DE102005051401A1 - Preparation of acrolein/acrylic acid comprises supplying gas mixture stream A to zone A, supplying propane gas stream to obtain product gas mixture; dividing product stream A into two component streams; feeding a stream to zone B - Google Patents

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Abstract

Preparation of acrolein/acrylic acid from propane comprises supplying reaction gas mixture input stream A to a reaction zone A; supplying dehydrogenated propane gas stream to obtain a product gas mixture; removing the product mixture stream A; dividing the product gas mixture stream A into component streams (I) and (II); feeding the component stream (II) in a second reaction zone B into an oxidative reactor, in which propylene in stream (II) is oxidized to form a product gas mixture B containing e.g. acrolein/acrylic acid as final product and separating the final product. Preparation of acrolein and/or acrylic acid from propane comprises supplying a reaction gas mixture input stream A (which is produced by merging at least four different gaseous initial streams 1, 2, 3 and 4) to the inlet of the first reaction zone A by at least a catalyst bed; optionally further supplying partially, heterogeneously catalyzed dehydrogenated propane gas stream to the mixture to obtain a product gas mixture containing propane and propylene; removing the obtained product gas mixture stream A from the first reaction zone A by discharge opening; dividing the product gas mixture stream A into two component streams (I) and (II) with identical composition, where the component stream (I) is fed back as gaseous initial stream 1 into the first reaction zone A in a first gas cycle operation and the component stream (II) is optionally led into the first separation zone A, to separate partial or large quantity of different propane and propylene components and to produce a residual product gas mixture stream A1 containing propane and propylene; feeding the component stream (II) or the product gas mixture in a second reaction zone B into at least an oxidative reactor, in which the propylene contained in the component stream (II) or in the product gas mixture stream A1 is subjected to selective heterogeneously catalyzed partial gaseous phase oxidation with molecular oxygen to form a product gas mixture B containing acrolein and/or acrylic acid as final product, optionally unconverted propane and propylene, and surplus molecular oxygen; removing the product gas mixture stream B from the reaction zone B; separating the final product, where the residual gas containing unconverted propane and propylene, and molecular oxygen is fed back as gaseous initial stream 2 in a second gas cycle operation into the reaction zone A (when the gaseous initial streams 2, 3 and 4 and optionally a gaseous stream different from the 1 are merged to a single propelled jet gaseous mixture stream); and subsequently operating the mixture with gaseous propelled jet mixture stream as propelled jet of a jet pump, which comprises a jet nozzle, a mixing path, a diffuser and a suction intake socket; where the direction of the propulsion of the propelled jet by the jet nozzle over a mixing path and the diffuser, points towards the inlet of the first reaction zone A and the suction effect of the suction intake socket, points towards the direction of the discharge opening of the first reaction zone A leading to the product gas mixture stream A and the component stream (I) is sucked through the negative pressure produced in the suction intake socket along with the splitting up of the product gas mixture A into the two component stream, and is transported with simultaneous mixing of propelled jet by the mixing path over the diffuser and the obtained reaction gas mixture input stream A is left into the inlet of the first reaction zone A; the gaseous initial streams 1, 2 and 3 is a propane, the gaseous initial stream 4 is a molecular hydrogen and the gaseous initial stream 3 is a fresh propane; the first gaseous initial stream 2 and 3 and optionally stream 1 and stream 4 are combined in an arbitrary sequence to a single gaseous mixture stream and stream 4 is added to the gaseous initial mixture stream under the formation of the gaseous propelled jet mixture stream.

Description

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

  • A) dem Einlass in eine erste Reaktionszone A einen Reaktionsgasgemischeingangsstrom A zuführt, der durch Zusammenführung von wenigstens vier voneinander verschiedenen gasförmigen Ausgangsströmen 1, 2, 3 und 4 mit der Maßgabe erzeugt wurde, dass die drei gasförmigen Ausgangsströme 1, 2 und 3 Propan enthalten, der gasförmige Ausgangsstrom 4 molekularer Wasserstoff und der gasförmige Ausgangsstrom 3 Frischpropan ist, den Reaktionsgasgemischeingangsstrom A in der Reaktionszone A durch wenigstens ein Katalysatorbett führt, an welchem, gegebenenfalls unter Zufuhr weiterer Gasströme, durch partielle heterogen katalysierte Dehydrierung des Propan ein Propan und Propylen enthaltender Produktgasgemischstrom A gebildet wird, den Produktgasgemischstrom A durch den Auslass aus der ersten Reaktionszone A aus selbiger herausführt und dabei in zwei Produktgasgemisch A-Teilströme 1 und 2 mit identischer Zusammensetzung aufteilt und den Produktgasgemisch A-Teilstrom 1 in erster Kreisgasfahrweise als gasförmigen Ausgangsstrom 1 in die erste Reaktionszone A rückführt, den Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 gegebenenfalls in eine erste Trennzone A führt, um in selbiger von in ihm enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen Bestandteilen eine Teilmenge oder mehr abzutrennen, und dadurch einen verbleibenden, Propan und Propylen enthaltenden, Produktgasgemischstrom A' zu erzeugen,
  • B) den Produktgasgemischstrom A-Teilstrom 2 oder den Produktgasgemischstrom A' in einer zweiten Reaktionszone B zu Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors verwendet und in dem wenigstens einen Oxidationsreaktor das im Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 oder im Produktgasgemischstrom A' enthaltene Propylen einer selektiven heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation mit molekularem Sauerstoff zu einem Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch als Zielprodukt, nicht umgesetztes Propan und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen sowie überschüssigen molekularen Sauerstoff enthaltenden Produktgasgemischstrom B unterwirft, den Produktgasgemischstrom B aus der Reaktionszone B herausführt und in ei ner zweiten Trennzone B im Produktgasgemischstrom B enthaltenes Zielprodukt abtrennt und von dem dabei verbleibenden, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden Restgas wenigstens eine nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltende Teilmenge in zweiter Kreisgasfahrweise als gasförmigen Ausgangsstrom 2 mit der Maßgabe in die Reaktionszone A rückführt, dass man die gasförmigen Ausgangsströme 2, 3 und 4 sowie gegebenenfalls zusätzliche vom gasförmigen Ausgangsstrom 1 verschiedene gasförmige Ausgangsströme zu einem gasförmigen Treibstrahlgemischstrom vereinigt und anschließend mit dem gasförmigen Treibstrahlgemischstrom als Treibstrahl eine Strahlpumpe, die eine Treibdüse, eine Mischstrecke, einen Diffusor und einen Saugstutzen umfasst, betreibt, wobei die Förderrichtung des durch die Treibdüse über die Mischstrecke und den Diffusor entspannten Treibstrahls in den Einlass der ersten Reaktionszone A sowie die Saugwirkung des Saugstutzens in Richtung des den Produktgasgemischstrom A führenden Auslass der ersten Reaktionszone A weist und dabei durch den im Saugstutzen erzeugten Unterdruck unter Aufteilung des Produktgasgemischstroms A in die beiden Teilströme 1 und 2 den Produktgasgemisch A-Teilstrom 1 ansaugt, bei gleichzeitiger Vermischung mit dem Treibstrahl durch die Mischstrecke über den Diffusor transportiert und den dabei gebildeten Reaktionsgasgemischeingangsstrom A in den Einlass der ersten Reaktionszone A entlässt.
The present invention relates to a process for the preparation of acrolein, or acrylic acid or a mixture thereof of propane, wherein
  • A) the inlet into a first reaction zone A, a reaction gas mixture input stream A supplied by merging at least four mutually different gaseous output streams 1 . 2 . 3 and 4 was generated with the proviso that the three gaseous output currents 1 . 2 and 3 Propane contained, the gaseous output current 4 molecular hydrogen and the gaseous output stream 3 Fresh propane is the reaction gas mixture input stream A in the reaction zone A by at least one catalyst bed leads to which, optionally with the supply of additional gas streams, by partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane, a propane and propylene containing product gas mixture stream A, the product gas mixture stream A through the outlet of the first reaction zone A leads out of selbiger and thereby in two product gas mixture A partial streams 1 and 2 divided with identical composition and the product gas mixture A partial stream 1 in the first cycle gas mode as gaseous output current 1 returns to the first reaction zone A, the product gas mixture A partial stream 2 optionally, passing into a first separation zone A to separate a subset or more of the same from propane and propylene components contained therein and thereby to produce a remaining product gas mixture stream A 'containing propane and propylene,
  • B) the product gas mixture stream A partial stream 2 or the product gas mixture stream A 'used in a second reaction zone B to feed at least one oxidation reactor and in the at least one oxidation reactor that in the product gas mixture A partial stream 2 or Propylene contained in the product gas mixture stream A 'a selective heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation with molecular oxygen to an acrolein, or acrylic acid, or their mixture as the target product, unreacted propane and optionally unreacted propylene and excess molecular oxygen containing product gas mixture stream B, the product gas mixture stream B from the reaction zone B and in egg ner second separation zone B in the product gas mixture stream B contained target product and separated from the remaining, unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene containing residual gas containing at least one unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene Subset in second cycle gas mode as gaseous output current 2 with the proviso in the reaction zone A that leads to the gaseous output streams 2 . 3 and 4 and optionally additional from the gaseous output stream 1 combines different gaseous output streams to a gaseous propellant jet mixed stream and then with the gaseous propellant jet stream as propulsion jet a jet pump, which comprises a motive nozzle, a mixing section, a diffuser and an inlet, operates, wherein the conveying direction of the relaxed by the motive nozzle via the mixing section and the diffuser propellant jet in the inlet of the first reaction zone A and the suction of the suction nozzle in the direction of the product gas mixture stream A leading outlet of the first reaction zone A and thereby by the negative pressure generated in the suction under distribution of the product gas mixture stream A in the two partial streams 1 and 2 the product gas mixture A partial stream 1 aspirates, with simultaneous mixing with the propulsion jet transported through the mixing section via the diffuser and the resulting reaction gas mixture input stream A discharges into the inlet of the first reaction zone A.

Acrylsäure ist als ein Partialoxidationsprodukt des Propylen ein bedeutendes Monomeres, das als solches oder in Form seiner Alkylester zur Erzeugung von z. B. als Klebstoffen oder Wasser superabsorbierenden Polymerisaten Verwendung findet (vgl. z. B. WO 02/055469 und WO 03/078378). Acrolein ist ein bedeutendes Zwischenprodukt, beispielsweise für die Herstellung von Glutardialdehyd, Methionin, Folsäure und Acrylsäure.Acrylic acid is as a partial oxidation product of propylene, a significant monomer, as such or in the form of its alkyl esters for the production of z. As adhesives or water superabsorbent polymers Is used (see, for example, WO 02/055469 and WO 03/078378). acrolein is a significant intermediate, for example for manufacturing of glutardialdehyde, methionine, folic acid and acrylic acid.

Verfahren zur Herstellung von Acrolein und/oder Acrylsäure, bei denen man das Propylen durch partielle heterogen katalysierte Dehydrierung aus Propan erzeugt und im Beisein von nicht umgesetztem (inertem) Propan als Bestandteil eines Partialoxidationsgemischs einer heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation mit molekularem Sauerstoff zu Acrolein und/oder Acrylsäure enthaltenden Produktgasgemischen unterwirft, sind bekannt (vgl. z. B. DE-A 102 45 585 und den in dieser Schrift zitierten Stand der Technik).method for the preparation of acrolein and / or acrylic acid in which the propylene produced by partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation from propane and in the presence of unreacted (inert) propane as an ingredient a partial oxidation mixture of a heterogeneously catalyzed partial Gas phase oxidation with molecular oxygen to acrolein and / or acrylic acid subjecting product gas mixtures subject are known (see. z. For example, DE-A 102 45 585 and cited in this document state of the technique).

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 dabei in dieser Schrift unter einer heterogen katalysierten Dehydrierung eine („konventionelle") Dehyd rierung 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 which intermediate free hydrogen is not formed (which is too dehy entrenched hydrogen is directly torn as water (H 2 O) or detectable, it should be understood in this document under a heterogeneously catalyzed dehydrogenation a ("conventional") dehydrogenation whose heat of reaction is endothermic unlike the oxydehydrogenation ( as a subsequent step, an exothermic hydrogen combustion may be involved in the heterogeneously catalyzed dehydrogenation) and in which at least intermediate free molecular hydrogen is formed, which generally requires different reaction conditions and different catalysts than for oxydehydrogenation.

In entsprechender Weise wird in dieser Schrift unter Frischpropan Propan verstanden, das weder an einer Dehydrierung in der Reaktionszone A, noch an einer Partialoxidation von Propylen zu Acrolein und/oder Acrylsäure in der Reaktionszone B teilgenommen hat. Vorzugsweise hat es überhaupt noch an keiner chemischen Reaktion teilgenommen. In der Regel wird es Roh-Propan sein, das vorzugsweise die Spezifikation gemäß DE-A 102 46 119 und DE-A 102 45 585 erfüllt, und das normalerweise in geringen Mengen auch von Propan verschiedene Komponenten enthält. Solches Roh-Propan ist beispielsweise nach in der DE-A 10 2005 022 798 beschriebenen Verfahren erhältlich.In Similarly, in this document under fresh propane propane understood that neither dehydration in the reaction zone A, still at a partial oxidation of propylene to acrolein and / or acrylic acid in the Reaction zone B has participated. Preferably, it has at all not yet participated in any chemical reaction. Usually will it may be crude propane, preferably the specification according to DE-A 102 46 119 and DE-A 102 45 585, and that usually in small quantities also different from propane Contains components. Such crude propane is described, for example, in DE-A 10 2005 022 798 Method available.

Üblicherweise werden die vorstehend angesprochenen Verfahren des Standes der Technik so durchgeführt, dass man von dem nach der Zielproduktabtrennung aus dem Produktgasgemisch der Partialoxidation verbleibenden, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden Restgas, wenigstens eine nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltende Teilmenge in Kreisgasfahrweise in die heterogen katalysierte Dehydrierung zurückführt.Usually become the above-mentioned methods of the prior art so performed that of the after product separation from the product gas mixture the partial oxidation remaining, unreacted propane, molecular Oxygen and optionally unreacted propylene containing Residual gas, at least one unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene-containing subset in Kreisgasfahrweise in the heterogeneously catalyzed dehydrogenation returns.

Dabei wurde schon vorgeschlagen (z.B. DE-A 10 2004 032 129 und DE-A 10 2005 013 039), dass ein Gemisch aus Wasserdampf, Frischpropan und solchem Kreisgas als Reaktionsgemischeingangsgas der heterogen katalysierten Dehydrierung des Propan zum Propylen zugeführt wird. Dabei sollte die heterogen katalysierte Propandehydrierung zweckmäßig als Hordenreaktor verwirklicht sein, in welchem die Katalysatorbetten in günstiger Weise radial oder axial hintereinander angeordnet sind. Zweckmäßigerweise wird in einem solchen Hordenreaktor der Katalysatorfestbetttyp angewendet. In vorteilhafter Weise liegt die Anzahl der Katalysatorbetthorden in einem solchen Hordenreaktor bei drei. Dabei empfiehlt der Stand der Technik, die heterogen katalysierte partielle Propandehydrierung autotherm durchzuführen. Dazu wird dem Reaktionsgasgemisch hinter dem ersten durchlaufenen Katalysatorbett und zwischen den auf das in Strömungsrichtung erste Katalysatorfestbett nachfolgenden Katalysatorfestbetten in begrenztem Umfang molekularer Sauerstoff (z. B. in Form von Luft) zugesetzt. So kann, in der Regel durch die Dehydrierkatalysatoren selbst katalysiert, eine begrenzte Verbrennung von im Verlauf der heterogen katalysierten Propandehydrierung gebildetem molekularem Wasserstoff (sowie gegebenenfalls in höchstens geringem Unfang von Propan) bewirkt werden, deren exotherme Wärmetönung die Dehydriertemperatur im wesentlich erhält.there has already been proposed (e.g., DE-A 10 2004 032 129 and DE-A 10 2005 013 039), that a mixture of water vapor, fresh propane and such cycle gas as the reaction mixture input gas of the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of the propane fed to the propylene becomes. Here, the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation appropriate as Horden reactor be realized in which the catalyst beds in cheaper Way are arranged radially or axially one behind the other. Conveniently, In such a tray reactor, the fixed catalyst bed type is used. Advantageously, the number of Katalysatorbetthorden in such a horde reactor at three. The stand recommends this technology, the heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation to perform autothermally. For this purpose, the reaction gas mixture is passed behind the first Catalyst bed and between the first in the flow direction fixed catalyst bed subsequent fixed catalyst beds to a limited extent molecular Added oxygen (eg in the form of air). That way, usually catalyzed by the dehydrogenation catalysts themselves, a limited Combustion during the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation formed molecular hydrogen (and optionally in at most small amount of propane) whose exothermic heat of the Dehydration temperature is substantially maintained.

In den Vergleichsbeispielen 1, 3 und 4 der DE-A 10 2004 032 129 sowie im Ausführungsbeispiel der DE-A 10 2005 010 111 wird eine solche wie vorstehend beschriebene heterogen katalysierte partielle Propandehydrierung im Hordenreaktor (3 Katalysatorbetthorden) durch drei hintereinandergeschaltete Dehydrierrohrreaktoren simultiert. Anstelle einer solchen Hintereinanderschaltung von Rohrreaktoren kann in diesen Vergleichsbeispielen bzw. in diesem Ausführungsbeispiel aber auch ein Hordenreaktor gemäß den beiliegenden 1 und 2 verwendet werden (mit jeweils 3 Katalysatorfestbetthorden).In Comparative Examples 1, 3 and 4 of DE-A 10 2004 032 129 and in the exemplary embodiment of DE-A 10 2005 010 111, such a heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation in the tray reactor (3 catalyst bed grades) is simulated by three dehydrogenation tube reactors connected in series. Instead of such a series connection of tube reactors can in these comparative examples or in this embodiment, but also a tray reactor according to the accompanying 1 and 2 used (each with 3 catalyst fixed bed grades).

Im Hordenreaktortyp gemäß 1 wird die Katalysatorschüttung (2) jeweils von außen nach innen durchströmt. Hingegen wird im Hordenreaktortyp gemäß 2 die jeweilige Katalysatorschüttung (2) von innen nach außen durchströmt. Die Adressen (1) stehen jeweils für das Reaktionsgasgemischeingangsgas, (3) zeigt die Lufteinspeisung an und (4) sind Mischelemente.In the tray reactor type according to 1 the catalyst bed ( 2 ) flows through from the outside to the inside. On the other hand, according to the type of horde reactor 2 the respective catalyst bed ( 2 ) flows through from the inside to the outside. The addresses ( 1 ) are each for the reaction gas mixture input gas, ( 3 ) indicates the air feed and ( 4 ) are mixing elements.

Im übrigen sind folgende Reaktordaten, bezogen auf eine Propanströmung von 72280 kg/h im Reaktionsgasgemischeingangsgas, und eine Gesamtlufteinspeisung von 3496 kg/h zweckmäßig:

Figure 00040001
In addition, the following reactor data, based on a propane flow of 72280 kg / h in the reaction gas mixture input gas, and a total air feed of 3496 kg / h are appropriate:
Figure 00040001

Als Katalysator ist dabei jeweils der Katalysator des entsprechenden Vergleichsbeispiels bzw. des Ausführungsbeispiels zu verwenden. Das gleiche gilt für die Reaktionstemperaturen und die Zusammensetzung des Reaktionsgasgemischeingangsgases.When Catalyst is in each case the catalyst of the corresponding Comparative example or the embodiment to use. The same applies the reaction temperatures and the composition of the reaction gas mixture input gas.

Bevorzugtes Reaktorkonstruktionsmaterial ist zweckmäßig für alle Reaktorteile Sihaltiger Edelstahl oder Stahl, z. B. solcher vom Typ 1.4841.

Figure 00040002
Figure 00050001
Preferred reactor construction material is suitable for all reactor parts Sihaltiger stainless steel or steel, z. B. type 1.4841.
Figure 00040002
Figure 00050001

Als Katalysator ist dabei jeweils der Katalysator des entsprechenden Vergleichsbeispiels bzw. des Ausführungsbeispiels zu verwenden. Das gleiche gilt für die Reaktionstemperaturen und die Zusammensetzung des Reaktionsgemischeingangsgases. Bevorzugtes Reaktorkonstruktionsmaterial ist zweckmäßig für alle Reaktorteile Si-haltiger Edelstahl oder Stahl, z. B. solcher vom Typ 1.4841.When Catalyst is in each case the catalyst of the corresponding Comparative example or the embodiment to use. The same applies the reaction temperatures and the composition of the reaction mixture input gas. Preferred reactor construction material is suitable for all reactor parts Si-containing stainless steel or steel, z. B. type 1.4841.

Zweckmäßig wird die partielle heterogen katalysierte Dehydrierung des Propans dabei im wesentlichen auf die drei Katalysatorhorden verteilt so betrieben, dass der Umsatz des in den Reaktor geführten Propans, bezogen auf einmaligen Reaktordurchgang, ca. 20 mol.-% beträgt. Die erzielte Selektivität der Propylenbildung liegt dabei regelmäßig bei 90 mol.-%. Der maximale Umsatzbeitrag einer einzelnen Horde wandert mit zunehmender Betriebsdauer in Strömungsrichtung von vorne nach hinten. In der Regel wird die Katylsatorbeschickung regeneriert, bevor die in Strömungsrichtung dritte Horde den maximalen Umsatzbeitrag erbringt. Mit Vorteil erfolgt die Regenerierung dann, wenn die Verkokung aller Horden ein identisches Ausmaß erreicht hat.It is useful the partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane thereby operated essentially on the three catalyst hordes so operated, that the conversion of the propane fed into the reactor, based on one-time reactor passage, about 20 mol .-% is. The achieved selectivity of propylene formation is included regularly 90 mol .-%. The maximum revenue contribution of a single horde wanders with increasing operating time in the flow direction from the front to rear. As a rule, the catalyst feed is regenerated, before the flow direction third horde provides the maximum revenue contribution. With advantage regeneration when the coking of all hordes is identical Extent reached Has.

