die in der Festbettkatalysatorschüttung verwendeten Verdünnungsformkörper aufweisen. Die Geometrie der für die Inertmaterialschüttung verwendeten Verdünnungsformkörper kann aber auch von der vorgenannten Geometrie der Katalysatorformkörper verschieden sein (z. B. kugelförmige anstatt ringförmig).In advance and / or after the fixed catalyst bed 2 may consist exclusively of inert material (for example, only shaped diluent bodies) of found beds (in this document, they do not become the fixed bed catalyst charge in conceptual terms 2 attributed, as they contain no moldings having multimetal oxide active mass). In this case, the diluent tablets used for the inert material bed may have the same geometry as the diluent tablets used in the fixed catalyst bed. The geometry of the shaped bodies used for the Inertmaterialschüttung but can also be different from the aforementioned geometry of the shaped catalyst body (eg, spherical instead of annular).

Häufig weisen die für solche Inertmaterialschüttungen verwendeten Formkörper die ringförmige Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) oder die kugelförmige Geometrie mit dem Durchmesser d = 4 – 5 mm auf. Die Temperaturzone C und D können sich beim erfindungsgemäßen Verfahren auch auf die Inertmaterialschüttungen erstrecken. Erfindungsgemäß vorteilhaft erfassen sowohl die Temperaturzone C als auch die Temperaturzone D jeweils nicht mehr als drei Festbettkatalysatorschüttungszonen (erfindungsgemäß zwingend wird wenigstens eine Festbettkatalysatorschüttungszone von beiden Temperaturzonen erfasst).Often point the for Such Inertmaterialschüttungen used moldings the ring-shaped Geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) or the spherical one Geometry with the diameter d = 4 - 5 mm. The temperature zone C and D can in the method according to the invention also on the Inertmaterialschüttungen extend. According to the invention advantageous capture both the temperature zone C and the temperature zone D no more than three fixed bed catalyst bed zones each (mandatory according to the invention becomes at least one fixed bed catalyst bed zone of both temperature zones detected).

Erfindungsgemäß besonders vorteilhaft umfasst die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 2 nicht mehr als fünf, zweckmäßig nicht mehr als vier bzw. drei Festbettkatalysatorschüttungszonen.According to the invention, the entire fixed bed catalyst charge is particularly advantageous 2 not more than five, suitably not more than four or three fixed bed catalyst bed zones.

Beim Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone (in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 3) sollte (bei einheitlicher Aktivmasse über die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 2) die volumenspezifische Aktivmasse (d. h., das Gewicht der im Einheitsschüttungsvolumen enthaltenen Multimetalloxidaktivmasse) erfindungsgemäß zweckmäßig um wenigstens 5 Gew.-%, bevorzugt um wenigstens 10 Gew.-% zunehmen (dies gilt insbesondere auch bei einheitlichen Katalysatorformkörpern über die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 2). In der Regel wird diese Zunahme beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr als 50 Gew.-%, meist nicht mehr als 40 Gew.-% betragen. Ferner sollte bei einheitlicher Aktivmasse über die gesamte Festbettkatalysatorschüttung 2 der Unterschied in der volumenspezifischen Aktivmasse derjenigen Festbettkatalysatorschüttungszone mit der geringsten volumenspezifischen Aktivität und derjenigen Festbettkatalysatorschüttungszone mit der höchsten volumenspezifischen Aktivität erfindungsgemäß nicht mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 40 Gew.-% und besonders bevorzugt nicht mehr als 30 Gew.-% betragen.In the transition from a fixed bed catalyst bed zone into another fixed bed catalyst bed zone (in the flow direction of the reaction gas mixture 3 ) should (with a uniform active mass over the entire fixed-bed catalyst bed 2 ) the volume-specific active composition (ie, the weight of the multimetal oxide active mass contained in the unit bulk volume) expediently increases according to the invention by at least 5% by weight, preferably by at least 10% by weight (this also applies in particular to uniform shaped catalyst bodies over the entire fixed bed catalyst charge 2 ). As a rule, this increase in the process according to the invention will not be more than 50% by weight, usually not more than 40% by weight. Furthermore, with a uniform active mass over the entire fixed-bed catalyst bed 2 the difference in the volume-specific active mass of the fixed-bed catalyst bed zone having the lowest volume-specific activity and that fixed bed catalyst bed zone having the highest volume-specific activity according to the invention not more than 50 wt .-%, preferably not more than 40 wt .-% and particularly preferably not more than 30 wt. %.

Häufig wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Festbettkatalysatorschüttung 2 aus nur zwei Festbettkatalysatorschüttungszonen bestehen.Frequently in the process according to the invention, the fixed bed catalyst bed 2 consist of only two fixed bed catalyst bed zones.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist die in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 3 letzte Festbettkatalysatorschüttungszone der Festbettkatalysatorschüttung 2 unverdünnt. D. h., sie besteht vorzugsweise ausschließlich aus Katalysatorformkörpern. Im Bedarfsfall kann sie auch aus einer Schüttung aus Katalysatorformkörpern bestehen, deren volumenspezifische Aktivität z. B. durch Verdünnung mit Inertmaterial abgesenkt, z. B. um 10 %, ist. Besteht die Festbettkatalysatorschüttung 2 nur aus zwei Festbettkatalysatorschüttungszonen, ist es erfindungsgemäß in der Regel vorteilhaft (wie ganz allgemein beim erfindungsgemäßen Verfahren), wenn die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der höchsten volumenspezifischen Aktivität bis in die Temperaturzone C hineinragt (insbesondere dann, wenn in der Temperaturzone C und in der Temperaturzone D die Temperierung mittels eines fließenden Wärmeträgers erfolgt, der jeweils im Gegenstrom zum Reaktionsgasgemisch 3 strömt).According to the invention, preference is given in the flow direction of the reaction gas mixture 3 last fixed bed catalyst bed zone of the fixed bed catalyst bed 2 undiluted. D. h., It consists preferably exclusively of shaped catalyst bodies. If necessary, it can also consist of a bed of shaped catalyst bodies whose volume-specific activity z. B. lowered by dilution with inert material, for. B. by 10%, is. Is there the fixed bed catalyst bed 2 only from two fixed bed catalyst bed zones, it is inventively usually advantageous (as in the process of the invention in general), when the fixed bed catalyst bed zone with the highest volume specific activity extends into the temperature zone C (especially if in the temperature zone C and in the temperature zone D the Tempering by means of a flowing heat carrier takes place, each in countercurrent to the reaction gas mixture 3 flows).

Besteht die Festbettkatalysatorschüttung 2 nur aus drei Festbettkatalysatorschüttungszonen, ist es erfindungsgemäß in der Regel gleichfalls vorteilhaft, wenn die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der höchsten volumenspezifischen Aktivität bis in die Temperaturzone C hineinragt (insbesondere dann, wenn in der Temperaturzone C und in der Temperaturzone D die Temperierung mittels eines fließenden Wärmeträgers erfolgt, der jeweils im Gegenstrom zum Reaktionsgasgemisch 3 strömt).Is there the fixed bed catalyst bed 2 only from three fixed-bed catalyst bed zones, it is also generally advantageous according to the invention if the fixed-bed catalyst bed zone with the highest volume-specific activity projects into the temperature zone C (in particular if the temperature is controlled in the temperature zone C and in the temperature zone D by means of a flowing heat carrier, in each case in countercurrent to the reaction gas mixture 3 flows).

Besteht die Festbettkatalysatorschüttung 2 aus vier Festbettkatalysatorschüttungszonen, ist es erfindungsgemäß in der Regel vorteilhaft, wenn die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der zweithöchsten volumenspezifischen Aktivität sowohl in die Temperaturzone C als auch in die Temperaturzone D hineinragt (insbesondere dann, wenn in der Temperaturzone C und in der Temperaturzone D die Temperierung mittels eines fließenden Wärmeträgers erfolgt, der jeweils im Gegenstrom zum Reaktionsgasgemisch 3 strömt.Is there the fixed bed catalyst bed 2 From four fixed bed catalyst bed zones, it is inventively generally advantageous if the fixed bed catalyst bed zone protrudes with the second highest volume specific activity in both the temperature zone C and in the temperature zone D (especially if in the temperature zone C and in the temperature zone D, the temperature by means of a flowing heat carrier takes place, each in countercurrent to the reaction gas mixture 3 flows.

Im Fall einer Gleichstromführung von Reaktionsgasgemisch 3 und Wärmeträgern in den Temperaturzonen C und D kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, wenn innerhalb der Festbettkatalysatorschüttung 2 die Festbettkatalysatorschüttungszone mit der höchsten volumenspezifischen Aktivität nicht in die Temperaturzone C hineinragt, sondern erst hinter dem Übergang von der Temperaturzone C in die Temperaturzone D ihren Anfang hat.In the case of a DC flow of reaction gas mixture 3 and heat carriers in the temperature zones C and D, it may be advantageous according to the invention, if within the fixed bed catalyst bed 2 the fixed bed catalyst bed zone with the highest volume-specific activity does not protrude into the temperature zone C, but only begins after the transition from the temperature zone C into the temperature zone D.

Die volumenspezifische Aktivität zwischen zwei Festbettkatalysatorschüttungszonen innerhalb der Festbettkatalysatorschüttung 2 lässt sich experimentell in einfacher Weise so differenzieren, dass unter identischen Randbedingungen (vorzugsweise den Bedingungen des ins Auge gefassten Verfahrens) über Festbettkatalysatorschüttungen der selben Länge, aber jeweils der Zusammensetzung der jeweiligen Festbettkatalysatorschüttungszone entsprechend, das gleiche Acrolein enthaltende Reaktionsgasausgangsgemisch geführt wird. Die höhere umgesetzte Menge an Acrolein weist die höhere volumenspezifische Aktivität aus.The volume-specific activity between two fixed bed catalyst bed zones within the fixed bed catalyst bed 2 can be differentiated experimentally in a simple manner so that under identical boundary conditions (preferably the conditions of the envisaged method) on Festbettkatalysatorschüttungen the same length, but in each case the composition of the respective fixed bed catalyst bed corresponding zone, the same acrolein containing reaction gas starting mixture is performed. The higher amount of acrolein reacted has the higher volume specific activity.

Beträgt die Gesamtlänge der Festbettkatalysatorschüttung 2 L2, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn sich im Bereich

Figure 00630001
bzw. im Bereich
Figure 00630002
bzw. im Bereich
Figure 00630003
kein Übergang von einer Festbettkatalysatorschüttungszone in eine andere Festbettkatalysatorschüttungszone befindet, wobei X der Ort innerhalb der Festbettkatalysatorschüttung 2 ist, an dem der Übergang von der Temperaturzone A in die Temperaturzone D erfolgt.Is the total length of the fixed bed catalyst bed 2 L 2 , it is inventively advantageous when in the area
Figure 00630001
or in the area
Figure 00630002
or in the area
Figure 00630003
there is no transition from one fixed bed catalyst bed zone to another fixed bed catalyst bed zone, where X is the location within the fixed bed catalyst bed 2 is at which the transition from the temperature zone A to the temperature zone D takes place.

Bevorzugt ist beim vorstehend beschriebenen Verfahren die Festbettkatalysatorschüttung 2 in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 3 wie folgt strukturiert.In the method described above, preference is given to the fixed bed catalyst bed 2 in the flow direction of the reaction gas mixture 3 structured as follows.

Zunächst auf einer Länge von 10 bis 60 %, bevorzugt 10 bis 50 %, besonders bevorzugt 20 bis 40 % und ganz besonders bevorzugt 25 bis 35 % (d. h., z. B. auf einer Länge von 0,70 bis 1,50 m, bevorzugt 0,90 bis 1,20 m), jeweils der Gesamtlänge der Festbettkatalysatorschüttung 2, ein homogenes Gemisch oder zwei (mit abnehmender Verdünnung) aufeinander folgende homogene Gemische aus Katalysatorformkörpern und Verdünnungsformkörpern (wobei beide vorzugsweise im wesentlichen die gleich Geometrie aufweisen), wobei der Anteil der Verdünnungsformkörper so bemessen ist, dass die volumenspezifische Aktivmasse, bezogen auf eine nur aus den Katalysatorformkörpern bestehende Schüttung, um 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 45 Gew.-% und besonders bevorzugt 25 bis 35 Gew.-% abgesenkt ist. Im Anschluss an diese erste bzw. an diese beiden ersten Zonen befindet sich dann erfindungsgemäß vorteilhaft bis zum Ende der Länge der Festbettkatalysatorschüttung 2 (d. h., z. B. auf einer Länge von 2,00 bis 3,00 m, bevorzugt 2,50 bis 3,00 m) entweder eine nur in geringerem Umfang (als in der ersten bzw. in den ersten beiden Zonen) verdünnte Schüttung der Katalysatorformkörper, oder, ganz besonders bevorzugt, eine alleinige Schüttung derselben Katalysatorformkörper, die auch in den ersten Zonen verwendet worden sind.Initially at a length of 10 to 60%, preferably 10 to 50%, particularly preferably 20 to 40% and very particularly preferably 25 to 35% (ie for a length of 0.70 to 1.50 m, for example, preferably 0.90 to 1.20 m), in each case the total length of the fixed bed catalyst charge 2 , a homogeneous mixture or two (with decreasing dilution) successive homogeneous mixtures of shaped catalyst bodies and Verdünnungsformkörpern (both preferably have substantially the same geometry), wherein the proportion of the shaped diluent is such that the volume-specific active composition, based on a only the catalyst moldings existing bed, by 10 to 50 wt .-%, preferably 20 to 45 wt .-% and particularly preferably 25 to 35 wt .-% is lowered. Following this first or at these two first zones is then inventively advantageous until the end of the length of the fixed bed catalyst bed 2 (ie, for a length of 2.00 to 3.00 m, preferably 2.50 to 3.00 m) either only to a lesser extent (than in the first or in the first two zones) diluted Batch of the catalyst bodies, or, most preferably, a sole bed of the same shaped catalyst bodies, which have also been used in the first zones.

Das Vorgenannte trifft insbesondere dann zu, wenn in der Festbettkatalysatorschüttung 2 als Katalysatorformkörper Schalenkatalysatorringe oder Schalenkatalysatorkugeln eingesetzt werden (insbesondere jene, die in dieser Schrift als bevorzugt angeführt werden). Mit Vorteil weisen im Rahmen der vorgenannten Strukturierung sowohl die Katalysatortormkörper bzw. deren Trägerringe als auch die Verdünnungsformkörper beim erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen die Ringgeometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) auf.The above is particularly true when in the fixed bed catalyst bed 2 shell catalyst rings or shell catalyst spheres are used as catalyst shaped bodies (in particular those which are mentioned as preferred in this document). In the context of the aforementioned structuring, both the catalyst or the carrier rings and the shaped diluent bodies in the process according to the invention advantageously have essentially the ring geometry of 7 mm.times.3 mm.times.4 mm (external diameter.times.length.times.indical diameter).

Das oben Genannte trifft auch dann zu, wenn anstelle inerter Verdünnungsformkörper Schalenkatalysatorformkörper verwendet werden, deren Aktivmassenanteil um 2 bis 15 Gew.-% Punkte tiefer liegt, als der Aktivmassenanteil der Schalenkatalysatorformkörper am Ende der Festbettkatalysatorschüttung.The The above also applies if, instead of inert dilution molded bodies, coated catalyst tablets are used whose active mass fraction by 2 to 15 wt .-% points deeper is, as the active material content of the shell catalyst moldings on End of the fixed bed catalyst bed.

Eine reine Inertmaterialschüttung, deren Länge, bezogen auf die Länge der Festbettkatalysatorschüttung 2, zweckmäßig 5 bis 20 % beträgt, leitet in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 3 in der Regel die Festbettkatalysatorschüttung 2 ein. Sie dient normalerweise dem Zweck der Temperierung des Reaktionsgasgemisches 3. Anstelle der Inertmaterialschüttung kann als Aufheizzone aber auch ein mit Inertmaterial verdünntes Katalysatorfestbett verwendet werden.A pure Inertmaterialschüttung, whose length, based on the length of the fixed bed catalyst bed 2 , Expediently 5 to 20%, passes in the flow direction of the reaction gas mixture 3 usually the fixed bed catalyst bed 2 one. It normally serves the purpose of tempering the reaction gas mixture 3 , Instead of the bed of inert material, a catalyst fixed bed diluted with inert material can also be used as the heating zone.

Erfindungsgemäß vorteilhaft erstreckt sich nun bei den vorgenannten Festbettkatalysatorschüttungen 2 die Temperaturzone C (die sich erfindungsgemäß vorteilhaft auch auf die Vorschüttung aus Inertmaterial erstreckt) noch auf 5 bis 20 %, häufig auf 5 bis 15 % der Länge der in Strömungsrichtung des Reaktionsgasgemisches 3 letzten (volumenspezifisch aktivsten) Festbettkatalysatorschüttungszone der Festbettkatalysatorschüttung 2.Advantageously according to the invention now extends to the aforementioned fixed-bed catalyst beds 2 the temperature zone C (which according to the invention also advantageously extends to the feedstock of inert material) is still 5 to 20%, frequently 5 to 15% of the length of the flow direction of the reaction gas mixture 3 last (volume-specific most active) fixed bed catalyst bed zone of the fixed bed catalyst bed 2 ,

In anwendungstechnisch zweckmäßiger Weise erfolgt die Durchführung der ersten Reaktionsstufe des vorstehend beschriebenen Verfahrens in einem Zweizonenrohrbündelreaktor, wie er z. B. in den DE-A's 199 10 508, 199 48 523, 199 10 506 und 199 48 241 beschrieben ist. Eine bevorzugte Variante eines erfindungsgemäß einsetzbaren Zweizonenrohrbündelreaktors offenbart die DE-C 28 30 765. Aber auch die in der DE-C 25 13 405, der US-A 3,147,084, der DE-A 22 01 528, der EP-A 38 32 24 und der DE-A 29 03 218 offenbarten Zweizonenrohrbündelreaktoren sind für eine Durchführung der ersten Reaktionsstufe des vorstehend beschriebenen Verfahrens geeignet.In in terms of application technology appropriate manner the implementation takes place the first reaction stage of the method described above in a two-zone tube bundle reactor, as he z. In DE-A's 199 10,508, 199 48 523, 199 10 506 and 199 48 241. A preferred variant of an inventively employable two-zone tube bundle reactor DE-C 28 30 765. But also in DE-C 25 13 405, the US-A 3,147,084, DE-A 22 01 528, EP-A 38 32 24 and DE-A 29 03 218 disclosed two-zone tube bundle reactors are for a implementation of the first reaction stage of the method described above.

