DE102005056377A1 - Preparation of acrolein and/or acrylic acid useful for e.g. preparing polymers involves dehydrogenating propane to hydrogen and product gas comprising propylene; and oxidizing molecular hydrogen to steam and product gas to target products - Google Patents

Preparation of acrolein and/or acrylic acid useful for e.g. preparing polymers involves dehydrogenating propane to hydrogen and product gas comprising propylene; and oxidizing molecular hydrogen to steam and product gas to target products Download PDF

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Abstract

Preparation of acrolein and/or acrylic acid (target product) involves: in reaction zone (A): partially dehydrogenating propane catalytically from a mixture of fresh propane and recycled mixture forming molecular hydrogen and propylene; oxidizing molecular hydrogen to steam and forming product gas (A); in reaction zone (B): partially oxidizing product gas (A) to product gas (B) comprising target product; in separation zones: removing target product from product gas (B), scrubbing of carbon dioxide present in the residual gas (I); and recycling residual gas (I) into reaction zone (A). Preparing acrolein and/or acrylic acid (target product) from propane involves: (i) in reaction zone (A): feeding gaseous streams of fresh propane, and recycled mixture to a first reaction zone (A) to form a reaction gas (A), passing the reaction gas A through at least one catalyst bed in which partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of the propane forms molecular hydrogen and propylene; oxidizing molecular hydrogen by molecular oxygen to steam; and feeding the resulting product gas (A) comprising molecular hydrogen, steam, propylene and propane is withdrawn from reaction zone (A) to reaction zone (B); (ii) in reaction zone (B), the product gas A from reaction zone A, with feeding of molecular oxygen, forming a reaction gas (B) comprising molecular hydrogen, steam, propane, propylene and molecular oxygen, and the propylene is subjected to a heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation to give a product gas (B) comprising target product, unconverted propane, molecular hydrogen, steam, carbon dioxide as a by-product, and also other secondary components having lower and higher boiling points than water; (iii) in a first separation zone: removing target product, water and secondary components having a higher boiling point than water present from the product gas (B) to leave a residual gas (I) comprising unconverted propane, carbon dioxide, molecular hydrogen, the secondary components and any unconverted propylene and any unconverted molecular oxygen; (iv) in second separation zone: as an aftertreatment measure (1), scrubbing out carbon dioxide present in residual gas (I) and condensing out water present if any; as an aftertreatment measure (2), discharging a remaining portion of residual gas (I); as aftertreatment treatment measure (3), removing molecular hydrogen by a separating membrane in a third separation zone (III); and as an aftertreatment measure (4), chemically reducing any molecular oxygen present in residual gas (I), where the sequence of use of aftertreatment measures 1 - 4 is as desired; and (v): recycling aftertreated residual gas (I) which comprises unconverted propane into reaction zone (A) as at least one of the two feed streams comprising propane. The amount of molecular hydrogen (M), which is at least 5 - 95 mol % of the total amount of molecular hydrogen produced in reaction zone (A) and that fed to reaction zone (A), is oxidized to steam in reaction zone (A).

Description

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

  • A) – einer ersten Reaktionszone A unter Ausbildung eines Reaktionsgases A wenigstens zwei gasförmige, Propan enthaltende Zufuhrströme zuführt, von denen wenigstens einer Frischpropan enthält, – in der Reaktionszone A das Reaktionsgas A durch wenigstens ein Katalysatorbett führt, in welchem durch partielle heterogen katalysierte Dehydrierung des Propans molekularer Wasserstoff und Propylen gebildet werden, – der Reaktionszone A molekularen Sauerstoff zuführt, der in der Reaktionszone A im Reaktionsgas A enthaltenen molekularen Wasserstoff zu Wasserdampf oxidiert, und – der Reaktionszone A Produktgas A entnimmt, das molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Propylen und Propan enthält,
  • B) in einer Reaktionszone B das der Reaktionszone A entnommene Produktgas A unter Zufuhr von molekularem Sauerstoff zur Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors mit einem molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Propan, Propylen und molekularen Sauerstoff enthaltenden Reaktionsgas B verwendet und das in selbigem enthaltene Propylen einer heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation zu einem Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch als Zielprodukt, nicht umgesetztes Propan, molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlendioxid als Nebenprodukt sowie andere leichter und schwerer als Wasser siedende Nebenkomponenten enthaltenden Produktgas B unterwirft,
  • C) aus der Reaktionszone B Produktgas B herausführt und aus selbigem in einer ersten Trennzone I darin enthaltenes Zielprodukt, Wasser und schwerer als Wasser siedende Nebenkomponenten unter Verbleib eines Restgases I abtrennt, das nicht umgesetztes Propan, Kohlendioxid, molekularen Wasserstoff, leichter als Wasser siedende Nebenkomponenten sowie in der Reaktionszone B gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen und gegebenenfalls nicht umgesetzten molekularen Sauerstoff enthält,
  • D) – als Nachbehandlungsmaßnahme 1 in einer zweiten Trennzone II in Restgas I enthaltenes Kohlendioxid auswäscht und gegebenenfalls in Restgas I enthaltenes Wasser auskondensiert, – als Nachbehandlungsmaßnahme 2 eine Teilmenge an Restgas I auslässt, – gegebenenfalls als Nachbehandlungsmaßnahme 3 in einer dritten Trennzone III über eine Trennmembran in Restgas I enthaltenen molekularen Wasserstoff abtrennt und – gegebenenfalls als Nachbehandlungsmaßnahme 4 in Restgas I gegebenenfalls enthaltenen molekularen Sauerstoff chemisch reduziert, wobei die Abfolge der Anwendung der Nachbehandlungsmaßnahmen 1 bis 4 beliebig ist, und
  • E) nach Anwendung der Nachbehandlungsmaßnahmen 1 und 2 sowie gegebenenfalls 3 und/oder 4 verbleibendes, nicht umgesetztes Propan enthaltendes Restgas I (in dieser Schrift auch Kreisgas I genannt) als wenigstens einen der wenigstens zwei Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A zurückführt.
The present invention relates to a process for the preparation of acrolein, or acrylic acid, or their mixture of propane, wherein
  • A) - a first reaction zone A with the formation of a reaction gas A at least two gaseous feed streams containing propane, of which contains at least one fresh propane, - in the reaction zone A, the reaction gas A through at least one catalyst bed leads, in which by partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of the Propane molecular hydrogen and propylene are formed, - the reaction zone A molecular oxygen supplies, which oxidized in the reaction zone A in the reaction gas A molecular hydrogen to water vapor, and - the reaction zone A product gas A takes, containing molecular hydrogen, water vapor, propylene and propane .
  • B) in a reaction zone B, the product gas A taken from the reaction zone A with supply of molecular oxygen for charging at least one oxidation reactor with a molecular hydrogen, water vapor, propane, propylene and molecular oxygen-containing reaction gas B and the propylene contained in the same heterogeneously catalyzed partial Subjecting gas phase oxidation to an acrolein, or acrylic acid, or their mixture as target product, unreacted propane, molecular hydrogen, water vapor, by-product carbon dioxide and other product gas B containing lighter and heavier secondary boiling water components,
  • C) from the reaction zone B product gas B leads and from the same in a first separation zone I contained therein target product, water and heavier water than boiling secondary components leaving a residual gas I separates the unreacted propane, carbon dioxide, molecular hydrogen, lighter than boiling water secondary components as well as in the reaction zone B optionally unreacted propylene and optionally unreacted molecular oxygen,
  • D) - scrubbing carbon dioxide contained in residual gas I as after-treatment measure 1 in a second separation zone II and optionally condensing water contained in residual gas I, - omitting a subset of residual gas I as after-treatment measure 2, optionally as after-treatment measure 3 in a third separation zone III via a separation membrane in the residual gas I contained molecular hydrogen and optionally chemically reduced as a post-treatment measure 4 in residual gas I molecular oxygen contained, the sequence of application of the aftertreatment measures 1 to 4 is arbitrary, and
  • E) after application of the aftertreatment measures 1 and 2 and optionally 3 and / or 4 remaining, unreacted propane containing residual gas I (also called recycle gas I in this document) as at least one of the at least two propane-containing feed streams back into the reaction zone A.