Günstig ist es für die vorbeschriebene heterogen katalysierte partielle Dehydrierung des Propan ganz generell, wenn die Belastung der Katalysatorgesamtmenge (Summe über alle Betten) mit der Gesamtmenge aus Propan und Propylen ≥ 500 Nl/l·h und ≤ 20000 Nl/l·h beträgt (typische Werte sind 1500 Nl/l·h bis 2500 Nl/l·h). Die maximale Reaktionstemperatur innerhalb eines individuellen Katalysatorfestbetts wird dabei mit Vorteil bei 500°C bis 600°C gehalten. Mit besonderem Vorteil besteht das Reaktionsgasgemischeingangsgas bei vorbeschriebener heterogen katalysierter partieller Propandehydrierstufe im Hordenreaktor lediglich aus Frischpropan und dem aus der Partialoxidation in die Dehydrierung rückgeführten Kreisgas, das von der Partialoxidation herrührend eine ausreichende Menge an Wasserdampf enthält, um eine befriedigende Standzeit der Dehydrierkatalysatorbetten zu bedingen. D.h., die Vergleichsbeispiele und das Beispiel sind in den beschriebenen Hordenreaktoren auch dann so durchführbar, wenn auf den Zusatz des Extrawasserdampf in der Dehydrierung verzichtet wird. Im übrigen gelten die in den Schriften DE-A 10 2005 009 885, DE-A 10 2005 010111, DE-A 10 2005 009 891, DE-A 10 2005 013 039 und DE-A 10 2004 032 129 zu solchen Verfahrensweisen gemachten Aussagen. Unter der Belastung eines einen Reaktionsschritt katalysierenden Katalysatorbetts mit Reaktionsgasgemisch wird auch in dieser Schrift die Menge an Reaktionsgasgemisch in Normlitern (= Nl; das Volumen in Litern, das die entsprechende Reaktionsgasgemischmenge bei Normalbedingungen (0°C, 1 bar) einnehmen würde) verstanden, die pro Stunde durch einen Liter Katalysatorbett (z. B. Katalysatorfestbett) geführt wird. Die Belastung kann aber auch nur auf einen Bestandteil des Reaktionsgasgemischs bezogen sein. Dann ist es die Menge dieses Bestandteils in Nl/l·h, die pro Stunde durch einen Liter des Katalysatorbetts geführt wird (reine Inertmaterialschüttungen werden nicht zum Katalysatorfestbett gerechnet).It is favorable in general for the above-described heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of propane if the total catalyst charge (sum over all beds) with the total amount of propane and propylene is ≥ 500 Nl / l ·h and ≦ 20000 Nl / l ·h ( typical values are 1500 Nl / l · h to 2500 Nl / l · h). The maximum reaction temperature within an individual fixed catalyst bed is advantageously maintained at 500 ° C to 600 ° C. With particular advantage, the reaction gas mixture input gas in the above-described heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation in the tray reactor only from Fresh propane and recirculated from the partial oxidation in the dehydrogenation cycle gas resulting from the partial oxidation containing a sufficient amount of water vapor to cause a satisfactory service life of Dehydrierkatalysatorbetten. That is to say, the comparative examples and the example can also be carried out in the described tray reactors if the addition of the extra water vapor in the dehydrogenation is dispensed with. Moreover, the statements made in DE-A 10 2005 009 885, DE-A 10 2005 010111, DE-A 10 2005 009 891, DE-A 10 2005 013 039 and DE-A 10 2004 032 129 on such procedures apply , The amount of reaction gas mixture in standard liters (= N1, the volume in liters which the corresponding reaction gas mixture amount would assume under normal conditions (0 ° C., 1 bar)) is also understood in this document to mean the loading of a catalyst bed catalyzing a reaction step per hour through one liter of catalyst bed (eg fixed catalyst bed). The load can also be related to only one component of the reaction gas mixture. Then it is the amount of this component in Nl / lh which is passed through one liter of the catalyst bed per hour (pure inert material beds are not counted as fixed catalyst bed).

Nachteilig am beschriebenen Verfahren des Standes der Technik ist, dass nahezu alle Katalysatoren, die die Dehydrierung des Propan katalysieren, auch die Verbrennung (vollständige Oxidation von Propan und Propylen zu Kohlenoxiden und Wasserdampf) von Propan und Propylen mit molekularem Sauerstoff katalysieren und molekularer Sauerstoff normalerweise aber bereits im in die heterogen katalysierte partielle Dehydrierung des Propan rückgeführten Kreisgas aus der Partialoxidation enthalten ist. Dies rührt daher, dass aus Gründen einer erhöhten Katalysatorstandzeit bei der heterogen katalysierten Partialoxidation der molekulare Sauerstoff, gemessen an der Stöchiometrie der Partialoxidation, normalerweise im Überschuss verwendet wird. Die katalysierte Verbrennungsreaktion dieses molekularen Sauerstoff mit im Reaktionsgemischeingangsgas enthaltenem Propan und/oder Propylen mindert die Selektivität der Propenbildung im Rahmen der heterogen katalysierten partiellen Propandehydrierung.adversely the described method of the prior art is that almost all catalysts that catalyze the dehydrogenation of propane, also the combustion (complete Oxidation of propane and propylene to carbon oxides and water vapor) catalyze propane and propylene with molecular oxygen and molecular oxygen normally but already in the heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of propane recycled cycle gas from the partial oxidation is included. This is due to the fact that for the sake of a increased Catalyst life in heterogeneously catalyzed partial oxidation the molecular oxygen, measured by the stoichiometry of the partial oxidation, usually in excess is used. The catalyzed combustion reaction of this molecular Oxygen with propane contained in the reaction mixture input gas and / or propylene reduces the selectivity of propene formation in the frame the heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation.

Es wurde deshalb auch schon vorgeschlagen (siehe DE-A 102 11 275), im Rahmen einer mehrstufigen Herstellung von Acrolein und/oder Acrylsäure aus Propan die heterogen katalysierte partielle Propandehydrierung so auszuführen, dass man das der Dehydrierzone entnommene Produktgas in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufteilt, um nur eine der beiden Teilmengen der Partialoxidation zuzuführen, während die andere Teilmenge als Bestandteil des Reaktionsgasgemischeingangsgases in die Dehydrierung rückgeführt wird. Der in diesem aus der Dehydrierung selbst kommenden Kreisgas enthaltene molekulare Wasserstoff, soll dann das im Reaktionsgasgemischeingangsgas enthaltene Propan und gegebenenfalls Propylen vor dem in diesem Eingangsgas gleichfalls enthaltenen molekularen Sauerstoff schützen. Dieser Schutz fußt darauf, dass die normalerweise durch die selben Katalysatoren heterogen katalysierte Verbrennung von molekularem Wasserstoff zu Wasser gegenüber der Vollbrennung von Propan und/oder Propylen kinetisch bevorzugt ist.It was therefore already proposed (see DE-A 102 11 275), in the context of a multi-stage production of acrolein and / or acrylic acid Propane heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation so perform, in that the product gas taken from the dehydrogenation zone is divided into two parts identical composition divides to only one of the two subsets to supply the partial oxidation, while the other subset as part of the reaction gas mixture input gas is recycled to the dehydrogenation. The circulating gas contained in this from the dehydrogenation itself molecular hydrogen, should then that in the reaction gas mixture input gas contained propane and optionally propylene before in this Input gas also protect contained molecular oxygen. This Protection is based insist that they are usually heterogeneous by the same catalysts catalyzed combustion of molecular hydrogen to water over the Full combustion of propane and / or propylene is kinetically preferred.

In der DE-A 102 11 275 wird auch bereits die Dehydrierkreisgasführung mittels des Strahlpumpenprinzips offenbart (sie wird auch als Schlaufenfahrweise bezeichnet). Ferner wird in dieser Schrift die Möglichkeit angesprochen, dem Reaktionsgasgemisch in der Propandehydrierung zusätzlich molekularen Wasserstoff zuzusetzen. Über das Erfordernis, den molekularen Wasserstoff in den Treibstrahl für die Strahlpumpe in bestimmter Zufuhrhierarchie zuzudosieren, schweigt sich die DE-A 102 11 275 aus.In DE-A 102 11 275 is already the Dehydrierkreisgasführung means of the jet pump principle (it is also referred to as a loop method designated). Furthermore, in this document the possibility is addressed, the Reaction gas mixture in the propane dehydrogenation additionally molecular Add hydrogen. about the requirement of molecular hydrogen in the propellant jet for the Metering jet pump in certain feed hierarchy is silent DE-A 102 11 275.

Die DE-A 10 2004 032 129 und DE-A 10 2005 013 039 schlägt vor, die Rückführung des aus der heterogen katalysierten Partialoxidation herrührenden, molekularen Sauerstoff enthaltenden, Kreisgases nicht in das Reaktionsgasgemischeingangsgas für die heterogen katalysierte partielle Propandehydrierung hinein vorzunehmen. Vielmehr soll die Rückführung erst noch einem bestimmten Dehydrierumsatz in das Reaktionsgasgemisch der Dehydrierung erfolgen. Dabei wird auch in der DE-A 10 2004 032 129 auch vorgeschlagen, vorab dieser Rückführung dem Reaktionsgasgemisch der Dehydrierung zusätzlich externen molekularen Wasserstoff zuzusetzen. Des weiteren wird auch in der DE-A 10 2004 032 129 die Schlaufenfahrweise für die Dehydrierung propagiert. Treibstrahl ist dabei ausschließlich das aus der Partialoxidation in die Dehydrierung rückgeführte Kreisgas.The DE-A 10 2004 032 129 and DE-A 10 2005 013 039 suggest that the repatriation of the from the heterogeneously catalyzed partial oxidation, molecular oxygen-containing, circulating gas not in the reaction gas mixture input gas for the to carry out heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation. Rather, the repatriation is only still a certain Dehydrierumsatz in the reaction gas mixture the dehydration. It is also in DE-A 10 2004 032 129 also suggested, in advance of this recycling the reaction gas mixture the dehydration in addition add external molecular hydrogen. Furthermore, it will too in DE-A 10 2004 032 129 the loop procedure for the dehydrogenation propagated. Propulsion jet is exclusively from the partial oxidation recycled gas recirculated to the dehydrogenation.

Diese Betriebsweise ist jedoch insofern nachteilig, als bei ihr der extern zudosierte molekulare Wasserstoff noch in signifikanter Teilmenge als Bestandteil des Produktgasgemischs aus der Dehydrierung in die Partialoxidation geführt wird, ohne dass sein Schutzpotential zuvor umfassend genutzt worden wäre. Des weiteren bringt die Strahlpumpe auch die Teilmenge des Produktgasgemischs aus der partiellen Dehydrierung auf einen erhöhten Druck, die in die Partialoxidation entlassen wird. Vorab der Partialoxidation ist jedoch normalerweise in jedem Fall eine zusätzliche Kompression des entsprechenden Reaktionsgasgemischausgangsgases mittels eines separaten Kompressor erforderlich, um den mit der Partialoxidation einhergehenden Druckverlust auszugleichen. Unter Druck wird in der Regel auch die Wandlung des Produktgasgemischstroms A-Teilstrom 2 in den Produktgasgemischstrom A' durchgeführt. Vor diesem Hintergrund ist eine wie beschrieben einhergehenden Druckbelastung der Strahlpumpe wenig zweckmäßig.However, this mode of operation is disadvantageous insofar as the externally added molecular hydrogen is still conducted in a significant subset thereof as part of the product gas mixture from the dehydrogenation into the partial oxidation, without its protective potential having been extensively used beforehand. Furthermore, the jet pump also brings the partial amount of the product gas mixture from the partial dehydrogenation to an elevated pressure, which is discharged into the partial oxidation. However, prior to partial oxidation, additional compression of the corresponding reaction gas mixture starting gas by means of a separate compressor is normally required in each case to reduce the pressure associated with the partial oxidation compensate for loss. Under pressure, the conversion of the product gas mixture stream A partial stream is usually 2 carried out in the product gas mixture stream A '. Against this background, a pressure load on the jet pump, which is associated as described, is not very expedient.

Die DE-A 10 2005 009 885 empfiehlt vor diesem Hintergrund im Ausführungsbeispiel II eine Schlaufenfahrweise, bei dem das Reaktionsgasgemischeingangsgas für die heterogen katalysierte partielle Dehydrierung des Propans zusammengesetzt ist aus Kreisgas, das aus der Partialoxidation rückgeführt wird, aus Frischpropan, aus externem molekularem Wasserstoff, aus einer minimalen Menge an externem Wasserdampf und aus der Dehydrierung selbst rückgeführtem Kreisgas (auf den externen Wasserdampf könnte auch verzichtet werden). Als Treibstrahl wird ein Gemisch aus Frischpropan, externem molekularem Wasserstoff, Kreisgas aus der Partialoxidation und externem Wasserdampf verwendet. Hinsichtlich einer einzuhaltenden Zudosierungsabfolge bei der Treibstrahlerzeugung schweigt sich die DE-A 10 2005 009 885 aus. Dies rührt daher, dass die Anmelderin zum damaligen Zeitpunkt, zu dem die betriebene Versuchsanlage aus Edelstahl neu war, keine Hinweise auf das Erfordernis einer speziellen Zudosierungsabfolge hatte. Inzwischen hat sich jedoch gezeigt, dass im Verlauf längerer Betriebszeit sich in Anlagen aus Edelstahl oder aus konventionellem Stahl (d. h., allgemein aus Stahl) in geringsten Mengen ansetzender Flugrost die Verbrennung von molekularem Wasserstoff mit molekularem Sauerstoff katalysiert. Dies ist insofern von Nachteil, als die dabei gebildete Verbrennungswärme zumindest teilweise nicht dort zur Geltung kommt, wo sie benötigt wird, nämlich bei der endothermen Dehydrierung. Vielmehr verpufft sie selbst bei angestrebter adiabater Dehydrierung wenigstens teilweise, da eine ideale adiabate Reaktionsvorrichtung nicht realisierbar ist. Dies bedingt entweder die Notwendigkeit einer Zufuhr von externer Wärme, mit der in der Regel an den Wärmeübertragungsflächen unerwünschte Crackprozesse der involvierten Kohlenwasserstoffe einhergehen, oder es resultieren Dehydrierumsätze die signifikant vermindert sind. Beides ist von Nachteil.The DE-A 10 2005 009 885 recommends against this background in the exemplary embodiment II a loop procedure in which the reaction gas mixture input gas for the heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of the propane composed is from recycled gas, which is recycled from the partial oxidation, from fresh propane, from external molecular hydrogen, from a minimal amount on external water vapor and from the dehydrogenation itself recycled circulating gas (on the external water vapor could also be waived). The propulsion jet is a mixture of fresh propane, external molecular hydrogen, recycled gas from the partial oxidation and external steam used. With regard to a dosing order to be kept in propulsion jet production, DE-A 10 2005 009 is silent 885 off. This is because that the applicant at the time, to which the operated Stainless steel test facility was new, no indication of the requirement had a special Zudosierungsabfolge. Meanwhile, however, has changed shown that over a longer period of operation in stainless steel or conventional steel equipment (i.e. h., generally made of steel) in the smallest amounts applying rust the combustion of molecular hydrogen with molecular oxygen catalyzed. This is disadvantageous insofar as the heat of combustion formed thereby at least partially not where it is needed, namely in endothermic dehydration. Rather, she fizzles herself envisaged adiabatic dehydration at least partially, as a ideal adiabatic reaction device is not feasible. This conditioned either the need for a supply of external heat, with the usually undesirable on the heat transfer surfaces cracking processes the hydrocarbons involved are involved or result dehydrogenation conversions which are significantly reduced. Both are disadvantageous.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Acrolein, oder Acrylsäure oder deren Gemisch aus Propan zur Verfügung zu stellen, das die beschriebenen Nachteile entweder nicht mehr, oder allenfalls nur noch in verminderter Form aufweist.The Object of the present invention was therefore to provide an improved Process for the preparation of acrolein, or acrylic acid or To provide their mixture of propane, the described Disadvantages either no longer, or at best only in a reduced Form has.

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

  • A) dem Einlass in eine erste Reaktionszone A einen Reaktionsgasgemischeingangsstrom A zuführt, der durch Zusammenführung von wenigstens vier voneinander verschiedenen gasförmigen Ausgangsströmen 1, 2, 3 und 4 mit der Maßgabe erzeugt wurde, dass die drei gasförmigen Ausgangsströme 1, 2 und 3 Propan enthalten, der gasförmige Ausgangsstrom 4 molekularer Wasserstoff und der gasförmige Ausgangsstrom 3 Frischpropan ist, den Reaktionsgasgemischeingangsstrom A in der Reaktionszone A durch wenigstens ein Katalysatorbett führt, an welchem, gegebenenfalls unter Zufuhr weiterer Gasströme, durch partielle heterogen katalysierte Dehydrierung des Propan ein Propan und Propylen enthaltender Produktgasgemischstrom A gebildet wird, den Produktgasgemischstrom A durch den Auslass aus der ersten Reaktionszone A aus selbiger herausführt und dabei in zwei Produktgasgemisch A-Teilströme 1 und 2 mit identischer Zusammensetzung aufteilt und den Produktgasgemisch A-Teilstrom 1 in erster Kreisgasfahrweise als gasförmigen Ausgangsstrom 1 in die erste Reaktionszone A rückführt, den Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 gegebenenfalls in eine erste Trennzone A führt, um in selbiger von in ihm enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen Bestandteilen eine Teilmenge oder mehr abzutrennen, und dadurch einen verbleibenden, Propan und Propylen enthaltenden, Produktgasgemischstrom A' zu erzeugen,
  • B) den Produktgasgemischstrom A-Teilstrom 2 oder den Produktgasgemischstrom A' in einer zweiten Reaktionszone B zur Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors verwendet und in dem wenigstens einen Oxidationsreaktor das im Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 oder im Produktgasgemischstrom A' enthaltene Propylen einer selektiven heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation mit molekularem Sauerstoff zu einem Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch als Zielprodukt, nicht umgesetztes Propan und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen sowie überschüssigen molekularen Sauerstoff enthaltenden Produktgasgemischstrom B unterwirft, den Produktgasgemischstrom B aus der Reaktionszone B herausführt und in einer zweiten Trennzone B im Produktgasgemischstrom B enthaltenes Zielprodukt abtrennt und von dem dabei verbleibenden, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden Restgas wenigstens eine nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltende Teilmenge in zweiter Kreisgasfahrweise als gasförmigen Ausgangsstrom 2 mit der Maßgabe in die Reaktionszone A rückführt, dass man die gasförmigen Ausgangströme 2, 3 und 4 sowie gegebenenfalls zusätzliche vom gasförmigen Ausgangsstrom 1 verschiedene gasförmige Ausgangsströme zu einem gasförmigen Treibstrahlgemischstrom vereinigt und anschließend mit dem gasförmigen Treibstahlgemischstrom als Treibstrahl eine Strahlpumpe, die eine Treibdüse, eine Mischstrecke, einen Diffusor und einen Saugstutzen umfasst, betreibt, wobei die Förderrichtung des durch die Treibdüse über die Mischstrecke und den Diffuser entspannten Treibstrahls in den Einlass der ersten Reaktionszone A sowie die Saugwirkung des Saugstutzens in Richtung des den Produktgasgemischstrom A führenden Auslass der ersten Reaktionszone A weist und dabei durch den im Saugstutzen erzeugten Unterdruck unter Aufteilung des Produktgasgemischstroms A in die beiden Teilströme 1 und 2 den Produktgasgemisch A-Teilstrom 1 ansaugt, bei gleichzeitiger Vermischung mit dem Treibstrahl durch die Mischstrecke über den Diffusor transportiert und den dabei gebildeten Reaktionsgasgemischeingangsstrom A in den Einlass der ersten Reaktionszone A entlässt, gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man zunächst die gasförmigen Ausgangsströme 2 und 3 sowie gegebenenfalls zusätzliche, von den gasförmigen Ausgangsströmen 1 und 4 verschiedene gasförmige Ausgangsströme in beliebiger Abfolge zu einem gasförmigen Ausgangsgemischstrom vereinigt und erst dem gasförmigen Ausgangsgemischstrom unter Ausbildung des gasförmigen Treibstrahlgemischstroms den gasförmigen Ausgangsstrom 4 beifügt.
Accordingly, a process for producing acrolein, or acrylic acid or its mixture of propane, wherein
  • A) the inlet into a first reaction zone A, a reaction gas mixture input stream A supplied by merging at least four mutually different gaseous output streams 1 . 2 . 3 and 4 was generated with the proviso that the three gaseous output currents 1 . 2 and 3 Propane contained, the gaseous output current 4 molecular hydrogen and the gaseous output stream 3 Fresh propane is the reaction gas mixture input stream A in the reaction zone A by at least one catalyst bed leads to which, optionally with the supply of additional gas streams, by partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane, a propane and propylene containing product gas mixture stream A, the product gas mixture stream A through the outlet of the first reaction zone A leads out of selbiger and thereby in two product gas mixture A partial streams 1 and 2 divided with identical composition and the product gas mixture A partial stream 1 in the first cycle gas mode as gaseous output current 1 returns to the first reaction zone A, the product gas mixture A partial stream 2 optionally, passing into a first separation zone A to separate a subset or more of the same from propane and propylene components contained therein and thereby to produce a remaining product gas mixture stream A 'containing propane and propylene,
  • B) the product gas mixture stream A partial stream 2 or the product gas mixture stream A 'used in a second reaction zone B for charging at least one oxidation reactor and in the at least one oxidation reactor that in the product gas mixture A partial stream 2 or Propylene contained in the product gas mixture stream A 'a selective heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation with molecular oxygen to an acrolein, or acrylic acid, or their mixture as the target product, unreacted propane and optionally unreacted propylene and excess molecular oxygen containing product gas mixture stream B, the product gas mixture stream B from the reaction zone B and in a second separation zone B in the product gas mixture stream B contained target product and separated from the remaining unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene-containing residual gas at least one unreacted propane, molecular oxygen and optionally not set propylene-containing subset in the second cycle gas mode of operation as a gaseous output stream 2 with the proviso in the reaction zone A that leads to the gaseous output currents 2 . 3 and 4 and optionally additional from the gaseous output stream 1 combines different gaseous output streams to a gaseous propellant jet mixed stream and then with the gaseous propellant mixed stream as propulsion jet, a jet pump, which includes a motive nozzle, a mixing section, a diffuser and an inlet, operates, wherein the conveying direction of the relaxed through the motive nozzle via the mixing section and the diffuser propellant jet in the inlet of the first reaction zone A and the suction of the suction nozzle in the direction of the product gas mixture stream A leading outlet of the first reaction zone A and thereby by the negative pressure generated in the suction under distribution of the product gas mixture stream A in the two partial streams 1 and 2 the product gas mixture A partial stream 1 sucks, transported with simultaneous mixing with the propulsion jet through the mixing section via the diffuser and the resulting reaction gas mixture input stream A discharges into the inlet of the first reaction zone A, found, which is characterized in that first the gaseous output streams 2 and 3 and optionally additional, from the gaseous output streams 1 and 4 different gaseous output streams combined in any sequence to form a gaseous starting mixture stream and only the gaseous starting mixture stream to form the gaseous propellant jet mixture stream, the gaseous output stream 4 accompanied.