D. h., in einfachster Weise befindet sich die zu verwendende Festbettkatalysatorschüttung 1 (eventuell mit vor- und/oder nachangeordneten Inertmaterialschüttungen) in den Metallrohren eines Rohrbündelreaktors und um die Metallrohre werden zwei voneinander im wesentlichen räumlich getrennte Temperiermedien, in der Regel Salzschmelzen, geführt. Der Rohrabschnitt, über den sich das jeweilige Salzbad erstreckt, repräsentiert erfindungsgemäß eine Temperaturzone. D. h., in einfachster Weise umströmt z. B. ein Salzbad A denjenigen Abschnitt der Rohre (die Temperaturzone A), in welchem sich die oxidative Umsetzung des Propens (beim einfachen Durchgang) bis zum Erreichen eines Umsatzes im Bereich von 40 bis 80 mol-% vollzieht und ein Salzbad B umströmt den Abschnitt der Rohre (die Reaktionszone B), in welchem sich die oxidative Anschlussumsetzung des Propens (beim einfachen Durchgang) bis zum Erreichen eines Umsatzwertes von wenigstens 90 mol-% vollzieht (bei Bedarf können sich an die erfindungsgemäß anzuwendenden Temperaturzonen A, B weitere Reaktionszonen anschließen, die auf individuellen Temperaturen gehalten werden).D. h., In the simplest way is to be used fixed bed catalyst bed 1 (possibly with upstream and / or downstream Inertmaterialschüttungen) in the metal tubes of a tube bundle reactor and the metal tubes are two mutually substantially spatially separate tempering, usually molten salt, out. The pipe section, over which the respective salt bath extends, represents according to the invention a temperature zone. D. h., In the simplest way flows around z. B. a salt bath A that portion of the tubes (the temperature zone A), in which the oxidative conversion of the propene (in single pass) to reach a conversion in the range of 40 to 80 mol% and a salt bath B flows around the section the tubes (the reaction zone B), in which the oxidative terminal conversion of the propene (in single pass) takes place until a conversion value of at least 90 mol% is reached (if necessary, further reaction zones can follow the temperature zones A, B to be used according to the invention), which are kept at individual temperatures).

Anwendungstechnisch zweckmäßig umfasst die erste Reaktionsstufe des beschriebenen Verfahrens keine weiteren Temperaturzonen. D. h., das Salzbad B umströmt zweckmäßig den Abschnitt der Rohre, in welchem sich die oxidative Anschlussumset zung des Propens (beim einfachen Durchgang) bis zu einem Umsatzwert ≥ 90 mol-%, oder ≥ 92 mol-% oder ≥ 94 mol-% oder mehr vollzieht.application point expediently includes the first reaction stage of the method described no further Temperature zones. D. h., The salt bath B flows around the appropriate section of the tubes, in which the oxidative Anschlussumset tion of Propens (in single pass) up to a conversion value ≥ 90 mol%, or ≥ 92 mol% or ≥ 94 mol% or more.

Üblicherweise liegt der Beginn der Temperaturzone B hinter dem Heißpunktmaximum der Temperaturzone A.Usually the beginning of the temperature zone B is behind the hotspot maximum the temperature zone A.

Die beiden Salzbäder A, B können erfindungsgemäß relativ zur Strömungsrichtung des durch die Reaktionsrohre strömenden Reaktionsgasgemisches im Gleichstrom oder im Gegenstrom durch den die Reaktionsrohre umgebenden Raum geführt werden.The two salt baths A, B can relative to the invention to the flow direction of the flowing through the reaction tubes Reaction gas mixture in cocurrent or in countercurrent through the the reaction tubes surrounding space are performed.

Selbstverständlich kann erfindungsgemäß auch in der Temperaturzone A eine Gleichströmung und in der Temperaturzone B eine Gegenströmung (oder umgekehrt) angewandt werden.Of course you can also in accordance with the invention the temperature zone A is a direct flow and in the temperature zone B is a counterflow (or vice versa).

Selbstverständlich kann man in allen vorgenannten Fallkonstellationen innerhalb der jeweiligen Temperaturzone der, relativ zu den Reaktionsrohren, erfolgenden Parallelströmung der Salzschmelze noch eine Querströmung überlagern, so dass die einzelne Reaktionszone einem wie in der EP-A 700 714 oder in der EP-A 700 893 beschriebenen Rohrbündelreaktor entspricht und insgesamt im Längsschnitt durch das Kontaktrohrbündel ein mäanderförmiger Strömungsverlauf des Wärmeaustauschmittels resultiert.Of course, in all the above case constellations within the respective temperature zone of the, taking place relative to the reaction tubes, parallel flow of the molten salt one more Superimpose cross flow, so that the individual reaction zone corresponds to a tube bundle reactor as described in EP-A 700 714 or in EP-A 700 893 and a meandering in longitudinal section through the contact tube bundle results in a meandering flow pattern of the heat exchange medium.

Zweckmäßigerweise wird beim beschriebenen Verfahren das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 der Festbettkatalysatorschüttung 1 auf die Reaktionstemperatur vorerwärmt zugeführt.Appropriately, in the described method, the starting reaction gas mixture 2 the fixed bed catalyst bed 1 supplied preheated to the reaction temperature.

Üblicherweise sind in den Zweizonenrohrbündelreaktoren die Kontaktrohre aus ferritischem Stahl gefertigt und weisen in typischer Weise eine Wanddicke von 1 bis 3 mm auf. Ihr Innendurchmesser beträgt in der Regel 20 bis 30 mm, häufig 21 bis 26 mm. Ihre Länge beträgt zweckmäßig 2 bis 4 m, bevorzugt 2,5 bis 3,5 m. In jeder Temperaturzone belegt die Festbettkatalysatorschüttung 1 wenigstens 60 % bzw. wenigstens 75 %, oder wenigstens 90 % der Länge der Zone. Die gegebenenfalls verbleibende Restlänge wird gegebenenfalls von einer Inertmaterialschüttung belegt. Anwendungstechnisch zweckmäßig beläuft sich die im Rohrbündelbehälter untergebrachte Anzahl an Kontaktrohren auf wenigstens 5000, vorzugsweise auf wenigstens 10000. Häufig beträgt die Anzahl der im Reaktionsbehälter untergebrachten Kontaktrohre 15000 bis 30000. Rohrbündelreaktoren mit einer oberhalb von 40000 liegenden Anzahl an Kontaktrohren bilden eher die Ausnahme. Innerhalb des Behälters sind die Kontaktrohre im Normalfall homogen verteilt angeordnet (bevorzugt 6 äquidistante Nachbarrohre pro Kontaktrohr), wobei die Verteilung zweckmäßig so gewählt wird, dass der Abstand der zentrischen Innenachsen von zueinander nächstliegenden Kontaktrohren (die sogenannte Kontaktrohrteilung) 35 bis 45 mm beträgt (vgl. z. B. EP-B 468 290).Usually, in the two-zone tube bundle reactors, the contact tubes are made of ferritic steel and typically have a wall thickness of 1 to 3 mm. Their inner diameter is usually 20 to 30 mm, often 21 to 26 mm. Their length is suitably 2 to 4 m, preferably 2.5 to 3.5 m. In each temperature zone, the fixed-bed catalyst bed occupies 1 at least 60%, or at least 75%, or at least 90% of the length of the zone. The optionally remaining residual length is optionally occupied by an inert material bed. In terms of application, the number of contact tubes accommodated in the tube bundle container amounts to at least 5000, preferably to at least 10000. Frequently, the number of contact tubes accommodated in the reaction container is 15000 to 30000 , Tube bundle reactors with a number of contact tubes above 40000 tend to be the exception. Within the container, the contact tubes are normally distributed homogeneously (preferably 6 equidistant adjacent tubes per contact tube), the distribution is suitably chosen so that the distance between the central inner axes of closest contact tubes (the so-called contact tube pitch) is 35 to 45 mm (see eg EP-B 468 290).

Als Wärmeaustauschmittel eignen sich auch für die Zweizonenfahrweise insbesondere fluide Temperiermedien. Besonders günstig ist die Verwendung von Schmelzen von Salzen wie Kaliumnitrat, Kaliumnitrit, Natriumnitrit und/oder Natriumnitrat, oder von niedrig schmelzenden Metallen wie Natrium, Quecksilber sowie Legierungen verschiedener Metalle.When Heat exchange means are also suitable for the two-zone mode of operation, in particular fluid temperature control media. Especially Cheap is the use of melts of salts such as potassium nitrate, potassium nitrite, sodium nitrite and / or sodium nitrate, or of low-melting metals such as Sodium, mercury and alloys of various metals.

In der Regel wird bei allen vorstehend erwähnten Konstellationen der Stromführung in den Zweizonenrohrbündelreaktoren die Fließgeschwindigkeit innerhalb der beiden erforderlichen Wärmeaustauschmittelkreisläufen so gewählt, dass die Temperatur des Wärmeaustauschmittels von der Eintrittsstelle in die Temperaturzone bis zur Austrittstelle aus der Temperaturzone (bedingt durch die Exothermie der Reaktion) um 0 bis 15°C ansteigt. D. h., das vorgenannte ΔT kann erfindungsgemäß 1 bis 10°C, oder 2 bis 8°C oder 3 bis 6°C betragen.In The rule is in all the above-mentioned constellations of power in the two-zone tube bundle reactors the flow rate within the two required heat exchange fluid circuits so selected that the temperature of the heat exchange medium from the point of entry into the temperature zone to the exit point from the temperature zone (due to the exothermic nature of the reaction) around 0 to 15 ° C increases. That is, the aforementioned ΔT can according to the invention 1 to 10 ° C, or 2 to 8 ° C or 3 to 6 ° C.

Die Eintrittstemperatur des Wärmeaustauschmittels in die Temperaturzone A liegt erfindungsgemäß normalerweise im Bereich von 290 bis 380°C, bevorzugt im Bereich von 305 bis 365°C und besonders bevorzugt im Bereich von 310 bis 340°C bzw. bei 330°C. Bei Propenbelastungen der Festbettkatalysatorschüttung 1 von ≥ 90 Nl/l·h und ≤ 160 Nl/l·h wird die Eintrittstemperatur des Wärmeaustauschmittels in die Temperaturzone B erfindungsgemäß ebenfalls im Bereich von 290 bis 380°C, gleichzeitig aber normalerweise erfindungsgemäß zweckmäßig ≥ 0°C bis ≤ 20°C, oder ≤ 10°C, bzw. ≥ 0°C und ≤ 5°C, oder häufig ≥ 0°C und ≤ 3°C unterhalb der Eintrittstemperatur des in die Temperaturzone A eintretenden Wärmeaustauschmittels liegen. Bei Propenbelastungen der Festbettkatalysatorschüttung 1 von ≥ 160 Nl/l·h und (in der Regel) ≤ 300 Nl/l·h (bzw. 600 Nl/l·h) wird die Eintrittstemperatur des Wärmeaustauschmittels in die Temperaturzone B erfindungsgemäß ebenfalls im Bereich von 290 bis 380°C, aber normalerweise erfindungsgemäß zweckmäßig ≥ 0°C bis ≤ 50°C, oder ≥ 5°C und ≤ 45°C, oder ≥ 10°C und ≤ 40°C, oder ≥ 15°C und ≤ 30°C oder ≤ 35°C (z. B. 20°C oder 25°C) oberhalb der Eintrittstemperatur des in die Temperaturzone A eintretenden Wärmeaustauschmittels liegen.The inlet temperature of the heat exchange medium in the temperature zone A according to the invention is normally in the range of 290 to 380 ° C, preferably in the range of 305 to 365 ° C and more preferably in the range of 310 to 340 ° C or at 330 ° C. For propene loads of the fixed bed catalyst bed 1 of ≥ 90 Nl / l · h and ≤ 160 Nl / l · h, the inlet temperature of the heat exchange medium in the temperature zone B according to the invention also in the range of 290 to 380 ° C, but at the same time normally suitably according to the invention ≥ 0 ° C to ≤ 20 ° C. , or ≤ 10 ° C, or ≥ 0 ° C and ≤ 5 ° C, or often ≥ 0 ° C and ≤ 3 ° C below the inlet temperature of the entering into the temperature zone A heat exchange medium. For propene loads of the fixed bed catalyst bed 1 of ≥ 160 Nl / l · h and (usually) ≤ 300 Nl / l · h (or 600 Nl / l · h), the inlet temperature of the heat exchange medium in the temperature zone B according to the invention also in the range of 290 to 380 ° C. but normally according to the invention suitably ≥ 0 ° C to ≤ 50 ° C, or ≥ 5 ° C and ≤ 45 ° C, or ≥ 10 ° C and ≤ 40 ° C, or ≥ 15 ° C and ≤ 30 ° C or ≤ 35 ° C (eg 20 ° C or 25 ° C) are above the inlet temperature of entering the temperature zone A heat exchange medium.

Es sei an dieser Stelle auch noch einmal darauf hingewiesen, dass für eine Durchführung der Reaktionsstufe 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere auch der in der DE-AS 22 01 528 beschriebene Zweizonenrohrbündelreaktortyp verwendet werden kann, der die Möglichkeit beinhaltet, vom heißeren Wärmeaustauschmittel der Temperaturzone B eine Teilmenge an die Temperaturzone A abzuführen, um gegebenenfalls ein Anwärmen eines kalten Reaktionsgasausgangsgemisches oder eines kalten Kreisgases zu bewirken. Ferner kann die Rohrbündelcharakteristik innerhalb einer individuellen Temperaturzone wie in der EP-A 382 098 beschrieben gestaltet werden.It should be noted at this point again that for carrying out the reaction stage 1 in particular also the two-zone tubular reactor type described in DE-AS 22 01 528 can be used, which includes the possibility of dissipating a portion of the hotter heat exchange medium of the temperature zone B to the temperature zone A, to optionally a warming of a cold reaction gas starting mixture or a cold cycle gas to effect. Furthermore, the tube bundle characteristic can be designed within an individual temperature zone as described in EP-A 382 098.

Im Übrigen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das die erste Reaktionsstufe verlassende Produktgasgemisch vor dem Eintritt in die zweite Reaktionsstufe auf direkte und/oder indirekte Weise abzukühlen, um so eine Nachvollverbrennung von Teilen des in der ersten Reaktionsstufe gebildeten Acroleins zu unterdrücken. Üblicherweise wird dazu zwischen die beiden Reaktionsstufen ein Nachkühler geschaltet. Dies kann im einfachsten Fall ein indirekter Rohrbündelwärmeüberträger sein. Das Produktgasgemisch wird dabei in der Regel durch die Rohre geführt und um die Rohre wird ein Wärmetauschermedium geführt, dessen Art der für die Rohrbündelreaktoren empfohlenen Wärmetauschermedien entsprechen kann. Mit Vorteil ist das Rohrinnere mit inerten Füllkörpern (z. B. Spiralen aus Edelstahl, Ringe aus Steatit, Kugeln aus Steatit etc.) gefüllt. Selbige verbessern den Wärmeaustausch und fangen gegebenenfalls aus der Festbettkatalysatorschüttung der ersten Reaktionsstufe sublimierendes Molybdäntrioxid vor einem Eintritt desselben in die zweite Reaktionsstufe ab. Es ist von Vorteil, wenn der Nachkühler aus mit Zinksilicatfarbe beschichtetem rostfreiem Stahl gefertigt ist.Incidentally, it has proven expedient to cool the product gas mixture leaving the first reaction stage directly and / or indirectly before it enters the second reaction stage so as to suppress post-combustion of parts of the acrolein formed in the first reaction stage. Usually, an aftercooler is connected between the two reaction stages. In the simplest case, this can be an indirect shell-and-tube heat exchanger. The product gas mixture is usually passed through the pipes and around the pipes a heat exchanger medium is performed, the nature of the for the tube bundle reactors may correspond to recommended heat exchange media. Advantageously, the interior of the tube is filled with inert packing materials (eg spirals made of stainless steel, rings made of steatite, balls made of steatite, etc.). The same improves the heat exchange and, if appropriate, from the fixed bed catalyst bed of the first reaction stage, subliming molybdenum trioxide precedes its entry into the second reaction stage. It is advantageous if the aftercooler is made of zinc silicate coated stainless steel.

In der Regel wird der auf den einfachen Durchgang bezogene Propenumsatz beim erfindungsgemäßen Verfahren in der ersten Reaktionsstufe ≥ 92 mol-% oder ≥ 94 mol-% betragen. Die in der ersten Reaktionsstufe bei einfachem Durchgang resultierende Selektivität der Acroleinbildung sowie der Acrylsäurenebenproduktbildung wird dabei erfindungsgemäß zusammen regelmäßig ≥ 92 mol-% oder ≥ 94 mol-%, häufig ≥ 95 mol-% oder ≥ 96 mol-% bzw. ≥ 97 mol-% betragen.In The rule is the propene conversion related to the single pass in the method according to the invention in the first reaction stage ≥ 92 mol% or ≥ 94 mol%. The resulting in the first reaction step in a single pass selectivity acrolein formation as well as acrylic by-product formation according to the invention together regularly ≥ 92 mol% or ≥ 94 mol%, often ≥ 95 mol% or ≥ 96 mol% or ≥ 97 mol%.

Anwendungstechnisch zweckmäßig wird das Produktgasgemisch der ersten Reaktionsstufe im bereits erwähnten Nachkühler auf eine Temperatur von 210 bis 290°C, häufig 230 bis 280°C oder 250 bis 270°C abgekühlt. Dabei kann die Abkühlung des Produktgasgemisches der ersten Reaktionsstufe durchaus auf Temperaturen erfolgen, die unterhalb der Temperatur der zweiten Reaktionsstufe liegen. Die beschriebene Nachkühlung ist jedoch keineswegs zwingend und kann insbesondere dann in aller Regel entfallen, wenn der Weg des Produktgasgemisches von der ersten Reaktionsstufe in die zweite Reaktionsstufe kurz gehalten wird. Vorteilhaft wird das beschriebene zweistufige Verfahren ferner so verwirklicht, dass man den Sauerstoffbedarf in der zweiten Reaktionsstufe nicht bereits durch einen entsprechend hohen Sauerstoffgehalt des Reaktionsgasausgangsgemisches 2 deckt, sondern den benötigten Sauerstoff im Bereich zwischen erster und zweiter Reaktionsstufe zugibt („Sekundärsauerstoffzusatz"). Dies kann vor, während, nach und/oder zur Nachkühlung erfolgen. Als Quelle für den in der zweiten Reaktionsstufe erforderlichen molekularen Sauerstoff kommen sowohl reiner Sauerstoff als auch Gemische aus Sauerstoff und Inertgas, z. B. Luft (ist erfindungsgemäß bevorzugt) oder an molekularem Stickstoff entreicherte Luft (z. B. ≥ 90 Vol-% O2, ≤ 10 Vol-% N2) in Betracht. Die Zugabe der Sauerstoffquelle erfolgt regelmäßig in auf den Reaktionsdruck komprimierter Form. Selbstredend kann beim erfindungsgemäßen Verfahren der Sauerstoffbedarf in der zweiten Reaktionsstufe bereits durch einen entsprechend hohen Sauerstoffbedarf in der ersten Reaktionsstufe gedeckt werden. Natürlich kann bei Bedarf als Sekundärgas auch ein inertes Verdünnungsgas zugesetzt werden.In terms of application, the product gas mixture of the first reaction stage in the already mentioned aftercooler is cooled to a temperature of 210 to 290 ° C., frequently 230 to 280 ° C. or 250 to 270 ° C. The cooling of the product gas mixture of the first reaction stage may well be at temperatures below the temperature of the second reaction stage. However, the aftercooling described is by no means compulsory and can be dispensed with, in particular, when the route of the product gas mixture from the first reaction stage to the second reaction stage is kept short. Advantageously, the described two-stage process is further realized in such a way that the oxygen requirement in the second reaction stage is not already reached by a correspondingly high oxygen content of the reaction gas starting mixture 2 but adds the required oxygen in the range between the first and second reaction stage ("secondary oxygen addition") .This can be done before, during, after and / or for aftercooling The source of the molecular oxygen required in the second reaction stage is pure oxygen It is also possible to use mixtures of oxygen and inert gas, for example air (is preferred according to the invention) or air enriched in molecular nitrogen (for example 90% by volume O 2 , ≦ 10% by volume N 2 ) Of course, in the process according to the invention, the oxygen demand in the second reaction stage can already be covered by a correspondingly high oxygen demand in the first reaction stage.