Acrylsäure ist eine bedeutende Grundchemikalie, die unter anderem als Monomeres zur Herstellung von Polymerisaten Verwendung findet, die beispielsweise in disperser Verteilung in wässrigem Medium befindlich als Bindemittel angewendet werden. Ein weiteres Anwendungsgebiet von Acrylsäurepolymerisaten bilden Superabsorber im Hygienebereich und anderen Anwendungsgebieten.Acrylic acid is an important basic chemical that is used inter alia as a monomer for the production of polymers is used, for example in disperse distribution in aqueous Medium be used as a binder. Another one Field of application of acrylic acid polymers form superabsorbents in the hygiene sector and other application areas.

Acrolein ist ein bedeutendes Zwischenprodukt, beispielsweise für die Herstellung von Glutardialdehyd, Methionin, 1,3-Propandiol, 3-Picolin, Folsäure und Acrylsäure.acrolein is a significant intermediate, for example for manufacturing of glutaric dialdehyde, methionine, 1,3-propanediol, 3-picoline, folic acid and Acrylic acid.

Das in der Präambel dieser Schrift beschriebene Verfahren zur Herstellung von Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch aus Propan ist in ähnlicher Weise bekannt (vgl. z.B. DE-A 33 13 573 und EP-A 117 146).The in the preamble this method described for the production of acrolein, or acrylic acid, or their mixture of propane is known in a similar manner (cf. e.g. DE-A 33 13 573 and EP-A 117 146).

Es unterscheidet sich von in den Schriften DE-A 10 2004 032 129, EP-A 731 077, DE-A 10 2005 049 699, DE-A 10 2005 052 923, WO 01/96271, WO 03/011804, WO 03/076370, WO 01/96270, DE-A 10 2005 009 891, DE-A 10 2005 013 039, DE-A 10 2005 022 798, DE-A 10 2005 009 885, DE-A 10 2005 010 111, DE-A 102 45 585, DE-A 103 16 039, WO 03/011804 beschriebenen ähnlichen Verfahren insbesondere dadurch, dass an dem der Reaktionszone A entnommenen Produktgas A keine Stoffabtrennung vorgenommen wird, bevor man es zur Beschickung der Reaktionszone B verwendet. Dies ist insofern vorteilhaft, als mit solchen Stoffabtrennungen (insbesondere im Fall von thermischen Trennverfahren) normalerweise einhergehende Wertprodukt- und Energieverluste sowie erforderlicher apparativer Aufwand an dieser Stelle vermieden werden. Allerdings vermag auch das Verfahren gemäß der Präambel dieser Schrift solche Stoffabtrennungen nicht völlig zu vermeiden. Vielmehr benötigt es wie alle Kreisgasverfahren nicht nur wenigstens einen Zielprodukt- sondern auch wenigstens einen Nebenkomponentenauslaß. Das Eingangs dieser Schrift be schriebene Verfahren verfügt jedoch insofern über Charme, als es die Nebenkomponentenabtrennung in die Nähe der Zielproduktabtrennung rückt und damit dorthin, wo sowieso in notwendiger Weise unter Energie- und Apparateaufwand Stoff- und thermische Gradienten erzwungen werden müssen, um ans Ziel zu gelangen. Eine Ankopplung der Nebenkomponentenabtrennung an solche Aufwendungen mindert den erforderlichen Gesamtaufwand.It differs from the documents DE-A 10 2004 032 129, EP-A 731 077, DE-A 10 2005 049 699, DE-A 10 2005 052 923, WO 01/96271, WO 03/011804, WO 03 / 076370, WO 01/96270, DE-A 10 2005 009 891, DE-A 10 2005 013 039, DE-A 10 2005 022 798, DE-A 10 2005 009 885, DE-A 10 2005 010 111, DE-A 102 45 585, DE-A 103 16 039, WO 03/011804 described in particular in that at the reaction zone A withdrawn product gas A no material separation is made before it is used to feed the reaction zone B. This is advantageous in that with such material separations (especially in the case of thermal separation process) normally associated value product and energy losses as well as the required expenditure on equipment are avoided at this point. However, the method according to the preamble of this document can not completely avoid such separations. Rather, like all cycle gas processes, it not only requires at least one target product son Also, at least one minor component outlet. However, the method described at the beginning of this document has charm in that it brings the secondary component separation close to the destination product separation and thus to the point where material and thermal gradients must necessarily be forced under energy and apparatus expenditure anyway to reach the goal reach. A coupling of the secondary component separation to such expenses reduces the total expenditure required.