Abgesehen vom kennzeichnenden Teil kann das erfindungsgemäße Verfahren wie die in den Schriften EP-A 117 146, US-A 3,161,670, DE-A 33 13 573, WO 01/96270, DE-A 103 160 39, DE-A 10 2005 013 039, DE-A 10 2004 032 129, DE-A 102 11 275, DE-A 102 45 585, DE-A 10 2005 009 891, DE-A 10 2005 010 111, DE-A 10 2005 022 798 und DE-A 10 2005 009 885 beschriebenen entsprechenden Verfahren durchgeführt werden.apart from the characterizing part, the inventive method as in the EP-A 117,146, US-A 3,161,670, DE-A 33 13 573, WO 01/96270, DE-A 103 160 39, DE-A 10 2005 013 039, DE-A 10 2004 032 129, DE-A 102 11 275, DE-A 102 45 585, DE-A 10 2005 009 891, DE-A 10 2005 010 111, DE-A 10 2005 022 798 and DE-A 10 2005 009 885 appropriate procedures are carried out.

Erfindungsgemäß bevorzugt erfolgt die Hinzufügung des gasförmigen Ausgangsstroms 4 zum gasförmigen Ausgangsgemischstrom (unter Ausbildung des Treibstrahlgemischstroms) innerhalb möglichst kurzer Zeit. Ferner erfolgt die Hinzufügung des gasförmigen Ausgangsstroms 4 zum gasförmigen Ausgangsgemischstrom (unter Ausbildung des Treibstrahlgemischstroms) so, dass vom Zeitpunkt der Ausbildung des Treibstrahlgemischstroms bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Reaktionsgasgemischeingangsstrom A das (in Strömungsrichtung) erste Katalysatorbett der Reaktionszone A mit Dehydrierkatalysator erreicht, nicht mehr als 30 Sekunden, vorzugsweise nicht mehr als 20 oder als 10 Sekunden, mit Vorteil nicht mehr als 7 Sekunden, besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Sekunden, ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 3 Sekunden und am Besten nicht mehr als 1 bzw. 0,5 oder 0,1 Sekunden vergeht.According to the invention, the addition of the gaseous output stream preferably takes place 4 to the gaseous starting mixture stream (forming the motive jet mixture stream) within the shortest possible time. Furthermore, the addition of the gaseous output stream takes place 4 to the gaseous starting mixture stream (forming the motive jet mixture stream) such that from the time of formation of the motive jet mixture stream to the time the reaction gas mixture input stream A reaches the first catalyst bed of the reaction zone A with dehydrogenation catalyst, not more than 30 seconds, preferably not more than 20 or 10 seconds, advantageously not more than 7 seconds, more preferably not more than 5 seconds, most preferably not more than 3 seconds, and most preferably not more than 1, 0.5 or 0.1 seconds ,

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

Erfindungsgemäß wird normalerweise wenigstens eine nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff, sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltende Teilmenge dieses Restgases (Hauptrestgases) in Kreisgasfahrweise als gasförmiger Ausgangsstrom 2 in die Reaktionszone A rückgeführt werden. Erfindungsgemäß zweckmäßig wird vielfach die Gesamtmenge dieses Restgases in die Reaktionszone A als gasförmiger Ausgangsstrom 2 rückgeführt.According to the invention, at least one unreacted propane, molecular oxygen, and optionally unreacted propylene containing subset of this residual gas (main residual gas) in Kreisgasfahrweise as gaseous output stream 2 be recycled to the reaction zone A. According to the invention, the total amount of this residual gas in the reaction zone A is often useful as gaseous output stream 2 recycled.

Insbesondere dann, wenn die Kondensation des Zielproduktes durch Absorption mittels eines organischen Lösungsmittels erfolgt, fällt in der Trennzone B in der Regel wenigstens ein zweites nicht umgesetztes Propan sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes restliches Gas an (bezogen auf darin enthaltendes Propan ist seine Menge im Vergleich zur Hauptrestgasmenge normalerweise wesentlich geringer). Dies ist darauf zurückzuführen, dass die sich bildende kondensierte Phase in gewissem Umfang auch nicht umgesetztes Propan sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen aufnimmt.Especially when the condensation of the target product by absorption by means of an organic solvent takes place, falls in the separation zone B usually at least a second unreacted propane and optionally unreacted propylene containing residual Gas (based on propane contained therein is its amount in Compared to the main residual gas quantity normally much lower). This is due to the fact that the forming condensed phase to some extent not converted propane and optionally unreacted propylene receives.

Im weiteren Verlauf der extraktiven, destillativen, kristallisativen und/oder desorptiven Abtrennung des Zielproduktes aus der kondensierten Phase, wird dieses nicht umgesetzte Propan sowie gegebenenfalls Propylen normalerweise als Bestandteil wenigstens einer weiteren Gasphase rückgewonnen und beim erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise ebenfalls in die Reaktionszone A rückgeführt.in the further course of the extractive, distillative, crystallizing and / or desorptive separation of the target product from the condensed Phase, this unreacted propane and, where appropriate Propylene usually as part of at least one other Gas phase recovered and in the method according to the invention preferably also recycled to the reaction zone A.

Dies kann z. B. im Gemisch mit dem Hauptrestgas erfolgen (in dieser Schrift dann Gesamtrestgas genannt). Es kann aber auch in Form eigenständiger in die Reaktionszone A rückzuführender Gasströme erfolgen. Selbstverständlich kann diese Rückfuhr in die Reaktionszone A auch als ein weiterer gasförmiger Ausgangsstrom erfolgen. Diese eigenständigen rückzuführenden Gasströme können an Sauerstoff frei, oder auch Sauerstoff enthaltend (Nebenrestgas) sein (z. B. wenn er durch Strippen mittels Luft oder am Kopf einer mittels Luft als Polymerisationsinhibitor gespülten Rektifikationskolonne anfällt).This can z. B. in a mixture with the main residual gas (in this document then called total residual gas). It can also be in the form of independent in the reaction zone A to be recycled gas flows respectively. Of course can this return in the reaction zone A as a further gaseous output stream respectively. These stand-alone returnee gas flows can free of oxygen, or also containing oxygen (secondary residual gas) (For example, if he stripping by air or at the head of a by means of air as a polymerization inhibitor rinsed rectification column accrues).

Sowohl Hauptrestgas, Gesamtrestgas als auch Nebenrestgas bilden im Sinne dieser Erfindung als gasförmigen Ausgangsstrom 2 in die Reaktionszone A rückführbares nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes Restgas. An molekularem Sauerstoff freies in der Trennzone B anfallendes nicht umgesetztes Propan sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes restliches Gas kann erfindungsgemäß im Gemisch mit Hauptrestgas und/oder Nebenrestgas (d. h., z. B. als Bestandteil von Gesamtrestgas) z. B. als Bestandteil des gasförmigen Ausgangsstroms 2 und/oder auch eigenständig (in diesem Fall handelt es sich nicht um in die Reaktionszone A im Sinne der Erfindung rückgeführtes Restgas) in die Reaktionszone A rückgeführt werden. Im letzteren Fall kann diese Rückführung ohne jedwede Beschränkung, d. h., z. B. auch als ein weiterer gasförmiger Ausgangsstrom erfolgen. Insbesondere dann, wenn man beim erfindungsgemäßen Verfahren in einer ersten Trennzone A vom Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 im wesentlichen alle in ihm enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen Bestandteile abtrennt und anschließend den dabei resultierenden Produktgasgemischstrom A' zur Beschickung des wenigstens einen Oxidationsreaktors verwendet, wird man beim erfindungsgemäßen Verfahren im wesentlichen die Gesamtmenge der in der Trennzone B anfallenden, nicht umgesetztes Propan sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden Gasströme in die Reaktionszone A rückführen, und dies vorzugsweise als Bestandteil von Gesamtrestgas als gasförmigem Ausgangsstrom 2. Teilmengen könnten (wie z. B. in der DE-A 10 2004 032 129 beschrieben) gegebenenfalls aber auch für andere Zwecke, wie z. B. zur Energieerzeugung und/oder Synthesegasherstellung und/oder als Verdünnungsgas in der Reaktionszone B weiterverwendet werden. In der Regel wird man im vorbeschriebenen Fall jedoch wenigstens die Hälfte oder zwei Drittel (d. h., 50 Vol.-% oder 66,6 Vol.-%), bevorzugt wenigstens drei Viertel und ganz besonders bevorzugt die Gesamtmenge des vorgenannten in der Trennzone B anfallenden (jeweils individuell bezüglich des Haupt- und/oder Neben- bzw. Gesamt-) Restgases in die Reaktionszone A, erfindungsgemäß bevorzugt als Bestandteil des gasförmigen Ausgangsstroms 2, rückführen. Fällt in der Trennzone B nur ein nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und nicht umgesetztes Propylen enthaltender Restgasstrom an (dies ist häufig der Regelfall), wird dieser, insbesondere dann, wenn man beim erfindungsgemäßen Verfahren in einer ersten Trennzone A vom Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 im wesentlichen alle in ihm enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen Bestandteile abtrennt und anschließend den dabei resultierenden Produktgasgemischstrom A' zur Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors verwendet, erfindungsgemäß bevorzugt vollständig (gegebenenfalls abzüglich einer in die Reaktionszone B als Verdünnungsgas geführten Teilmenge von identischer Zusammensetzung) als gasförmigen Ausgangsstrom 2 in die Reaktionszone A rückgeführt. Er kann dann aber auch in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufgeteilt und, wie vorstehend beschrieben, nur eine Teilmenge als gasförmiger Ausgangsstrom 2 in die Reaktionszone A rückgeführt und die andere Teilmenge anderweitig weiterverwendet werden. Fällt in der Trennzone B mehr als ein solcher Restgasstrom an, so können diese Restgasströme (wie bereits erwähnt) erfindungsgemäß gemeinsam (z. B. zusammengeführt) als gasförmiger Ausgangsstrom 2 in die Reaktionszone A rückgeführt werden. Selbstverständlich kann die Rückführung dieser Restgasströme in die Reaktionszone A aber auch einzeln erfolgen. Auch kann eine Teilmenge des Restgases nicht als gasförmiger Ausgangsstrom 2 sondern erst längs des Reaktionspfads der heterogen katalysierten Dehydrierung des Propans in der Reaktionszone A in die Reaktionszone A rückgeführt werden. Unter dem Reaktionspfad der heterogen katalysierten Dehydrierung des Propans in der ers ten Reaktionszone A soll dabei der Strömungsweg des im Reaktionsgasgemischeingangsstrom A enthaltenen Propan durch die Reaktionszone A in Abhängigkeit vom dehydrierenden Umsatz (der Umsatz in der heterogen katalysierten Dehydrierung) dieses Propans verstanden.Both main residual gas, total residual gas and secondary residual gas form in the sense of this invention as a gaseous output stream 2 in the reaction zone A traceable unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene containing residual gas. Unreacted propane obtained in the separation zone B and any unconverted propylene-containing residual gas which is free of molecular oxygen can, according to the invention, be mixed with main residual gas and / or secondary residual gas (ie, eg as constituent of total residual gas). B. as part of the gaseous output stream 2 and / or independently (in this case, it is not recycled to the reaction zone A in the context of the invention residual gas) are recycled to the reaction zone A. In the latter case, this feedback without any restriction, ie, z. B. also take place as a further gaseous output stream. In particular, when in the process according to the invention in a first separation zone A from the product gas mixture A partial stream 2 substantially all contained in it, separate from propane and propylene components and then used the resulting product gas mixture stream A 'to feed the at least one oxidation reactor, is In the process according to the invention, essentially the total amount of unreacted propane obtained in the separation zone B and optionally unreacted propylene-containing gas streams are returned to the reaction zone A, preferably as a component of total residual gas as a gaseous output stream 2 , Subsets could (as described for example in DE-A 10 2004 032 129) but optionally also for other purposes, such as. B. for power generation and / or synthesis gas production and / or as a diluent gas in the reaction zone B continue to be used. In general, however, in the case described above, at least half or two-thirds (ie, 50% by volume or 66.6% by volume), preferably at least three quarters, and very particularly preferably the total amount of the abovementioned occurring in the separation zone B. (Each individually with respect to the main and / or secondary or total) residual gas in the reaction zone A, according to the invention preferably as part of the gaseous output stream 2 , return. If in the separation zone B only an unreacted propane, molecular oxygen and unreacted propylene containing residual gas flow to (this is often the case), this is, especially if in the process according to the invention in a first separation zone A from the product gas mixture A partial stream 2 essentially all contained in it, separate from propane and propylene components and then the resulting product gas mixture stream A 'used to charge at least one oxidation reactor, according to the invention preferably completely (optionally less one guided into the reaction zone B as a diluent partial amount of identical composition) as gaseous output current 2 recycled to the reaction zone A. However, it can then be divided into two subsets of identical composition and, as described above, only a partial amount as gaseous output stream 2 returned to the reaction zone A and the other subset can be used elsewhere. If more than one such residual gas stream precipitates in the separation zone B, these residual gas streams (as already mentioned) can be jointly (for example, combined) according to the invention as a gaseous output stream 2 be recycled to the reaction zone A. Of course, the return of these residual gas streams in the reaction zone A but also be done individually. Also, a subset of the residual gas is not a gaseous output stream 2 but only along the reaction path of the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane in the reaction zone A in the reaction zone A are recycled. Under the reaction path of the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of the propane in the ERS th reaction zone A while the flow path of the propane contained in the reaction gas mixture input stream A through the reaction zone A in dependence on the dehydrogenating reaction (the order in the heterogeneously catalyzed dehydrogenation) of this propane.

Normalerweise besteht als gasförmiger Ausgangsstrom 2 in die Reaktionszone A rückgeführtes Restgas beim erfindungsgemäßen Verfahren zu ≥ 70 Vol.-%, häufig zu ≥ 80 Vol.-% und vielfach zu ≥ 90 Vol.-%, meist zu ≥ 95 Vol.-%, oder zu ≥ 98 Vol.-% aus Bestandteilen, deren Siedepunkt bei Normaldruck (1 bar) ≤ –30°C beträgt.Normally exists as gaseous output current 2 in the inventive method recycled residual gas in the inventive method to ≥ 70 vol .-%, often ≥ 80 vol .-% and often to ≥ 90 vol .-%, usually to ≥ 95 vol .-%, or to ≥ 98 vol. -% of constituents whose boiling point at normal pressure (1 bar) is ≤ -30 ° C.

Insbesondere dann, wenn man beim erfindungsgemäßen Verfahren in einer ersten Trennzone A vom Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 im wesentlichen alle in ihm enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen Bestandteile abtrennt und anschließend den dabei resultierenden Produktgasgemischstrom A' zur Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors verwendet, umfasst die Zusammensetzung des gasförmigen Ausgangsstromes 2 in typischer Weise:
0 bis 2 Vol.-%, vielfach 0 bis 1 Vol.-%, häufig 0 bis 0,5 Vol.-% Propen;
0 bis 2 Vol.-%, vielfach 0 bis 1 Vol.-%, häufig 0 bis 0,5 Vol.-% Acrolein;
0 bis 0,5 Vol.-%, vielfach 0 bis 0,1 Vol.-%, häufig 0 bis 0,05 Vol.-% Acrylsäure;
0 bis 4 Vol.-%, vielfach 0 bis 2 Vol.-%, häufig 0 bis 1,5 Vol.-% COx;
10 bis 50 Vol.-%, vielfach 20 bis 30 Vol.-% Propan;
0 bis 70 Vol.-%, vielfach 40 bis 70 Vol.-% N2;
1 bis 10 Vol.-%, vielfach 2 bis 5 Vol.-%, häufig 2,5 bis 3,5 Vol.-% O2 und > 0 bis 15 Vol.-% H2O.
In particular, when in the process according to the invention in a first separation zone A from the product gas mixture A partial stream 2 essentially all components contained in it, separated from propane and propylene and then the resulting product gas mixture stream A 'used to charge at least one oxidation reactor, comprising the composition of the gaseous output stream 2 typically:
0 to 2 vol.%, Often 0 to 1 vol.%, Often 0 to 0.5 vol.% Propene;
0 to 2 vol.%, Often 0 to 1 vol.%, Often 0 to 0.5 vol.% Acrolein;
0 to 0.5 vol.%, Often 0 to 0.1 vol.%, Often 0 to 0.05 vol.% Of acrylic acid;
0 to 4 vol.%, Often 0 to 2 vol.%, Often 0 to 1.5 vol.% CO x ;
10 to 50% by volume, often 20 to 30% by volume of propane;
0 to 70 vol.%, Often 40 to 70 vol.% N 2 ;
1 to 10 vol.%, Often 2 to 5 vol.%, Often 2.5 to 3.5 vol.% O 2 and> 0 to 15 vol.% H 2 O.

Häufig weist der gasförmige Ausgangsstrom 2 beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Temperatur von 50 bis 200°C, bzw. von 70 bis 130°C sowie einen Druck von 1,5 bis 5 bar, vorzugsweise von 3 bis 4 bar auf.Often the gaseous output current 2 in the inventive method, a temperature of 50 to 200 ° C, or from 70 to 130 ° C and a pressure of 1.5 to 5 bar, preferably from 3 to 4 bar.

Typische Temperaturen für den gasförmigen Ausgangsstrom 3 liegen bei 0 bis 50°C, häufig bei 5 bis 20°C, bei Drücken von 3 bis 6 bar bzw. 4 bis 5 bar.Typical temperatures for the gaseous output stream 3 are at 0 to 50 ° C, often at 5 to 20 ° C, at pressures of 3 to 6 bar or 4 to 5 bar.

Gemäß der erfindungsgemäßen Verfahrensweise muss der gasförmige Ausgangsstrom 4 „molekularer Wasserstoff" sein. Darunter sollen in dieser Schrift Gasströme verstanden werden, die entweder nur aus molekularem Wasserstoff oder die zu wenigstens 50 Vol,-%, vorzugsweise zu wenigstens 60 Vol.-%, oder zu wenigstens 70 Vol.-%, oder zu wenigstens 80 Vol.-%, oder zu wenigstens 90 Vol.-%, oder zu wenigstens 95 Vol.-% bzw. zu wenigstens 98 Vol.-% bzw. zu wenigstens 99 Vol.-% aus molekularem Wasserstoff und in der jeweiligen Restmenge aus einem Inertgas bestehen. Als Inertgas soll in dieser Schrift ganz generell ein Reaktionsgasbestandteil verstanden werden, der sich unter den Bedingungen der entsprechenden Reaktion (im vorgenann ten Fall der heterogen katalysierten Dehydrierung) im wesentlich 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. Beispiele für solche Inertgase sind N2, Edelgase, CO2 oder auch Wasserdampf.According to the procedure of the invention, the gaseous output stream 4 This is to be understood in this document gas flows, either only of molecular hydrogen or at least 50 vol%, preferably at least 60 vol .-%, or at least 70 vol .-%, or at least 80% by volume, or at least 90% by volume, or at least 95% by volume or at least 98% by volume or at least 99% by volume of molecular hydrogen and in the respective In this document, the term "inert gas" is to be understood more generally to mean a reactant gas constituent which essentially behaves as inert under the conditions of the corresponding reaction (in the above-mentioned case of heterogeneously catalyzed dehydrogenation) and considers each inert reactant constituent per se - remains more than 95 mol .-%, preferably more than 99 mol .-% chemically unchanged.Examples of such inert gases are N 2 , noble gases, CO 2 or water vapor.