Wie die Durchführung der ersten Reaktionsstufe erfolgt auch die Durchführung der zweiten Reaktionsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens in anwendungstechnisch zweckmäßiger Weise in einem Zweizonenrohrbündelreaktor, wie er für die erste Reaktionsstufe bereits beschrieben wurde. Die Ausführungen hinsichtlich des Zweizonenrohrbündelreaktors für die erste Reaktionsstufe gelten deshalb auch für den Zweizonenrohrbündelreaktor für die zweite Reaktionsstufe.As the implementation In the first reaction stage, the implementation of the second reaction stage of the process according to the invention in application technology expedient manner in a two-zone tube bundle reactor, as he for the first reaction stage has already been described. The designs with regard to the two-zone tube bundle reactor for the first reaction stage therefore also apply to the two-zone tube bundle reactor for the second reaction stage.

D. h., in einfacher Weise befindet sich die erfindungsgemäß zu verwendende Festbettkatalysatorschüttung 2 (gegebenenfalls einschließlich der Inertmaterialschüttungen) in den Metallrohren eines Rohrbündelreaktors und um die Metallrohre werden zwei voneinander im wesentlichen räumlich getrennte Temperiermedien, in der Regel Salzschmelzen, geführt. Der Rohrabschnitt, über den sich das jeweilige Salzbad erstreckt, repräsentiert erfindungsgemäß eine Temperaturzone.D. h., In a simple way is the present invention to be used Festbettkatalysatorschüttung 2 (optionally including the Inertmaterialschüttungen) in the metal tubes of a tube bundle reactor and the metal tubes are two mutually substantially spatially separated tempering, usually salt melts, out. The pipe section, over which the respective salt bath extends, represents according to the invention a temperature zone.

D. h., in einfacher Weise umströmt z. B. ein Salzbad C diejenigen Abschnitte der Rohre (die Temperaturzone C), in welchem sich die oxidative Umsetzung des Acroleins (beim einfachen Durchgang) bis zum Erreichen eines Umsatzwertes im Bereich von 45 bis 85 mol-% (bevorzugt 50 bis 85 mol-%, besonders bevorzugt 60 bis 85 mol-%) vollzieht und ein Salzbad D umströmt den Abschnitt der Rohre (die Temperaturzone D), in welchem sich die oxidative Anschlussumsetzung des Acroleins (beim einfachen Durchgang) bis zum Erreichen eines Umsatzwertes von wenigstens 90 mol-% vollzieht (bei Bedarf können sich an die erfindungsgemäß anzuwendenden Temperaturzonen C, D weitere Temperaturzonen anschließen, die auf individuellen Temperaturen gehalten werden).D. h., flows around in a simple manner z. B. a salt bath C those sections of the tubes (the temperature zone C), in which the oxidative conversion of acrolein (at easy passage) until reaching a sales value in the range from 45 to 85 mol% (preferably 50 to 85 mol%, particularly preferably 60 to 85 mol%) and a salt bath D flows around the section of the tubes (the temperature zone D), in which the oxidative terminal conversion of acrolein (in single pass) until reaching one Sales value of at least 90 mol% completes (if necessary, can to be applied to the invention Temperature zones C, D connect further temperature zones, the kept at individual temperatures).

Anwendungstechnisch zweckmäßig umfasst die Reaktionsstufe 2 des erfindungsgemäßen Verfahrens keine weiteren Temperaturzonen. D. h., das Salzbad D umströmt zweckmäßig den Abschnitt der Rohre, in welchem sich die oxidative Anschlussumsetzung des Acroleins (beim einfachen Durchgang) bis zu einem Umsatzwert von ≥ 92 mol-%, oder ≥ 94 mol-% oder ≥ 96 mol-% oder ≥ 98 mol-% und häufig sogar ≥ 99 mol-% oder mehr vollzieht.Appropriately from an application point of view comprises the reaction stage 2 the process of the invention no further temperature zones. In other words, the salt bath D expediently flows around the section of the tubes in which the oxidative terminal conversion of the acrolein (in a single pass) up to a conversion value of ≥ 92 mol%, or ≥ 94 mol% or ≥ 96 mol%. % or ≥ 98 mol% and often even ≥ 99 mol% or more.

Üblicherweise liegt der Beginn der Temperaturzone D hinter dem Heißpunktmaximum der Temperaturzone CUsually the beginning of the temperature zone D is behind the hotspot maximum the temperature zone C

Die beiden Salzbäder C, D können erfindungsgemäß relativ zur Strömungsrichtung des durch die Reaktionsrohre strömenden Reaktiongasgemisches im Gleichstrom oder im Gegenstrom durch den die Reaktionsrohre umgebenden Raum geführt werden.The two salt baths C, D can relative to the invention to the flow direction of the flowing through the reaction tubes Reaction gas mixture in cocurrent or in countercurrent through the the reaction tubes surrounding space are performed.

Selbstverständlich kann erfindungsgemäß auch in der Temperaturzone C eine Gleich strömung und in der Temperaturzone D eine Gegenströmung (oder umgekehrt) angewandt werden.Of course you can also in accordance with the invention the temperature zone C a DC flow and in the temperature zone D a counterflow (or vice versa).

Selbstredend kann man in allen vorgenannten Fallkonstellationen innerhalb der jeweiligen Temperaturzone der, relativ zu den Reaktionsrohren, erfolgenden Parallelströmung der Salzschmelze noch eine Querströmung überlagern, so dass die einzelne Reaktionszone einem wie in der EP-A 700 714 oder in der EP-A 700 893 beschriebenen Rohrbündelreaktor entspricht und insgesamt im Längsschnitt durch das Kontaktrohrbündel ein mäanderförmiger Strömungsverlauf des Wärmeaustauschmittels resultiert.Needless to say, you can in all the above case constellations within the respective temperature zone of, taking place relative to the reaction tubes parallel flow the molten salt still overlap a cross-flow, so that the individual Reaction zone one as in EP-A 700 714 or in EP-A 700th 893 described tube bundle reactor corresponds and overall in longitudinal section through the contact tube bundle a meandering flow pattern of the heat exchange medium results.

Üblicherweise sind in den vorgenannten Zweizonen-Rohrbündelreaktoren für die zweite Reaktionsstufe die Kontaktrohre aus ferritischem Stahl gefertigt und weisen in typischer Weise eine Wanddicke von 1 bis 3 mm auf. Ihr Innendurchmesser beträgt in der Regel 20 bis 30 mm, häufig 21 bis 26 mm. Ihre Länge beträgt zweckmäßig 3 bis 4, bevorzugt 3,5 m. In jeder Temperaturzone belegt die Festbettkatalysatorschüttung 2 wenigstens 60 %, bzw. wenigstens 75 %, oder wenigstens 90 % der Länge der Zone. Die gegebenenfalls verbleibende Restlänge wird gegebenenfalls von einer Inertmaterialschüttung belegt. Anwendungstechnisch zweckmäßig beläuft sich die im Rohrbündelbehälter untergebrachte Anzahl an Kontaktrohren auf wenigstens 5000, vorzugsweise auf wenigstens 10000. Häufig beträgt die Anzahl der im Reaktionsbehälter untergebrachten Kontaktrohre 15000 bis 30000. Rohrbündelreaktoren mit einer oberhalb von 40000 liegenden Anzahl an Kontaktrohren bilden eher die Ausnahme. Innerhalb des Behälters sind die Kontaktrohre im Normalfall homogen verteilt angeordnet (bevorzugt 6 äquidistante Nachbarrohre pro Kontaktrohr), wobei die Verteilung zweckmäßig so gewählt wird, dass der Abstand der zentrischen Innenachsen von zueinander nächstliegenden Kontaktrohren (die sogenannte Kontaktrohrteilung) 35 bis 45 mm beträgt (vgl. EP-B 468 290).Usually, in the aforementioned two-zone shell and tube reactors for the second reaction stage, the catalyst tubes are made of ferritic steel and typically have a wall thickness of 1 to 3 mm. Their inner diameter is usually 20 to 30 mm, often 21 to 26 mm. Their length is suitably 3 to 4, preferably 3.5 m. In each temperature zone, the fixed-bed catalyst bed occupies 2 at least 60%, or at least 75%, or at least 90% of the length of the zone. The optionally remaining residual length is optionally occupied by an inert material bed. In terms of application, the number of catalyst tubes accommodated in the tube bundle container amounts to at least 5,000, preferably to at least 10,000. Frequently, the number of catalyst tubes accommodated in the reaction container is 15,000 to 30,000. Tube bundle reactors with a number of contact tubes above 40,000 tend to be the exception. Within the container, the contact tubes are normally distributed homogeneously (preferably 6 equidistant adjacent tubes per contact tube), the distribution is suitably chosen so that the distance between the central inner axes of closest contact tubes (the so-called contact tube pitch) is 35 to 45 mm (see EP-B 468 290).

Als Wärmeaustauschmittel eignen sich insbesondere fluide Temperiermedien. Besonders günstig ist die Verwendung von Schmelzen von Salzen wie Kaliumnitrat, Kaliumnitrit, Natriumnitrit und/oder Natriumnitrat, oder von niedrig schmelzenden Metallen wie Natrium, Quecksilber sowie Legierungen verschiedener Metalle.When Heat exchange means In particular, fluid temperature control media are suitable. Particularly favorable is the Use of melts of salts such as potassium nitrate, potassium nitrite, Sodium nitrite and / or sodium nitrate, or of low-melting Metals such as sodium, mercury and alloys of various kinds Metals.

In der Regel wird bei allen vorstehend erwähnten Konstellationen der Stromführung in den Zweizonenrohrbündelreaktoren der zweiten Reaktionsstufe die Fließgeschwindigkeit innerhalb der beiden erforderlichen Wärmeaustauschmittelkreisläufe so gewählt, dass die Temperatur des Wärmeaustauschmittels von der Eintrittstelle in die Temperaturzone bis zur Austrittsstelle aus der Temperaturzone um 0 bis 15°C ansteigt. D. h., das vorgenannte ΔT kann erfindungsgemäß 1 bis 10°C, oder 2 bis 8°C oder 3 bis 6°C betragen.In The rule is in all the above-mentioned constellations of power in the two-zone tube bundle reactors the second reaction stage the flow rate within the two required heat exchange medium cycles chosen so that the temperature of the heat exchange medium from the entry point into the temperature zone to the exit point rises from 0 to 15 ° C from the temperature zone. That is, the aforementioned ΔT can according to the invention 1 to 10 ° C, or 2 to 8 ° C or 3 to 6 ° C be.

Die Eintrittstemperatur des Wärmeaustauschmittels in die Temperaturzone C liegt erfindungsgemäß normalerweise im Bereich von 230 bis 320°C, bevorzugt im Bereich von 250 bis 300°C und besonders bevorzugt im Bereich von 260 bis 280°C. Bei Acroleinbelastungen der Festbettkatalysatorschüttung 2 von ≥ 70 Nl/l·h und ≤ 150 Nl/l·h wird die Eintrittstemperatur des Wärmeaustauschmittels in die Temperaturzone D erfindungsgemäß ebenfalls im Bereich von 230 bis 320°C, gleichzeitig aber normalerweise erfindungsgemäß zweckmäßig ≥ 0°C bis ≤ 20°C oder ≤ 10°C, bzw. ≥ 0°C und ≤ 5°C, oder häufig ≥ 0°C und ≤ 3°C unterhalb der Eintrittstemperatur des in die Temperaturzone C eintretenden Wärmeaustauschmittels liegen. Bei Acroleinbelastung der Festbettkatalysatorschüttung von ≥ 150 Nl/l·h und (in der Regel) ≤ 300 Nl/l·h (bzw.The inlet temperature of the heat exchange medium into the temperature zone C according to the invention is normally in the range of 230 to 320 ° C, preferably in the range of 250 to 300 ° C and particularly preferably in the range of 260 to 280 ° C. At acrolein loadings of the fixed bed catalyst bed 2 of ≥ 70 Nl / l · h and ≤ 150 Nl / l · h, the inlet temperature of the heat exchange medium into the temperature zone D according to the invention also in the range of 230 to 320 ° C, but at the same time normally suitably according to the invention ≥ 0 ° C to ≤ 20 ° C. or ≤ 10 ° C, or ≥ 0 ° C and ≤ 5 ° C, or frequently ≥ 0 ° C and ≤ 3 ° C below the inlet temperature of the entering into the temperature zone C heat exchange medium. In the case of acrolein loading of the fixed catalyst bed of ≥ 150 Nl / l · h and (usually) ≤ 300 Nl / l · h (resp.

600 Nl/l·h) wird die Eintrittstemperatur des Wärmeaustauschmittels in die Temperaturzone D erfindungsgemäß ebenfalls im Bereich von 230 bis 320°C, gleichzeitig aber normalerweise erfindungsgemäß zweckmäßig ≥ 0°C bis ≤ 40°C, oder ≥ 5°C und ≤ 35°C, bzw. 30°C, oder ≥ 10°C und ≤ 25°C, bzw. 20°C, oder 15°C oberhalb der Eintrittstemperatur des in die Temperaturzone C eintretenden Wärmeaustauschmittels liegen.600 Nl / lh) is the inlet temperature of the heat exchange medium in the Temperature zone D according to the invention also in the range of 230 to 320 ° C, at the same time but normally according to the invention suitably ≥ 0 ° C to ≤ 40 ° C, or ≥ 5 ° C and ≤ 35 ° C, or 30 ° C, or ≥ 10 ° C and ≤ 25 ° C, or 20 ° C, or 15 ° C above the inlet temperature of the entering into the temperature zone C heat exchange means are.

Es sei an dieser Stelle auch noch einmal darauf hingewiesen, dass für eine Durchführung der zweiten Reaktionsstufe des beschriebenen Verfahrens insbesondere auch der in der DE-AS 22 01 528 beschriebene Zweizonenrohrbündelreaktortyp verwendet werden kann, der die Möglichkeit beinhaltet, vom heißeren Wärmeaustauschmittel der Temperaturzone D eine Teilmenge an die Temperaturzone C abzuführen, um gegebenenfalls ein Anwärmen eines zu kalten Reaktionsgasausgangsgemisches 3 zu bewirken. Ferner kann die Rohrbündelcharakteristik, innerhalb einer individuellen Reaktionszone wie in der EP-A 382 098 beschrieben gestaltet werden.It should also be pointed out once again that for carrying out the second reaction stage of the described method in particular also the described in DE-AS 22 01 528 Zweizonenrohrbündelreaktortyp can be used, which includes the possibility of the hotter heat exchange medium of the temperature zone D a Partial amount to the temperature zone C dissipate, if necessary, a warming of a too cold reaction gas starting mixture 3 to effect. Furthermore, the tube bundle characteristic can be designed within an individual reaction zone as described in EP-A 382 098.

Selbstredend können zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens zwei Zweizonenrohrbündelreaktoren zu einem Vierzonenrohrbündelreaktor verschmolzen werden, wie es in der WO 01/36364 beschrieben ist. Normalerweise befindet sich in diesen Fällen zwischen der Festbettkatalysatorschüttung 1 und der Festbettkatalysatorschüttung 2 eine Inertmaterialschüttung. Allerdings kann auf eine solche Zwischeninertschüttung auch verzichtet werden. Die Länge der Reaktionsrohre entspricht im Verschmelzungsfall vielfach der Summe der Längen der nicht verschmolzenen Rohrbündelreaktoren.Of course, two two-zone tube bundle reactors can be fused to form a four-zone tube bundle reactor for carrying out the method described, as described in WO 01/36364. Normally, in these cases, there is between the fixed bed catalyst bed 1 and the fixed bed catalyst bed 2 an inert material bed. However, such a Zwischeninertschüttung can also be dispensed with. The length of the reaction tubes corresponds to the merger case often the sum of the lengths of the unfused tube bundle reactors.

An dieser Stelle sei noch festgehalten, dass als Aktivmassen sowohl für die Festbettkatalysatorschüttung 1 als auch für die Festbettkatalysatorschüttung 2 auch die Multimetalloxidmassen der DE-A 102 61 186 günstig sind.At this point it should be noted that as active materials both for the fixed-bed catalyst bed 1 as well as for the fixed bed catalyst bed 2 also the multimetal oxide materials of DE-A 102 61 186 are favorable.