Eine beim relevanten Kreisgasverfahren individuell herausragende Nebenkomponente bildet der in der Reaktionszone A gebildete molekulare Wasserstoff.A individually outstanding secondary component in the relevant cycle gas process forms the molecular hydrogen formed in the reaction zone A.

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 Kohlenwasserstoff entrissene Wasserstoff wird unmittelbar als Wasser (H2O) entrissen) bzw. nachweisbar ist, soll unter der in der Reaktionszone A durchzuführenden heterogen katalysierten Dehydrierung eine („konventionelle") Dehydrierung verstanden werden, deren Wärmetönung im Unterschied zur Oxidehydrierung endotherm ist (als Folgeschritt kann eine exotherme Wasserstoffverbrennung in der Reaktionszone A einbezogen sein) und bei der wenigstens intermediär freier molekularer Wasserstoff gebildet wird. Dazu bedarf es in der Regel anderer Reaktionsbedingungen und anderer Katalysatoren als zur Oxidehydrierung.In contrast to the exothermic heterogeneously catalyzed oxydehydrogenation, which is enforced by oxygen present and in the intermediately no free hydrogen is formed (the hydrogen torn from the hydrocarbon to be dehydrogenated is immediately snatched as water (H 2 O)) or is detectable under the in the reaction zone A to be carried out heterogeneously catalyzed dehydrogenation a ("conventional") dehydrogenation are understood, the heat of reaction is different from the oxydehydrogenation endothermic (as a subsequent step, an exothermic hydrogen combustion in the reaction zone A be included) and is formed at the at least intermediate free molecular hydrogen This usually requires different reaction conditions and different catalysts than for oxydehydrogenation.

D.h., das relevante Verfahren verläuft in der Reaktionszone A in notwendiger Weise unter H2-Entwicklung. Da der solchermaßen in der Reaktionszone A entwickelte molekulare Wasserstoff kein Reaktand der sich in der Reaktionszone B vollziehenden Zielreaktion im eigentlichen Wortsinn ist, verbraucht er sich beim relevanten Kreisgasverfahren nicht in natürlicher Weise. Es liegt somit in der Entscheidung des Betreibers, festzulegen, wo und in welcher Form der in der Reaktionszone A gebildete (sowie der Reaktionszone A gegebenenfalls zugesetzte) molekulare Wasserstoff im beschriebenen Kreisgasverfahren wieder ausgelassen werden soll (im Idealfall wird in der Reaktionszone A je gebildetem Propylenmolekül ein Wasserstoffmolekül gebildet).That is, the relevant process proceeds in the reaction zone A necessarily under H 2 evolution. Since the molecular hydrogen thus developed in the reaction zone A is not a reactant of the reaction which takes place in the reaction zone B in the true sense of the word, it does not naturally absorb itself in the relevant cycle gas process. It is therefore the operator's decision to determine where and in what form the molecular hydrogen formed in the reaction zone A (optionally added to the reaction zone A) should be discharged again in the cycle gas process described (ideally, in the reaction zone A the propylene molecule formed will be formed) a hydrogen molecule is formed).

Ein in den Schriften des nächstliegenden Standes der Technik (vgl. z.B. US 3,161,670 , EP-A 117 146, DE-A 33 13 573) gemachter Vorschlag besteht darin, die Reaktionszone A unter Ausschluss von molekularem Sauerstoff zu betreiben und den gebildeten molekularen Wasserstoff in seiner Gesamtmenge als Inertgas bis hinter die Trennzone I mitzuführen und ihn dann mit in der Reaktionszone B nicht umgesetztem molekularem Sauerstoff heterogen katalysiert vollständig zu Wasser zu verbrennen und das gebildete Wasser in seiner Gesamtheit in die Reaktionszone A rückzuführen und den in der Reaktionszone A gebildeten molekularen Wasserstoff somit erst beim zweiten Durchgang durch die Kreisschleife und ausschließlich in der Trennzone I in seiner oxidierten Form, nämlich als Wasser, abzutrennen. Eine solche Verfahrensweise ist in mehrfacher Weise nachteilig. Zum einen belastet nicht abgetrennter molekularer Wasserstoff das Reaktionsgas B mit einem knallgasfähigen, sowohl ein spezielles Diffusionsverhalten (bestimmte Konstruktionsmaterialien sind für molekularen Wasserstoff durchlässig) als auch ein ausgeprägtes Reduktionspotential (eigene Untersuchungen haben ergeben, dass sich ein Beisein erhöhter Mengen an molekularem Wasserstoff im Reaktionsgas B negativ auf die Standzeit der für die heterogen katalysierte partielle Gasphasenoxidation zu verwendenden Katalysatoren auswirkt) aufweisenden Bestandteil und zum anderen muss in der Trennzone I das Zielprodukt von einer nicht unerheblichen Wassermenge abgetrennt werden, was mit einem signifikanten Energiebedarf einhergeht, da die Zielprodukte eine hohe Affinität zu Wasser aufweisen (erhöhte Wassermengen im Reaktionsgas B mindern in der Regel gleichfalls die Standzeit der für die Partialoxidation verwendeten, in der Regel Mo in oxidischer Form enthaltenden, Katalysatoren, da H2O die Sublimation von Mo-Oxiden fördert). Zusätzlich wird bei der beschriebenen Wasserstoffverbrennung hinter der Trennzone I punktuell eine außerordentlich hohe Verbrennungswärme frei, die in ihrem Umfang lokal schwer vorteilhaft verwertbar ist. Untrennbar verknupft mit den vorbeschriebenen Problemen ist die für eine erhöhte Katalysatorstandzeit in der Partialoxdiation der Reaktionszone B vorteilhafte Anwendung eines Überschusses an molekularem Sauerstoff relativ zur Zielreaktionsstöchiometrie, was in natürlicher Weise erhöhte Explosionsrisiken in der Reaktionszone B nach sich zieht (ist Acrylsäure das Zielprodukt und wird dem Reaktionsgas B die insgesamt benötigte Menge an molekularem Sauerstoff vorab zugegeben, ist ein molares Verhältnis von im Reaktionsgas B enthaltenem molekularem Sauerstoff zu darin enthaltenem Propylen von wenigstens > 1,5 erforderlich (dabei ist eine geringfügige Propylenvollverbrennung bereits berücksichtigt)).One in the writings of the closest prior art (see, eg US 3,161,670 , EP-A 117 146, DE-A 33 13 573) made proposal is to operate the reaction zone A with the exclusion of molecular oxygen and carry the molecular hydrogen formed in its entirety as an inert gas to behind the separation zone I and then with him in the reaction zone B unreacted molecular oxygen heterogeneously catalyzed to completely burn to water and recirculate the water formed in its entirety in the reaction zone A and thus formed in the reaction zone A molecular hydrogen only on the second pass through the loop and only in the separation zone I in its oxidized form, namely as water, separate. Such a procedure is disadvantageous in several ways. On the one hand, uncoupled molecular hydrogen pollutes the reaction gas B with an explosive gas-capable, both a special diffusion behavior (certain construction materials are permeable to molecular hydrogen) and a pronounced reduction potential (own investigations have shown that a presence of increased amounts of molecular hydrogen in the reaction gas B on the other hand, in the separation zone I, the target product must be separated from a significant amount of water, which is associated with a significant energy requirement, since the target products have a high affinity to Have water (increased amounts of water in the reaction gas B usually also reduce the life of the catalysts used for the partial oxidation, usually Mo in oxide form, since H 2 O the Promotes sublimation of Mo oxides). In addition, in the described hydrogen combustion behind the separation zone I selectively an extremely high heat of combustion is released, which is locally difficult to exploit advantageous in their extent. Inextricably linked to the problems described above, the use of an excess of molecular oxygen relative to the target reaction stoichiometry for increased catalyst lifetime in the partial oxidation of reaction zone B naturally results in increased explosion risks in reaction zone B (acrylic acid being the target product and becoming the target) Reaction gas B, the previously required amount of molecular oxygen is added in advance, a molar ratio of molecular oxygen contained in the reaction gas B to propylene contained therein of at least> 1.5 is required (while a slight propylene full combustion is already taken into account)).