Erfindungsgemäß zweckmäßig weist der gasförmige Ausgangsstrom 4 beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Temperatur von 20 bis 100°C, häufig 40 bis 60°C und einen Druck im Bereich von 1 bis 5 bar auf.Expedient according to the invention, the gaseous output current 4 in the inventive method, a temperature of 20 to 100 ° C, often 40 to 60 ° C and a pressure in the range of 1 to 5 bar.

Vorteilhaft ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem 60 bis 90 mol.-%, vorzugsweise 75 bis 85 mol.-% des im Reaktionsgasgemischeingangstrom A enthaltenen molekularen Wasserstoff dem Produktgasgemisch A-Teilstrom 1 (gasförmiger Ausgangsstrom 1) entstammt und die verbleibenden 10 bis 40 mol-%, bzw. 15 bis 25 mol.-% dem gasförmigen Ausgangsstrom 4.An inventive method is advantageous in which 60 to 90 mol .-%, preferably 75 to 85 mol .-% of the molecular hydrogen contained in the reaction gas mixture inlet stream A the product gas mixture A partial stream 1 (gaseous output current 1 ) and the remaining 10 to 40 mol%, or 15 to 25 mol .-% of the gaseous output stream 4 ,

Als über die gasförmigen Ausgangsströme 1 bis 4 hinausgehende gasförmige Ausgangsströme kommt insbesondere Wasserdampf bzw. Sprühnebel aus feinteiligen Wassertröpfchen in Betracht. In zweckmäßiger Weise weist ein solcher, z.B. gasförmiger Ausgangsstrom 5 aus Wasserdampf eine Temperatur von 100 bis 200°C, häufig 120 bis 160°C, und einen Druck von 1 bar bis 4 bar auf.As about the gaseous output currents 1 to 4 In addition to gaseous output streams is especially water vapor or spray of finely divided water droplets into consideration. Conveniently, such, for example, gaseous output current 5 from steam, a temperature of 100 to 200 ° C, often 120 to 160 ° C, and a pressure of 1 bar to 4 bar.

Erfindungsgemäß wird man einen solchen aus Wasserdampf bestehenden gasförmigen Ausgangsstrom 5 beim erfindungsgemäßen Verfahren im gasförmigen Ausgangsgemischstrom integrieren, bevor man zu letzterem den gasförmigen Ausgangsstrom 4 hinzufügt.According to the invention, such a gaseous starting stream consisting of water vapor is obtained 5 integrate in the gaseous starting mixture stream in the process according to the invention, before the gaseous output stream to the latter 4 adds.

Die vorgenannte Integration erfolgt dabei zweckmäßig so, dass man zum gasförmigen Ausgangsstrom 2 zunächst den gasförmigen Ausgangsstrom 5 und zu dem dabei resultierenden gasförmigen Gemisch den gasförmigen Ausgangsstrom 3 hinzufügt.The aforementioned integration is carried out expedient so that one to the gaseous output stream 2 first the gaseous output current 5 and to the resulting gaseous mixture, the gaseous output stream 3 adds.

Der dabei erhaltene Ausgangsgemischstrom wird mit Vorteil erst dann durch einen indirekten Wärmeaustauscher geführt, um in selbigem den Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 abzukühlen (z.B. von 500 bis 600°C auf 150 bis 350°C) und gleichzeitig den Ausgangsstrom zu erwärmen (z. B. von 20 bis 200°C, auf 350 bis 530°C). Das Beisein von Wasserdampf mindert das Risiko einer mit der Erwärmung einhergehenden Verkokung. Danach erfolgt dann die erfindungsgemäß erforderlich Vereinigung des gasförmigen Ausgangsstroms 4 mit dem wie beschrieben auf Temperatur gebrachten Ausgangsgemischstrom unter Ausbildung des Treibstrahlgemischstroms. Letzterer weist erfindungsgemäß vorteilhaft eine Temperatur von 350 bis 550°C und einen Druck von 2 bis 5 bar auf.The resulting starting mixture stream is advantageously only then by an indirect heat led exchanger to selbigem in the product gas mixture A partial stream 2 to cool (eg from 500 to 600 ° C to 150 to 350 ° C) and at the same time to heat the output stream (eg from 20 to 200 ° C, to 350 to 530 ° C). The presence of water vapor reduces the risk of coking associated with heating. Then, according to the invention, the combination of the gaseous output stream takes place 4 with the initial mixture stream brought to temperature as described to form the motive jet mixture stream. The latter according to the invention advantageously has a temperature of 350 to 550 ° C and a pressure of 2 to 5 bar.

Die Mitverwendung von Wasserdampf als gasförmigem Ausgangsstrom 5 ist insbesondere für die Katalysatorstandzeit in der heterogen katalysierten partiellen Dehydrierung von Vorteil, wie im folgenden noch beschrieben werden wird. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird man jedoch auf die Mitverwendung eines solchen gasförmigen Ausgangsstroms 5 möglichst verzichten und es bei dem im gasförmigen Ausgangsstrom 2 mit Vorteil enthaltenen, von der im Rahmen der Partialoxidation erfolgenden Reaktionswasserbildung herrührenden Wasserdampf belassen. Wasserdampfgehalte im Reaktionsgasgemischeingangsstrom A von 1 bis 20 oder bis 15 bzw. bis 10 Vol.-%, häu4 bis 6 Vol.-%, haben sich erfindungsgemäß als zweckmäßig erwiesen.The co-use of water vapor as a gaseous output stream 5 is particularly advantageous for the catalyst lifetime in the heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation, as will be described below. According to the invention, however, it is advantageous to use such a gaseous output stream 5 avoid as possible and it in the gaseous output stream 2 contained with advantage, leaving from the occurring during the partial oxidation reaction water formation steam. Water vapor contents in the reaction gas mixture input stream A from 1 to 20 or to 15 or to 10 vol .-%, frequently 4 to 6 Vol .-%, have proved to be useful according to the invention.

Insbesondere dann, wenn man beim erfindungsgemäßen Verfahren den Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 in einer erfindungsgemäß weniger bevorzugten Variante als solchen zur Beschickung des wenigstens einen Oxidationsreaktor verwendet, ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, aus dem in der Trennzone B anfallenden Restgas wenigstens eine Teilmenge der in ihm enthaltenen von Propan, molekularem Sauerstoff und gegebenenfalls Propylen verschiedenen Bestandteile abzutrennen, bevor selbiges zur Bildung des gasförmigen Ausgangsstroms 2 herangezogen wird.In particular, when in the process according to the invention the product gas mixture A partial stream 2 in a less preferred variant of the invention used as such for feeding the at least one oxidation reactor, it is expedient according to the invention to separate from the residual gas accumulating in the separation zone B at least a portion of the constituents other than propane, molecular oxygen and optionally propylene present therein to form the gaseous output stream 2 is used.

Entsprechende Abtrennungen sind z. B. in der EP-A 117 146, der US-A 3,161,670, der DE-A 33 13 573, der DE-A 103 16 039 und in der DE-A 102 45 585 beschrieben.Appropriate Separations are z. In EP-A 117 146, US-A 3,161,670, DE-A 33 13 573, DE-A 103 16 039 and in DE-A 102 45 585 described.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es im Rahmen der in der Reaktionszone A anzuwendenden Schlaufenfahrweise günstig, wenn die Menge des Produktgasgemisch A-Teilstroms 1, bezogen auf die Gesamtmenge das Produktgasgemischstroms A, 25 bis 75 Vol.-% bzw. 30 bis 70 Vol.-%, vorteilhaft 40 bis 60 Vol.-% und besonders bevorzugt 50 Vol.-% beträgt.For the process according to the invention, it is favorable within the context of the loop procedure to be used in reaction zone A if the amount of product gas mixture A partial stream 1 , Based on the total amount of the product gas mixture stream A, 25 to 75 vol .-% and 30 to 70 vol .-%, preferably 40 to 60 vol .-% and particularly preferably 50 vol .-%.

Der Propanumsatz beim Durchgang des Reaktionsgasgemischeingangsstroms A, der sich erfindungsgemäß bevorzugt lediglich aus den gasförmigen Ausgangsströmen 1, 2, 3 und 4 sowie gegebenenfalls einem gasförmigen Ausgangsstrom 5 aus Wasserdampf konstituiert, kann beim erfindungsgemäßen Verfahren (bezogen auf den einmaligen Durchgang des Reaktionsgasgemischeingangsstroms A durch die Reaktionszone A sowie bezogen auf die Gesamtmenge aus im Reaktionsgasgemischeingangsstrom A enthaltenem Frischpropan und aus dem gasförmigen Ausgangsstrom 2 herrührendem Propan) 20 bis 30 mol-% betragen. Besonders günstig ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch dann, wenn der vorgenannte Propanumsatz 30 bis 60 mol-%, vorzugsweise 35 bis 55 mol-% und besonders bevorzugt 35 bis 45 mol-% beträgt.The propane conversion during the passage of the reaction gas mixture input stream A, which according to the invention preferably only from the gaseous output streams 1 . 2 . 3 and 4 and optionally a gaseous output stream 5 constituted by water vapor can in the process of the invention (based on the single passage of the reaction gas mixture input stream A through the reaction zone A and based on the total amount contained in the reaction gas mixture input stream A fresh propane and from the gaseous output stream 2 originating propane) is 20 to 30 mol%. However, the process according to the invention is particularly favorable when the abovementioned 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 partielle heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A bei einem Arbeitsdruck von 0,3 bis 10 bar, bzw. vorteilhaft bis 3 bar durchzuführen. Ein Beisein von Wasserdampf ermöglicht über die Wärmekapazität des Wassers einen Teil der Auswir kung 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. Eine solche Verdünnungswirkung kann auch durch Mitverwendung anderer Inertgase (z. B. N2, CO2 etc.) als weitere gasförmige Ausgangsströme bedingt werden. Diesen gegenüber weist Wasserdampf aber, wie bereits gesagt, zusätzlich eine vorteilhafte Wirkung auf die Katalysatorstandzeit in der Reaktionszone A auf.For the realization of the aforementioned propane conversions, it is favorable to carry out the partial heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A at a working pressure of 0.3 to 10 bar, or advantageously up to 3 bar. The presence of water vapor makes it possible, via the heat capacity of the water, to compensate for the effect of dehydrogenation on the endothermic effect and, on the other hand, dilution with steam reduces the educt and product partial pressure, which has a favorable effect on the equilibrium state of the dehydrogenation. Such a dilution effect can also be caused by the concomitant use of other inert gases (eg N 2 , CO 2, etc.) as further gaseous output streams. However, water vapor, as already mentioned, additionally has a beneficial effect on the catalyst lifetime in the reaction zone A.

3 zeigt zwei mögliche Ausgestaltungen einer solchen Reaktionszone A (die in 3 angegebenen Durchmesser haben die Dimension „mm"). Dabei bedeuten die numerischen Adressen:

  • 1 = Treibstrahlgemischstrom
  • 2 = Produktgasgemisch A-Teilstrom 2
  • 3 = Katalysatorfestbett
  • 4 = Treibdüse
  • 5 = Mischrohr
  • 6 = Diffusor
3 shows two possible embodiments of such a reaction zone A (which in 3 given diameter have the dimension "mm"), where the numeric addresses mean:
  • 1 = Motive jet mixed flow
  • 2 = Product gas mixture A partial flow 2
  • 3 = Fixed catalyst bed
  • 4 = Motive nozzle
  • 5 = Mixing tube
  • 6 = Diffuser

Der Treibstrahlgemischstrom kann dabei z. B. 148 t/h betragen, eine Temperatur von 486°C und einen Druck von 3,11 bar bzw. von 3,51 bar aufweisen. Der Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 beträgt in entsprechender Weise gleichfalls 148 t/h und kann z. B. in typischer Weise eine Temperatur von 600°C und einen Druck von 2,3 bar aufweisen.The motive jet mixture flow can be z. B. 148 t / h, a temperature of 486 ° C and a Pressure of 3.11 bar or 3.51 bar have. The product gas mixture A partial stream 2 is in a similar manner also 148 t / h and z. B. typically have a temperature of 600 ° C and a pressure of 2.3 bar.

D. h., der Druck auf der Saugseite kann 2,3 bar betragen. Dem entspricht ein Gesamtumwälzstrom von 296 t/h. Als Katalysator können z. B. Stränglinge mit einem Durchmesser von 1,5 mm und einer Länge von in typischer Weise 3 bis 7 mm gemäß Beispiel 4 der DE-A 102 19 879 verwendet werden (Gesamtmenge: z. B. 30 t). Die Schüttdichte derselben im Katalysatorfestbett kann z. B. bei 1200 kg/m3 (locker) bis 1350 kg/m3 (fest) liegen. Unmittelbar vor der Katalysatorschüttung würde dann ein Druck von typisch 2,71 bar vorliegen.D. h., The pressure on the suction side may be 2.3 bar. This corresponds to a total circulation of 296 t / h. As a catalyst z. For example, stranded rings with a diameter of 1.5 mm and a length of typically 3 to 7 mm according to Example 4 of DE-A 102 19 879 can be used (total amount: eg 30 t). The bulk density of the same in the fixed catalyst bed can, for. B. at 1200 kg / m 3 (loose) to 1350 kg / m 3 (fixed). Immediately before the catalyst bed, a pressure of typically 2.71 bar would then be present.

Die wesentlichen Gehalte des Reaktionsgasgemischeingangsstroms A sind typisch: Propen > 0 bis 25, vielfach 1 bis 10, häufig 2 bis 7 Vol-%; Acrolein 0 bis 1, vielfach 0 bis 0,5, häufig 0 bis 0,25 Vol.-%; Acrylsäure 0 bis 0,25, vielfach 0 bis 0,05, häufig 0 bis 0,03 Vol.-%; COx 0 bis 5, vielfach 0 bis 3, häufig 0 bis 2 Vol.-%; Propan 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 20 Vol.-%; Stickstoff 30 bis 80, vorzugsweise 50 bis 70 Vol.-%; Sauerstoff > 0 bis 5, vorzugsweise 1,0 bis 2,0 Vol.-%; H2O ≥ 0 bis 20, vorzugsweise 5,0 bis 10,0 Vol.-%; H2 0,5 bis 10, vorzugsweise 1 bis 5 Vol.-%. The essential contents of the reaction gas mixture input stream A are typical: propene > 0 to 25, often 1 to 10, often 2 to 7% by volume; acrolein 0 to 1, often 0 to 0.5, often 0 to 0.25 vol .-%; acrylic acid 0 to 0.25, often 0 to 0.05, often 0 to 0.03% by volume; CO x 0 to 5, often 0 to 3, often 0 to 2 vol .-%; propane 5 to 50, preferably 10 to 20% by volume; nitrogen 30 to 80, preferably 50 to 70% by volume; oxygen > 0 to 5, preferably 1.0 to 2.0% by volume; H 2 O ≥0 to 20, preferably 5.0 to 10.0% by volume; H 2 0.5 to 10, preferably 1 to 5 vol .-%.

Generell werden jedoch, wie bereits gesagt, möglichst geringe Wasserdampfgehalte im Reaktionsgasgemischeingangsstrom A bevorzugt und angestrebt. Mit zunehmendem in der Reaktionszone A angestrebtem Propanumsatz wächst das Erfordernis eines Beiseins signifikanter Wasserdampfmengen im Reaktionsgasgemischeingangsstrom A um befriedigende Standzeiten der Dehydrierkatalysatoren zu gewährleisten.As a general rule However, as already stated, the lowest possible water vapor contents in the reaction gas mixture input stream A preferred and desired. With increasing in the reaction zone A sought propane conversion grows the requirement for a significant amount of water vapor in the Reaction gas mixture input stream A to satisfactory service life to ensure the dehydrogenation catalysts.

Günstig ist es für das erfindungsgemäße Verfahren, wenn das molare Verhältnis von enthaltenem molekularem Wasserstoff zu enthaltenem molekularem Sauerstoff im Reaktionsgasgemischeingangsstrom A etwa 2 : 1 beträgt. Das molare Verhältnis von enthaltenem molekularem Wasserstoff zu enthaltenem Propan ist dabei im Reaktionsgasgemischeingangsstrom A in der Regel gleichzeitig ≤ 5. Das molare Verhältnis von im Reaktionsgasgemischeingangsstrom A enthaltenem Wasserdampf zu darin enthaltenem Propan wird beim erfindungsgemäßen Verfahren vielfach ≥ 0,05 bis 2 bzw. bis 1 betragen.Cheap is it for the method according to the invention, if the molar ratio from containing molecular hydrogen to molecular contained Oxygen in the reaction gas mixture input stream A is about 2: 1. The molar ratio of contained molecular hydrogen to be contained propane while in the reaction gas mixture input stream A usually at the same time ≤ 5. The molar relationship of water vapor contained in the reaction gas mixture input stream A. propane contained therein is used in the process according to the invention often ≥ 0.05 to 2 or to 1 amount.

Mit Vorteil wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Reaktionszone A so gestaltet, dass der Produktgasgemischstrom A nicht umgesetztes Propan und gewünschtes Propylen im molaren Verhältnis Propen zu Propan von 0,2 bzw. 0,3 bis 0,5 (gegebenenfalls bis 0,66) enthält.With Advantage is the process of the invention the reaction zone A designed so that the product gas mixture stream A unreacted propane and desired propylene in the molar relationship Propene to propane of 0.2 or 0.3 to 0.5 (optionally to 0.66) contains.

Grundsätzlich kann die partielle heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A (quasi) adiabat und dabei endotherm durchgeführt werden. Dabei wird der Reaktionsgasgemischeingangsstrom A mit einer Temperatur von 450°C bis 700°C (beziehungsweise von 550 bis 650°C) zum wenigstens einen Katalysatorbett geführt. Beim adiabaten Durchgang durch selbiges (es kommt sowohl ein Wirbelbett als auch ein Festbett in Betracht; ein Katalysatorfestbett ist erfindungsgemäß bevorzugt) wird sich das Reaktionsgasgemisch normalerweise infolge der Wasserstoffverbrennung zunächst erwärmen und dann je nach Umsatz und Verdünnung um etwa 30°C bis 200°C abkühlen. Niedrigere Reaktionstemperaturen ermöglichen längere Standzeiten des verwendeten Katalysatorbetts. Höhere Reaktionstemperaturen fördern erhöhte Umsätze.Basically the partial heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A (quasi) adiabatic and thereby be carried out endothermically. It is the Reaction gas mixture input stream A with a temperature of 450 ° C to 700 ° C (or from 550 to 650 ° C) led to at least one catalyst bed. At the adiabatic passage by the same (there is both a fluidized bed and a fixed bed into consideration; a fixed catalyst bed is preferred according to the invention) the reaction gas mixture will normally be due to hydrogen combustion first heat and then depending on sales and dilution around 30 ° C up to 200 ° C cooling down. Lower reaction temperatures allow longer life of the used Catalyst bed. higher Promote reaction temperatures increased Sales.

Anwendungstechnisch zweckmäßig wird man die heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A als Hordenreaktor verwirklichen.application point becomes appropriate the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A 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 der Reaktionsgasgemischeingangsstrom A 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 (Material zweckmäßig Si-haltige Stähle, insbesondere Edelstähle, z. B. vom Typ 1.4841).In expedient manner the reaction gas mixture input stream A is on its way from a catalyst bed to the next Catalyst bed, for example by passing over heated with hot gases heat exchanger surfaces (z. B. ribs) or by passing through heated with hot fuel gases pipes, subjected in the Horden reactor of a Zwischenerhitzung (material suitably Si-containing steels, especially stainless steels, z. B. of type 1.4841).

Wird der Hordenreaktor im übrigen adiabat betrieben, ist es für wie beschrieben bezogene Propanumsätze ≤ 30 mol-%, vor allem bei Verwendung der in der DE-A 199 37 107 beschriebenen Katalysatoren, insbesondere der beispielhaften Ausführungsformen, ausreichend, den Reaktionsgasgemischeingangsstrom A 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 als besonders günstig erweist. Für höhere Propanumsätze wird der Reaktionsgasgemischeingangsstrom A zweckmäßig auf höhere Temperaturen vorerhitzt in den Dehydrierreaktor geführt (diese können bis zu 700°C betragen) und innerhalb des Hordenreaktors in diesem erhöhten Temperaturbereich gehalten.Becomes the Horden reactor in the rest operated adiabatically, it is for as described, propane conversions ≤ 30 mol%, especially when used the catalysts described in DE-A 199 37 107, in particular the exemplary embodiments, sufficiently, the reaction gas mixture input stream A to a temperature from 450 to 550 ° C preheated to pass into the dehydrogenation reactor and within the tray reactor to keep in this temperature range. That is, the entire propane dehydrogenation is so at extremely low Temperatures to realize what the service life of the fixed catalyst beds as a particularly cheap proves. For higher propane conversions the reaction gas mixture input stream A is expedient to higher temperatures preheated into the dehydrogenation reactor (these can be up to to 700 ° C amount) and within the tray reactor in this elevated temperature range held.