Günstige Ausgestaltungen eines Zweizonenrohrbündelreaktors für die erste Reaktionsstufe können wie folgt beschaffen sein (die konstruktive Detailgestaltung kann wie in den Gebrauchsmusteranmeldungen 202 19 277.6, 2002 19 278.4 und 202 19 279.2 bzw. in den PCT-Anmeldungen PCT/EP02/14187, PCT/EP02/14188 oder PCT/EP02/14189 erfolgen): Kontaktrohre: Material der Kontaktrohre: ferritischer Stahl; Abmessungen der Kontaktrohre: z. B. 3500 mm Länge; z. B. 2 mm Wandstärke; z. B. 30 mm Außendurchmesser; Favorable embodiments of a two-zone tube bundle reactor for the first reaction stage may be as follows (the structural detail may be as in the utility model applications 202 19 277.6, 2002 19 278.4 and 202 19 279.2 or in the PCT applications PCT / EP02 / 14187, PCT / EP02 / 14188 or PCT / EP02 / 14189): contact tubes: Material of the contact tubes: ferritic steel; Dimensions of the contact tubes: z. B. 3500 mm in length; z. B. 2 mm wall thickness; z. B. 30 mm outside diameter;

Anzahl der Kontaktrohre im Rohrbündel: z. B. 30000, oder 28000, oder 32000, oder 34000; zusätzlich bis zu 10 Thermorohre (wie in EP-A 873 783 und EP-A 12 70 065 beschrieben), die wie die Kontaktrohre beschickt sind (schneckenartig von ganz außen nach innen drehend) z. B. der selben Länge und Wandstärke, aber mit einem Außendurchmesser von z. B. 33,4 mm und einer zentrierten Thermohülse von z. B. 10 mm Außendurchmesser und z. B. 1 mm Wandstärke;
Reaktor (Material wie die Kontaktrohre):
Zylinderförmiger Behälter eines Innendurchmessers von 6000 – 8000 mm;
Reaktorhauben plattiert mit Edelstahl des Typs 1,4541; Plattierungsdicke: einige mm;
ringförmig angeordnetes Rohrbündel, z. B. mit einem freien zentralen Raum;
Durchmesser des zentralen freien Raumes: z. B. 1000 – 2500 mm (z. B. 1200 mm, oder 1400 mm, oder 1600 mm, oder 1800 mm, oder 2000 mm, oder 2200 mm, oder 2400 mm);
normalerweise homogene Kontaktrohrverteilung im Rohrbündel (6 äquidistante Nachbarrohre pro Kontaktrohr), Anordnung in gleichseitigem Dreieck, Kontaktrohrteilung (Abstand der zentrischen Innenachsen von zueinander nächstliegenden Kontaktrohren): 35 – 45 mm, z. B. 36 mm, oder 38 mm, oder 40 mm, oder 42 mm, oder 44 mm;
die Kontaktrohre sind mit ihren Enden in Kontaktrohrböden (oberer Boden und unterer Boden z. B. mit einer Dicke von 100 – 200 mm) abdichtend befestigt und münden am oberen Ende in eine mit dem Behälter verbundene Haube, die einen Zulass für das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 aufweist; ein z. B. auf der halben Kontaktrohrlänge befindliches Trennblech einer Dicke von 20 – 100 mm, teilt den Reaktorraum symmetrisch in zwei Temperaturzonen A (obere Zone) und B (untere Zone); jede Temperaturzone wird durch eine Umlenkscheibe in 2 äquidistante Längsabschnitte geteilt;
die Umlenkscheibe weist bevorzugt Ringgeometrie auf; die Kontaktrohre sind mit Vorteil am Trennblech abdichtend befestigt; an den Umlenkscheiben sind sie nicht abdichtend befestigt, so dass die Querströmungsgeschwindigkeit der Salzschmelze innerhalb einer Zone möglichst konstant ist;
jede Zone wird durch eine eigene Salzpumpe mit Salzschmelze als Wärmeträger versorgt; die Zufuhr der Salzschmelze ist z. B. unterhalb der Umlenkscheibe und die Entnahmeist z. B. oberhalb der Umlenkscheibe;
aus beiden Salzschmelzekreisen wird z. B. ein Teilstrom entnommen und z. B. in einem gemeinsamen oder zwei getrennten indirekten Wärmetauschern abgekühlt (Dampferzeugung);
im ersten Fall wird der abgekühlte Salzschmelzestrom aufgeteilt, mit dem jeweiligen Reststrom vereinigt und durch die jeweilige Pumpe in den entsprechenden Ringkanal, der die Salzschmelze über den Behälterumfang verteilt, in den Reaktor gedrückt;
durch im Reaktormantel befindliche Fenster gelangt die Salzschmelze zum Rohrbündel; die Einströmung erfolgt z. B. in radialer Richtung zum Rohrbündel;
die Salzschmelze fließt in jeder Zone der Vorgabe des Umlenkblechs folgend z. B. in der Abfolge

  • – von außen nach innen,
  • – von innen nach außen,
um die Kontaktrohre;
durch um den Behälterumfang angebrachte Fenster sammelt sich die Salzschmelze an jedem Zonenende in einem um den Reaktormantel angebrachten Ringkanal, um einschließlich Teilstromkühlung im Kreis gepumpt zu werden;
über jede Temperaturzone wird die Salzschmelze von unten nach oben geführt;
Das Reaktionsgasgemisch verlässt den Reaktor der ersten Stufe mit einer Temperatur wenige Grad höher als die Salzbadeintrittstemperatur des ersten Reaktors. Das Reaktionsgasgemisch wird für die Weiterverarbeitung zweckmäßigerweise in einem separaten Nachkühler, der dem Reaktor der 1. Stufe nachgeschaltet ist, auf 220°C bis 280°C, bevorzugt 240°C bis 260°C abgekühlt.Number of contact tubes in the tube bundle: z. 30,000, or 28,000, or 32,000, or 34,000; additionally up to 10 thermotubes (as described in EP-A 873 783 and EP-A 12 70 065), which are charged like the contact tubes (spiraling from the very outward to the inside) z. B. the same length and wall thickness, but with an outside diameter of z. B. 33.4 mm and a centered thermal sleeve of z. B. 10 mm outer diameter and z. B. 1 mm wall thickness;
Reactor (material like the contact tubes):
Cylindrical container with an inside diameter of 6000 - 8000 mm;
Reactor hoods plated with Type 1.4541 stainless steel; Plating thickness: a few mm;
annularly arranged tube bundle, z. B. with a free central space;
Diameter of the central free space: z. 1000 - 2500 mm (eg 1200 mm, or 1400 mm, or 1600 mm, or 1800 mm, or 2000 mm, or 2200 mm, or 2400 mm);
normally homogeneous contact tube distribution in the tube bundle ( 6 equidistant neighboring tubes per contact tube), arrangement in equilateral triangle, contact tube pitch (distance of the centric inner axes of closest contact tubes): 35-45 mm, z. B. 36 mm, or 38 mm, or 40 mm, or 42 mm, or 44 mm;
the contact tubes are sealingly fixed with their ends in contact tube bottoms (upper bottom and lower bottom, for example with a thickness of 100-200 mm) and open at the upper end into a hood connected to the container, which is an admission for the reaction gas starting mixture 2 having; a z. B. on half the contact tube length separating plate of a thickness of 20 - 100 mm, dividing the reactor space symmetrically into two temperature zones A (upper zone) and B (lower zone); each temperature zone is divided by a deflection disk into 2 equidistant longitudinal sections;
the deflection pulley preferably has ring geometry; the contact tubes are sealingly attached to the separating plate with advantage; they are not attached sealingly to the deflecting disks, so that the transverse flow velocity of the molten salt within a zone is as constant as possible;
each zone is supplied with salt melt as a heat carrier by its own salt pump; the supply of molten salt is z. B. below the deflection pulley and the removal is z. B. above the deflection pulley;
from both molten salts z. B. removed a partial flow and z. B. cooled in a common or two separate indirect heat exchangers (steam generation);
in the first case, the cooled molten salt stream is split, combined with the respective residual stream and pressed by the respective pump into the corresponding annular channel, which distributes the molten salt over the container circumference, into the reactor;
through window located in the reactor jacket the molten salt reaches the tube bundle; the inflow occurs z. B. in the radial direction to the tube bundle;
the molten salt flows in each zone of the specification of the baffle following z. In sequence
  • - from the outside to the inside,
  • - from the inside to the outside,
around the contact tubes;
through windows mounted around the vessel periphery, the molten salt at each zone end collects in a ring channel mounted around the reactor jacket to be circulated, including partial flow cooling;
over each temperature zone, the molten salt is passed from bottom to top;
The reaction gas mixture leaves the first stage reactor at a temperature a few degrees higher than the salt bath inlet temperature of the first reactor. The reaction gas mixture is suitably cooled to 220 ° C to 280 ° C, preferably 240 ° C to 260 ° C for further processing in a separate aftercooler downstream of the reactor of the 1st stage.

Der Nachkühler ist in der Regel unterhalb des unteren Rohrbodens angeflanscht und besteht normalerweise aus Rohren mit ferritischem Stahl. In die Rohre des Nachküh lers sind mit Vorteil innen Edelstahl-Blechspiralen, die teil- oder vollgewendelt sein können, zur Verbesserung des Wärmeübergangs eingeführt.Of the aftercooler is usually flanged below the lower tube plate and usually consists of tubes with ferritic steel. In the Pipes of the Nachküh lers are beneficial inside stainless steel sheet metal spirals, which are partially or fully wound could be, to improve the heat transfer introduced.

Salzschmelze:Molten salt:

Als Salzschmelze kann ein Gemisch aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat, 40 Gew.-% Natriumnitrit und 7 Gew.-% Natriumnitrat verwendet werden; beide Reaktionszonen und der Nachkühler wenden mit Vorteil eine Salzschmelze derselben Zusammensetzung an; die in den Reaktionszonen umgepumpte Salzmenge kann je Zone ca. 10000 m3/h betragen.As a molten salt, a mixture of 53 wt .-% potassium nitrate, 40 wt .-% sodium nitrite and 7 wt .-% sodium nitrate can be used; both reaction zones and the aftercooler advantageously use a molten salt of the same composition; The amount of salt circulated in the reaction zones can be about 10000 m 3 / h per zone.

Stromführung:Flow Control:

Das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 strömt zweckmäßig von oben nach unten durch den Erststufenreaktor, während die unterschiedlich temperierten Salzschmelzen der einzelnen Zonen zweckmäßig von unten nach oben gefördert werden; Kontaktrohr- und Thermorohrbeschickung (von oben nach unten) z. B.:

  • Abschnitt 1: 50 cm Länge Steatitringe der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) als Vorschüttung.
  • Abschnitt 2: 140 cm Länge Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 30 Gew.-% an Steatitringen der Geometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 70 Gew.-% Vollkatalysator aus Abschnitt 3.
  • Abschnitt 3: 160 cm Länge Katalysatorbeschickung mit ringförmigem (5 mm × 3 mm × 2 mm = Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Vollkatalysator gemäß Beispiel 1 der DE-A 10046957 (Stöchiometrie: [Bi2W2O9 × 2 WO3]0,5 [Mo12Co5,5Fe2,94Si1,59K0,08Ox]1).
The reaction gas starting mixture 2 expediently flows from top to bottom through the first-stage reactor, while the different temperature salt melts of the individual zones are promoted expedient from bottom to top; Contact tube and thermal tube feed (from top to bottom) z. B .:
  • Section 1: 50 cm long steatite rings of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as a pre-fill.
  • Section 2: 140 cm length of catalyst feed with a homogeneous mixture of 30 wt% steatite rings of geometry 5 mm x 3 mm x 2 mm (outside diameter x length x inside diameter) and 70 wt% of full catalyst from section 3.
  • Section 3: 160 cm length catalyst charge with annular (5 mm × 3 mm × 2 mm = outer diameter × length × inner diameter) unsupported catalyst according to Example 1 of DE-A 10046957 (stoichiometry: [Bi 2 W 2 O 9 × 2 WO 3 ] 0 , 5 [Mo 12 Co 5.5 Fe 2.94 Si 1.59 K 0.08 O x ] 1 ).

Günstige Ausgestaltungen eines Zweizonenrohrbündelreaktors für die zweite Reaktionsstufe können wie folgt beschaffen sein:
Alles wie beim Zweizonenrohrbündelreaktor für die erste Reaktionsstufe. Die Dicke des oberen und unteren Kontaktrohrbodens beträgt jedoch häufig 100 – 200 mm, z. B. 110 mm, oder 130 mm, oder 150 mm, oder 170 mm, oder 190 mm.
Favorable embodiments of a two-zone tube bundle reactor for the second reaction stage may be as follows:
Everything like the two-zone tube bundle reactor for the first reaction stage. The thickness of the upper and lower contact tube bottom is often 100-200 mm, z. B. 110 mm, or 130 mm, or 150 mm, or 170 mm, or 190 mm.

Der Nachkühler entfällt; statt dessen münden die Kontaktrohre mit ihren unteren Öffnungen in eine am unteren Ende mit dem Behälter verbundene Haube mit Auslaß für das Produktgasgemisch; die obere Temperaturzone ist die Zone C und die untere Temperaturzone ist die Temperaturzone D. Zwischen Auslaß „Nachkühler" und Einlass „Reaktor für die zweite Reaktionsstufe" besteht zweckmäßig eine Zufuhrmöglichkeit für komprimierte Luft.Of the aftercooler eliminated; instead of this the contact tubes with their lower openings in one at the bottom End with the container connected hood with outlet for the product gas mixture; the upper temperature zone is zone C and the lower temperature zone is the temperature zone D. Between outlet "aftercooler" and inlet "reactor for the second reaction stage" is appropriate one supply ability for compressed Air.

Die Kontaktrohr- und Thermorohrbeschickung (von oben nach unten) kann z. B. wie folgt sein:.

  • Abschnitt 1: 20 cm Länge Steatitringe der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) als Vorschüttung.
  • Abschnitt 2: 90 cm Länge Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 30 Gew.-% an Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 70 Gew.-% Schalenkatalysator aus Abschnitt 4.
  • Abschnitt 3: 50 cm Länge Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 20 Gew.-% an Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 80 Gew.-% Schalenkatalysator aus Abschnitt 4.
  • Abschnitt 4: 190 cm Länge Katalysatorbeschickung mit ringförmigem (7 mm × 3 mm × 4 mm = Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Schalenkatalysator gemäß Herstellungsbeispiel 5 der DE-A 100 46 928 (Stöchiometrie: Mo12V3W1,2Cu2,4Ox).
The contact tube and thermal tube charge (from top to bottom) may, for. B. be as follows :.
  • Section 1: 20 cm length steatite rings of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as a feed.
  • Section 2: 90 cm length of catalyst feed with a homogeneous mixture of 30 wt% steatite rings of geometry 7 mm x 3 mm x 4 mm (outside diameter x length x inside diameter) and 70 wt% shell catalyst from section 4.
  • Section 3: 50 cm in length Catalyst feed with a homogeneous mixture of 20 wt% steatite rings of geometry 7 mm x 3 mm x 4 mm (outside diameter x length x inside diameter) and 80 wt% shell catalyst from section 4.
  • Section 4: 190 cm length catalyst charge with annular (7 mm × 3 mm × 4 mm = outer diameter × length × inner diameter) coated catalyst according to Preparation Example 5 of DE-A 100 46 928 (stoichiometry: Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2, 4 O x ).

Die Zweitstufen-Kontaktrohr- und Thermorohrbeschickung kann (von oben nach unten) auch so aussehen:

  • Abschnitt 1: 20 cm Länge Steatitringe der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) als Vorschüttung.
  • Abschnitt 2: 140 cm Länge Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 25 Gew.-% an Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 75 Gew.-% Schalenkatalysator aus Abschnitt 3.
  • Abschnitt 3: 190 cm Länge Katalysatorbeschickung mit ringförmigem (7 mm × 3 mm × 4 mm = Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Schalenkatalysator gemäß Herstellungsbeispiel 5 der DE-A 100 46 928 (Stöchiometrie: Mo12V3W1,2Cu2,4Ox).
The second-stage contact tube and thermal tube feed can also look like this from top to bottom:
  • Section 1: 20 cm length steatite rings of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as a feed.
  • Section 2: 140 cm length of catalyst feed with a homogeneous mixture of 25 wt% steatite rings of geometry 7 mm x 3 mm x 4 mm (outside diameter x length x inside diameter) and 75 wt% shell catalyst from section 3.
  • Section 3: 190 cm length catalyst charge with annular (7 mm × 3 mm × 4 mm = outer diameter × length × inner diameter) coated catalyst according to Preparation Example 5 of DE-A 100 46 928 (stoichiometry: Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2, 4 O x ).

In der genannten Erststufenbeschickung kann der Vollkatalysator aus Beispiel 1 der DE-A 100 46 957 auch ersetzt werden durch:

  • a) einen Katalysator gemäß Beispiel 1 c aus der EP-A 15 565 oder einen gemäß diesem Beispiel herzustellenden Katalysator, der jedoch die Aktivmasse Mo12Ni6,5Zn2Fe2Bi1P0,0065K0,06Ox·10 SiO2 aufweist;
  • b) Beispiel Nr. 3 aus der DE-A 198 55 913 als Hohlzylindervollkatalysator der Geometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm bzw. 5 mm × 2mm × 2mm;
  • c) Multimetalloxid II – Vollkatalysator gemäß Beispie 1 der DE-A 197 46 210;
  • d) einen der Schalenkatalysatoren 1, 2 und 3 aus der DE-A 100 63 162, jedoch bei gleicher Schalendicke auf Trägerringe der Geometrie 5 mm × 3 mm × 1,5 mm bzw. 7 mm × 3 mm × 1,5 mm aufgebracht;
  • e) durch die Katalysatoren, insbesondere die Ausführungsbeispiele, der DE-A 10344149 und der DE-A 10353954.
In the aforementioned first-stage feed, the unsupported catalyst from Example 1 of DE-A 100 46 957 can also be replaced by:
  • a) a catalyst according to Example 1c from EP-A 15 565 or a catalyst to be prepared according to this example but containing the active composition Mo 12 Ni 6.5 Zn 2 Fe 2 Bi 1 P 0.0065 K 0.06 O x · 10 SiO 2 ;
  • b) Example No. 3 from DE-A 198 55 913 as hollow cylinder full catalyst of the geometry 5 mm × 3 mm × 2 mm or 5 mm × 2 mm × 2 mm;
  • c) multimetal oxide II - full catalyst according to Example 1 of DE-A 197 46 210;
  • d) one of the shell catalysts 1, 2 and 3 from DE-A 100 63 162, but applied with the same shell thickness on carrier rings of geometry 5 mm × 3 mm × 1.5 mm or 7 mm × 3 mm × 1.5 mm ;
  • e) by the catalysts, in particular the embodiments, DE-A 10344149 and DE-A 10353954.

In allen vorgenannten Zweitstufenbeschickungen kann der Schalenkatalysator gemäß Herstellungsbeispiel 5 der DE-A 100 46 928 ersetzt werden durch:

  • a) Schalenkatalysator S1 oder S7 aus der DE-A 4442346 mit einem Aktivmassenanteil von 27 Gew.-% und einer Schalendicke von 230 μm;
  • b) einem Schalenkatalysator gemäß den Beispielen 1 bis 5 aus der DE-A 198 15 281, jedoch auf Trägerringe der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm mit einem Aktivmassenanteil von 20 Gew.-% aufgebracht;
  • c) Schalenkatalysator mit zweiphasiger Aktivmasse der Stöchiometrie (Mo10,4V3W1,2Ox) (CuMo0,5W0,5O4)1,6, hergestellt gemäß DE-A 197 36 105 und mit einem Aktivmassenanteil von 20 Gew.-% auf den vorgenannten 7 mm × 3 mm × 4 mm Träger aufgebracht.
In all the aforementioned second-stage feeds, the coated catalyst according to Preparation Example 5 of DE-A 100 46 928 can be replaced by:
  • a) coated catalyst S1 or S7 from DE-A 4442346 with an active composition content of 27 wt .-% and a shell thickness of 230 microns;
  • b) a coated catalyst according to Examples 1 to 5 from DE-A 198 15 281, but applied to support rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm with an active material content of 20 wt .-%;
  • c) coated catalyst with two-phase active mass of stoichiometry (Mo 10.4 V 3 W 1.2 O x ) (CuMo 0.5 W 0.5 O 4 ) 1.6 , prepared according to DE-A 197 36 105 and with an active mass fraction of 20 wt .-% applied to the aforementioned 7 mm × 3 mm × 4 mm support.