Als Alternative bietet der benannte Stand der Technik weiterhin eine Verfahrensvariante an, im Rahmen derer die in der Reaktionszone A insgesamt gebildete Menge an molekularem Wasserstoff ebenfalls als solche bis hinter die Trennzone I mitgeführt wird. Dann wird empfohlen, das im Restgas I insgesamt enthaltene Propan und Propylen von allen anderen Bestandteilen des Restgases I, einschließlich des molekularen Wasserstoffs, abzutrennen und nur den so separierten Strom an C3-Kohlenwasserstoffen isoliert in die Reaktionszone A rückzuführen. Nachteilig an dieser Verfahrensvariante ist jedoch, dass mit ihr die Notwendigkeit einhergeht, die Gesamtmenge der C3-Kohlenwasserstoffe zunächst im vollen Umfang in die kondensierte Phase überzuführen und anschließend aus selbiger wieder in die Gasphase rückzuführen.As an alternative, the prior art also proposes a process variant in which the total amount of molecular hydrogen formed in the reaction zone A is also carried as such to the rear of the separation zone I. It is then recommended to separate the total propane and propylene contained in the residual gas I from all other constituents of the residual gas I, including the molecular hydrogen, and to recycle only the thus separated stream of C 3 hydrocarbons into the reaction zone A. A disadvantage of this process variant, however, is that it goes along with the necessity is going to convert the total amount of C 3 hydrocarbons in the full extent in the condensed phase and then return from selbiger back into the gas phase.

Als weiteren Vorschlag umfasst die DE-A 33 13 573 die Möglichkeit, den in der Reaktionszone A gebildeten molekularen Wasserstoff noch in der Reaktionszone A mittels zugefügtem molekularem Sauerstoff vollständig zu Wasser zu oxidieren, und entweder wenigstens einen Teil des gebildeten Wassers noch vor der Reaktionszone B auszukondensieren und auf diese Weise abzutrennen, oder selbiges in der gesamten gebildeten Menge in die Reaktionszone B mitzuführen. Beides ist von Nachteil. Zum einen erfordert ein Auskondensieren von Wasser eine Abkühlung des Produktgases A auf Temperaturen, die weit unterhalb der in der Reaktionszone B erforderlichen Temperaturen liegen.When another proposal, DE-A 33 13 573 includes the possibility the molecular hydrogen formed in the reaction zone A still completely in the reaction zone A by means of added molecular oxygen To oxidize water, and either at least a portion of the formed Condensate water even before the reaction zone B and on this Separate way, or the same in the total amount formed entrain into the reaction zone B. Both are disadvantageous. For one thing requires a condensation a cooling off of water of the product gas A to temperatures well below that in the reaction zone B required temperatures are.

Zum anderen muss diese Temperaturminderung von einem sehr hohen Temperaturniveau ausgehend erfolgen, da eine Verbrennung des molekularen Wasserstoffs etwa das Zweifache derjenigen Wärmemenge liefert, die zu seiner Bildung im Rahmen der Dehydrierung verbraucht wird.To the other, this temperature reduction must be from a very high temperature level starting, as a combustion of molecular hydrogen about twice that amount of heat, which is consumed to its formation in the context of dehydration.

Weiterhin resultiert bei einem Belassen der Gesamtmenge des erzeugten Wassers im Reaktionsgas in der Trennzone I ein wie bereits beschrieben erhöhter Trennaufwand, und in der Reaktionszone B in der Regel eine verkürzte Katalysatorstandzeit.Farther results in leaving the total amount of water generated in the reaction gas in the separation zone I as described above increased separation effort, and in the reaction zone B usually a shortened catalyst life.

Angesichts des beschriebenen Standes der Technik bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein der Präambel der vorliegenden Schrift gemäßes Verfahren zur Verfügung zu stellen, das die beschriebenen Nachteile allenfalls noch in verminderter Form aufweist.in view of the described prior art, the object of the present invention Invention in it, one of the preamble according to the present document according to the method to disposal to put that the disadvantages described at best even in diminished Form has.