Noch geschickter ist es, die vorstehend geschilderte Zwischenerhitzung auf direktem Weg durchzuführen (autotherme Fahrweise). Dazu wird dem Reaktionsgasgemischstrom normalerweise sowohl hinter dem ersten Katalysatorbett (in Strömungsrichtung betrachtet) als auch zwischen den nachfolgenden Katalysatorbetten in begrenztem Umfang molekularer Sauerstoff zugesetzt. So kann (in der Regel durch die Dehydrierkatalysatoren selbst katalysiert) eine begrenzte Verbrennung des im Reaktionsgasgemisch enthaltenen, im Verlauf der heterogen katalysierten Propandehydrierung gebildeten und/oder dem Reaktionsgasgemisch 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 Dehydrierkata lysator enthaltenden Betten im Hordenreaktor untergebracht sein). Erfindungsgemäß bevorzugt wird nur zur Bildung des Reaktionsgasgemischeingangsstroms A von außen molekularer Wasserstoff zugesetzt. 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 Katalysatorstandzeiten ermöglicht.It is even more clever to carry out the above described intermediate heating directly (autothermal mode). To this end, molecular oxygen is normally added to the reaction gas mixture stream both behind the first catalyst bed (viewed in the direction of flow) and between the subsequent catalyst beds. Thus, (usually catalysed by the dehydrogenation catalysts themselves) a limited combustion of the reaction gas mixture contained in the course of the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation and / or the reaction gas mixture added molecular hydrogen (possibly accompanied by a small extent propane combustion) (it may also be useful in terms of application, to insert catalyst beds in the tray reactor, which are charged with catalyst, which catalyzes the specific (selectively) the combustion of hydrogen (as such catalysts are, for example, those of the writings 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 housed in alternating manner with the Dehydrierkata lysator-containing beds in the tray reactor). Preferably, according to the invention, molecular hydrogen is added from the outside only to form the reaction gas mixture input stream A. 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 a decreasing or substantially constant temperature is possible, which allows particularly long catalyst life.

Generell sollte eine wie vorstehend beschriebene Sauerstoffeinspeisung so vorgenommen werden, dass der Sauerstoffgehalt des Reaktionsgasgemisches, bezogen auf die darin enthaltene Menge an molekularem Wasserstoff, 0,5 bis 50 bzw. bis 30, vorzugsweise 10 bis 25 Vol.-% beträgt (diese Relationen sind auch für die entsprechenden Gehalte im Reaktionsgasgemischeingangsstrom A günstig). 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 (bevorzugt wird 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, an oxygen feed as described above should be carried out so that the oxygen content of the reaction gas mixture, based on the amount of molecular hydrogen contained therein, 0.5 to 50 or 30, preferably 10 to 25 vol .-% (these relations are also favorable for the corresponding contents in the reaction gas mixture input stream A). In this case, both pure molecular oxygen or inert gas, for example CO, CO 2 , N 2 and / or noble gases, dilute oxygen, but in particular air (preferably only air is used as the oxygen source) are considered as oxygen source. 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 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 heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation can be thereby further improve that one in the Horden reactor in the spaces between the catalyst beds closed, but before its filling conveniently but not necessarily evacuated, 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.

Mit Vorteil enthält der Reaktionsgasgemischeingangsstrom A, insbesondere im Fall einer solchen wie beschrieben autothermen Betriebsweise: 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. The reaction gas mixture input stream A advantageously contains, in particular in the case of such an autothermal mode of operation as described: 15 to 25 vol.% Propane, 2 to 6% by volume propylene, 5 to 20% by volume Steam, 2 to 10 vol.% molecular hydrogen, 40 to 75 vol.% molecular nitrogen, and > 0 to 3 vol.% molecular oxygen.

Typische Belastungen der Gesamtmenge an Dehydrierkatalysator (Summe über alle Betten) mit Reaktionsgasgemischeingangsstrom A betragen erfindungsgemäß 250 bis 5000 h–1 (bei Hochlastfahrweise auch bis 40000 h–1), vorzugsweise 10000 bis 25000 Nl/l·h, besonders bevorzugt 15000 bis 20000 Nl/l·h. 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 total amount of dehydrogenation catalyst (sum over all beds) with reaction gas mixture input stream A according to the invention 250 to 5000 h -1 (in high load mode also up to 40,000 h -1 ), preferably 10,000 to 25,000 Nl / l · h, more preferably 15,000 to 20,000 Nl / lh. 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.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise ermöglicht in der Reaktionszone A selbst bei hohen Propanumsätzen Propylenbildungsselektivitäten von 95 mol-% und mehr.The inventive procedure allows in the reaction zone A, even at high propane conversions Propylenbildungsselektivitäten of 95 mol% and more.

Der der Reaktionszone A (dem Dehydrierreaktor) entnommene Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 befindet sich entsprechend den für die heterogen katalysierte Propandehydrierung gewählten Reaktionsbedingungen in der Regel bei einem Druck von 0,3 bis 10 bar, vorzugsweise 1 bis 3 bar, und weist häufig eine Temperatur von 450 bis 650°C bzw. bis 750°C, vielfach eine Temperatur von 500 bis 600°C auf. In der Regel enthält er 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 Ca-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 gasförmigen Ausgangsstrom 2 herrührende Bestandteile enthalten sein.The reaction mixture A (the dehydrogenation reactor) removed product gas mixture A partial stream 2 is in accordance with the reaction conditions selected for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation generally at a pressure of 0.3 to 10 bar, preferably 1 to 3 bar, and often has a temperature of 450 to 650 ° C and up to 750 ° C, often a temperature of 500 to 600 ° C on. In general, it comprises propane, propene, H 2, N 2, H 2 O, methane, ethane (the latter two resulting mostly due to thermal decomposition of a small amount of propane), ethylene, butene-1, other butenes such as isobutene, other Ca hydrocarbons such as n-butane, isobutane, butadiene, etc., CO and CO 2 , as a rule but also oxygenates such as alcohols, aldehydes and carboxylic acids (normally having ≦ 9 C atoms). Furthermore, in small quantities from the gaseous output stream 2 containing ingredients.

Während die EP-A 117 146, die DE-A 33 13 573 und die US-A 3,161,670 empfehlen, den Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 zur Beschickung des wenigstens einen Oxidationsreaktors zu verwenden, wird es für das erfindungsgemäße Verfahren als vorteilhaft erachtet, aus dem das erforderliche Propylen enthaltenden Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 vor seiner Verwendung als Propenquelle für die nachfolgende 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 EP-A 117 146, DE-A 33 13 573 and US-A 3,161,670 recommend the product gas mixture A partial stream 2 to use for charging the at least one oxidation reactor, it is considered advantageous for the inventive method, from which the required propylene-containing product gas mixture A partial stream 2 prior to its use as a propene source for the subsequent propene partial oxidation, separate at least a portion of the constituents other than propane and propylene contained therein. The requirements of DE-A 102 11 275 should be observed.

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

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

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

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

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

Ferner kommen zur heterogen katalysierten Propandehydrierung prinzipiell alle im Stand der Technik bekannten Reaktortypen und Verfahrensvarianten in Betracht. Beschreibungen solcher Verfahrensvarianten enthalten zum Beispiel alle bezüglich der Dehydrierkatalysatoren zitierten Schriften des Standes der Technik sowie der eingangs dieser Schrift zitierte Stand der Technik.Further come to heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation 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 catalysts quoted prior art writings and the prior art cited at the beginning of this document.

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

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 Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen, Bestandteile abtrennen, bevor selbiger als Propenquelle für die Partialoxidation des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird.Advantageously according to the invention, at least 50% by volume, preferably at least 75% by volume, more preferably at least 90% by volume and most preferably at least 95% by volume of the partial stream in the product gas mixture A will be used 2 separated, separate from propane and propylene, components before the same is used as a propene source for the partial oxidation of the process according to the invention.

Grundsätzlich können dazu alle in den Schriften DE-A 10 2004 032 129, DE-A 10 2005 013 039, DE-A 10 2005 009 891, DE-A 10 2005 010 111, DE-A 10 2005 009 885, DE-A 10 2005 028 798 und DE-A 102 45 585 beschriebenen Abtrennvarianten angewendet werden.Basically, you can do that all in DE-A 10 2004 032 129, DE-A 10 2005 013 039, DE-A 10 2005 009 891, DE-A 10 2005 010 111, DE-A 10 2005 009 885, DE-A 10 2005 028 798 and DE-A 102 45 585 described separation variants become.

Eine für die erfindungsgemäßen Bedürfnisse zweckmäßige Möglichkeit dazu besteht z.B. darin, den vorzugsweise abgekühlten (vorzugsweise auf Temperaturen von 10 bis 100 bzw. 70°C) Produktgasgemisch A-Teilstrom 2, 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 Produktgasgemisch A-Teilstroms 2 zweckmäßig bevorzugt) absorbiert werden, in Kontakt zu bringen (z. B. durch einfaches Durchleiten). Durch nachfolgende Desorption, Rektifikation und/oder Strippung mit einem bezüglich der nachfolgenden Propylen-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. einer Druckwechseladsorptions- und/oder Membrantrennung (z.B. gemäß DE-A 10235419) unterwerfen und dann, den abgetrennten Wasserstoff als Bestandteil des Reaktionsgasgemischeingangsstroms A (als gasförmigen Ausgangsstroms 4) mitverwenden.An expedient for the needs according to the invention possibility is, for example, the preferably cooled (preferably to temperatures of 10 to 100 or 70 ° C) product gas mixture A partial stream 2 , z. B. at a pressure of 0.1 to 50 bar, preferably 5 to 15 bar and a temperature of z. B. 0 to 100 ° C, preferably 20 to 40 ° C, with a (preferably high-boiling) organic solvent (preferably a hydrophobic), in which propane and propylene (compared to the other constituents of the product gas mixture A partial stream 2 expediently preferred) to bring into contact (eg by simply passing through). Subsequent desorption, rectification and / or stripping with a gas which is inert with respect to the subsequent propylene partial oxidation and / or requires a reactant in this partial oxidation (for example air or another mixture of molecular oxygen and inert gas) can be used for the propane and Propylene recovered in a mixture in purified form and this mixture are used for the partial oxidation as a propylene source (preferably as described in Comparative Example 1 of the German application DE-A 10 2004 032 129 described procedure). The optionally molecular hydrogen-containing exhaust gas of such absorption can be subjected to, for example, a pressure swing adsorption and / or membrane separation (eg according to DE-A 10235419) and then, the separated hydrogen as a constituent of the reaction gas mixture input stream A (as gaseous output stream 4 ) co-use.

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

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

Als Absorptionsmittel für die vorstehend beschriebene absorptive Abtrennung eignen sich grundsätzlich alle Absorptionsmittel, die in der Lage sind, Propan und Propylen zu absorbieren. Bei dem Absorptionsmittel handelt es sich vorzugsweise um ein organisches Lösungsmittel, das vorzugsweise hydrophob und/oder hochsiedend ist. Vorteilhafterweise hat dieses Lösungsmittel einen Siedepunkt (bei einem Normaldruck von 1 atm) von mindestens 120°C, bevorzugt von mindestens 180°C, vorzugsweise von 200 bis 350°C, insbesondere von 250 bis 300°C, stärker bevorzugt von 260 bis 290°C. Zweckmäßigerweise liegt der Flammpunkt (bei einem Normaldruck von 1 bar) über 110°C. Allgemein eignen sich als Absorptionsmittel relativ unpolare organische Lösungsmittel, wie zum Beispiel aliphatische Kohlenwasserstoffe, die vorzugsweise keine nach außen wirkende polare Gruppe enthalten, aber auch aromatische Kohlenwasserstoffe. Allgemein ist es erwünscht, dass das Absorptionsmittel einen möglichst hohen Siedepunkt bei gleichzeitig möglichst hoher Löslichkeit für Propan und Propylen hat. Beispielhaft als Absorptionsmittel genannt seien aliphatische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel C8-C20-Alkane oder -Alkene, oder aromatische Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Mittelölfraktionen aus der Paraffindestillation oder Ether mit sperrigen (sterisch anspruchvollen) Gruppen am O-Atom, oder Gemische davon, wobei diesen ein polares Lösungsmittel, wie zum Beispiel das in der DE-A 43 08 087 offenbarte 1,2-Dimethylphthalat zugesetzt sein kann. Weiterhin eignen sich Ester der Benzoesäure und Phthalsäure mit geradkettigen, 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkanolen, wie Benzoesäure-n-butylester, Benzoesäuremethylester, Benzoesäureethylester, Phthalsäuredimethylester, Phthalsäurediethylester, sowie sogenannte Wärmeträgeröle, wie Diphenyl, Diphenylether und Gemische aus Diphenyl und Diphenylether oder deren Chlorderivate und Triarylalkene, zum Beispiel 4-Methyl-4'-benzyl-diphenylmethan und dessen Isomere 2-Methyl-2'-benzyl-diphenyl-methan, 2-Methyl-4'-benzyldiphenyl-methan 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 der 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. Im kontinuierlichen Betrieb wird sich die Zusammensetzung des Absorptionsmittels verfahrensbedingt entsprechend ändern.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 polar group acting outward, but also aromatic hydrocarbons. In general, it is desirable that the absorbent has the highest possible boiling point with the highest possible solubility for Propane and propylene has. Examples which may be mentioned as absorbents are aliphatic hydrocarbons, for example C 8 -C 20 alkanes or alkenes, or aromatic hydrocarbons, for example, middle oil fractions from the Paraffindestillation or ethers with bulky (sterically demanding) groups on the O atom, or mixtures thereof, wherein this may be added a polar solvent, such as, for example, the 1,2-dimethyl phthalate disclosed in DE-A 43 08 087. Also suitable are esters of benzoic acid and phthalic acid with straight-chain alkanols containing 1 to 8 carbon atoms, such as n-butyl benzoate, benzoic acid, ethyl benzoate, dimethyl phthalate, diethyl phthalate, and so-called heat transfer oils, such as diphenyl, diphenyl ether and mixtures of diphenyl and diphenyl ether or their chlorinated derivatives and triaryl alkenes, for example, 4-methyl-4'-benzyl diphenylmethane and its isomers 2-methyl-2'-benzyldiphenylmethane, 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. In continuous operation, the composition of the absorbent will change due to the process accordingly.

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

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

Die Abtrennung des Propans und Propylens von dem Absorptionsmittel erfolgt vorzugsweise durch Strippen und/oder Desorption. Die Desorption kann in üblicher Weise über eine Druck- und/oder Temperaturänderung durchgeführt werden, vorzugsweise bei einem Druck von 0,1 bis 10 bar, insbesondere 1 bis 5 bar, stärker bevorzugt 1 bis 3 bar, und einer Temperatur von 0 bis 200°C, insbesondere 20 bis 100°C, stärker bevorzugt 30 bis 70°C, besonders bevorzugt 30 bis 50°C. Ein für die Strippung geeignetes Gas ist beispielsweise Wasserdampf, bevorzugt sind jedoch insbesondere Sauerstoff-/Stickstoff-Mischungen, beispielsweise Luft. Bei der Verwendung von Luft beziehungsweise Sauerstoff-/Stickstoff-Mischungen, bei denen der Sauerstoffgehalt über 10 Vol-% liegt, kann es sinnvoll sein, vor und/oder während des Strippprozesses ein Gas zuzusetzen, das den Explosionsbereich reduziert. Besonders geeignet dafür sind Gase mit einer spezifischen Wärmekapazität ≥ 29 J/mol·K bei 20°C, wie zum Beispiel Methan, Ethan, Propan (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 propane and propylene from the absorbent may also be via a distillate tion or rectification, wherein the skilled worker familiar columns can be used with packages, packing or corresponding internals. Preferred conditions in the distillation or rectification are a pressure of 0.01 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, in particular 150 up to 250 ° C.

Eine durch Strippen aus dem Absorptionsmittel gewonnene für die Reaktionszone B des erfindungsgemäßen Verfahrens 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. Abscheidung in Demistern und/oder Tiefenfiltern) und die erfindungsgemäß durchzuführende 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 obtained by stripping from the absorbent for the reaction zone B of the method according to the invention in principle suitable propylene source can be used before Charging the partial oxidation of yet another process step supplied be used to For example, the losses of co-stripped absorbent (eg separation in demisters and / or depth filters) and the partial oxidation to be carried out according to the invention at the same time to protect against absorption or the release effect between C3 / C4 hydrocarbons to further improve. Such Separation of the absorbent can according to all known in the art Procedural steps take place. One in the context of the method according to the invention preferred embodiment such a separation is z. As the quenching of the output current from the stripping device with water. In this case, the absorbent becomes washed out of this loaded output stream with water and the output current is simultaneously charged with water (small amounts of water have a beneficial effect on the activity the catalysts for the partial oxidation according to the invention out). This laundry or the quenching can z. B. at the top of a desorption column over a Liquid collecting tray by spraying carried out by water or in a separate apparatus.

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

Wasser ist insofern ein bevorzugtes Waschmittel, da es in der nachfolgenden Partialoxidation normalerweise nicht wesentlich 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 erfindungsgemäß durchzuführenden Partialoxidation zugeführt werden.water is in this respect a preferred detergent, as it is in the following Partial oxidation does not normally interfere significantly. After this the water is the absorbent from the laden with propane and propylene Output stream has washed out the water / absorbent mixture fed to a phase separation and the treated, low-volume, output stream, directly according to the invention to be carried out Partial oxidation fed 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 für die Partialoxidation verwendbare Reaktionsgasausgangsgemische gewinnen. Für den Fall, dass deren Propangehalt erfindungsgemäß noch nicht befriedigen sollte, kann ihnen vor ihrer Verwendung für die erfindungsgemäß durchzuführende Partialoxidation des enthaltenen Propylens noch Frischpropan zugesetzt werden. Über das Restgas (den gasförmigen Ausgangsstrom 2) wird selbiges dann zweckmäßig in die heterogen katalysierte Dehydrierung (als Bestandteil des Reaktionsgasgemischeingangsstroms A) rückgeführt werden. Um die entsprechende Propanmenge kann dann die Zufuhr an Frischpropan über den gasförmigen Aus gangsstrom 3 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 Partialoxidation des Propylens vollständig ins diesbezügliche Reaktionsgasausgangsgemisch hinein erfolgt, von wo aus es dann als verbleibender Bestandteil im Restgas erst nach Durchlaufen der erfindungsgemäß durchzuführenden Partialoxidation dem Reaktionsgasgemischeingangsstrom A 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 usable reaction gas starting mixtures which are directly usable for the partial oxidation can be obtained. In the event that their propane content should not satisfy the invention, fresh propane may be added to them prior to their use for the inventive partial oxidation of the propylene present. About the residual gas (the gaseous output current 2 ) The same is then conveniently recycled to the heterogeneously catalyzed dehydrogenation (as a component of the reaction gas mixture input stream A). To the appropriate amount of propane, then the supply of fresh propane flow through the gaseous off 3 be mitigated. In an extreme case, the supply of fresh propane required in the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation can be completely eliminated if this supply of fresh propane completely takes place before the partial oxidation of the propylene into the reaction gas starting mixture in question, from where it then passes as the remaining constituent in the residual gas only after passing through the Partial oxidation to be carried out according to the invention is fed to the reaction gas mixture input stream A for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation. 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 für die zweite Stufe der Partialoxidation hinein erfolgen (allerdings ist dieses Reaktionsgasausgangsgemisch manchmal bereits dann nicht explosiv, wenn diese Qualifizierung schon auf das Reaktionsgasausgangsgemisch für die erste Stufe der Partialoxidation zutraf). Dies ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil die unerwünschte Nebenreaktion von Propan zu Propionaldehyd und/oder Propionsäure vor allem von der ersten Partialoxidationsstufe (Propylen → Acrolein) unter deren Bedingungen ausgeht. Vorteilhaft ist es auch, eine Frischpropanzufuhr auf die erste und auf die zweite Partialoxidationsstufe im wesentlichen gleichmäßig zu verteilen.These it can be a two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid a part or the whole Supply of fresh propane also in the starting reaction gas mixture for the second Stage of the partial oxidation take place (however, this is Reaction gas starting mixture sometimes already then not explosive, if this qualification already on the starting reaction gas mixture for the first stage of partial oxidation was true). This is mainly because of that advantageous because the unwanted Side reaction of propane to propionaldehyde and / or propionic acid all from the first partial oxidation stage (propylene → acrolein) under their conditions. It is also advantageous, a Frischpropanzufuhr to the first and to the second partial oxidation stage substantially evenly distributed.

Durch diese Möglichkeit der Zufuhr von Frischpropan ins Reaktionsgasausgangsgemisch für die Partialoxidationsstufen hinein, lässt sich die Zusammensetzung dieser Reaktionsgasausgangsgemische zielsicher nicht explosiv gestalten. Gegebenenfalls kann auch eine Teilmenge an Restgas zu diesem Zweck direkt in die Propylen- und/oder Acroleinpartialoxidation rückgeführt werden. Bei Bedarf kann auch ein Gemisch aus Frischpropan und Restgas für diesen Zweck verwendet werden. Entscheidend für die Beantwortung der Frage, ob das Reaktionsgasausgangsgemisch für eine Partialoxidationsstufe explosiv ist oder nicht, ist, ob sich in dem unter bestimmten Ausgangsbedingungen (Druck, Temperatur) befindlichen Reaktionsgasausgangsgemisch eine durch eine örtliche Zündquelle (z. B. glühender Platindraht) eingeleitete Verbrennung (Entzündung, Explosion) ausbreitet oder nicht (vgl. DIN 51649 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 Reaktionsgasausgangsgemisch nicht explosiv, gilt dies auch für die im Verlauf der erfindungsgemäßen Partialoxidation des Propylens gebildeten Reaktionsgasgemische (vgl. WO 04/007405).By this possibility of the supply of fresh propane into the starting reaction gas mixture for the partial oxidation stages, the composition of these reaction gas starting mixtures can not be designed to be explosive. Optionally, a partial amount of residual gas for this purpose can be recycled directly into the propylene and / or Acroleinpartialoxidation. If necessary, a mixture of Fresh propane and residual gas can be used for this purpose. Decisive for the answer to the question, whether or not the starting reaction gas mixture is explosive for a partial oxidation stage, is whether in the starting reaction gas mixture under certain starting conditions (pressure, temperature) a combustion initiated by a local ignition source (eg glowing platinum wire) ( Inflammation, explosion) spreads or not (see DIN 51649 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. If the reaction gas starting mixture is not explosive, this also applies to the reaction gas mixtures formed in the course of the partial oxidation of propylene according to the invention (compare WO 04/007405).