Im Übrigen werden die Festbettkatalysatorschüttung 1 und die Festbettkatalysatorschüttung 2 erfindungsgemäß zweckmäßig so gewählt (z. B. durch Verdünnung mit z. B. Inertmaterial), dass der Temperaturunterschied zwischen dem Heißpunktmaximum des Reaktionsgasgemisches in den einzelnen Reaktionszonen und der jeweiligen Temperatur der Reaktionszone in der Regel 80°C nicht überschreitet. Meist beträgt dieser Temperaturunterschied ≤ 70°C, häufig liegt er bei 20 bis 70°C, vorzugsweise ist dieser Temperaturunterschied gering. Außerdem werden die Festbettkatalysatorschüttungen 1 und 2 aus Sicherheitsgründen in dem Fachmann an sich bekannter Weise so gewählt (z. B. durch Verdünnung mit z. B. Inertmaterial), dass die „peak-to-salttemperature sensitivity" gemäß Definition in der EP-A 1106598 ≤ 9°C, oder ≤ 7°C, oder ≤ 5°C, oder ≤ 3°C beträgt.Incidentally, the fixed bed catalyst bed 1 and the fixed bed catalyst bed 2 According to the invention, it is expedient to choose (for example by dilution with inert material, for example) that the temperature difference between the hotspot maximum of the reaction gas mixture in the individual reaction zones and the particular temperature of the reaction zone does not generally exceed 80.degree. Most of this temperature difference is ≤ 70 ° C, often it is 20 to 70 ° C, preferably this temperature difference is low. In addition, the fixed bed catalyst beds 1 and 2 selected for safety reasons in a manner known per se to the person skilled in the art (for example by dilution with, for example, inert material) that the peak-to-salt temperature sensitivity as defined in EP-A 1106598 ≦ 9 ° C., or ≤ 7 ° C, or ≤ 5 ° C, or ≤ 3 ° C.

Nachkühler und Reaktor für die zweite Stufe sind durch ein Verbindungsrohr verbunden, dessen Länge weniger als 25 m beträgt.Aftercooler and Reactor for the second stage are connected by a connecting tube, the Less length than 25 m.

In den in dieser Schrift enthaltenen zweizonig ausgeführten Beispielen sowie in der vorstehenden Reaktoranordnung können in der zweiten Reaktionsstufe die ringförmigen Verdünnungsformkörper und die ringförmigen Katalysatorformkörper auch durch kugelförmige Verdünnungsformkörper und kugelförmige Katalysatorformkörper (jeweils mit Radius 2 bis 5 mm und mit einem Aktivmassenanteil von 10 bis 30 Gew.-%, häufig 10 bis 20 Gew.-%) ersetzt werden.In the two-zone examples contained in this document and in the above reactor arrangement, in the second reaction stage, the annular shaped diluent bodies and the annular shaped catalyst bodies can also be formed by spherical diluent bodies and spherical catalyses torformkörper (each with a radius of 2 to 5 mm and with an active material content of 10 to 30 wt .-%, often 10 to 20 wt .-%) are replaced.

Das die erfindungsgemäße Partialoxidation (nach der ersten und/oder zweiten Reaktionsstufe) verlassende Produktgasgemisch (hier Produktgasgemisch 2 (nach erster Reaktionsstufe) bzw. 3 (nach zweiter Reaktionsstufe) genannt) ist im Fall einer Herstellung von Acrolein und/oder Acrylsäure in der Regel im wesentlichen zusammengesetzt aus dem Zielprodukt Acrolein oder Acrylsäure oder dessen Gemisch mit Acrolein, nicht umgesetztem molekularem Sauerstoff (mit Blick auf die Lebensdauer der verwendeten Katalysatoren ist es günstig, wenn der Sauerstoffgehalt sowohl im Produktgasgemisch 2 als auch im Produktgasgemisch 3 noch wenigstens 1,5 bis 4 Vol.-% beträgt), Propan, nicht umgesetztem Propylen, molekularem Stickstoff, als Nebenprodukt entstandenem und/oder als Verdünnungsgas mitverwendetem Wasserdampf, als Nebenprodukt und/oder als Verdünnungsgas mitverwendeten Kohlenoxiden, sowie geringen Mengen sonstiger niederer Aldehyde, niederer Alkancarbonsäuren (z. B. Essigsäure, Ameisensäure und Propionsäure) sowie Maleinsäureanhydrid, Benzaldehyd, aromatische Carbonsäuren und aromatische Carbonsäureanhydride (z.B. Phthalsäureanhydrid und Benzoesäure), gegebenenfalls weiteren Kohlenwasserstoffen, wie z. B. C4-Kohlenwasserstoffe (z. B. Buten-1 und eventuell sonstige Butene), und anderen inerten Verdünnungsgasen.The product of the present invention partial oxidation (after the first and / or second reaction stage) leaving product gas mixture (here product gas mixture 2 (after the first reaction stage) or 3 (after the second reaction stage)) is in the case of a production of acrolein and / or acrylic acid usually composed essentially of the target product acrolein or acrylic acid or its mixture with acrolein, unreacted molecular oxygen (with Looking at the life of the catalysts used, it is beneficial if the oxygen content in both the product gas mixture 2 as well as in the product gas mixture 3 is still at least 1.5 to 4 vol .-%), propane, unreacted propylene, molecular nitrogen, by-produced and / or used as diluent gas steam, as a by-product and / or diluent gas co-used carbon oxides, and small amounts of other lower aldehydes lower alkanecarboxylic acids (eg acetic acid, formic acid and propionic acid) as well as maleic anhydride, benzaldehyde, aromatic carboxylic acids and aromatic carboxylic acid anhydrides (eg phthalic anhydride and benzoic acid), optionally further hydrocarbons, such as. C4 hydrocarbons (eg butene-1 and possibly other butenes) and other inert diluent gases.

Das Zielprodukt kann aus dem Produktgasgemisch 3 bzw. 2 in an sich bekannter Weise in einer Trennzone abgetrennt werden (z. B. durch partielle oder vollständige sowie gegebenenfalls fraktionierende Kondensation der Acrylsäure oder durch Absorption von Acrylsäure in Wasser oder in einem hochsiedenden hydrophoben organischen Lösungsmittel oder durch Absorption von Acrolein in Wasser oder in wässrigen Lösungen niederer Carbonsäuren sowie anschließende Aufarbeitung der Kondensate und/oder Absorbate; erfindungsgemäß bevorzugt wird das Produktgasgemisch 3 bzw. 2 fraktionierend kondensiert werden; vgl. z. B. EP-A 13 88 533, EP-A 13 88 532, DE-A 102 35 847, EP-A 79 28 67, WO 98/01415, EP-A 10 15 411, EP-A 10 15 410, WO 99/50219, WO 00/53560, WO 02/09839, DE-A 102 35 847, WO 03/041833, DE-A 102 23 058, DE-A 102 43 625, DE-A 103 36 386, EP-A 85 41 29, US-A 4,317,926, DE-A 198 37 520, DE-A 196 06 877, DE-A 190 50 1325, DE-A 102 47 240, DE-A 197 40 253, EP-A 69 57 36, EP-A 98 22 87, EP-A 10 41 062, EP-A 11 71 46, DE-A 43 08 087, DE-A 43 35 172, DE-A 44 36 243, DE-A 19 924 532, DE-A 103 32 758 sowie DE-A 19 924 533). Eine Acrylsäureabtrennung kann auch wie in der EP-A 98 22 87, der EP-A 98 22 89, der DE-A 103 36 386, der DE-A 101 15 277, der DE-A 196 06 877, der DE-A 197 40 252, der DE-A 196 27 847, der EP-A 92 04 08, der EP-A 10 68 174, der EP-A 10 66 239, der EP-A 10 66 240, der WO 00/53560, der WO 00/53561, der DE-A 100 53 086 und der EP-A 98 22 88 vorgenommen werden. Vorzugsweise wird wie in 7 der WO/0196271 bzw. wie in der DE-A 10 2004 032 129 und deren äquivalenten Schutzrechten beschrieben abgetrennt. Günstige Abtrennweisen sind auch die in den Schriften WO 2004/063138, WO 2004/035514, DE-A 102 43 625 und DE-A 102 35 847 beschriebenen Verfahren. Die Weiterverarbeitung einer dabei gewonnenen rohen Acrylsäure kann z. B. wie in den Schriften WO 01/77056, WO 03/041832, WO 02/055469, WO 03/078378 und WO 03/041833 beschrieben erfolgen.The target product may be from the product gas mixture 3 respectively. 2 in a manner known per se in a separation zone are separated (for example, by partial or complete and optionally fractional condensation of acrylic acid or by absorption of acrylic acid in water or in a high-boiling hydrophobic organic solvent or by absorption of acrolein in water or in aqueous solutions lower carboxylic acids and subsequent workup of the condensates and / or absorbates; according to the invention, the product gas mixture is preferred 3 respectively. 2 be condensed fractionally; see. z. EP-A 13 88 533, EP-A 13 88 532, DE-A 102 35 847, EP-A 79 28 67, WO 98/01415, EP-A 10 15 411, EP-A 10 15 410, WO 99/50219, WO 00/53560, WO 02/09839, DE-A 102 35 847, WO 03/041833, DE-A 102 23 058, DE-A 102 43 625, DE-A 103 36 386, EP-A 85 41 29, US-A 4,317,926, DE-A 198 37 520, DE-A 196 06 877, DE-A 190 50 1325, DE-A 102 47 240, DE-A 197 40 253, EP-A 69 57 36 , EP-A 98 22 87, EP-A 10 41 062, EP-A 11 71 46, DE-A 43 08 087, DE-A 43 35 172, DE-A 44 36 243, DE-A 19 924 532, DE-A 103 32 758 and DE-A 19 924 533). An acrylic acid removal can also as in EP-A 98 22 87, EP-A 98 22 89, DE-A 103 36 386, DE-A 101 15 277, DE-A 196 06 877, DE-A 197 40 252, DE-A 196 27 847, EP-A 92 04 08, EP-A 10 68 174, EP-A 10 66 239, EP-A 10 66 240, WO 00/53560, WO 00/53561, DE-A 100 53 086 and EP-A 98 22 88 are made. Preferably, as in 7 WO / 0196271 or as described in DE-A 10 2004 032 129 and their equivalent patents described separated. Favorable separation methods are also the methods described in WO 2004/063138, WO 2004/035514, DE-A 102 43 625 and DE-A 102 35 847. The further processing of a crude acrylic acid thereby obtained can, for. As described in the publications WO 01/77056, WO 03/041832, WO 02/055469, WO 03/078378 and WO 03/041833.

Gemeinsames Merkmal der vorgenannten Trennverfahren ist (wie eingangs bereits erwähnt), dass am Kopf der jeweiligen trennwirksame Einbauten enthaltenden Trennkolonne, in deren unteren Teil das Produktgemisch 3 bzw. 2, normalerweise nach vorheriger direkter und/oder indirekter Kühlung desselben, zugeführt wird, normalerweise ein Restgasstrom verbleibt, der im wesentlichen diejenigen Bestandteile des Produktgasgemischs 2 bzw. 3 enthält, deren Siedepunkt bei Normaldruck (1 bar) ≤ –30°C beträgt (d. h., die schwer kondensierbaren oder auch leicht flüchtigen Bestandteile).A common feature of the aforementioned separation process is (as already mentioned), that at the top of the respective separating internals containing separation column in the lower part of the product mixture 3 respectively. 2 , usually after prior direct and / or indirect cooling thereof, normally leaving a residual gas stream, essentially those components of the product gas mixture 2 respectively. 3 contains, whose boiling point at atmospheric pressure (1 bar) ≤ -30 ° C (ie, the hardly condensable or volatile constituents).

Im unteren Teil der Trennkolonne fallen normalerweise die schwerer flüchtigen Bestandteile des Produktgasgemischs 3 bzw. 2, einschließlich des jeweiligen Zielprodukts, in kondensierter Phase an.In the lower part of the separation column usually fall the less volatile constituents of the product gas mixture 3 respectively. 2 , including the respective target product, in a condensed phase.

Die Restgasbestandteile sind in erster Linie Propan, gegebenenfalls in der Partialoxidation nicht umgesetztes Propylen, molekularer Sauerstoff sowie häufig die in der Partialoxidation sonstigen mitverwendeten inerten Verdünnungsgase, wie z. B. Stickstoff und Kohlendioxid. Wasserdampf kann je nach angewandtem Trennverfahren im Restgas nur noch in Spuren oder in Mengen von bis zu 20 Vol.-% oder mehr enthalten sein.The Residual gas components are primarily propane, if necessary in the partial oxidation unreacted propylene, molecular Oxygen as well as often the other in-use diluent gases used in the partial oxidation, such as As nitrogen and carbon dioxide. Water vapor can vary depending on applied separation process in the residual gas only in traces or in Be contained in amounts of up to 20 vol .-% or more.

Von diesem Hauptgasrest wird erfindungsgemäß bevorzugt wenigstens eine (vorzugsweise Restgaszusammensetzung aufweisende) Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltende Teilmenge (vorzugsweise die Gesamtmenge, gegebenenfalls aber auch nur die Hälfte, oder zwei Drittel, oder drei Viertel dieser Gesamtmenge) als ein Propan enthaltender Zufuhrstrom in die gegebenenfalls als Propenquelle dienende heterogen katalysierte Propandehydrierung und/oder Propanoxidehydrierung rückgeführt (Oxidationskreisgas). Restgasteilmengen können aber auch in eine oder in beide Stufen der Partialoxidation rückgeführt und/oder zum Zweck der Energieerzeugung verbrannt werden.From This main gas radical is preferably at least one according to the invention (preferably having residual gas composition) propane, molecular Oxygen and optionally unreacted propylene containing Subset (preferably the total amount, but possibly also just half, or two thirds, or three quarters of that total) as one Propane-containing feed stream in the optionally as a propene source serving heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation and / or Propanoxidehydrierung recycled (oxidation gas). Residual gas subsets can but also recycled to one or both stages of the partial oxidation and / or burned for the purpose of generating energy.

Bei der Aufarbeitung der kondensierten Phase (zum Zweck der Abtrennung des Zielproduktes) können weitere restliche Gase anfallen, da normalerweise versucht werden wird, die insgesamt im Produktgasgemisch 3 bzw. 2 enthaltene Menge an nicht umgesetztem Propan in die gegebenenfalls als Propylenquelle dienende heterogen katalysierte Propandehydrierung und/oder Propanoxidehydrierung zurückzuführen und im Rahmen der Zielabtrennung wiederzugewinnen. Diese enthalten in der Regel zwar noch Propan sowie gegebenenfalls Propylen, häufig jedoch keinen molekularen Sauerstoff mehr. Üblicherweise werden sie mit dem Hauptrestgas zu einem Gesamtrestgas vereint in die gegebenenfalls als Propylenquelle dienende heterogen katalysierte Propandehydrierung und/oder Propanoxidehydrierung rückgeführt. Es ist aber auch eine separate Verwertung solcher weiteren restliche Gase möglich.In the work-up of the condensed phase (for the purpose of separation of the target product), other residual gases may be incurred, as will normally be attempted, the total in the product gas mixture 3 respectively. 2 attributable amount of unreacted propane in the optionally used as a propylene source heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation and / or Propanoxidehydrierung and recover within the scope of the target separation. These usually still contain propane and possibly propylene, but often no molecular oxygen more. Usually, they are combined with the main residual gas to form a total residual gas and are recycled to the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation and / or propane oxydehydrogenation which may be used as the propylene source. But it is also a separate utilization of such other residual gases possible.

Durch die vorzugsweise vollständige Rückführung des Gesamtrestgases kann so im kontinuierlichen Betrieb eine kontinuierliche Umsetzung von Propan zu Acrylsäure und/oder Acrolein erfolgen.By the preferably complete Return of the Total residual gas can thus be continuous in continuous operation Conversion of propane to acrylic acid and / or acrolein.

Wesentlich ist dabei, dass durch die beschriebene Rückführung des in die gegebenenfalls als Propylenquelle dienende heterogen katalysierte Propandehydrierung und/oder Propanoxidehydrierung in letzteren eine Überführung von Propan zu Propylen mit nahezu hundertprozentiger Selektivität erreichbar ist.Essential is doing that, by the described repatriation of the optionally heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation serving as propylene source and / or Propanoxidehydrierung in the latter a transfer of Propane can be reached to propylene with almost 100% selectivity is.

Die Vorteilhaftigkeit einer solchen Verfahrensweise ist dabei sowohl bei niederen (≤ 30 mol-%) als auch bei hohen (≥ 30 mol-%) Dehydrierumsätzen (bezogen auf einmaligen Durchgang von Frischpropan durch die Dehydrierung) gegeben. Generell ist es bei einer solchen Rückführung von Oxidationskreisgas günstig, wenn der Wasserstoffgehalt im Reaktionsgasausgangsgemisch 1 in einem wenigstens stöchiometrischen Verhältnis (bezüglich einer Sauerstoffverbrennung zu Wasser) zur über das Oxidationskreisgas ins Reaktionsgasausgangsgemisch 1 zurückgeführten Sauerstoffmenge steht.The advantageousness of such a procedure is given in the case of both lower (≦ 30 mol%) and high (≥ 30 mol%) dehydrogenation conversions (based on the one-time passage of fresh propane through the dehydrogenation). In general, it is favorable in such a recycling of oxidation gas when the hydrogen content in the reaction gas starting mixture 1 in an at least stoichiometric ratio (with respect to an oxygen combustion to water) over the oxidation gas into the reaction gas starting mixture 1 returned oxygen amount is.

Vorgenannte Kreisgasfahrweise ist in entsprechender Weise anwendbar, wenn die Partialoxidation eine partielle Ammoxidation von Propen zu Acrylnitril ist. Es ist auch dann entsprechend anwendbar, wenn in der Dehydrierung das Propan durch iso-Butan ersetzt wird und das dabei resultierende iso-Buten in entsprechender Weise in einer Partialoxidation zu Methacrolein und/oder Methacrylsäure partialoxidiert wird.The aforementioned Kreisgasfahrweise is applicable in a corresponding manner when the Partial oxidation a partial ammoxidation of propene to acrylonitrile is. It is also applicable accordingly when in dehydration the propane is replaced by iso-butane and the resulting iso-butene in a corresponding manner in a partial oxidation to methacrolein and / or methacrylic acid is partially oxidized.