Die vergleichsweise schlichte Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, sowohl den Auslass des in der Reaktionszone A gebildeten molekularen Wasserstoff als auch die Erzeugung der Auslassform über eine größere Verfahrensstrecke zu verschmieren. Dabei die Vorgabe einhaltend, den Auslass ausschließlich hinter der Reaktionszone B vorzunehmen und vorteilhaft (nur) einen Teilauslass in der Trennzone I in Form von vorab in der Reaktionszone A durch Wasserstoffverbrennung erzeugtem Wasser zu realisieren, wird in der Trennzone I in der Reaktionszone B unabdingbar gebildetes Partialoxidationswasser bei den bekannten Verfahren zur Zielproduktabtrennung sowieso mit abgetrennt, so dass die Trennzone I entsprechendes trennwirksames Equipment in natürlicher Weise bereits umfasst.The comparatively simple solution The task is to both the outlet of the in the reaction zone A formed molecular hydrogen as well the generation of the outlet over a larger process route to smear. Adhering to the specification, the outlet exclusively behind the Reaction zone B and advantageously (only) a partial outlet in the separation zone I in the form of advance in the reaction zone A by Hydrogen combustion produced water is realized in the separation zone I in the reaction zone B indispensably formed Partialoxidationswasser in the known methods for target product separation anyway with separated, so that the separation zone I corresponding separating effective equipment in natural Way already included.

Demgemäss wird als Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung von Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch aus Propan, bei dem man

  • A) – einer ersten Reaktionszone A unter Ausbildung eines Reaktionsgases A wenigstens zwei gasförmige, Propan enthaltende Zufuhrströme zuführt, von denen wenigstens einer Frischpropan enthält, – in der Reaktionszone A das Reaktionsgas A durch wenigstens ein Katalysatorbett führt, an welchem durch partielle heterogen katalysierte Dehydrierung des Propans molekularer Wasserstoff und Propylen gebildet werden, – der Reaktionszone A molekularen Sauerstoff zuführt, der in der Reaktionszone A im Reaktionsgas A enthaltenen molekularen Wasserstoff zu Wasserdampf oxidiert, und – der Reaktionszone A Produktgas A entnimmt, das molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Propylen und Propan enthält,
  • B) in einer Reaktionszone B das der Reaktionszone A entnommene Produktgas A unter Zufuhr von molekularem Sauerstoff zur Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors mit einem molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Propan, Propylen und molekularen Sauerstoff enthaltenden Reaktionsgas B verwendet und das in selbigem enthaltene Propylen einer heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation zu einem Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch als Zielprodukt, nicht umgesetztes Propan, molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlendioxid als Nebenprodukt sowie andere leichter und schwerer als Wasser siedende Nebenkomponenten enthaltenden Produktgas B unterwirft,
  • C) aus der Reaktionszone B Produktgas B herausführt und aus selbigem in einer ersten Trennzone I darin enthaltenes Zielprodukt, Wasser und schwerer als Wasser siedende Nebenkomponenten unter Verbleib eines Restgases I abtrennt, das nicht umgesetztes Propan, Kohlendioxid, molekularen Wasserstoff, leichter als Wasser siedende Nebenkomponenten sowie in der Reaktionszone B gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen und gegebenenfalls nicht umgesetzten molekularen Sauerstoff enthält,
  • D) – als Nachbehandlungsmaßnahme 1 in einer zweiten Trennzone II in Restgas I enthaltenes Kohlendioxid auswäscht und gegebenenfalls in Restgas I enthaltenes Wasser auskondensiert, – als Nachbehandlungsmaßnahme 2 eine Teilmenge an Restgas I auslässt, – gegebenenfalls als Nachbehandlungsmaßnahme 3 in einer dritten Trennzone III über eine Trennmembran in Restgas I enthaltenen molekularen Wasserstoff abtrennt und – gegebenenfalls als Nachbehandlungsmaßnahme 4 in Restgas I gegebenenfalls enthaltenen molekularen Sauerstoff chemisch reduziert, wobei die Abfolge der Anwendung der Nachbehandlungsmaßnahmen 1 bis 4 beliebig ist, und
  • E) nach Anwendung der Nachbehandlungsmaßnahmen 1 und 2 sowie gegebenenfalls 3 und/oder 4 verbleibendes, nicht umgesetztes Propan enthaltendes nachbehandelte Restgas I (in dieser Schrift auch Kreisgas I genannt) als wenigstens einen der wenigstens zwei Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A zurückführt, zur Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man in der Reaktionszone A eine Menge M an molekularem Wasserstoff zu Wasserdampf oxidiert, die wenigstens 5 mol-% jedoch nicht mehr als 95 mol.-% der Gesamtmenge aus in der Reaktionszone A produziertem und der Reaktionszone A gegebenenfalls zugeführtem molekularem Wasserstoff ist.
Accordingly, as a solution to the object of the invention, a process for the preparation of acrolein, or acrylic acid, or their mixture of propane, wherein
  • A) - a first reaction zone A with the formation of a reaction gas A at least two gaseous feed streams containing propane, of which contains at least one fresh propane, - in the reaction zone A, the reaction gas A through at least one catalyst bed leads to which by partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of Propane molecular hydrogen and propylene are formed, - the reaction zone A molecular oxygen supplies, which oxidized in the reaction zone A in the reaction gas A molecular hydrogen to water vapor, and - the reaction zone A product gas A takes, containing molecular hydrogen, water vapor, propylene and propane .
  • B) in a reaction zone B, the product gas A taken from the reaction zone A with supply of molecular oxygen for charging at least one oxidation reactor with a molecular hydrogen, water vapor, propane, propylene and molecular oxygen-containing reaction gas B and the propylene contained in the same heterogeneously catalyzed partial Subjecting gas phase oxidation to an acrolein, or acrylic acid, or their mixture as target product, unreacted propane, molecular hydrogen, water vapor, by-product carbon dioxide and other product gas B containing lighter and heavier secondary boiling water components,
  • C) from the reaction zone B product gas B leads and from the same in a first separation zone I contained therein target product, water and heavier water than boiling secondary components leaving a residual gas I separates the unreacted propane, carbon dioxide, molecular hydrogen, lighter than boiling water secondary components as well as in the reaction zone B optionally unreacted propylene and optionally unreacted molecular oxygen,
  • D) - scrubbing carbon dioxide contained in residual gas I as after-treatment measure 1 in a second separation zone II and optionally condensing water contained in residual gas I, - omitting a subset of residual gas I as after-treatment measure 2, optionally as after-treatment measure 3 in a third separation zone III via a separation membrane separated in residual gas I molecular hydrogen and separated Optionally chemically reduced as a post-treatment measure 4 in residual gas I molecular oxygen contained, the sequence of application of the aftertreatment measures 1 to 4 is arbitrary, and
  • E) after application of the aftertreatment measures 1 and 2 and optionally 3 and / or 4 remaining, unreacted propane containing post-treated residual gas I (also called recycle gas I in this document) as at least one of the at least two propane-containing feed streams in the reaction zone A, to , Characterized in that in the reaction zone A, an amount M of molecular hydrogen is oxidized to water vapor, the at least 5 mol% but not more than 95 mol .-% of the total amount of produced in the reaction zone A and the reaction zone A is optionally supplied molecular hydrogen.