In der Regel wird beim erfindungsgemäßen Verfahren jedoch nur der Reaktionsgasgemischeingangsstrom A Frischpropan zugesetzt enthalten.In However, the rule is in the process according to the invention, only the Reaction gas mixture input stream A fresh propane added included.

Vorliegende Erfindung betrifft aber auch Verfahrensausgestaltungen, bei denen man das für das Verfahren benötigte Frischpropan höchstens teilweise (z. B. nur zu 75%, oder nur zu 50%, oder nur zu 25%) dem Reaktionsgasgemischeingangsstrom A und wenigstens teilweise (in der Regel die Restmenge, gegebenenfalls die Gesamtmenge) dem bzw. den Reaktionsgasgemischausgangsgasen der Partialoxidation zuführt. Im übrigen kann wie in der WO 01/96170 beschrieben verfahren werden, die einen integralen Bestandteil dieser Anmeldung bildet.This However, the invention also relates to method embodiments in which you do that for the procedure needed Fresh propane at most partially (eg, only 75%, or only 50%, or only 25%) of the reaction gas mixture input stream A and at least partially (usually the residual amount, if necessary the total amount) of the starting reaction gas mixture (s) Partial oxidation supplies. Furthermore can proceed as described in WO 01/96170, the one integral part of this application forms.

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 erfindungsgemäß durchzuführende 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 to be carried out 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 erfindungsgemäß erzeugten Reaktionsgasausgangsgemischs 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 1 159 248 (als zweistufiges Verfahren), EP-A 1 159 246 (zweite Reaktionsstufe), EP-A 1 159 247 (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 990 636, EP-A 1 007 007 und EP-A 1 106 598 beschrieben durchgeführt werden.The realization of the one-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 produced according to the invention can be described in detail as in EP-A 70 07 14 (first reaction stage; described therein, but also in a corresponding countercurrent procedure of salt bath and reaction gas starting mixture via the tube bundle reactor), 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 an integral part this document) (as a two-stage process), WO 04/85363, DE-A 103 13 212 (first reaction stage), EP-A 1 159 248 (as a two-stage process), EP-A 1 159 246 (second reaction stage), EP -A 1 159 247 (as a two-stage process), DE-A 199 48 248 (as a two-stage process), D E-A 101 01 695 (single-stage or two-stage), WO 04/085368 (as a two-stage process), DE 10 2004 021 764 (two-stage), WO 04/085362 (first reaction stage), WO 04/085370 (second reaction stage), WO 04/085365 (second reaction stage), WO 04/085367 (two-stage), EP-A 990 636, EP-A 1 007 007 and EP-A 1 106 598.

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 erfindungsgemäß erzeugtes Reaktionsgasausgangsgemisch 2 eingesetzt wird. Die übrigen Parameter betreffend wird wie in den Ausführungsbeispielen der genannten Schriften verfahren (insbesondere die Katalysatorfestbetten und Reaktandenbelastung der Katalysatortestbetten 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. Ein erfindungsgemäßes Reaktionsgasausgangsgemisch für die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation ist z. B. in einfacher Weise dadurch erhältlich, dass man dem Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 oder dem Produktgasgemischstrom A' soviel molekularen Sauerstoff zusetzt, wie für die Partialoxidation benötigt wird. Diese Zufuhr kann als reiner molekularer Sauerstoff oder auch als ein Gemisch aus molekularem Sauerstoff und aus Inertgas (oder auch nur im Beisein von Inertgas) erfolgen. Als ein solches Gemisch wird erfindungsgemäß Luft bevorzugt. Erfindungsgemäß wesentlich ist, dass diese Sauerstoffzufuhr so erfolgt, dass das Produktgasgemisch B noch nicht umgesetzten molekularen Sauerstoff enthält.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 the reaction gas starting mixture for the first reaction stage (propylene to acrolein) is a reaction gas starting mixture produced according to the invention 2 is used. As regards the other parameters, the procedure is as in the exemplary embodiments of the cited documents (in particular the fixed catalyst beds and reactant loading of the catalyst test 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. An inventive reaction gas starting mixture for the heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation z. B. in a simple manner obtainable by reacting the product gas mixture A partial stream 2 or the product gas mixture stream A 'adds as much molecular oxygen as is required for the partial oxidation. This feed can take place as pure molecular oxygen or else as a mixture of molecular oxygen and of inert gas (or else only in the presence of inert gas). As such a mixture, air is preferred according to the invention. According to the invention, it is essential that this oxygen feed takes place in such a way that the product gas mixture B contains unreacted molecular oxygen.

In der Regel wird das molare Verhältnis von im Reaktionsgasausgangsgemisch für die Partialoxidation enthaltenem molekularem Sauerstoff zu im Reaktionsgasausgangsgemisch für die Partialoxidation enthaltenem Propylen ≥ 1 und ≤ 3 betragen.In usually the molar ratio of the starting gas mixture for the partial oxidation contained molecular oxygen to in the starting reaction gas mixture for the partial oxidation contained propylene ≥ 1 and ≤ 3.

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 älteren 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 earlier writings. Particularly advantageous catalysts for the respective oxidation state disclose the writings 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 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 7 00 714 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 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 the multimetal oxide active compositions mentioned in EP-A 7 00 714.

Ferner eignen sich für diese Reaktionsstufe die Mo, Bi und Fe enthaltenden Multimetalloxidkatalysatoren die in den Schriften Research Disclosure Nr. 497012 vom 29.08.2005, 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 5,5mm × 3mm × 3,5mm, oder 5mm × 2mm × 2mm, oder 5mm × 3mm × 2mm, oder 6 mm × 3 mm × 3 mm, oder 7 mm × 3 mm × 4 mm (jeweils Außendurchmesser × Höhe × Innendurchmesser) aufweisen. Weitere mögliche Katalysatorgeometrien sind in diesem Zusammenhang Stränge (z. B. 7,7 mm Länge und 7 mm Durchmesser; oder 6,4 mm Länge und 5,7 mm Durchmesser).Also suitable for this reaction stage are the Mo, Bi and Fe-containing multimetal oxide catalysts described in Research Disclosure No. 497012 of 29.08.2005, 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 × 3 mm, or 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × height × inner diameter). Other possible kata Analyzer 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. Anstelle von Graphit kann aber auch hexagonales Bornitrid als Hilfsmittel bei der Formgebung verwendet werden, wie es die DE-A 10 2005 037 678 empfiehlt. 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, from the powder form of the active composition or its uncalcined and / or partially calcined solid precursors by compression to the desired catalyst geometry (eg., By tableting, extrusion or extrusion) can be prepared unsupported catalysts, where appropriate aids such. As graphite or stearic acid as lubricants and / or molding aids and reinforcing agents such as microfibers of glass, asbestos, silicon carbide or potassium titanate can be added. Instead of graphite but also hexagonal boron nitride can be used as an aid in shaping, as recommended by DE-A 10 2005 037 678. 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 partiell calcinierten, Vorläufermasse auch durch Aufbringen auf vorgeformte inerte Katalysatorträger erfolgen. Die Beschichtung der Trägerkörper zur Herstellung der Schalenkatalysatoren wird in der Regel in einem geeigneten drehbaren Behälter ausgeführt, wie es z. B. aus der DE-A 29 09 671, 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 partially 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. B. from DE-A 29 09 671, 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 × In nendurchmesser) als Trägerkörper. Die Feinheit der auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufzubringenden katalytisch aktiven Oxidmassen wird selbstredend an die gewünschte Schalendicke angepasst (vgl. EP-A 714 700).When support materials can usual porous or nonporous Aluminas, silica, thoria, zirconia, silicon carbide or silicates such as magnesium or aluminum silicate are used. They are behaving the method of the invention underlying target reaction is generally substantially inert. The carrier bodies can be regular or irregular shaped being regularly shaped Carrier body with clearly formed surface roughness, 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 (outside diameter × length × inside diameter) as a carrier body. The Fineness of the surface of the carrier body to be applied catalytically active oxide masses will of course be of the desired shell thickness adapted (see EP-A 714 700).

Für den Schritt vom Propylen zum Acrolein (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 n'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 n ' 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 areas of the chemical composition Y 1 a ' Y 2 b' O x ' , delimited from their local environment due to their different composition from their local environment, whose largest diameter (longest passing through the center of gravity of the area direct connection of two on the surface (Interface) of the area of points) 1 nm to 100 microns, often 10 nm to 500 nm or 1 micron to 50 or 25 microns, is.

Besonders vorteilhafte erfindungsgemäß geeignete Multimetalloxidmassen V sind solche, in denen Y1 nur Wismut ist.Especially advantageous according to the invention suitable multimetal V are those in which Y 1 is only bismuth.

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

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

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. B. those of DE-A 198 15 281, can be found under the general formula VII, Mo 12 V a X 1 b X 2 c X 3 d X 4 e X 5 f X 6 g O n (VII) in which the variables have the following meaning:
X 1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce,
X 2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn,
X 3 = Sb and / or Bi,
X 4 = one or more alkali metals,
X 5 = one or more alkaline earth metals,
X 6 = Si, Al, Ti and / or Zr,
a = 1 to 6,
b = 0.2 to 4,
c = 0.5 to 18,
d = 0 to 40,
e = 0 to 2,
f = 0 to 4,
g = 0 to 40 and
n = a number which is determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in VII,
subsume.

Erfindungsgemäß bevorzugte Ausführungsformen innerhalb der aktiven Multimetalloxide VII sind jene, die von den nachfolgenden Bedeutungen der Variablen der allgemeinen Formel VII erfasst werden:
X6 = 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 6 = 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 g'On' (VIII),mit
Y1 = W und/oder Nb,
Y2 = Cu und/oder Ni,
Y5 = Ca und/oder Sr,
Y6 = Si und/oder Al,
a' = 2 bis 4,
b' = 1 bis 1,5,
c' = 1 bis 3,
f' = 0 bis 0,5
g' = 0 bis 8 und
n' = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elementen in VIII bestimmt wird.
However, very particularly preferred multimetal oxides VII according to the invention are those of the general formula VIII Mo 12 V a ' Y 1 b' Y 2 c ' Y 5 f' Y 6 g ' O n' (VIII) With
Y 1 = W and / or Nb,
Y 2 = Cu and / or Ni,
Y 5 = Ca and / or Sr,
Y 6 = Si and / or Al,
a '= 2 to 4,
b '= 1 to 1.5,
c '= 1 to 3,
f '= 0 to 0.5
g '= 0 to 8 and
n '= a number which is determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in VIII.

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

Selbstverständlich kann die Formgebung der pulverförmigen Aktivmasse oder ihrer pulverförmigen, noch nicht calcinierten, Vorläufermasse auch durch Aufbringen auf vorgeformte inerte Katalysatorträger erfolgen. Die Beschichtung der Trägerkörper zur Herstellung der Schalenkatalysatoren wird in der Regel in einem geeigneten drehbaren Behälter ausgeführt, wie es z. B. aus der DE-A 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 c''Z3 d''Z4 e''Z5 f''Z6 g''Ox'',
E = Z7 12Cuh''Hi''Oy''
Z1 = W, Nb, Ta, Cr und/oder Ce,
Z2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn und/oder Zn,
Z3 = Sb und/oder Bi,
Z4 = Li, Na, K, Rb, Cs und/oder H
Z5 = Mg, Ca, Sr und/oder Ba,
Z6 = Si, Al, Ti und/oder Zr,
Z7 = Mo, W, V, Nb und/oder Ta, vorzugsweise Mo und/oder W
a'' = 1 bis 8,
b'' = 0,2 bis 5,
c'' = 0 bis 23,
d'' = 0 bis 50,
e'' = 0 bis 2,
f'' = 0 bis 5,
g'' = 0 bis 50,
h'' = 4 bis 30,
i'' = 0 bis 20 und
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 c " Z 3 d" Z 4 e " Z 5 f" Z 6 g " O x" ,
E = Z 7 12 Cu h " H i" O y "
Z 1 = W, Nb, Ta, Cr and / or Ce,
Z 2 = Cu, Ni, Co, Fe, Mn and / or Zn,
Z 3 = Sb and / or Bi,
Z 4 = Li, Na, K, Rb, Cs and / or H
Z 5 = Mg, Ca, Sr and / or Ba,
Z 6 = Si, Al, Ti and / or Zr,
Z 7 = Mo, W, V, Nb and / or Ta, preferably Mo and / or W.
a '' = 1 to 8,
b '' = 0.2 to 5,
c '' = 0 to 23,
d '' = 0 to 50,
e '' = 0 to 2,
f '' = 0 to 5,
g '' = 0 to 50,
h '' = 4 to 30,
i '' = 0 to 20 and
x '', y '' = numbers which are determined by the valence and frequency of the element different from oxygen in IX and
p, q = numbers other than zero whose ratio p / q is 160: 1 to 1: 1,
and which are obtainable by using a multimetal oxide composition E Z 7 12 Cu h " H i" O y " (E), in finely divided form vorbildet (starting material 1) and then the preformed solid starting material 1 in an aqueous solution, an aqueous suspension or in a finely divided dry mixture of sources of elements Mo, V, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 , Z 6 , which the aforementioned elements in the stoichiometry D Mo 12 V a " Z 1 b" Z 2 c " Z 3 d" Z 4 e " Z 5 f" Z 6 g " (D) contains (starting material 2), in the desired ratio p: q incorporated, which optionally dried resulting aqueous mixture, and the dry precursor material thus calcined prior to or after drying to the desired catalyst geometry at temperatures of 250 to 600 ° C.

Bevorzugt sind die Multimetalloxidmassen IX, bei denen die Einarbeitung der vorgebildeten festen Ausgangsmasse 1 in eine wässrige Ausgangsmasse 2 bei einer Temperatur < 70°C erfolgt. Eine detaillierte Beschreibung der Herstellung von Multimetalloxidmassen VI-Katalysatoren enthalten z. B. die EP-A 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.Prefers are the Multimetalloxidmassen IX, in which the incorporation of Preformed solid starting material 1 in an aqueous starting material 2 at a temperature <70 ° C is carried out. A detailed description of the preparation of multimetal oxide compositions VI catalysts contain z. For example, EP-A 668 104, DE-A 197th 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 der Paritaloxidation 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 und Wärmeträger (Wärmeaustauschmittel) über den Reaktor betrachtet im Gleichstrom oder im Gegenstrom geführt werden.Carrying out the parital oxidation of the process according to the invention, from propylene to acro lein (and optionally acrylic acid) can be treated with the described catalysts z. B. in a one-zone multi-contact fixed bed reactor, as described in DE-A 4 431 957. In this case, reaction gas mixture and heat transfer medium (heat exchange medium) viewed over the reactor can be conducted 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 infolge des Beiseins von nicht umgesetztem Propan ein günstiges Heißpunktverhalten bedingt (alles Vorgenannte gilt auch unabhängig von der speziellen Wahl des Festbettreaktors).Of 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 · h or up to 300 Nl / l · h or more. Propylene loads above 135 Nl / lh or ≥ 140 Nl / lh, or ≥ 150 Nl / lh, or ≥ 160 Nl / l · h are particularly preferred according to the invention preferred, since the reaction gas starting mixture according to the invention as a result of the presence of unreacted propane, a favorable one Hotspot behavior conditional (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 sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom geführt werden. Die Salzschmelze selbst wird bevorzugt mäanderförmig um die Kontaktrohre geführt.On the Reactor can be considered As already stated, molten salt and reaction gas mixture both be conducted in DC and in countercurrent. The molten salt itself is preferably meandering around guided the contact 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 30 bzw. 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 contact tube length either catalyst only, or a mixture of catalyst and inert material, the latter, based on the mixture, a weight fraction of up to 30 or up to 20 wt. % (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 Research Disclosure Nr. 497012 vom 29.08.2005, oder 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 according to Research Disclosure No. 497012 dated 29.08.2005, or according to 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) be used. With regard to the salt bath temperature, this 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, die DE-A 10 2005 009 885, die DE-A 10 2004 032 129, DE-A 10 2005 013 039 und die DE-A 10 2005 009 891 sowie die DE-A 10 2005 010 111 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 Acrylsäure 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.The execution the partial oxidation according to the invention, from propylene to acrolein (and optionally acrylic acid) with the described catalysts but also z. B. in a two-zone Vielkontaktrohr fixed bed reactor carried out are, as DE-A 199 10 506, DE-A 10 2005 009 885, DE-A 10 2004 032 129, DE-A 10 2005 013 039 and DE-A 10 2005 009 891 and DE-A 10 2005 010 111 describes. In both above described cases (And more generally in the process of the invention) is the achieved Propene conversion in a single pass normally at values ≥ 90 mol%, or ≥ 95 mol% and the selectivity acrolein formation at values ≥ 90 mol%. Advantageously according to the invention the partial oxidation according to the invention from propene to acrolein, or acrylic acid or a mixture thereof in EP-A 1159244 and very particularly preferably as in WO 04/085363 as well as in WO 04/085362.

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 erfindungsgemäß durchzuführende Partialoxidation des Propylens lässt sich besonders vorteilhaft an einem Katalysatorfestbett mit erhöhter Propylenbelastung durchführen, das wenigstens zwei Temperaturzonen aufweist.D. h., The invention to be carried out partial oxidation of propylene particularly advantageous on a fixed catalyst bed with increased propylene loading carry out, which has at least two temperature zones.

Diesbezüglich wird z. B. auf die EP-A 1159244 und die WO 04/085362 verwiesen.This will be z. For example, refer to EP-A 1159244 and WO 04/085362.

Eine typische Zusammensetzung des Reaktionsgasausgangsgemischs für die Partialoxidation vom Propylen zur Acrolein kann beim erfindungsgemäßen Verfahren umfassen: 5 bis 9 Vol.-% Propylen, 8 bis 18 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 6 bis 30 Vol.-% Propan und 32 bis 72 Vol.-% molekularer Stickstoff. A typical composition of the reaction gas starting mixture for the partial oxidation of propylene to acrolein can comprise in the process according to the invention: 5 to 9 vol.% propylene, 8 to 18% by volume molecular oxygen, 6 to 30 vol.% Propane and 32 to 72 vol.% molecular nitrogen.

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 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 execution of the second step in the case of a two-stage partial oxidation from propylene to acrolein, viz the partial oxidation of acrolein to acrylic acid, can with the described Catalysts z. B. be carried out in a one-zone Vielkontaktrohr fixed bed reactor, as described in DE-A 44 31 949. Reaction gas mixture and Heat transfer medium over the Reactor considered to be run in DC. Usually will the product gas mixture of the preceding propylene partial oxidation according to the invention to acrolein in principle as such (optionally after intercooling (this can indirectly or directly by z. B. secondary air addition) of the same), that is, without secondary component removal, into the second reaction stage, i.e. led to the acrolein partial oxidation.

Der für den zweiten Schritt, die Acroleinpartialoxidation, benötigte molekulare Sauerstoff kann (dabei) schon im Reaktionsgasausgangsgemisch 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) einer solchen Partialoxidation des Acroleins zu Acrylsäure, mit Vorteil nachfolgende Gehalte auf: 4 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 for the propylene partial oxidation according to the invention for the 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 the procedure, the feed gas mixture (the starting reaction gas mixture) of such a partial oxidation of the acrolein to acrylic acid advantageously has the following contents: 4 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 vorgenannte Reaktionsgasausgangsgemisch folgende Gehalte auf: 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. The aforementioned reaction gas starting mixture preferably has the following contents: 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 vorgenannte Reaktiongsgasausgangsgemisch folgende Gehalte auf: 5 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.Most preferably, the abovementioned Reaktionsgsgasausgangsgemisch following contents: 5 to 8 vol.% Acrolein (preferably 6 to 7% by volume), 3 or 6 to 9 vol.% molecular oxygen, 10 to 20% by volume 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.

Wie in der ersten Reaktionsstufe (Propylen → Acrolein) liegt auch in der zweiten Reaktionsstufe (Acrolein → Acrylsäure) der Reaktionsdruck üblicherweise im Bereich von 1 bis 3 bar, und die Gesamtraumbelastung des Katalysatorfestbetts mit Reaktionsgas(ausgangs)gemisch 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 erfindungsgemäß enzusetzende Reaktionsgasausgangsgemisch infolge des Beiseins von Propan ebenfalls ein günstiges Heißpunktverhalten bedingt.As in the first reaction stage (propylene → acrolein) is also in the second reaction stage (acrolein → acrylic acid) the reaction pressure usually in the range of 1 to 3 bar, and the total space load of the fixed catalyst bed with reaction gas (exit) mixture is preferably from 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 / l · h or more. Acrolein load above 135 Nl / lh, or ≥ 140 Nl / lh, or ≥ 150 Nl / l · h, or ≥ 160 Nl / l · h are particularly preferred, since the invention to be enzusetzende Reaction gas starting mixture due to the presence of propane also a cheap one Hotspot behavior conditionally.