An dieser Stelle sei nochmals festgehalten, dass die Abtrennung von Acrylsäure aus einem erfindungsgemäß erhaltenen Produktgasgemisch 3 (insbesondere von beispielhaft ausgeführten) bevorzugt so erfolgt, dass man das zuvor gegebenenfalls durch direkte und/oder indirekte Kühlung abgekühlte Produktgasgemisch 3 in einer trennwirksame Einbauten enthaltenden Kolonne unter Seitenabzug einer rohen Acrylsäure (z. B. in sich selbst) aufsteigend fraktionierend kondensiert und/oder mit Wasser bzw. wässriger Lösung absorbiert, wie es die WO 2004/035514 und die DE-A 102 43 625 beispielhaft beschreiben. Die entnommene rohe Acrylsäure wird nachfolgend bevorzugt einer Suspensionskristallisation unterworfen und das dabei gebildete Acrylsäuresuspensionskristallisat bevorzugt mittels einer Waschkolonne von verbliebener Mutterlauge abgetrennt. Mit Vorteil wird dabei als Waschflüssigkeit die Schmelze von in der Waschkolonne vorab abgetrennten Acrylsäurekristallen verwendet. Ferner ist die Waschkolonne bevorzugt eine solche mit erzwungenem Transport des Kristallbetts. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine hydraulische oder um eine mechanische Waschkolonne. Im einzelnen kann der Beschreibung der WO 01/77056, der WO 03/041832 sowie der WO 03/041833 gefolgt werden. D. h., vorzugsweise wird verbliebene Mutterlauge in die fraktionierende Kondensation rückgeführt (vgl. auch EP-A 10 15 410). Der Nebenkomponentenauslaß ist normalerweise unterhalb des Seitenabzugs der rohen Acrylsäure als purge-Strom.At this point it should again be noted that the separation of acrylic acid from a product gas mixture obtained according to the invention 3 (in particular by way of example) preferably takes place in such a way that the product gas mixture previously cooled, if appropriate, by direct and / or indirect cooling 3 in a separation-containing internals-containing column with side extraction of a crude acrylic acid (eg., In itself) ascending fractionally condensed and / or absorbed with water or aqueous solution, as WO 2004/035514 and DE-A 102 43 625 exemplifies describe. The withdrawn crude acrylic acid is subsequently preferably subjected to a suspension crystallization, and the acrylic acid suspension crystallizate formed in this way is preferably separated from residual mother liquor by means of a wash column. Advantageously, the melt used in this case as washing liquid is the acrylic acid crystals previously separated in the wash column. Further, the washing column is preferably one having forced transport of the crystal bed. Particularly preferred is a hydraulic or a mechanical wash column. In detail, the description of WO 01/77056, WO 03/041832 and WO 03/041833 can be followed. D. h., Preferably, remaining mother liquor is recycled to the fractionating condensation (see also EP-A 10 15 410). The minor component outlet is normally below the side draw of the crude acrylic acid as a purge stream.

Unter Anwendung von lediglich einer Kristallisationsstufe ist so Acrylsäure mit einer Reinheit ≥ 99,8 Gew.-% erhältlich, die sich in hervorragender Weise zur Herstellung von Superabsorbern auf Basis von Poly-Na-Acrylat eignet. Auch sei noch festgehalten, dass ein Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise grundsätzlich darin besteht, dass an allen Stellen dieser Schrift, einschließlich der Ausführungsbeispiele, dort wo mit Inertmaterial verdünnte Katalysatorbeschickungen beschrieben und/oder gefordert werden, die entsprechenden Katalysatoren bei der gleicher Bettlänge auch unverdünnt eingesetzt (verwendet) werden können.Under Use of only one crystallization stage is so acrylic acid with a purity ≥ 99.8% by weight available, which are outstanding for the production of superabsorbents based on poly-Na-acrylate. Also, it should be noted that an advantage of the procedure according to the invention in principle therein exists that in all places of this writing, including the Embodiments, where diluted with inert material Catalyst feeds are described and / or required, the corresponding catalysts at the same bed length also undiluted can be used (used).

I. Heterogen katalysierte partielle Propandehydrierungen als PropylenquelleI. Heterogeneous catalyzed partial propane dehydrogenation as propylene source

Allgemeiner Versuchsaufbau und Versuchsausführung sowie Ergebnisse (beschrieben wird in allen Fällen der stationäre Betriebszustand).general Experimental setup and test execution as well as results (described in all cases the stationary operating state).

Die heterogen katalysierten partiellen Propandehydrierungen wurden in einem Hordenschlaufenreaktor gemäß 1 durchgeführt, auf die sich die numerischen Adressen im folgenden beziehen.The heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenations were carried out in a tray loop reactor according to 1 performed, to which the numerical addresses refer in the following.

Ein vertikal stehender Rohrreaktor (11) (Durchmesser: 80 mm) war mit einer thermischen Isolierung (10) versehen in eine Stützheizung (9) eingehaust. Die Temperatur der Stützheizung betrug 500°C. Mittig im Rohrreaktor befand sich ein Zentralrohr (Durchmesser: 20 mm), welches eine Hülse für ein Zugthermoelement und eine Hülse für ein Stufenthermoelement enthielt. Zusätzlich enthielt es in den Rohrreaktor führende Leitungen, über die aus dem Rohrreaktor Reaktionsgasproben entnommen werden konnten, sowie in den Rohrreaktor führende Leitungen, über die in den Rohrreaktor Luft eingedüst werden konnte.A vertical tubular reactor ( 11 ) (Diameter: 80 mm) was with a thermal insulation ( 10 ) provided in a support heater ( 9 ). The temperature of the support heater was 500 ° C. In the center of the tubular reactor was a central tube (diameter: 20 mm), which contained a sleeve for a tensile thermocouple and a sleeve for a step thermocouple. In addition, it contained in the tubular reactor leading lines through which reaction gas samples could be taken from the tube reactor, as well as in the tube reactor leading lines through which air could be injected into the tubular reactor.

Der Rohrreaktor enthielt drei Horden (5, 6, 7), die aus drei identischen, auf einem Edelstahldrahtnetz aufgebrachten Schüttungen aus Inertmaterial und Dehydrierkatalysator bestanden. In Strömungsrichtung des Reaktionsgases durch den Dehydrierreaktor waren die Schüttungen wie folgt aufgebaut:
Zunächst auf einer Schüttlänge von 60 mm eine Schüttung aus Steatitkugeln (Durchmesser: 4 bis 5 mm) aus Steatit C-220 der Fa. Ceram Tec.. Anschließend auf einer Schüttlänge von 120 mm Dehydrierkatalysator (Pt/Sn-Legierung, die mit den Elementen Cs, K und La in oxidischer Form promoviert war und die auf die äußere und innere Oberfläche von ZrO2·SiO2 Mischoxidträgerstränglingen (mittlere Länge (gaußverteilt im Bereich von 3 mm bis 12 mm mit Maximum bei ca. 6 mm):6 mm, Durchmesser: 2 mm) in der Elementstöchiometrie (Massenverhältnisse einschließlich Träger) Pt0,3Sn0,6La3,0Cs0,5K0,2(ZrO2)88,3(SiO2)7,1 aufgebracht war (Katalysatorvorläuferherstellung und Aktivierung zum aktiven Katalysator wie in Beispiel 4 der DE-A 10219879).
The tube reactor contained three hordes ( 5 . 6 . 7 ), which consisted of three identical, applied on a stainless steel wire mesh beds of inert material and dehydrogenation catalyst. In the flow direction of the reaction gas through the dehydrogenation reactor, the beds were constructed as follows:
First on a 60 mm bulk length, a bed of steatite spheres (diameter: 4 to 5 mm) made of steatite C-220 from Ceram Tec. Subsequently, on a packed length of 120 mm dehydrogenation catalyst (Pt / Sn alloy containing the elements Cs, K and La were promoted in oxidic form and which were coated on the outer and inner surface of ZrO 2 .SiO 2 mixed oxide carrier strands (average length (gauss distributed in the range of 3 mm to 12 mm with a maximum of about 6 mm): 6 mm, Diameter: 2 mm) in elemental stoichiometry (mass ratios including support) Pt 0.3 Sn 0.6 La 3.0 Cs 0.5 K 0.2 (ZrO 2 ) 88.3 (SiO 2 ) 7.1 was applied ( Catalyst precursor preparation and activation to the active catalyst as in Example 4 of DE-A 10219879).

Das aus der letzten Horde austretende Produktgasgemisch 1 wurde in zwei Hälften identischer Zusammensetzung aufgeteilt. Die eine Hälfte (2) wurde als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemisches (4) in die Dehydrierung rückgeführt. Die andere Hälfte (1) wurde aus der Dehydrierzone herausgeführt.The product gas mixture emerging from the last horde 1 was divided into two halves of identical composition. One half ( 2 ) was used as part of the reaction gas starting mixture ( 4 ) returned to the dehydrogenation. The other half ( 1 ) was taken out of the dehydrogenation zone.

Durch Absorption in technischem Tetradecan der Fa. Haltermann, DE vom Typ PKWF 4/7 of als Absorptionsmittel und nachfolgendes Strippen mit Luft können (wie in der DE-A 10 2004 032 129 beschrieben) die von Propylen und Propan verschiedenen Bestandteile weitgehend abgetrennt und ein für die Partialoxidation von Propylen zu Acrolein und/oder Acrylsäure unmittelbar geeignetes Beschickungsgasgemisch erhalten werden. Das Reaktionsgasausgangsgemisch (4) bestand aus Dehydrierkreisgas (2) sowie Wasserdampf, Oxidationskreisgas (zur Vereinfachung simuliert durch ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff) und Frischpropan (alle drei hier zusammenfassend durch die Adresse (3) symbolisiert).By absorption in technical Tetradecan the company Haltermann, DE type PKWF 4/7 of as an absorbent and subsequent stripping with air (as described in DE-A 10 2004 032 129), the components other than propylene and propane largely separated and a for the partial oxidation of propylene to acrolein and / or acrylic acid directly suitable feed gas mixture can be obtained. The reaction gas starting mixture ( 4 ) consisted of dehydrogenating gas ( 2 ) as well as steam, oxidizing gas (simulated by a mixture of oxygen and nitrogen for simplicity) and fresh propane (all three summarized here by the address ( 3 ) symbolizes).

Das Frischpropan weis nachfolgende Gehalte auf:The Fresh propane has the following contents:

Vol.-%Vol .-% Methanmethane 0,0050.005 EthanEthan 0,0050.005 Ethenethene 00 Propanpropane 99,98299.982 Propen (Propylen)propene (Propylene) 0,0030,003 iso-Butanisobutane 0,0050.005

Die Belastung der ersten Katalysatorschüttung mit Propan betrug in allen Fällen 305 Nl/l·h.The loading of the first catalyst bed with propane was in all cases 305 Nl / lh.

Der Eingangsdruck des Reaktionsgasausgangsgemischs lag bei 2,3 bar. Der Druckverlust über den Dehydrierreaktor betrug ca. 200 mbar. Vor der zweiten und vor der dritten Katalysatorschüttung (in Strömungsrichtung) wurde dem Reaktionsgasgemisch gegebenenfalls Luft (500°C, Reaktionsdruck) zugedüst. Die nachfolgenden Tabellen 1 bis 3 weisen die in drei Versuchen in Abhängigkeit der verschiedenen Reaktionsgasausgangsgemische (4) sowie der unterschiedlichen Luftzudosierungen erhaltenen Ergebnisse aus.The inlet pressure of the starting reaction gas mixture was 2.3 bar. The pressure drop across the dehydrogenation reactor was about 200 mbar. If appropriate, air (500 ° C., reaction pressure) was added to the reaction gas mixture before the second and before the third catalyst bed (in the flow direction). The following Tables 1 to 3 show the in three experiments depending on the different reaction gas starting mixtures ( 4 ) as well as the different Luftzudosierungen results obtained.

Dabei gelten folgenden Symbole:there the following symbols apply:

L2L2
= Luftzugabe vor der zweiten Katalysatorschüttung in Nl/h= Air intake before second catalyst bed in Nl / h
L3L3
= Luftzugabe vor der dritten Katalysatorschüttung in Nl/h= Air intake before third catalyst bed in Nl / h
RARA
= Gehalte des Reaktionsgasausgangsgemischs (4) (enthielt in allen Fällen, bezogen auf die enthaltene Menge an Propan, ca. 70 Vol.-% Wasserdampf)= Contents of the reaction gas starting mixture ( 4 ) (contained in all cases, based on the amount of propane contained, about 70% by volume of water vapor)
R1R1
= Gehalte des Reaktionsgases, nach Durchtritt durch die erste Katalysatorschüttung= Contents of the reaction gas, after passing through the first catalyst bed
R2R2
= Gehalte des Reaktionsgases, nach Durchtritt durch die zweite Katalysatorschüttung= Contents of the reaction gas, after passing through the second catalyst bed
PP
= Gehalte des Produktgases, das ist das Reaktionsgas nach Durchtritt durch die dritte Katalysatorschüttung= Contents of the product gas, this is the reaction gas after passing through the third catalyst bed
TETE
= Eintrittstemperatur des Reaktionsgasausgangsgemischs in die erste Katalysatorschüttung in °C= Inlet temperature of the reaction gas starting mixture in the first catalyst bed in ° C
T1T1
= höchste Temperatur in der ersten Katalysatorschüttung in °C= highest temperature in the first catalyst bed in ° C
T2T2
= höchste Temperatur in der zweiten Katalysatorschüttung in °C= highest temperature in the second catalyst bed in ° C
T3T3
= höchste Temperatur in der dritten Katalysatorschüttung in °C= highest temperature in the third catalyst bed in ° C
TATA
= Austrittstemperatur des Produktgases= Exit temperature of the product gas
BB
= Gehalte des resultierenden Beschickungsgasgemischs für eine erfindungsgemäße Partialoxidation (alle Beschickungsgasgemische waren nicht explosiv) = Contents of the resulting Feed gas mixture for a partial oxidation of the invention (all Feed gas mixtures were not explosive)
UU
= Propanumsatz, bezogen auf Frischpropan und einmaligen Durchgang durch den Dehydrierreaktor= Propane conversion, based on fresh propane and once through the dehydrogenation reactor
SS
= Selektivität der Propylenbildung (alle Gehalte in Vol.-% bezogen auf das Gesamtgas, wasserfrei gerechnet).= Selectivity of propylene formation (all contents in% by volume based on the total gas, calculated anhydrous).

Beispiel 1/Tabelle 1

Figure 00820001
Example 1 / Table 1
Figure 00820001

Beispiel 2/Tabelle 2

Figure 00820002
Example 2 / Table 2
Figure 00820002

Beispiel 3/Tabelle 3

Figure 00820003
Example 3 / Table 3
Figure 00820003

Figure 00830001
Figure 00830001

II. Erfindungsgemäße heterogen katalysierte zweistufige Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure.II. Inventive heterogeneous catalyzed two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid.

(beschrieben wird der stationäre Betriebszustand) (described is the stationary Operating condition)

Versuchsanordnungexperimental arrangement

Erste Reaktionsstufe:First reaction stage:

Ein Reaktionsrohr (V2A Stahl; 30 mm Außendurchmesser, 2 mm Wandstärke, 26 mm Innendurchmesser, Länge: 350 cm, sowie ein in der Reaktionsrohrmitte zentriertes Thermorohr (4 mm Außendurchmesser) zur Aufnahme eines Thermoelements mit dem die Temperatur im Reaktionsrohr auf seiner gesamten Länge ermittelt werden kann) wird von oben nach unten wie folgt beschickt:

  • Abschnitt 1: 50 cm Länge Steatitringe der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) als Vorschüttung.
  • Abschnitt 2: 140 cm Länge Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 30 Gew.-% an Steatitringen der Geometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 80 Gew.-% Vollkatalysator aus Abschnitt 3.
  • Abschnitt 3: 160 cm Länge Katalysatorbeschickung mit ringförmigem (5 mm × 3 mm × 2 mm = Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Vollkatalysator gemäß Beispiel 1 der DE-A 10046957 (Stöchiometrie: (Bi2W2O9 × 2WO3]0,5[Mo12Co5,5Fe2,94Si1,59K0,08Ox]1).
A reaction tube (V2A steel, 30 mm outer diameter, 2 mm wall thickness, 26 mm inner diameter, length: 350 cm, and a centered in the reaction tube tube thermal tube (4 mm outer diameter) for receiving a thermocouple with the temperature in the reaction tube over its entire length determined can be) is loaded from top to bottom as follows:
  • Section 1: 50 cm long steatite rings of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as a pre-fill.
  • Section 2: 140 cm in length Catalyst feed with a homogeneous mixture of 30 wt% steatite rings of geometry 5 mm x 3 mm x 2 mm (outside diameter x length x inside diameter) and 80 wt% of full catalyst from section 3.
  • Section 3: 160 cm length catalyst charge with annular (5 mm × 3 mm × 2 mm = outer diameter × length × inner diameter) unsupported catalyst according to Example 1 of DE-A 10046957 (stoichiometry: (Bi 2 W 2 O 9 × 2WO 3 ) 0, 5 [Mo 12 Co 5.5 Fe 2.94 Si 1.59 K 0.08 O x ] 1 ).

Von oben nach unten werden die ersten 175 cm mittels eines im Gegenstrom gepumpten Salzbades A thermostatisiert. Die zweiten 175 cm werden mittels eines im Gegenstrom gepumpten Salzbades B thermostatisiert.From top down are the first 175 cm by means of a counter-current pumped salt bath A thermostated. The second will be 175 cm thermostated by means of a countercurrently pumped salt bath B.

Zweite Reaktionsstufe:Second reaction stage:

Ein Reaktionsrohr (V2A Stahl; 30 mm Außendurchmesser, 2 mm Wandstärke, 26 mm Innendurchmesser, Länge: 350 cm, sowie ein in der Reaktionsrohrmitte zentriertes Thermorohr (4 mm Außendurchmesser) zur Aufnahme eines Thermoelements mit dem die Temperatur im Reaktionsrohr auf seiner gesamten Länge ermittelt werden kann) wird von oben nach unten wie folgt beschickt:

  • Abschnitt 1: 20 cm Länge Steatitringe der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) als Vorschüttung.
  • Abschnitt 2: 90 cm Länge Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 30 Gew.-% an Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 75 Gew.-% Schalenkatalysator aus Abschitt 4.
  • Abschnitt 3: 50 cm Länge Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 20 Gew.-% an Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 85 Gew.-% Schalenkatalysator aus Abschnitt 4.
  • Abschnitt 4: 190 cm Länge Katalysatorbeschickung mit ringförmigem (7 mm × 3 mm × 4 mm = Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Schalenkatalysator gemäß Herstellungsbeispiel 5 der DE-A 10046928 (Stöchiometrie: Mo12V3W1,2Cu2,4Ox).
A reaction tube (V2A steel, 30 mm outer diameter, 2 mm wall thickness, 26 mm inner diameter, length: 350 cm, and a centered in the reaction tube tube thermal tube (4 mm outer diameter) for receiving a thermocouple with the temperature in the reaction tube over its entire length determined can be) is loaded from top to bottom as follows:
  • Section 1: 20 cm length steatite rings of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as a feed.
  • Section 2: 90 cm length of catalyst feed with a homogeneous mixture of 30 wt% steatite rings of geometry 7 mm x 3 mm x 4 mm (outside diameter x length x inside diameter) and 75 wt% shell catalyst from section 4.
  • Section 3: 50 cm length of catalyst feed with a homogeneous mixture of 20 wt% steatite rings of geometry 7 mm x 3 mm x 4 mm (outside diameter x length x inside diameter) and 85 wt% shell catalyst from section 4.
  • Section 4: 190 cm length catalyst charge with annular (7 mm × 3 mm × 4 mm = outer diameter × length × inner diameter) coated catalyst according to Preparation Example 5 of DE-A 10046928 (stoichiometry: Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 O x ).