Erfindungsgemäß bevorzugt beträgt die Menge M (stets in entsprechender Weise bezogen) wenigstens 10 mol-%, jedoch nicht mehr als 90 mol-%. Besonders bevorzugt liegt die Menge M bei wenigstens 15 mol-% jedoch nicht mehr als 85 mol-%. Noch besser beträgt die Menge M wenigstens 20 mol-%, jedoch nicht mehr als 80 mol-%. Ganz besonders bevorzugt liegt die Menge M bei wenigstens 25 mol-%, jedoch nicht mehr als 75 mol-%. Noch besser beträgt die Menge M wenigstens 30 mol-% und höchstens 70 mol-%. Vorteilhaft ist ferner eine Menge M von wenigstens 35 mol-% und höchstens 65 mol-%. Noch besser liegt die Menge M bei wenigstens 40 mol-%, aber nicht mehr als 60 mol-%. Am besten beträgt die Menge M wenigstens 45 mol-% und nicht mehr als 55 mol-%. M = 50 mol-% ist erfindungsgemäß ganz besonders vorteilhaft.According to the invention preferred is the amount M (always in a corresponding manner) at least 10 mol%, but not more than 90 mol%. Particularly preferred is the amount M is at least 15 mol% but not more than 85 mol%. Even better the amount M is at least 20 mol%, but not more than 80 mol%. Most preferably, the amount M is at least 25 mol%, however, not more than 75 mol%. Even better, the amount M is at least 30 mol% and at most 70 mol%. Furthermore, a quantity M of at least 35 is advantageous mol% and at most 65 mol%. Even better, the amount M is at least 40 mol%, but not more than 60 mol%. At best, the amount M is at least 45 mol% and not more than 55 mol%. M = 50 mol% is very particular according to the invention advantageous.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise besteht darin, dass das Propan im Rahmen seiner gesamten Kreisführung überwiegend im gasförmigen Aggregatzustand verbleibt, d.h., nicht in die kondensierte, flüssige Phase überführt werden muss. Dies ist nicht zuletzt deshalb vorteilhaft, weil Propan ein vergleichsweise unpolares Molekül ist, dessen Kondensation vergleichsweise aufwendig ist.One significant advantage of the procedure according to the invention consists in that the propane is predominant throughout its entire district leadership in gaseous form State of aggregation remains, i.e. not converted to the condensed liquid phase got to. This is advantageous not least because propane a comparatively nonpolar molecule is, the condensation is relatively expensive.

Ein anderer vorteilhafter Wesenszug des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass das Reaktionsgas B in notwendiger Weise molekularen Wasserstoff in erfindungsgemäß begrenzter Menge enthält. Denn dieser besitzt, neben den bereits genannten nachteiligen Eigenschaften gemäß der Lehre der DE-A 33 13 573 sowie der EP-A 117 146 auch die vorteilhafte Eigenschaft, dass er sich in der Reaktionszone B chemisch inert verhält. D.h., wenigstens 95 mol-%, meist sogar wenigstens 97 mol-% oder wenigstens 99 mol-% des der Reaktionszone B zugeführten molekularen Wasserstoffs bleibt beim Durchlaufen der Reaktionszone B chemisch unverändert erhalten.One Another advantageous feature of the method according to the invention is that the reaction gas B necessary molecular Hydrogen limited according to the invention Contains quantity. Because this has, in addition to the aforementioned adverse properties according to the teaching DE-A 33 13 573 and EP-A 117 146 also the advantageous Characteristic that it is chemically inert in the reaction zone B. behaves. That is, at least 95 mol%, usually even at least 97 mol% or at least 99 mol% of the reaction zone B supplied molecular Hydrogen remains chemical when passing through the reaction zone B. unchanged receive.

Er besitzt aber gleichzeitig den Vorteil der höchsten thermischen Leitfähigkeit innerhalb der Gase. Gemäß Walter J. Moore, Physikalische Chemie, WDEG Verlag, Berlin (1973), Seite 171, ist diese bei Normalbedingungen z. B. mehr als zehn mal so groß, wie die thermische Leitfähigkeit von Kohlendioxid und etwa acht mal so groß wie diejenige von molekularem Stickstoff bzw. molekularem Sauerstoff.He but at the same time has the advantage of highest thermal conductivity within the gases. According to Walter J. Moore, Physical Chemistry, WDEG Verlag, Berlin (1973), page 171, this is z under normal conditions. B. more than ten times as large, like the thermal conductivity of carbon dioxide and about eight times that of molecular Nitrogen or molecular oxygen.