Der Acroleinumsatz, bezogen auf einmaligen Durchgang des Reaktionsgasgemischs durch das Katalysatorfestbett, beträgt zweckmäßig normalerweise ≥ 90 mol-% und die damit einhergehende Selektivität der Acrylsäurebildung ≥ 90 mol-%.Of the Acroleinumsatz, based on a single pass of the reaction gas mixture through the fixed catalyst bed, it is expedient to use ≥90 mol% and the associated selectivity of acrylic acid formation ≥ 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 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. Viewed over the reactor, as already stated, molten salt and reaction gas mixture can be conducted both in cocurrent and 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 30 (bzw. 20) Gew.-% ausmacht (Abschnitt C);
  • – daran anschließend auf einer Länge von 20 bis 40% der Gesamtrohrlänge entweder nur Katalysator, oder ein Gemisch aus Katalysator und Inertmaterial, wobei letzteres, bezogen auf die Mischung, einen Gewichtsanteil von bis zu 50 bzw. bis zu 40 Gew.-% ausmacht (Abschnitt B); und
  • – abschließend auf einer Länge von 5 bis 20% der Gesamtrohrlänge eine Schüttung aus Inertmaterial (Abschnitt A), die vorzugsweise so gewählt wird, dass sie einen möglichst geringen Druckverlust bedingt.
If the contact tubes are flown from top to bottom, it is advisable to feed the contact tubes from bottom to top as follows:
  • Either initially catalyst or a mixture of catalyst and inert material over a length of 50 to 80 or up to 70% of the catalyst tube length, the latter, based on the mixture, having a weight fraction of up to 30 (or 20)% by weight (Section C);
  • - Thereafter, over a length of 20 to 40% of the total tube length, either catalyst only, or a mixture of catalyst and inert material, the latter, based on the mixture, a weight fraction of up to 50 and up to 40 wt .-% makes ( Section B); and
  • - Finally, on a length of 5 to 20% of the total tube length, a bed of inert material (Section A), which is preferably chosen so that it causes the lowest possible pressure loss.

Bevorzugt ist der Abschnitt C unverdünnt. Wie ganz allgemein bei der heterogen katalysierten Gasphasenpartialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure (insbesondere bei hohen Acroleinbelastungen des Katalysatorbetts und hohen Wasserdampfgehalten des Beschickungsgasgemischs), kann der Abschnitt B auch aus zwei aufeinanderfolgenden Katalysatorverdünnungen bestehen (zum Zweck der Minimierung von Heißpunkttempatur und Heißpunkttemperatursensitivität). Von unten nach oben zunächst mit bis zu 30 (bzw. 20) Gew.-% Inertmaterial und daran anschließend mit > 20 Gew.-% bis 50 bzw. bis 40 Gew.-% Inertmaterial. Der Abschnitt C ist dann bevorzugt unverdünnt.Prefers section C is undiluted. As is generally the case with heterogeneously catalyzed gas phase partial oxidation from acrolein to acrylic acid (especially at high acrolein loadings of the catalyst bed and high water vapor contents of the feed gas mixture), can Section B also consists of two consecutive catalyst dilutions exist (for the purpose of minimizing hotspot temperature and hotspot temperature sensitivity). From bottom to top first with up to 30 (or 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 × Innendurchmesser) 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 Loading variant is particularly useful if as catalysts such according to the preparation example 5 of DE-A 100 46 928 or those according to DE-A 198 15 281 and as an inert material Steatite rings with the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm or 7 mm × 7 mm × 3 mm (each Outside diameter × height × inside diameter) be used. With regard to the salt bath temperature, this applies in DE-A 443 19 49. It is usually chosen so that the scored Acrolein conversion in a single pass normally ≥ 90 mol%, or ≥ 95 mol% or ≥ 99 mol%.

Die Durchführung 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-A 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) 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 für die erste Reaktionsstufe enthalten sein.The execution Partial oxidation of acrolein to acrylic acid, can 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 10 508. For acrolein sales this applies mentioned above. Also in the case of performing a as above Acroleinpartialoxidation described as the second reaction stage a two-stage propylene oxidation to acrylic acid in a two-zone multi-contact fixed bed reactor to produce the feed gas mixture (reaction gas starting mixture) appropriate immediately the product gas mixture of the directed to the first step partial oxidation (if applicable after indirect or direct (eg by Supply of secondary air) intercooling the same) (as already described above). The for required the acrolein partial oxidation Oxygen is preferably as air (but possibly also as pure molecular oxygen or as a mixture of molecular Oxygen and an inert gas) is added and z. B. the product gas mixture of the first step of the two-stage partial oxidation (propylene → acrolein) immediately added. But he can also, as already described, already in the reaction gas starting mixture for the first reaction stage be included.

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. Eine gemischte Hintereinanderschaltung (Einzonen/Zweizonen oder umgekehrt) ist auch möglich.In a two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid with immediate reuse of the product gas mixture of the first stage of the partial oxidation to feed the second stage of the partial oxidation, one will generally use two one-zone multiple contact tube fixed bed reactors (at high reactant loading of the catalyst bed, as is generally true). a Gleichstromfahrweise between reaction gas and salt bath (heat carrier) over the tube bundle reactor considered preferred) or two Zweizo one after the other. A mixed series connection (one-zone / two-zone or vice versa) is also possible.

Zwischen den Reaktoren kann sich ein Zwischenkühler befinden, der gegebenenfalls Inertschüttungen enthalten kann, die eine Filterfunktion ausüben können. Die Salzbadtemperatur von Vielkontaktrohrreaktoren für den ersten Schritt der 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 für den ersten Schritt ("Propylen → Acrolein") aus der Partialoxidation kommendes Restgas sein kann.It be mentioned again, that a part of the reaction gas starting mixture for the first step ("propylene → acrolein") from the partial oxidation can be coming 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 Restgas erfindungsgemäß jedoch vorteilhaft ausschließlich als gasförmiger Ausgangsstrom 2 in die heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A rückgeführt.Preferably, such propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene-containing residual gas according to the invention, however, advantageously only as a gaseous output stream 2 recycled to the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A.

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 can designed the two oxidation states in the process of the invention be like z. 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 vorteilhaft auf die Kinetik der jeweiligen Gasphasenpartialoxidation sowie auf die Katalysatorstandzeit aus.In Both reaction stages have an excess of molecular oxygen relative to the reaction stoichiometric required amount advantageous to the kinetics of the respective Gas phase partial oxidation and on the catalyst life.

Prinzipiell ist die erfindungsgemäß durchzuführende 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, the heterogeneously catalyzed gas-phase partial oxidation of propylene to acrylic acid to be carried out according to the invention can also be carried out as follows, even in a single single-zone tube bundle reactor. Both reaction steps take place in an oxidation reactor which is charged with one or more catalysts whose active composition is a multimetal oxide containing the elements Mo, Fe and Bi, which is able to catalyze the reaction of both reaction steps. Of course, this catalyst feed can also change continuously or abruptly along the reaction coordinate. Of course, in one embodiment of a two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid according to the invention in the form of two series-connected oxidation stages from the first oxidation stage leaving the product gas mixture in selbigem contained, formed in the first oxidation stage as by-product, carbon monoxide and water vapor, if necessary, before forwarding to the second oxidation stage be partially or completely separated. Preferably, according to the invention, one will choose a procedure which does not provide 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 zum Produktgasgemisch der ersten Partialoxidaitonsstufe kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch auf direktem Weg eine Abkühlung desselben bewirkt werden, bevor es als Bestandteil eines Reaktionsgasausgangsgemisch für die zweite Partialoxidationsstufe weiterverwendet wird.By Metering of z. B. cold air to the product gas mixture of the first Partialoxidaitonsstufe can in the context of the method according to the invention also on direct way a cooling off be effected before it as part of a starting reaction gas mixture for the second partial oxidation stage 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 verwendet, das das Produktgasgemisch einer erfindungsgemäßen Erststufenpartialoxidation von Propylen zu Acrolein ist, das gegebenenfalls mit soviel Sekundärluft ergänzt wurde, dass das Verhältnis von molekularem Sauerstoff zu Acrolein in dem resultierenden Reaktionsgasausgangsgemisch in jedem Fall 0,5 bis 1,5 beträgt. Die Schriften EP-A 1159246, WO 04/08536 und WO 04/085370 werden als integraler Bestandteil dieser Schrift betrachtet.According to the invention advantageous the partial oxidation of acrolein to acrylic acid takes place as in EP-A 11 59 246, and most preferably as in WO 04/085365 and described in WO 04/085370. According to the invention preferred is used as acrolein-containing reaction gas starting mixture However, a starting reaction gas mixture is used, which is the product gas mixture a first-stage partial oxidation according to the invention from propylene to acrolein, which was optionally supplemented with so much secondary air that The relationship from molecular oxygen to acrolein in the resulting reaction gas starting mixture in each case 0.5 to 1.5. The documents EP-A 1159246, WO 04/08536 and WO 04/085370 are known as 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.

Insgesamt wird man eine zweistufige Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure bevorzugt wie in der EP-A 1 159 248 bzw. in der WO 04/085367 oder WO 04/085369 beschrieben durchführen.All in all If a two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid is preferred as in EP-A 1 159 248 or in WO 04/085367 or WO 04/085369 described described.

Der die erfindungsgemäß durchzuführende Partialoxidation (nach der ersten und/oder zweiten Reaktionsstufe) verlassende Produktgasgemischstrom B ist im Fall einer Herstellung von Acrolein und/oder Acrylsäure in der Regel im wesentlichen zusammengesetzt aus dem Zielprodukt Acrolein oder Acrylsäure oder dessen Gemisch mit Acrolein, nicht umgesetztem molekularem Sauerstoff (mit Blick auf die Lebensdauer der verwendeten Katalysatoren ist es günstig, wenn der Sauerstoffgehalt im Produktgasgemisch beider Partialoxidationsstufen 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 entstandenen 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.Of the the partial oxidation to be carried out according to the invention (After the first and / or second reaction stage) leaving product gas mixture stream B is in the case of a production of acrolein and / or acrylic acid in the Usually composed essentially of the target product acrolein or acrylic acid or its mixture with acrolein, unreacted molecular Oxygen (looking at the life of the catalysts used is it cheap if the oxygen content in the product gas mixture of both partial oxidation stages is still at least 1.5 to 4 vol .-%), propane, unreacted Propylene, molecular nitrogen, by-produced and / or as a diluent gas co-used steam, by-produced and / or as a 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 (e.g., phthalic anhydride and benzoic acid), optionally further hydrocarbons, such as. B. C4 hydrocarbons (eg butene-1 and possibly other butenes), and other inert Diluent gases.

Das Zielprodukt kann aus dem Produktgasgemisch B in an sich bekannter Weise in einer zweiten Trennzone B abgetrennt werden (z. B. durch partielle oder vollständige sowie gegebenenfalls fraktionierende Kondensation der Acrylsäure oder durch Absorption von Acrylsäure in Wasser oder in einem hochsiedenden hydrophoben organischen Lösungsmittel oder durch Absorption von Acrolein in Wasser oder in wässrigen Lösun gen niederer Carbonsäuren sowie anschließende Aufarbeitung der Kondensate und/oder Absorbate; erfindungsgemäß bevorzugt wird das Produktgasgemisch B fraktionierend kondensiert werden; vgl. z. B. EP-A 1 388 533, EP-A 1 388 532, DE-A 102 35 847, EP-A 792 867, WO 98/01415, EP-A 1 015 411, EP-A 1 015 410, 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 854 129, 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 695 736, EP-A 982 287, EP-A 1 041 062, EP-A 1 171 46, DE-A 43 08 087, DE-A 43 35 172, DE-A 44 36 243, DE-A 199 24 532, DE-A 103 32 758 sowie DE-A 199 24 533). Eine Acrylsäureabtrennung kann auch wie in der EP-A 982 287, der EP-A 982 289, 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 920 408, der EP-A 1 068 174, der EP-A 1 066 239, der EP-A 1 066 240, der WO 00/53560, der WO 00/53561, der DE-A 100 53 086 und der EP-A 982 288 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 04/063138, WO 04/35514, 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 can be separated off from the product gas mixture B in a manner known per se in a second separation zone B (for example by partial or complete and optionally fractional condensation of the acrylic acid or by absorption of acrylic acid in water or in a high-boiling hydrophobic organic solvent or by Absorption of acrolein in water or in aqueous solutions of lower carboxylic acids and subsequent work-up of the condensates and / or absorbates: According to the invention, the product gas mixture B is preferably fractionally condensed, cf., for example, EP-A 1 388 533, EP-A 1 388 532, DE-A 102 35 847, EP-A 792 867, WO 98/01415, EP-A 1 015 411, EP-A 1 015 410, 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 854 129, 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 695 736, EP-A 982 287, EP-A 1 041 062, EP-A 1 171 46, DE-A 43 08 087, DE -A 43 35 172, DE-A 44 36 243, DE-A 199 24 532, DE-A 103 32 758 and DE-A 199 24 533). An acrylic acid removal can also be carried out as described in EP-A 982 287, EP-A 982 289, 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 920 408, EP-A 1 068 174, EP-A 1 066 239, EP-A 1 066 240, WO 00/53560, WO 00 / 53561, DE-A 100 53 086 and EP-A 982 288 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 processes described in the publications WO 04/063138, WO 04/35514, 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 Produktgasgemisch B, normalerweise nach vorheriger direkter und/oder indirekter Kühlung desselben, zugeführt wird, normalerweise ein Restgasstrom verbleibt, der im wesentlichen diejenigen Bestandteile des Produktgasgemischs B enthält, deren Siedepunkt bei Normaldruck (1 bar) ≤ –30°C beträgt (d. h., die schwer kondensierbaren oder auch leicht flüchtigen Bestandteile).common Feature of the aforementioned separation method is (as already mentioned mentioned), that at the top of the respective separating internals containing Separation column, in the lower part of the product gas mixture B, usually after prior direct and / or indirect cooling thereof, normally a residual gas flow remains, which are essentially those components contains the product gas mixture B, the boiling point at normal pressure (1 bar) is ≤ -30 ° C (i.e., the hardly condensable or volatile Components).

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

Die Restgasbestandteile sind in erster Linie Propan, gegebenenfalls in der 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 Hauptrestgas wird erfindungsgemäß üblicherweise 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 gasförmiger Ausgangsstrom 2 in die Reaktionszone A rückgeführt. Restgasteilmengen können aber auch in eine oder in beide Stufen der Partialoxidation rückgeführt und/oder zum Zweck der Energieerzeugung verbrannt werden.Of this main residual gas according to the invention is usually at least one (preferably residual gas composition having) propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene containing subset (preferably the total amount, but possibly also only half, or two thirds, or three quarters of this total) as a gaseous output stream 2 recycled to the reaction zone A. However, residual gas fractions can also be recycled to one or both stages of the partial oxidation and / or burnt for the purpose of generating energy.

Natürlich können auch, wie in dieser Schrift sowie in der EP-A 117 146, US-A 3,161,670, DE-A 33 13 573 und DE-A 103 16 039 beschrieben, vorab einer Verwendung von Restgas als gasförmigen Ausgangsstrom 2 aus dem Restgas insbesondere von Propan, Propylen und molekularem Sauerstoff verschiedene Bestandteile abgetrennt werden.Of course, as described in this document and in EP-A 117 146, US-A 3,161,670, DE-A 33 13 573 and DE-A 103 16 039, advance use of residual gas as a gaseous output stream 2 From the residual gas in particular propane, propylene and molecular oxygen different components are separated.

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 B enthaltene Menge an nicht umgesetztem Propan in die Reaktionszone A zurückzuführen und im Rahmen der Zielproduktabtrennung 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 als gasförmiger Ausgangsstrom 2 in die Reaktionszone A rückgeführt. Es ist aber auch eine separate Verwertung bzw. Rückführung in die Reaktionszone A 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, since it will normally be attempted to recycle the total amount of unreacted propane contained in the product gas mixture B into the reaction zone A and recover it as part of the target product 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 a total residual gas as a gaseous output stream 2 recycled to the reaction zone A. But it is also a separate recovery or return to the reaction zone A 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 sowie durch die erfindungsgemäße Betriebsweise der Reaktionszone A in letzterer eine Überführung von Frischpropan zu Propylen mit nahezu hundertprozentiger Selektivität erreichbar ist.Essential is doing that by the described feedback and by the operation of the invention the reaction zone A in the latter a conversion of fresh propane to propylene can be reached with almost 100% selectivity.

Die Vorteilhaftigkeit einer solchen Verfahrensweise ist dabei sowohl bei niederen (< 30 mol-%) als auch bei hohen (≥ 30 mol-%) Dehydrierumsätzen (bezogen auf einmaligen Durchgang durch die Reaktionszone A) gegeben. Generell ist es erfindungsgemäß günstig, wenn der Wasserstoffgehalt im Reaktionsgasgemischeingangsstrom A in einem wenigstens stöchiometrischen Verhältnis (bezüglich einer Sauerstoffverbrennung zu Wasser) zur in ihm enthaltenen Sauerstoffmenge steht.The Advantageousness of such a procedure is both in lower (<30 mol%) as well as at high (≥ 30 mol%) dehydrogenation conversions (Based on a single pass through the reaction zone A). In general, it is favorable according to the invention, if the hydrogen content in the reaction gas mixture input stream A in a at least stoichiometric relationship (in terms of an oxygen combustion to water) to the amount of oxygen contained in it stands.

An dieser Stelle sei nochmals festgehalten, dass die Abtrennung von Acrylsäure aus einem erfindungsgemäß erhaltenen Produktgasgemisch B bevorzugt so erfolgt, dass man das zuvor gegebenenfalls durch direkte und/oder indirekte Kühlung abgekühlte Produktgasgemisch B 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 is again stated that the separation of acrylic acid from a product obtained according to the invention Product gas mixture B preferably takes place in such a way that the previously optionally by direct and / or indirect cooling cooled product gas mixture B in a separation-effective internals-containing column under side draw a crude acrylic acid (eg, in itself) ascending fractionally condensed and / or with water or aqueous solution as exemplified by WO 2004/035514 and DE-A 102 43 625 describe. The withdrawn crude acrylic acid is preferred below subjected to a suspension crystallization and the resulting Acrylsäuresuspensionskristallisat preferably by means of a wash column of residual mother liquor separated. Advantageously, as the washing liquid, the melt of in the wash column pre-separated acrylic acid crystals used. Further is the wash column prefers one with forced transport of the crystal bed. Particularly preferred is a hydraulic or a mechanical wash column. In detail, the description WO 01/77056, WO 03/041832 and WO 03/041833 become. D. h., Preferably, remaining mother liquor in the fractional condensation recycled (see. also EP-A 10 15 410). The minor component outlet is normally below side exhaust of crude acrylic acid as 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.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.

I. Allgemeiner Versuchsaufbau der Reaktionszone A und deren BetriebsweiseI. General experimental setup the reaction zone A and their operation

Die heterogen katalysierte partielle Propandehydrierung wird in einem Hordenschlaufenreaktor gemäß 4 durchgeführt, auf die sich die numerischen Adressen im folgenden beziehen.The heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation is carried out in a tray loop reactor according to 4 performed, to which the numerical addresses refer in the following.

Ein vertikal stehender Rohrreaktor (11) (Durchmesser: 80 mm) ist mit einer thermischen Isolierung (10) versehen in eine Stützheizung (9) eingehaust. Die Temperatur der Stützheizung beträgt 500°C. Mittig im Rohrreaktor befindet sich ein Zentralrohr (Durchmesser: 20 mm), welches eine Hülse für ein Zugthermoelement und eine Hülse für ein Stufenthermoelement enthält. Zusätzlich enthält 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 kann.A vertical tubular reactor ( 11 ) (Diameter: 80 mm) is equipped with a thermal insulation ( 10 ) provided in a support heater ( 9 ). The temperature of the support heater is 500 ° C. In the center of the tube reactor is a central tube (diameter: 20 mm) which contains a sleeve for a tensile thermocouple and a sleeve for a step thermocouple. In addition, it contains in the tubular reactor leading lines through which reaction gas samples could be taken from the tube reactor, as well as in the tubular reactor leading lines through which air can be injected into the tubular reactor.

Der Rohrreaktor enthält drei Horden (5, 6, 7), die aus drei identischen, auf einem Edelstahldrahtnetz aufgebrachten Schüttungen aus Inertmaterial (Schütthöhe: 100 mm) und einer Mischung (Schütthöhe: 165 mm) aus Dehydrierkatalysator und Steatitkugeln (1,5 bis 2,5 mm Durchmesser) im Schüttvolumenverhältnis 1:1 bestehen. Die Gesamtschütte beträgt damit jeweils 265 mm.The tube reactor contains three hordes ( 5 . 6 . 7 ) consisting of three identical, applied to a stainless steel wire mesh beds of inert material (bed height: 100 mm) and a mixture (bed height: 165 mm) of dehydrogenation catalyst and steatite (1.5 to 2.5 mm diameter) in the bulk volume ratio 1: 1 , The total chute is thus 265 mm each.

Der Dehydrierkatalysator ist eine Pt/Sn-Legierung, die mit den Elementen Cs, K und La in oxidischer Form promoviert ist 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 ist (Katalysatorvorläuferherstellung und Aktivierung zum aktiven Katalysator wie in Beispiel 4 der DE-A 10219879).The dehydrogenation catalyst is a Pt / Sn alloy promoted with the elements Cs, K and La in oxidic form and deposited on the outer and inner surfaces of ZrO 2 .SiO 2 mixed oxide carrier strands (average length (Gauss distributed in the range of 3 mm to 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 (catalyst precursor preparation and activation to the active catalyst as in Example 4 of DE-A 10219879).

Vor jeder Katalyastorhorde ist ein Mischelement angebracht.In front Each catalyastor horde is fitted with a mixing element.

Das aus der letzten Horde austretende Produktgasgemisch A (12) wird in zwei Hälften identischer Zusammensetzung aufgeteilt. Die eine Hälfte (2) wird (der Produktgasgemisch A-Teilstrom 1) als Bestandteil des Reaktionsgasgemischeingangsstroms A (4) in die Dehydrierung rückgeführt. Die andere Hälfte (1) wird (der Produktgasgemisch A-Teilstrom 2) aus der Dehydrierzone (der Reaktionszone A) herausgeführt.The product gas mixture A emerging from the last horde 12 ) is divided into two halves of identical composition. One half ( 2 ) (the product gas mixture A partial stream 1 ) as a constituent of the reaction gas mixture input stream A ( 4 ) returned to the dehydrogenation. The other half ( 1 ) (the product gas mixture A partial stream 2 ) led out of the dehydrogenation zone (the reaction zone A).