Von oben nach unten werden die ersten 175 cm mittels eines im Gegenstrom gepumpten Salzbades C thermostatisiert. Die zweiten 175 cm werden mittels eines im Gegenstrom gepumpten Salzbades D thermostatisiert.From top down are the first 175 cm by means of a counter-current pumped salt bath C thermostated. The second will be 175 cm thermostated by means of a countercurrently pumped salt bath D.

Propylenquelle und zweistufige Partialoxidation zu Acrylsäure Zunächst wird ein Hordenreaktor wie in I betrieben. Die Zusammensetzung des Reaktionsgasausgangsgemischs für die heterogen katalysierte Dehydrierung ist wie folgt (Vol.-%, bezogen auf Gesamtgas): Vol.-% Acrylsäure 0,02 Essigsäure 0,03 Wasser 9,23 1-Buten 0,01 iso-Buten 0,02 Propan 18,46 Propylen 3,98 Ethan 1,16 Ethylen 0,22 CO2 2,34 CO 0,26 N2 59,7 O2 1,62 CH4 0,12 H2 2,83 Propylene source and two-stage partial oxidation to acrylic acid First, a tray reactor is operated as in I. The composition of the reaction gas starting mixture for the heterogeneously catalyzed dehydrogenation is as follows (% by volume, based on total gas): Vol .-% acrylic acid 0.02 acetic acid 0.03 water 9.23 1-butene 0.01 isobutene 0.02 propane 18.46 propylene 3.98 Ethan 1.16 ethylene 0.22 CO 2 2.34 CO 0.26 N 2 59.7 O 2 1.62 CH 4 0.12 H 2 2.83

Es besteht aus:

  • – 41,9 Vol.-% Oxidationskreisgas, das folgende Gehalte aufweist:
Vol.-% Acrylsäure 0,02 Essigsäure 0,04 H2O 2,73 iso-Buten 0,01 Acrolein 0,05 Propan 17,30 Propylen 0,32 Ethan 1,20 Ethylen 0,22 CO2 2,41 CO 0,61 N2 71,21 O2 3,87
  • – 3,9 Vol.-% Frischpropan, das folgende Gehalte aufweist:
Vol.-% Propan 98,91 iso-Butan 0,05 Propylen 0,1 Ethan 0,92 Ethylen 0,01
  • – 1,02 Vol.-% Wasserstoff
  • – 2,03 Vol.-% Wasserdampf und
  • – 51,15 Vol.-% Dehydrierkreisgas.
It consists of:
  • 41.9% by volume of oxidizing gas having the following contents:
Vol .-% acrylic acid 0.02 acetic acid 0.04 H 2 O 2.73 isobutene 0.01 acrolein 0.05 propane 17.30 propylene 0.32 Ethan 1.20 ethylene 0.22 CO 2 2.41 CO 0.61 N 2 71.21 O 2 3.87
  • 3.9% by volume of fresh propane, which has the following contents:
Vol .-% propane 98.91 isobutane 0.05 propylene 0.1 Ethan 0.92 ethylene 0.01
  • - 1.02 vol .-% hydrogen
  • 2.03% by volume of steam and
  • - 51.15 vol .-% Dehydrierkreisgas.

Das restliche Produktgasgemisch ist wie folgt zusammengesetzt: Vol.-% Acrylsäure 0,02 Essigsäure 0,03 H2O 11,84 iso-Buten 0,01 Propan 14,32 Propylen 7,52 Ethan 1,21 Ethylen 0,26 CO2 2,61 N2 58,41 O2 0,23 H2 3,55 The remaining product gas mixture is composed as follows: Vol .-% acrylic acid 0.02 acetic acid 0.03 H 2 O 11.84 isobutene 0.01 propane 14.32 propylene 7.52 Ethan 1.21 ethylene 0.26 CO 2 2.61 N 2 58.41 O 2 0.23 H 2 3.55

Das im Produktgasgemisch der heterogen katalysierten Propandehydrierung enthaltene Propan und Propylen wird wie in I beschrieben absorptiv abgetrennt und mittels Luft unter Erhalt des folgenden Beschickungsgases für die Partialoxidation wieder freigestrippt, das die folgenden Gehalte aufweist: Vol.-% H2O 2,39 Tetradekan 0,01 iso-Buten 0,01 Propan 15,15 Propylen 7,95 Ethan 1,10 Ethylen 0,20 CO2 1,05 N2 56,99 O2 15,16 The propane and propylene contained in the product gas mixture of the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation is separated off by adsorption as described in I and freed again by means of air to give the following feed gas for the partial oxidation, which has the following contents: Vol .-% H 2 O 2.39 tetradecane 0.01 isobutene 0.01 propane 15.15 propylene 7.95 Ethan 1.10 ethylene 0.20 CO 2 1.05 N 2 56,99 O 2 15.16

Mit diesem Beschickungsgasgemisch (es liegt außerhalb des Explosionsbereichs) wird die beschriebene erste Partialoxidationsreaktionsstufe beschickt. Die Propylenbelastung der Festbettkatalysatorbeschickung wird zu 185 Nl/l·h gewählt. Der Druck am Eingang der ersten Reaktionsstufe beträgt 3,1 bar. TA = 322°C; TB = 328°C;
Das die erste Reaktionsstufe verlassende Produktgasgemisch weist folgende Gehalte auf: Vol.-% Acrylsäure 0,46 Essigsäure 0,14 H2O 10,65 1-Buten 0,01 Acrolein 6,99 Propan 15,16 Propylen 0,17 Ethan 1,10 Ethylen 0,20 CO2 1,62 CO 0,23 N2 57,02 O2 6,25

  • UP A' der Propenumsatz am Ende der Reaktionszone A, beträgt 64,5 mol.-%.
  • UP B' der Propenumsatz am Ende der Reaktionszone B, beträgt 94,9 mol.-%.
With this feed gas mixture (it is outside the explosion range), the described first partial oxidation reaction stage is charged. The propylene loading of the fixed bed catalyst feed is chosen to be 185 Nl / lh. The pressure at the entrance of the first reaction stage is 3.1 bar. T A = 322 ° C; T B = 328 ° C;
The product gas mixture leaving the first reaction stage has the following contents: Vol .-% acrylic acid 0.46 acetic acid 0.14 H 2 O 10.65 1-butene 0.01 acrolein 6.99 propane 15.16 propylene 0.17 Ethan 1.10 ethylene 0.20 CO 2 1.62 CO 0.23 N 2 57,02 O 2 6.25
  • U P A ', the propene conversion at the end of the reaction zone A, is 64.5 mol .-%.
  • U P B 'is the propene conversion at the end of the reaction zone B, is 94.9 mol .-%.

Dem Produktgasgemisch der ersten Stufe wird soviel Luft (25°C) zudosiert, dass das Verhältnis Acrolein: O2 im resultierenden Gemisch 6,59 zu 7,07 beträgt.As much air (25 ° C) is metered into the product gas mixture of the first stage that the ratio of acrolein: O 2 in the resulting mixture is 6.59 to 7.07.

Mit diesem Gemisch wird dann die zweite Reaktionsstufe unmittelbar beschickt (T = 231,7°C).With This mixture is then fed directly to the second reaction stage (T = 231.7 ° C).

Die Acroleinbelastung des Katalysatorfestbetts beträgt 152 Nl/l·h. TC = 263°C; TD = 269°C. Der Druck am Eingang der zweiten Reaktionsstufe beträgt 2,1 bar.The acrolein loading of the fixed catalyst bed is 152 Nl / lh. T C = 263 ° C; T D = 269 ° C. The pressure at the inlet of the second reaction stage is 2.1 bar.

Das die zweite Reaktionsstufe verlassende Produktgasgemisch weist folgende Gehalte auf: Vol.-% Acrylsäure 6,72 Essigsäure 0,22 H2O 11,06 Formaldehyd 0,14 Acrolein 0,05 Ameisensäure 0,03 Maleinsäureanhydrid 0,06 Benzolsäure 0,01 Propan 14,62 Propylen 0,28 Ethan 1,02 Ethylen 0,18 CO2 2,03 CO 0,52 N2 59,86 O2 3,20 Propionsäure 0,0032

  • UA C' der Acroleinumsatz am Ende der Reaktionszone C, beträgt 68,1 mol.-%.
  • UA D' der Acroleinumsatz am Ende der Reaktionszone D, beträgt 98,8 mol.-%.
The product gas mixture leaving the second reaction stage has the following contents: Vol .-% acrylic acid 6.72 acetic acid 0.22 H 2 O 11.06 formaldehyde 0.14 acrolein 0.05 formic acid 0.03 maleic anhydride 0.06 benzoic acid 0.01 propane 14.62 propylene 0.28 Ethan 1.02 ethylene 0.18 CO 2 2.03 CO 0.52 N 2 59.86 O 2 3.20 propionic 0.0032
  • U A C ' the acrolein conversion at the end of the reaction zone C, is 68.1 mol .-%.
  • U A D ' the acrolein at the end of the reaction zone D, is 98.8 mol .-%.

Der auf die enthaltene Acrylsäuremenge bezogene Propionsäuregehalt liegt signifikant unter jenen der Beispiele der WO 01/96270.Of the on the amount of acrylic acid contained related propionic acid content is significantly lower than those of the examples of WO 01/96270.

In beiden Reaktionsstufen durchströmt das Reaktionsgasgemisch die beiden Kontaktrohre von oben nach unten.In flows through both reaction stages the reaction gas mixture, the two catalyst tubes from top to bottom.

Die Gehaltsanalysen erfolgen mittels gaschromatographischer Analyse.The Content analyzes are carried out by means of gas chromatographic analysis.

Die Acrylsäure wird aus dem Produktgasgemisch wie in den beispielhaften Ausführungen der DE-A 10 2004 032 129 abgetrennt und das Restgas als Oxidationskreisgas in die heterogen katalysierte Dehydrierung rückgeführt.The acrylic acid is from the product gas mixture as in the exemplary embodiments DE-A 10 2004 032 129 separated and the residual gas as the oxidation gas returned to the heterogeneously catalyzed dehydrogenation.

Claims (53)