Es ist diese erhöhte thermische Leitfähigkeit, die gemäß Tabelle I der DE-A 33 13 573 dafür verantwortlich zeichnet, dass in der Reaktionszone B die Selektivität der COx-Bildung im Beisein von molekularem Wasserstoff signifikant geringer ist, als in Abwesenheit von molekularem Wasserstoff. Sie bedingt infolge eines schnelleren Wärmeabtransports vom Reaktionsort in der Reaktionszone B niederere Katalysatoroberflächentemperaturen und demzufolge einen geringeren Anteil an Propylenvollverbrennung. Dies gilt insbesondere dann, wenn wie beim erfindungsgemäßen Verfahren thermisch höchst leitfähiger molekularer Wasserstoff und thermisch höchst aufnahmefähiges Propan in synergistischer Weise gemeinsam am Wärmeabtransport beteiligt sind.It is this increased thermal conductivity which, according to Table I of DE-A 33 13 573, is responsible for the fact that, in reaction zone B, the selectivity of CO x formation in the presence of molecular hydrogen is significantly lower than in the absence of molecular hydrogen. It causes lower catalyst surface temperatures due to faster heat removal from the reaction site in reaction zone B, and consequently a lower proportion of full propylene combustion. This applies in particular if, as in the process according to the invention, highly thermally conductive molecular hydrogen and highly thermally absorbable propane are synergistically involved in heat removal.

Unter Frischpropan wird in dieser Schrift Propan verstanden, das noch nicht an einer Dehydrierung in der Reaktionszone A teilgenommen hat. In der Regel wird es als Bestandteil von Roh-Propan (das vorzugsweise die Spezifikation gemäß DE-A 102 46 119 und DE-A 102 45 585 erfüllt) zugeführt, das 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 der Regel wird der Reaktionszone A neben Frischpropan als weiterer Propan enthaltender Zufuhrstrom nur noch erfindungsgemäß nachbehandeltes Restgas I zugeführt.Under Fresh propane is understood in this writing propane, that still not participated in dehydrogenation in the reaction zone A. Has. It is usually used as a component of crude propane (which is preferably the specification according to DE-A 102 46 119 and DE-A 102 45 585 met) supplied in small quantities also of propane different components contains. Such crude propane is, for example, in DE-A 10 2005 022 798 described method available. In general, the reaction zone A next to fresh propane as another Propane-containing feed stream only according to the invention aftertreated residual gas I fed.

Bevorzugt erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Zufuhr von Frischpropan ausschließlich in die Reaktionszone A hinein, als Bestandteil des Beschickungsgasgemischs für die Reaktionszone A. Prinzipiell können Teilmengen des Frischpropan aus Gründen der Explosionssicherheit aber auch in die Beschickungsgasgemische der ersten und/oder zweiten Oxidationsstufe der Reaktionszone B hinein zugeführt werden.In the process according to the invention, a feed of fresh propane exclusively into the reaction zone A preferably occurs as a constituent of the feed gas mixture for the reaction zone A. In principle, partial quantities of the fresh propane can also be introduced into the feed gas mixtures of the first and / or second oxidation stage of the reaction zone B for reasons of explosion safety fed who the.

Das Reaktionsgas B, mit dem die Reaktionszone B beschickt wird, erfüllt in dieser Schrift in zweckmäßiger Weise gleichfalls die in der DE-A 102 46 119 und DE-A 102 45 585 empfohlene Spezifikation. Ferner ist zwischen Reaktionszone A und Reaktionszone B erfindungsgemäß zweckmäßig eine mechanische Trennoperation gemäß der DE-A 103 16 039 geschaltet.The Reaction gas B, with which the reaction zone B is charged, meets in this Font in a convenient way also recommended in DE-A 102 46 119 and DE-A 102 45 585 Specification. Further, between reaction zone A and reaction zone B according to the invention expedient one mechanical separation operation according to DE-A 103 16 039 switched.

Unter der Belastung eines einen Reaktionsschritt katalysierenden Katalysatorbetts mit Reaktionsgas, wird in dieser Schrift die Menge an Reaktionsgas in Normlitern (= NI; das Volumen in Litern, das die entsprechende Reaktionsgasmenge bei Normalbedingungen (0°C, 1 bar) einnehmen würde) verstanden, die pro Stunde durch einen Liter Katalysatorbett (z. B. Katalysatorfestbett) geführt wird.Under the loading of a catalyst bed catalyzing a reaction step with reaction gas, the amount of reaction gas in this document in norm liters (= NI, the volume in liters, which is the corresponding Reaction gas amount under normal conditions (0 ° C, 1 bar) would take) understood, per hour through one liter of catalyst bed (eg fixed catalyst bed) guided becomes.

Die Belastung kann auch nur auf einen Bestandteil des Reaktionsgases bezogen sein. Dann ist es die Menge dieses Bestandteils in Nl/l·h, die pro Stunde durch einen Liter das Katalysatorbetts geführt wird (reine Inertmaterialschüttungen werden nicht zum Katalysatorfestbett gerechnet). Besteht das Katalysatorbett aus einer Mischung aus Katalysator und inerten Verdünnungsformkörpern, kann die Belastung, soweit dies entsprechend erwähnt wird, auch nur auf die Volumeneinheit an enthaltenem Katalysator bezogen sein.The Strain can only affect one component of the reaction gas be related. Then it is the amount of this ingredient in Nl / l · h that per hour through a liter of catalyst bed is performed (pure inert material beds are not counted to the fixed catalyst bed). Is the catalyst bed from a mixture of catalyst and inert diluent bodies the load, as far as this is mentioned, only on the Volume unit be based on catalyst contained.

Als ein Inertgas soll in dieser Schrift generell ein Reaktionsgasbestandteil verstanden werden, der sich unter den Bedingungen der entsprechenden Reaktion im wesentlichen als chemisch inert verhält und – jeder inerte Reaktionsgasbestandteil für sich betrachtet – zu mehr als 95 mol-%, vorzugsweise zu mehr als 97 mol-% bzw. zu mehr als 99 mol-% chemisch unverändert erhalten bleibt.When An inert gas should generally be a reaction gas constituent in this document be understood, under the conditions of the corresponding Reaction essentially as chemically inert and behaves - each inert reaction gas component for themselves considered - too more than 95 mol%, preferably more than 97 mol% or more as chemically unchanged as 99 mol% preserved.

Typische Reaktionsgase B, mit denen die Reaktionszone B beim erfindungsgemäßen Verfahren beschickt werden kann, weisen nachfolgende Gehalte auf: 4 bis 25 Vol.-% Propylen, 6 bis 70 Vol.-% Propan, 5 bis 60 Vol.-% H2O, 5 bis 65 Vol.-% O2 und 0,3 bis 20 Vol.-% H2. Typical reaction gases B, with which the reaction zone B can be charged in the process according to the invention, have the following contents: 4 to 25 vol.% propylene, 6 to 70 vol.% Propane, 5 to 60 vol.% H 2 O, 5 to 65 vol.% O 2 and 0.3 to 20 vol.% H 2 .