Der Reaktionsgasgemischeingangsstrom A (4) besteht aus dem gasförmigen Ausgangsstrom 1 (2) sowie aus dem gasförmigen Ausgangsgemischstrom (3), der aus Wasserdampf, Restgas aus der Partialoxidation, Frischpropan und molekularem Wasserstoff zusammengesetzt ist. Dieser Ausgangsgemischstrom (3) ist Treibstrahl einer Strahlpumpe, die den Produktgasgemischstrom A (12) wie beschrieben teilt und den Reaktionsgasgemischeingangsstrom A (4) erzeugt.The reaction gas mixture input stream A ( 4 ) consists of the gaseous output stream 1 ( 2 ) and from the gaseous starting mixture stream ( 3 ) composed of water vapor, residual gas from the partial oxidation, fresh propane and molecular hydrogen. This output mixture stream ( 3 ) is propulsion jet of a jet pump, which the product gas mixture stream A ( 12 ) as described and the reaction gas mixture input stream A ( 4 ) generated.

Die Belastung der Katalysatorgesamtmenge (ohne Inertmaterial gerechnet) aller Horden mit Propan beträgt stets 350 Nl/l·h.The total catalyst load (without inert material) of all hordes with propane is always 350 Nl / l · h.

Der Eingangsdruck des Reaktionsgasgemischeingangsstroms A liegt bei 2,3 bar. Seine Temperatur beträgt 500°C. Der Druckverlust über den Dehydrierreaktor beträgt ca. 200 mbar. Vor der zweiten und vor der dritten Katalysatorschüttung (in Strömungsrichtung) wird dem Reaktionsgasgemisch Luft (500°C, Reaktionsdruck) zugedüst. Die Menge wird so bemessen, dass die höchste Temperatur in der jeweils nachfolgenden Katalysatorschüttung 575 bis 580°C beträgt.Of the Input pressure of the reaction gas mixture input stream A is enclosed 2.3 bar. Its temperature is 500 ° C. Of the Pressure loss over the dehydrogenation reactor is about 200 mbar. Before the second and before the third catalyst bed (in Flow direction) is the reaction gas mixture air (500 ° C, reaction pressure) zugedüst. The Quantity is calculated so that the highest temperature in each case subsequent catalyst bed 575 to 580 ° C is.

II. Allgemeiner Versuchsaufbau der heterogen katalysierten zweistufigen Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure und deren BetriebsweiseII. General experimental setup the heterogeneously catalyzed two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid and their operation

Versuchsanordnungexperimental arrangement

Erste Reaktionsstufe:First reaction stage:

Ein Reaktionsrohr (V2A Stahl; 30 mm Außendurchmesser, 2 mm Wandstärke, 28 mm Innendurchmesser, Länge: 350 cm, sowie ein in der Reaktionsrohrmitte zentriertes Thermorohr (10 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 20 Gew.-% (alternativ 30 Gew.-%) an Steatitringen der Geometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 80 Gew.-% (alternativ 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 × 2WO3]0,5[Mo12Co5,5Fe2,94Si1,59K0,08Ox]1). Alternativ kann hier auch einer der Katalysatoren BVK1 bis BVK11 aus Research Disclosure Nr. 497012 vom 29.08.2005 eingesetzt werden.
A reaction tube (V2A steel, 30 mm outer diameter, 2 mm wall thickness, 28 mm inner diameter, length: 350 cm, and a centered in the reaction tube tube thermal tube (10 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 length of catalyst charge with a homogeneous mixture of 20% by weight (alternatively 30% by weight) of steatite rings of geometry 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) and 80% by weight (alternatively 70% by weight) of unsupported 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 ). Alternatively, one of the catalysts BVK1 to BVK11 from Research Disclosure No. 497012 of 29.08.2005 can be used here.

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, 28 mm Innendurchmesser, Länge: 350 cm, sowie ein in der Reaktionsrohrmitte zentriertes Thermorohr (10 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 25 Gew.-% (alternativ 30 Gew.-%) Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 75 Gew.-% (alternativ 70 Gew.-%) Schalenkatalysator aus Abschitt 4.
  • Abschnitt 3: 50 cm Länge Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 15 Gew.-% (alternativ 20 Gew.-%) an Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 85 Gew.-% (alternativ 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 10046928 (Stöchiometrie: Mo12V3W1,2Cu2,4Ox).
A reaction tube (V2A steel, 30 mm outer diameter, 2 mm wall thickness, 28 mm inner diameter, length: 350 cm, and a centered in the reaction tube tube thermal tube (10 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 25 wt% (alternatively 30 wt%) steatite rings of geometry 7 mm x 3 mm x 4 mm (outside diameter x length x inside diameter) and 75 wt. % (alternatively 70% by weight) coated catalyst from section 4.
  • Section 3: 50 cm length of catalyst charge with a homogeneous mixture of 15% by weight (alternatively 20% by weight) of steatite rings of geometry 7 mm x 3 mm x 4 mm (outer diameter x length x inner diameter) and 85 wt. % (alternatively 80% by weight) coated 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 to bottom, the first 175 cm are thermostated by means of a countercurrently pumped salt bath C. The second 175 cm are thermo by means of a countercurrently pumped salt bath D. statisiert.

III. Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure aus Propan (beschrieben wird der stationäre Betriebszustand) in einer neuen VersuchsanlageIII. Process for the preparation of acrylic acid from propane (the stationary operating state is described) in one new pilot plant

Dem ersten Katalysatorbett eines wie in I beschriebenen Hordenreaktor wird ein Reaktionsgasgemischeingangsstrom A zugeführt, der wie folgt zusammengesetzt ist (Vol.-% bezogen auf Gesamtgas): Vol.-% Acrylsäure 0,01 Essigsäure 0,015 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 The first catalyst bed of a tray reactor as described in I is fed with a reaction gas mixture input stream A which is composed as follows (% by volume based on total gas): Vol .-% acrylic acid 0.01 acetic acid 0,015 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

Er wird erzeugt aus (in der Reihenfolge Restgas (23°C, 3,1 bar), Frischpropan, (25°C, 4 bar), Wasserstoff (25°C, 8 bar), Wasserdampf (200°C, 2,5 bar), Dehydrierkreisgas (600°C, 1,9 bar)):

  • – 41,9 Vol.-% Restgas aus der Partialoxidation (gasförmigem Ausgangsstrom 2) 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 (gasförmiger Ausgangsstrom 3), das folgende Gehalte aufweist:
Vol.-% Propan 98,91 iso-Butan 0,05 Propylen 0,1 Ethan 0,92 Ethylen 0,01
  • – 1,02 Vol.-% molekularem Wasserstoff (gasförmiger Ausgangsstrom 4)
  • – 2,03 Vol.-% Wasserdampf und (gasförmiger Ausgangsstrom 5)
  • – 51,15 Vol.-% Dehydrierkreisgas (Produktgasgemisch A-Teilstrom 1 bzw. gasförmiger Ausgangsstrom 1)
It is generated from (in the order residual gas (23 ° C, 3.1 bar), fresh propane, (25 ° C, 4 bar), hydrogen (25 ° C, 8 bar), water vapor (200 ° C, 2.5 bar), Dehydrierkreisgas (600 ° C, 1.9 bar)):
  • - 41.9 vol .-% residual gas from the partial oxidation (gaseous output stream 2 ) has 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 vol .-% fresh propane (gaseous output stream 3 ), which has the following contents:
Vol .-% propane 98.91 isobutane 0.05 propylene 0.1 Ethan 0.92 ethylene 0.01
  • - 1.02 Vol .-% molecular hydrogen (gaseous output stream 4 )
  • - 2.03 vol .-% water vapor and (gaseous output stream 5 )
  • - 51.15 vol .-% Dehydrierkreisgas (product gas mixture A partial stream 1 or gaseous output current 1 )

Restgas, Frischpropan, Wasserstoff und Wasserdampf werden dabei in der genannten Reihenfolge zum Treibstrahlgemischstrom vereinigt und durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 auf 500°C, 2,3 bar gebracht.Residual gas, fresh propane, hydrogen and water vapor are combined in the order mentioned to the motive jet mixed stream and by indirect heat exchange with the product gas mixture A substream 2 brought to 500 ° C, 2.3 bar.

Der resultierende Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 ist wie folgt zusammengesetzt: Vol.-% 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 resulting product gas mixture A partial stream 2 is composed as follows: Vol .-% 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

Der im Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 enthaltene Propan und Propylen wird durch Absorption in technischem Tetradecan der Fa. Haltermann, DE vom Typ PKWF 4/7 af als Absorptionsmittel absorptiv abgetrennt und mittels Luft unter Erhalt des folgenden Beschickungsgases für die Partialoxidation wieder freigestrippt (dabei wird wie in der DE-A 10 2004 032 129 beschrieben Verfahren), 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 in the product gas mixture A partial flow 2 contained propane and propylene is absorptively separated by absorption in technical tetradecane from the company Haltermann, DE type PKWF 4/7 af as an absorbent and stripped by air to obtain the following feed gas for the partial oxidation (thereby, as in DE-A 10 2004 032 129 described method), 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 , 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: 02 im resultierenden Gemisch 6,85 beträgt.As much air (25 ° C) is metered into the product gas mixture of the first stage that the ratio of acrolein: 0 2 in the resulting mixture is 6.85.

Mit diesem Gemisch wird dann die zweite Reaktionsstufe unmittelbar beschickt (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 second reaction stage is then charged directly with this mixture (T = 231.7 ° C.).
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 99,3 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 at the end of the reaction zone C, is 68.1 mol .-%.
  • U A D , the acrolein conversion at the end of the reaction zone D, is 99.3 mol .-%.

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 gasförmiger Ausgangsstrom 2 in die heterogen katalysierte Dehydrierung rückgeführt.The acrylic acid is separated from the product gas mixture as in the exemplary embodiments of DE-A 10 2004 032 129 and the residual gas as gaseous output stream 2 returned to the heterogeneously catalyzed dehydrogenation.

Das Verfahren kann auch wie beschrieben, jedoch mit dem Unterschied durchgeführt werden, dass in der Reaktionszone A jede Katalysatorhorde nur mit der gleichen Menge Dehydrierkatalysator beschickt ist, d. h., ohne Mitverwendung von Inertmaterial zu Verdünnungszwecken.The Procedure may also be as described, but with the difference carried out be that in the reaction zone A each catalyst horde only with the same amount of dehydrogenation catalyst is charged, d. h., without Use of inert material for dilution purposes.

IV. Änderung des Verfahrens gemäß III. mit zunehmender BetriebsdauerIV. Modification of the procedure according to III. With increasing operating time

Mit zunehmender Betriebdauer der Versuchsanlage sinkt der Propylengehalt im Produktgasgemischstrom A, selbst wenn der Dehydrierkatalysator regeneriert oder durch eine frisch produzierte Charge ersetzt wird.With increasing operating time of the pilot plant decreases the propylene content in the product gas mixture stream A, even if the dehydrogenation catalyst regenerated or replaced by a freshly produced batch.

Gleichzeitig ist eine Abnahme der maximalen Temperatur im ersten Katalysatorfestbett (in Strömungsrichtung) des Hordenreaktors feststellbar.simultaneously is a decrease in the maximum temperature in the first fixed catalyst bed (in flow direction) the Horden reactor detectable.

Mit Erzeugung des Treibstrahlgemischstroms in der Abfolge Restgas, Frischpropan, Wasserdampf (dann indirekter Wärmeaustausch) und dann erst molekularer Wasserstoff lassen sich die ursprünglichen Ergebnisse bei Neubetrieb wieder herstellen.With Generation of motive jet mixture stream in the sequence residual gas, fresh propane, Water vapor (then indirect heat exchange) and then only molecular hydrogen can be the original Restore results on new operation.

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung von Acrolein, oder Acrylsäure oder deren Gemisch aus Propan, bei dem man A) dem Einlass in eine erste Reaktionszone A einen Reaktionsgasgemischeingangsstrom A zuführt, der durch Zusammenführung von wenigstens vier voneinander verschiedenen gasförmigen Ausgangsströmen 1, 2, 3 und 4 mit der Maßgabe erzeugt wurde, dass die drei gasförmigen Ausgangsströme 1, 2 und 3 Propan enthalten, der gasförmige Ausgangsstrom 4 molekularer Wasserstoff und der gasförmige Ausgangsstrom 3 Frischpropan ist, den Reaktionsgasgemischeingangsstrom A in der Reaktionszone A durch wenigstens ein Katalysatorbett führt, an welchem, gegebenenfalls unter Zufuhr weiterer Gasströme, durch partielle heterogen katalysierte Dehydrierung des Propan ein Propan und Propylen enthaltender Produktgasgemischstrom A gebildet wird, den Produktgasgemischstrom A durch den Auslass aus der ersten Reaktionszone A aus selbiger herausführt und dabei in zwei Produktgasgemisch A-Teilströme 1 und 2 mit identischer Zusammensetzung aufteilt und den Produktgasgemisch A-Teilstrom 1 in erster Kreisgasfahrweise als gasförmigen Ausgangsstrom 1 in die erste Reaktionszone A rückführt, den Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 gegebenenfalls in eine erste Trennzone A führt, um in selbiger von in ihm enthaltenen, von Propan und Propylen verschiedenen Bestandteilen eine Teilmenge oder mehr abzutrennen, und dadurch einen verbleibenden, Propan und Propylen enthaltenden, Produktgasgemischstrom A' zu erzeugen, B) den Produktgasgemischstrom A-Teilstrom 2 oder den Produktgasgemischstrom A' in einer zweiten Reaktionszone B zu Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors verwendet und in dem wenigstens einen Oxidationsreaktor das im Produktgasgemisch A-Teilstrom 2 oder im Produktgasgemischstrom A' enthaltene Propylen einer selektiven heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation mit molekularem Sauerstoff zu einem Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch als Zielprodukt, nicht umgesetztes Propan und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen sowie überschüssigen molekularen Sauerstoff enthaltenden Produktgasgemischstrom B unterwirft, den Produktgasgemischstrom B aus der Reaktionszone B herausführt und in einer zweiten Trennzone B im Produktgasgemischstrom B enthaltenes Zielprodukt abtrennt und von dem dabei verbleibenden, nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltenden Restgas wenigstens eine nicht umgesetztes Propan, molekularen Sauerstoff und gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltende Teilmenge in zweiter Kreisgasfahrweise als gasförmigen Ausgangsstrom 2 mit der Maßgabe in die Reaktionszone A rückführt, dass man die gasförmigen Ausgangsströme 2, 3 und 4 sowie gegebenenfalls zusätzliche vom gasförmigen Ausgangsstrom 1 verschiedene gasförmige Ausgangsströme zu einem gasförmigen Treibstrahlgemischstrom vereinigt und anschließend mit dem gasförmigen Treibstrahlgemischstrom als Treibstrahl eine Strahlpumpe, die eine Treibdüse, eine Mischstrecke, einen Diffusor und einen Saugstutzen umfasst, betreibt, wobei die Förderrichtung des durch die Treibdüse über die Mischstrecke und den Diffusor entspannten Treibstrahls in den Einlass der ersten Reaktionszone A sowie die Saugwirkung des Saugstutzens in Richtung des den Produktgasgemischstrom A führenden Auslass der ersten Reaktionszone A weist und dabei durch den im Saugstutzen erzeugten Unterdruck unter Aufteilung des Produktgasgemischstroms A in die beiden Teilströme 1 und 2 den Produktgasgemisch A-Teilstrom 1 ansaugt, bei gleichzeitiger Vermischung mit dem Treibstrahl durch die Mischstrecke über den Diffusor transportiert und den dabei gebildeten Reaktionsgasgemischeingangsstrom A in den Einlass der ersten Reaktionszone A entlässt, dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst die gasförmigen Ausgangsströme 2 und 3 sowie gegebenenfalls zusätzliche, von den gasförmigen Ausgangsströmen 1 und 4 verschiedene gasförmige Ausgangsströme in beliebiger Abfolge zu einem gasförmigen Ausgangsgemischstrom vereinigt und erst dem gasförmigen Ausgangsgemischstrom unter Ausbildung des gasförmigen Treibstrahlgemischstroms den gasförmigen Ausgangsstrom 4 hinzufügt.A process for the preparation of acrolein, or acrylic acid or their mixture of propane, comprising: A) feeding a reaction gas mixture input stream A to the inlet into a first reaction zone A by combining at least four different gaseous starting streams 1 . 2 . 3 and 4 was generated with the proviso that the three gaseous output currents 1 . 2 and 3 Containing propane th, the gaseous output current 4 molecular hydrogen and the gaseous output stream 3 Fresh propane is the reaction gas mixture input stream A in the reaction zone A by at least one catalyst bed leads to which, optionally with the supply of additional gas streams, by partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane, a propane and propylene containing product gas mixture stream A, the product gas mixture stream A through the outlet of the first reaction zone A leads out of selbiger and thereby in two product gas mixture A partial streams 1 and 2 divided with identical composition and the product gas mixture A partial stream 1 in the first cycle gas mode as gaseous output current 1 returns to the first reaction zone A, the product gas mixture A partial stream 2 optionally in a first separation zone A, to separate a subset or more of the same contained in it, other than propane and propylene components, and thereby to produce a remaining propane and propylene, product gas mixture stream A ', B) the product gas mixture stream A- partial flow 2 or the product gas mixture stream A 'used in a second reaction zone B to feed at least one oxidation reactor and in the at least one oxidation reactor that in the product gas mixture A partial stream 2 or Propylene contained in the product gas mixture stream A 'a selective heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation with molecular oxygen to an acrolein, or acrylic acid, or their mixture as the target product, unreacted propane and optionally unreacted propylene and excess molecular oxygen containing product gas mixture stream B, the product gas mixture stream B from the reaction zone B and in a second separation zone B in product gas mixture stream B contained target product and separated from the remaining, unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene containing residual gas at least one unreacted propane, molecular oxygen and optionally unreacted propylene containing subset in second cycle gas mode as gaseous output current 2 with the proviso in the reaction zone A that leads to the gaseous output streams 2 . 3 and 4 and optionally additional from the gaseous output stream 1 combines different gaseous output streams to a gaseous propellant jet mixed stream and then with the gaseous propellant jet stream as propulsion jet a jet pump, which comprises a motive nozzle, a mixing section, a diffuser and an inlet, operates, wherein the conveying direction of the relaxed by the motive nozzle via the mixing section and the diffuser propellant jet in the inlet of the first reaction zone A and the suction of the suction nozzle in the direction of the product gas mixture stream A leading outlet of the first reaction zone A and thereby by the negative pressure generated in the suction under distribution of the product gas mixture stream A in the two partial streams 1 and 2 the product gas mixture A partial stream 1 sucks, transported with simultaneous mixing with the propulsion jet through the mixing section via the diffuser and the resulting reaction gas mixture input stream A discharges into the inlet of the first reaction zone A, characterized in that initially the gaseous output streams 2 and 3 and optionally additional, from the gaseous output streams 1 and 4 different gaseous output streams combined in any sequence to form a gaseous starting mixture stream and only the gaseous starting mixture stream to form the gaseous propellant jet mixture stream, the gaseous output stream 4 adds. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsgasgemischeingangsstrom A durch Zusammenführung von fünf voneinander verschiedenen gasförmigen Ausgangsströmen 1, 2, 3, 4 und 5 erzeugt wurde und der gasförmige Ausgangsstrom 5 Wasserdampf ist.A method according to claim 1, characterized in that the reaction gas mixture input stream A by merging five different gaseous output streams 1 . 2 . 3 . 4 and 5 was generated and the gaseous output current 5 Steam is. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinigung der von den gasförmigen Ausgangsströmen 1 und 4 verschiedenen gasförmigen Ausgangsströme zum gasförmigen Ausgangsgemischstrom in der Abfolge gas förmiger Ausgangsstrom 2, gasförmiger Ausgangsstrom 5 und dann gasförmiger Ausgangsstrom 3 erfolgt.A method according to claim 2, characterized in that the union of the gaseous output streams 1 and 4 various gaseous output streams to the gaseous output mixed stream in the sequence gas-shaped output stream 2 , gaseous output current 5 and then gaseous output stream 3 he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vom Zeitpunkt der Ausbildung des Treibstrahlgemischstroms bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Reaktionsgasgemischeingangsstrom A das in Strömungsrichtung erste Katalysatorbett der Reaktionszone A erreicht, nicht mehr als 30 Sekunden vergehen.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that from the time of formation of the motive jet mixture stream until at the time when the reaction gas mixture input stream A is the in the flow direction first catalyst bed reaches the reaction zone A, not more than 30 seconds pass. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vom Zeitpunkt der Ausbildung des Treibstrahlgemischstroms bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Reaktionsgasgemischeingangsstrom A das in Strömungsrichtung erste Katalysatorbett der Reaktionszone A erreicht, nicht mehr als 10 Sekunden vergehen.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that from the time of formation of the motive jet mixture stream until at the time when the reaction gas mixture input stream A is the in the flow direction first catalyst bed reaches the reaction zone A, not more than 10 seconds pass. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszone A ein Hordenreaktor ist.Method according to one of claims 1 to 5, characterized the reaction zone A is a tray reactor. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die partielle heterogen katalysierte Dehydrierung des Propan in der Reaktionszone A autotherm erfolgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane occurs autothermally in the reaction zone A.
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