Verfahren zur Herstellung von Acrolein oder Acrylsäure oder deren Gemisch durch heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation von Propen, bei dem man ein die Reaktanden Propylen und molekularer Sauerstoff sowie die inerten Verdünnungsgase molekularer Stickstoff und Propan enthaltendes Reaktionsgasausgangsgemisch 2, das den molekularen Sauerstoff und das Propylen in einem molaren Verhältnis O2:C3H6 ≥ 1 enthält, bei erhöhter Temperatur durch ein Katalysatorfestbett führt, dessen Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo, Fe und Bi enthaltendes Multimetalloxid ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2, bezogen auf sein Gesamtvolumen, die nachfolgenden Gehalte 6 bis 9 Vol.-% Propylen, 8 bis 18 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 6 bis 30 Vol.-% Propan und 32 bis 72 Vol.-% molekularer Stickstoff,
mit der Maßgabe aufweist, dass das molare Verhältnis V, von im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem Propan zu im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem Propylen 1 bis 4, das molare Verhältnis V2 von im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem molekularem Stickstoff zu im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem molekularem Sauerstoff 2 bis 6 und das molare Verhältnis V3 von im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem molekularem Sauerstoff zu im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenem Propylen 1,3 bis 2,4 beträgt.
A process for the preparation of acrolein or acrylic acid or a mixture thereof by heterogeneously catalyzed partial gas-phase oxidation of propene, comprising reacting the reaction gas starting mixture comprising the propylene and molecular oxygen reactants and the inert diluent gases, molecular nitrogen and propane 2 containing the molecular oxygen and the propylene in a molar ratio O 2 : C 3 H 6 ≥ 1, at elevated temperature through a fixed catalyst bed whose active material is at least one multimetal oxide containing the elements Mo, Fe and Bi, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 , based on its total volume, the following contents 6 to 9 vol.% propylene, 8 to 18% by volume molecular oxygen, 6 to 30 vol.% Propane and 32 to 72 vol.% molecular nitrogen,
with the proviso that the molar ratio V, of the reaction gas starting mixture 2 Propane contained in the starting reaction gas mixture 2 contained propylene 1 to 4, the molar ratio of V 2 in the reaction gas starting mixture 2 contained molecular nitrogen to in the starting reaction gas mixture 2 contained molecular oxygen 2 to 6 and the molar ratio of V 3 in the reaction gas starting mixture 2 contained molecular oxygen to in the reaction gas starting mixture 2 contained propylene 1.3 to 2.4.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 die nachfolgenden Gehalte 7 bis 9 Vol.-% Propylen, 9,8 bis 16 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 9 bis 25 Vol.-% Propan und 35 bis 65 Vol.-% molekularer Stickstoff,
mit der Maßgabe aufweist, dass V1 = 1 bis 3,5 V2 = 3 bis 4,5 und V3 = 1,4 bis 2,2 beträgt.
A method according to claim 1, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 the following contents 7 to 9 vol.% propylene, 9.8 to 16% by volume molecular oxygen, 9 to 25 vol.% Propane and 35 to 65 vol.% molecular nitrogen,
with the proviso that V 1 = 1 to 3.5 V 2 = 3 to 4.5 and V 3 = 1.4 to 2.2.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 die nachfolgenden Gehalte 7 bis 9 Vol.-% Propylen, 9,8 bis 15 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 10,5 bis 20 Vol.-% Propan und 40 bis 60 Vol.-% molekularer Stickstoff,
mit der Maßgabe aufweist, dass V1 = 1,5 bis 2,5 V2 = 3,5 bis 4,5 und V3 = 1,4 bis 2,14 beträgt.
A method according to claim 1, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 the following contents 7 to 9 vol.% propylene, 9.8 to 15 vol.% molecular oxygen, 10.5 to 20 vol.% Propane and 40 to 60 vol.% molecular nitrogen,
with the proviso that V 1 = 1.5 to 2.5 V 2 = 3.5 to 4.5 and V 3 = 1.4 to 2.14.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass V2 3,5 bis 4 beträgt.A method according to claim 3, characterized in that V 2 is 3.5 to 4. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass V3 1,5 bis 2,0 beträgt.A method according to claim 3 or 4, characterized in that V 3 is 1.5 to 2.0. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das dass Reaktionsgasausgangsgemisch 2 die nachfolgenden Gehalte 7 bis 9 Vol.-% Propylen, 9,8 bis 15,5 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 10,5 bis 15,5 Vol.-% Propan und 40 bis 60 Vol.-% molekularer Stickstoff,
mit der Maßgabe aufweist, dass V1 = 1,5 bis 2,2 V2 = 3,5 bis 4,5 und V3 = 1, 5 bis 2,14 beträgt.
A method according to claim 1, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 the following contents 7 to 9 vol.% propylene, 9.8 to 15.5% by volume molecular oxygen, 10.5 to 15.5% by volume Propane and 40 to 60 vol.% molecular nitrogen,
with the proviso that V 1 = 1.5 to 2.2 V 2 = 3.5 to 4.5 and V 3 = 1, 5 to 2.14.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass V2 3,5 bis 4 beträgt.A method according to claim 6, characterized in that V 2 is 3.5 to 4. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass V3 1,5 bis 2,0 beträgt.A method according to claim 6 or 7, characterized in that V 3 is 1.5 to 2.0. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 die nachfolgenden Gehalte 7 bis 8 Vol.-% Propylen,
11,9 bis 15,5 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 11,9 bis 15,5 Vol.-% Propan und 50 bis 60 Vol.-% molekularer Stickstoff,
mit der Maßgabe aufweist, dass V1 = 1,7 bis 2,1 V2 = 3,5 bis 4,5 und V3 = 1,7 bis 2,1 beträgt.
A method according to claim 1, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 the following contents 7 to 8 vol.% propylene,
11.9 to 15.5% by volume molecular oxygen, 11.9 to 15.5% by volume Propane and 50 to 60 vol.% molecular nitrogen,
with the proviso that V 1 = 1.7 to 2.1 V 2 = 3.5 to 4.5 and V 3 = 1.7 to 2.1.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass V2 3,5 bis 4 beträgt.A method according to claim 9, characterized in that V 2 is 3.5 to 4. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass V3 1,8 bis 2,0 beträgt.A method according to claim 9 or 10, characterized in that V 3 is 1.8 to 2.0. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 die nachfolgenden Gehalte 7 bis 9 Vol.-% Propylen, 9,8 bis 15 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 21 bis 28 Vol.-% Propan und 40 bis 60 Vol.-% molekularer Stickstoff,
mit der Maßgabe aufweist, dass V1 = 3 bis 4 V2 = 3,5 bis 4,5 und V3 = 1,4 bis 2,14 beträgt.
A method according to claim 1, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 the following contents 7 to 9 vol.% propylene, 9.8 to 15 vol.% molecular oxygen, 21 to 28% by volume Propane and 40 to 60 vol.% molecular nitrogen,
with the proviso that V 1 = 3 to 4 V 2 = 3.5 to 4.5 and V 3 = 1.4 to 2.14.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass V2 3,5 bis 4 beträgt.A method according to claim 12, characterized in that V 2 is 3.5 to 4. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass V3 1,5 bis 2,0 beträgt.A method according to claim 12 or 13, characterized in that V 3 is 1.5 to 2.0. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtgehalt des Reaktionsgasausgangsgemischs 2 an von Propylen, molekularem Sauerstoff, Propan und molekularem Stickstoff verschiedenen Bestandteilen ≤ 10 Vol.-% beträgt.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that the total content of the reaction gas starting mixture 2 at components other than propylene, molecular oxygen, propane and molecular nitrogen is ≦ 10% by volume. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 zu 0,5 bis 8 Vol.-% wenigstens eine der Verbindungen Methan und Ethan enthält.Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 from 0.5 to 8% by volume of at least one of the compounds methane and ethane. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 zu 0,5 bis 5 Vol.-% wenigstens eine der Verbindungen Methan und Ethan enthält.Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 from 0.5 to 5% by volume of at least one of the compounds methane and ethane. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 zu 0,5 bis 3 Vol.-% wenigstens eine der Verbindungen Methan und Ethan enthält.Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 from 0.5 to 3% by volume of at least one of the compounds methane and ethane. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 ≤ 5 Vol.-% Wasser und ≤ 5 Vol.-% Kohlenoxide enthält.Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 Contains ≦ 5% by volume of water and ≦ 5% by volume of carbon oxides. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 ≤ 3 Vol.-% Wasser und ≤ 3 Vol.-% Kohlenoxide enthält.Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 Contains ≦ 3% by volume of water and ≦ 3% by volume of carbon oxides. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 ≤ 2 Vol.-% Wasser und ≤ 2 Vol.-% Kohlenoxide enthält.Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 Contains ≤ 2 vol .-% of water and ≤ 2 vol .-% carbon oxides. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 ≥ 0,5 Vol.-% Wasser enthält.Method according to one of claims 1 to 21, characterized in that the reaction gas starting mixture 2 Contains ≥ 0.5 vol .-% of water. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtgehalt des Reaktionsgasausgangsgemischs 2 an von Propylen, molekularem Sauerstoff, Propan und molekularem Stickstoff verschiedenen Bestandteilen ≤ 5 Vol.-% beträgt.Method according to one of claims 1 to 22, characterized in that the total content of the reaction gas starting mixture 2 is different from propylene, molecular oxygen, propane and molecular nitrogen components ≤ 5 vol .-%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtgehalt des Reaktionsgasausgangsgemischs 2 an von Propylen, molekularem Sauerstoff, Propan und molekularem Stickstoff verschiedenen Bestandteilen ≤ 3 Vol.-% beträgt.Method according to one of claims 1 to 22, characterized in that the total content of the reaction gas starting mixture 2 at components other than propylene, molecular oxygen, propane and molecular nitrogen is ≦ 3 vol%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle für das im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltene Propylen in Verfahren der kontinuierlichen heterogen katalysierten partiellen Dehydrierung und/oder Oxidehydrierung von Propan in der Gasphase gebildetes Propylen verwendet wird, ohne dass von diesem Propylen das in der heterogen katalysierten partiellen Dehydrierung und/oder Oxidehydrierung nicht umgesetztes Propan zuvor abgetrennt wird.Method according to one of claims 1 to 24, characterized in that as a source for the reaction gas in the starting mixture 2 contained propylene is used in continuous heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation and / or oxydehydrogenation of propane in the gas phase formed propylene, without that of this propylene unreacted in the heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation and / or oxydehydrogenation unreacted propane is separated. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren der heterogen katalysierten partiellen Dehydrierung von Propan eine autotherme Dehydrierung ist.Method according to claim 25, characterized in that that the method of heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of propane is an autothermal dehydration. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren der heterogen katalysierten partiellen Dehydrierung von Propan ein solches ist, bei dem – einer Dehydrierzone ein das zu dehydrierende Propan enthaltendes Reaktionsgasausgangsgemisch 1 kontinuierlich zugeführt wird, – das Reaktionsgasausgangsgemisch 1 in der Dehydrierzone durch wenigstens ein Katalysatorfestbett geführt wird, an welchem durch katalytische Dehydrierung molekularer Wasserstoff und Propylen gebildet werden, – dem Reaktionsgasausgangsgemisch 1 vor und/oder nach Eintritt in die Dehydrierzone wenigstens ein molekularen Sauerstoff enthaltendes Gas zugesetzt wird, – der molekulare Sauerstoff in der Dehydrierzone im Reaktionsgasgemisch 1 enthaltenen molekularen Wasserstoff teilweise zu Wasserdampf oxidiert und – der Dehydrierzone ein Produktgas, das molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Propylen und nicht umgesetztes Propan enthält mit der Maßgabe entnommen wird, dass das der Dehydrierzone entnommene Produktgas in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufgeteilt und eine der beiden Teilmengen als Dehydrierkreisgas in die Dehydrierzone rückgeführt wird.A method according to claim 25 or 26, characterized in that the method of heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of propane is one in which - a dehydrogenation zone containing the propane to be dehydrogenated reaction gas starting mixture 1 is fed continuously, - the starting reaction gas mixture 1 in the dehydrogenation zone is passed through at least one fixed catalyst bed, are formed at which by catalytic dehydrogenation of molecular hydrogen and propylene, - the reaction gas starting mixture 1 before and / or after entry into the dehydrogenation zone at least one molecular oxygen-containing gas is added, - the molecular oxygen in the dehydrogenation zone in the reaction gas mixture 1 - Partially oxidized hydrogen contained in the molecular hydrogen contained in the dehydrogenation zone and a product gas containing molecular hydrogen, water vapor, propylene and unreacted propane is taken with the proviso that the product gas removed from the dehydrogenation divided into two subsets of identical composition and one of the two subsets Dehydrierkreisgas is recycled to the dehydrogenation zone. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Dehydrierkreisgas in das Reaktionsgasausgangsgemisch 1 rückgeführt wird.A method according to claim 27, characterized in that the Dehydrierkreisgas in the starting reaction gas mixture 1 is returned. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 1 enthält: 15 bis 25 Vol.-% Propan, 2 bis 6 Vol.-% Propylen, 5 bis 20 Vol.-% Wasserdampf, 2 bis 10 Vol.-% molekularer Wasserstoff, 40 bis 75 Vol.-% molekularer Stickstoff und > 0 bis 3 Vol.-% molekularer Sauerstoff.
A method according to claim 28, characterized in that the reaction gas starting mixture 1 includes: 15 to 25 vol.% Propane, 2 to 6% by volume propylene, 5 to 20 vol.% Steam, 2 to 10 vol.% molecular hydrogen, 40 to 75 vol.% molecular nitrogen and > 0 to 3 vol.% molecular oxygen.
Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktgas Propan und Propylen im molekularen Verhältnis Propen zu Propan von 0,3 bis 0,66 enthält.Method according to claim 28 or 29, characterized that the product gas propane and propylene propene in the molecular ratio to propane of 0.3 to 0.66. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle für das im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltene Propylen das Produktgasgemisch einer partiellen Propandehydrierung verwendet wird, nachdem wenigstens 50 Vol.-% der im Produktgas der Propandehydrierung enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen, Bestandteile abgetrennt worden sind.Method according to one of claims 1 to 24, characterized in that as a source for the reaction gas in the starting mixture 2 Propylene contained, the product gas mixture of a partial propane dehydrogenation is used after at least 50 vol .-% of the contained in the product gas of the propane dehydrogenation, other than propane and propylene, components have been separated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung des Katalysatorfestbetts mit Propylen ≥ 135 Nl/l·h bis 300 Nl/l·h beträgt.Method according to one of claims 1 to 31, characterized that the loading of the fixed catalyst bed with propylene ≥ 135 Nl / l · h to 300 Nl / lh is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Propylenumsatz bei einmaligem Durchgang ≥ 90 mol.-% und die damit einhergehende Selektivität der Acroleinbildung sowie der Acrylsäurenebenproduktbildung zusammengenommen ≥ 90 mol.-% betragen und a) die Belastung des Katalysatortestbetts mit dem im Reaktionsgasausgangsgemisch 2 enthaltenen Propylen ≥ 160 Nl Propylen/l Katalysatorfestbett·h beträgt, b) das Katalysatorfestbett aus einem in zwei räumlich aufeinanderfolgenden Reaktionszonen A*, B* angeordneten Katalysatorfestbett besteht, wobei die Temperatur der Reaktionszone A* 300 bis 390°C und die Temperatur der Reaktionszone B* 305 bis 420°C beträgt und gleichzeitig wenigstens 5°C oberhalb der Temperatur der Reaktionszone A* liegt, c) das Reaktionsgasausgangsgemisch 2 die Reaktionszonen A*, B* in der zeitlichen Abfolge „erst A*'', „dann B*'' durchströmt und d) sich die Reaktionszone A* bis zu einem Umsatz des Propens von 40 bis 80 mol.-% erstreckt.Method according to one of claims 1 to 31, characterized in that the propylene conversion in a single pass ≥ 90 mol .-% and the associated selectivity of acrolein formation and Acrylsäurenebenproduktbildung taken together ≥ 90 mol .-% and a) the load of the catalyst test bed with in the reaction gas starting mixture 2 b) the fixed catalyst bed consists of a fixed catalyst bed arranged in two spatially successive reaction zones A *, B *, the temperature of the reaction zone A * being from 300 to 390 ° C. and the temperature of the reaction zone B * is 305 to 420 ° C and at the same time at least 5 ° C above the temperature of the reaction zone A *, c) the reaction gas starting mixture 2 the reaction zones A *, B * in the time sequence "first A *", then "B *" flows through and d) the reaction zone A * extends to a conversion of the propene of 40 to 80 mol%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass sich an das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33 ein Verfahren der heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation von in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 33 gebildetem Acrolein zu Acrylsäure anschließt, bei dem man ein das Acrolein enthaltende Reaktionsgasausgangsgemisch 3 durch ein Katalysatorfestbett führt, dessen Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo und V enthaltendes Multimetalloxid ist.A process according to any one of claims 1 to 33, characterized in that the process according to any one of claims 1 to 33 is followed by a process of heterogeneously catalyzed partial gas-phase oxidation of acrolein formed in a process according to any one of claims 1 to 33, in which a reaction gas starting mixture containing the acrolein 3 passing through a fixed catalyst bed, the active material is at least one of the elements Mo and V-containing multimetal. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 die nachfolgenden Gehalte aufweist: 4,5 bis 8 Vol.-% Acrolein, 2,25 bis 9 Vol.-% molekularer Sauerstoff,
6 bis 30 Vol.-% Propan, 32 bis 72 Vol.-% molekularer Stickstoff, 5 bis 15 Vol.-% Wasserdampf.
A method according to claim 34, characterized in that the reaction gas starting mixture 3 has the following contents: 4.5 to 8 vol.% acrolein, 2.25 to 9% by volume molecular oxygen,
6 to 30 vol.% Propane, 32 to 72 vol.% molecular nitrogen, 5 to 15 vol.% Steam.
Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 4,5 bis 9 Vol.-% molekularen Sauerstoff enthält.A method according to claim 35, characterized in that the reaction gas starting mixture 3 Contains 4.5 to 9 vol .-% molecular oxygen. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 die folgenden Gehalte aufweist: 5,5 bis 8 Vol.-% Acrolein, 2,75 bis 9 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 10 bis 25 Vol.-% Propan, 40 bis 70 Vol.-% molekularer Stickstoff, 5 bis 15 Vol.-% Wasserdampf.
A method according to claim 34, characterized in that the reaction gas starting mixture 3 has the following contents: 5.5 to 8 vol.% acrolein, 2.75 to 9 vol.% molecular oxygen, 10 to 25 vol.% Propane, 40 to 70 vol.% molecular nitrogen, 5 to 15 vol.% Steam.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 5,5 bis 9 Vol.-% molekularen Sauerstoff enthält.A method according to claim 37, characterized in that the reaction gas starting mixture 3 Contains 5.5 to 9 vol .-% molecular oxygen. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 die nachfolgenden Gehalte aufweist: 6 bis 8 Vol.-% Acrolein, 3 bis 9 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 10 bis 20 Vol.-% Propan, 50 bis 65 Vol.-% molekularer Stickstoff und 7 bis 13 Vol.-% Wasserdampf.
A method according to claim 34, characterized in that the reaction gas starting mixture 3 has the following contents: 6 to 8 vol.% acrolein, 3 to 9 vol.% molecular oxygen, 10 to 20 vol.% Propane, 50 to 65 vol.% molecular nitrogen and 7 to 13 vol.% Steam.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 6 bis 9 Vol.-% molekularen Sauerstoff enthält.A method according to claim 39, characterized in that the reaction gas starting mixture 3 Contains 6 to 9 vol.% Of molecular oxygen. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 6 bis 7 Vol.-% Acrolein enthält.A method according to claim 39 or 40, characterized in that the reaction gas starting mixture 3 Contains 6 to 7% by volume of acrolein. Verfahren nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 10 bis 16 Vol.-% Propan enthält.Method according to one of claims 39 to 41, characterized in that the reaction gas starting mixture 3 Contains 10 to 16% by volume of propane. Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 0,5 bis 8 Vol.-% an Methan und/oder Ethan enthält.Method according to one of claims 35 to 42, characterized in that the reaction gas starting mixture 3 Contains 0.5 to 8 vol .-% of methane and / or ethane. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Acroleinbelastung des Katalysatorfestbetts ≥ 135 Nl/l·h bis 290 Nl/l·h beträgt.Method according to one of Claims 34 to 43, characterized the acrolein loading of the fixed catalyst bed is ≥ 135 Nl / l · h to 290 Nl / lh is. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Acroleinumsatz bei einmaligem Durchgang ≥ 90 mol.-% und die damit einhergehende Selektivität der Acrylsäurebildung ≥ 90 mol.-% betragen, und a) die Belastung des Katalysatorfestbetts mit dem im Reaktionsgasausgangsgemisch 3 enthaltenen Acrolein ≥ 150 Nl Acrolein/l Katalysatorfestbett·h beträgt, b) das Katalysatorfestbett aus einem in zwei räumlich aufeinanderfolgenden Reaktionszonen C*, D* angeordneten Katalysatorfestbett besteht, wobei die Temperatur der Reaktionszone C* 230 bis 270°C und die Temperatur der Reaktionszone D* 205 bis 300°C beträgt und gleichzeitig wenigstens 5°C oberhalb der Temperatur der Reaktionszone C* liegt, c) das Reaktionsgasausgangsgemisch 3 die Reaktionszonen C*, D* in der zeitlichen Abfolge „erst C*'', „dann D*'' durchströmt und d) sich die Reaktionszone C* bis zu einem Umsatz des Acroleins von 55 bis 85 mol.-% erstreckt.Method according to one of claims 34 to 43, characterized in that the acrolein conversion in a single pass ≥ 90 mol .-% and the concomitant selectivity of acrylic acid formation ≥ 90 mol .-%, and a) the load of the fixed catalyst bed with that in the reaction gas starting mixture 3 b) the fixed catalyst bed consists of a fixed catalyst bed arranged in two spatially successive reaction zones C *, D *, the temperature of the reaction zone C * being from 230 to 270 ° C. and the temperature of the reaction zone D * is 205 to 300 ° C and at the same time at least 5 ° C above the temperature of the reaction zone C *, c) the reaction gas starting mixture 3 the reaction zones C *, D * in the time sequence "first C *", then "D *" flows through and d) the reaction zone C * extends to a conversion of the acrolein of 55 to 85 mol%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass – sich an das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24 gegebenenfalls ein Verfahren der heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation von in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24 gebildetem Acrolein anschließt in welchem man dieses Acrolein als Bestandteil eines Reaktionsgasausgangsgemischs 3 durch ein Katalysatorfestbett führt, dessen Aktivmasse wenigstens ein die Elemente Mo und V enthaltendes Multimetalloxid ist, und man – in einer dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24 vorgeschalteten ersten Stufe Propan als Bestandteil eines Reaktionsgasausgangsgemischs 1 einer partiellen heterogen katalysierten Dehydrierung in der Gasphase unter Bildung eines Produktgasgemischs 1, das Propylen und nicht umgesetztes Propan enthält, unterwirft, – aus dem Propylen und nicht umgesetztes Propan enthaltenden Produktgasgemisch 1 der vorgeschalteten Stufe von den darin enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen Bestandteilen gegebenenfalls eine Teilmenge abtrennt und es dann als Bestandteil des Reaktionsgasausgangsgemisch 2 verwendet, – aus dem im Rahmen der partiellen Gasphasenoxidation resultierenden Produktgasgemisch Acrolein, Acrylsäure oder deren Gemisch als Zielpro dukt abtrennt und wenigstens dabei verbleibendes nicht umgesetztes Propan in die vorgeschaltete erste Stufe zurückführt und – dem Reaktionsgasausgangsgemisch 2 und/oder dem Reaktionsgasausgangsgemisch 3 Frischpropan zusetzt.Method according to one of claims 1 to 24, characterized in that - The process according to any one of claims 1 to 24 optionally followed by a process of heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of acrolein formed in a process according to any one of claims 1 to 24 in which one of this acrolein as a constituent of a reaction gas starting mixture 3 leading through a fixed catalyst bed whose active composition is at least one multimetal oxide containing the elements Mo and V, and - in a first stage preceding the process according to one of claims 1 to 24, propane as constituent of a reaction gas starting mixture 1 a partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation in the gas phase to form a product gas mixture 1 containing propylene and unreacted propane subjects, - from the propylene and unreacted propane-containing product gas mixture 1 the upstream stage of the components contained therein, which are different from propane and propylene optionally a partial amount and then separates it as part of the reaction gas starting mixture 2 used, - Acrolein, acrylic acid or their mixture as Zielpro product separates from the product gas mixture resulting in the partial gas phase oxidation and at least while remaining unreacted propane is recycled to the upstream first stage and - the reaction gas starting mixture 2 and / or the reaction gas starting mixture 3 Added fresh propane. Verfahren nach einem der Ansprüche 34 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Verfahren anschließt, bei dem man das Produktgasgemisch der Acroleinpartialoxidation nach gegebenenfalls erfolgter direkter und/oder indirekter Kühlung in einer trennwirksame Einbauten enthaltenden Kolonne aufsteigend unter Seitenabzug einer rohen Acrylsäure fraktionierend kondensiert und/oder mit Wasser und/oder wässriger Lösung absorbiert.Method according to one of Claims 34 to 46, characterized that followed by a process in which the product gas mixture the acroleinpartialoxidation after direct if necessary and / or indirect cooling rising in a separation-containing internals column Fractionally condensed under side draw of a crude acrylic acid and / or with water and / or aqueous solution absorbed. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Verfahren anschließt, bei dem die rohe Acrylsäure einer Suspensionskristallisation unter Bildung von Acrylsäuresuspensionskristallisat und verbleibender Mutterlauge unterworfen wird.Method according to claim 47, characterized that is followed by a process in which the crude acrylic acid of a Suspension crystallization to form acrylic acid suspension crystallizate and remaining mother liquor. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Verfahren anschließt, bei dem das Acrylsäuresuspensionskristallisat mittels einer Waschkolonne von verbliebener Mutterlauge abgetrennt wird.Method according to claim 48, characterized that is followed by a process in which the acrylic acid suspension crystallizate is separated by means of a wash column of residual mother liquor. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschkolonne eine solche mit erzwungenem Transport des Kristallbetts ist.Method according to claim 49, characterized that the wash column is one with forced transport of Crystal bed is. Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschkolonne eine hydraulische Waschkolonne ist.Method according to claim 49 or 50, characterized the wash column is a hydraulic wash column. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass als Waschflüssigkeit die Schmelze von in der Waschkolonne vorab abgetrennten Acrylsäurekristallen verwendet wird.Method according to one of Claims 49 to 51, characterized that as washing liquid the Melt of pre-separated in the wash column acrylic acid crystals is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Verfahren anschließt, bei dem das abgetrennte Acrylsäureauspensionskristallisat aufgeschmolzen und in Polymerisate radikalisch einpolymerisiert wird.Method according to one of Claims 49 to 52, characterized that followed by a process in which the separated Acrylsäureauspensionskristallisat melted and copolymerized in free-radically polymers becomes.
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