Erfindungsgemäß bevorzugte Reaktionsgase B weisen nachfolgende Gehalte auf: 6 bis 15 Vol.-% Propylen, 6 bis 60 Vol.-% Propan, 5 bis 30 Vol.-% H2O, 8 bis 35 Vol.-% O2 und 2 bis 18 Vol.-% H2. Reaction gases B preferred according to the invention have the following contents: 6 to 15 vol.% propylene, 6 to 60 vol.% Propane, 5 to 30% by volume H 2 O, 8 to 35 vol.% O 2 and 2 to 18% by volume H 2 .

Erfindungsgemäß für vorgenannte Beschickung ganz besonders bevorzugte Reaktionsgase B weisen nachfolgende Gehalte auf: 8 bis 14 Vol.-% Propylen, 20 bis 55 Vol.-%, vorzugsweise 20 bis 45 Vol.-% Propan, 10 bis 25 Vol.-% H2O, 10 bis 25 Vol.-%, vorzugsweise 15 bis 20 Vol.-% O2 und 6 bis 15 Vol.-% H2. Very particularly preferred reaction gases B according to the invention for the aforementioned feed have the following contents: 8 to 14 vol.% propylene, 20 to 55% by volume, preferably 20 to 45% by volume Propane, 10 to 25 vol.% H 2 O, 10 to 25% by volume, preferably 15 to 20% by volume O 2 and 6 to 15 vol.% H 2 .

Die Vorteilhaftigkeit mittlerer Propangehalte im Reaktionsgas B ergibt sich z. B. aus der DE-A 102 45 585.The Advantageous average propane content in the reaction gas B results z. B. from DE-A 102 45 585.

Innerhalb der vorgenannten Zusammensetzungsraster ist es günstig, wenn das molare Verhältnis V1 von in Reaktionsgas B enthaltenem Propan zu in Reaktionsgas B enthaltenem Propylen 1 bis 9 beträgt (d. h., erfindungsgemäß vorteilhaft kann eine Propan/Propen-Trennung gemäß der WO 04/094041 entfallen). Ferner ist es innerhalb der vorgenannten Zusammensetzungsraster vorteilhaft, wenn das Verhältnis V2 von im Reaktionsgas B enthaltenem molekularem Sauerstoff zu im Reaktionsgas B enthaltenem Propylen 1 bis 2,5 beträgt. Weiterhin ist es im Sinn der vorliegenden Erfindung innerhalb der vorgenannten Zusammensetzungsraster vorteilhaft, wenn das Verhältnis V3 von im Reaktionsgas B enthaltenem Propylen zu im Reaktionsgas B enthaltenem molekularem Wasserstoff 0,5 bis 20 beträgt. Auch ist es innerhalb der vorgenannten Zusammensetzungsraster von Vorteil, wenn das molare Verhältnis V4 von im Reaktionsgas B enthaltenem Wasserdampf zur molaren Gesamtmenge an im Reaktionsgas B enthaltenem Propan und Propylen 0,005 bis 10 beträgt.Within the aforementioned composition grid, it is favorable if the molar ratio V 1 of propane contained in reaction gas B to propylene contained in reaction gas B is 1 to 9 (ie, according to the invention, a propane / propene separation according to WO 04/094041 can advantageously be omitted). , Furthermore, it is advantageous within the aforementioned composition grid if the ratio V 2 of molecular oxygen contained in the reaction gas B to propylene contained in the reaction gas B is 1 to 2.5. Furthermore, within the meaning of the present invention, it is advantageous within the aforementioned composition grid if the ratio V 3 of propylene contained in the reaction gas B to the molecular hydrogen contained in the reaction gas B is 0.5 to 20. It is also within the above composition grid advantageous if the molar ratio of V 4 contained in the reaction gas B water vapor to molar total amount of propane contained in the reaction gas B and propylene is 0.005 to 10.

Mit besonderem Vorteil beträgt V1 im zur Beschickung der Reaktionszone B verwendeten Reaktionsgas B (im Reaktionsgas B-Ausgangsgemisch) 1 bis 7 oder bis 4, bzw. 2 bis 6 und besonders günstig 2 bis 5, bzw. 3,5 bis 4,5. Weiterhin ist es für das Reaktionsgas B-Ausgangsgemisch bevorzugt, wenn V2 1,2 bis 2,0, bzw. 1,4 bis 1,8 beträgt. Ferner ist es für das Reaktionsgas B-Ausgangsgemisch von Vorteil, wenn V3 0,5 bis 15, bzw. 0,5 bis 10, bzw. 0,5 bis 1,5 beträgt. In entsprechender Weise beträgt V4 im Reaktionsgas B-Ausgangsgemisch bevorzugt 0,01 bis 5, besser 0,05 bis 3, vorteilhaft 0,1 bis 1 und besonders vorteilhaft 0,1 bis 0,5 oder auch 0,3.With particular advantage, V 1 in the reaction gas B used for charging the reaction zone B (in the reaction gas B starting mixture) is 1 to 7 or up to 4 or 2 to 6 and particularly favorably 2 to 5 or 3.5 to 4.5 , Furthermore, it is preferred for the reaction gas B starting mixture when V 2 is 1.2 to 2.0, or 1.4 to 1.8. Furthermore, it is advantageous for the reaction gas B starting mixture if V 3 is from 0.5 to 15, or from 0.5 to 10, or from 0.5 to 1.5. In a corresponding manner, V 4 in the reaction gas B starting mixture is preferably 0.01 to 5, more preferably 0.05 to 3, advantageously 0.1 to 1 and particularly advantageously 0.1 to 0.5 or even 0.3.

Nicht explosive Reaktionsgas B-Ausgangsgemische sind erfindungsgemäß bevorzugt.Not explosive reaction gas B starting mixtures are preferred according to the invention.

Entscheidend für die Beantwortung der Frage, ob das Reaktionsgas B-Ausgangsgemisch explosiv ist oder nicht, ist, ob sich unter dem unter bestimmten Bedingungen (Druck, Temperatur) befindlichen Gemisch 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 einer erfindungsgemäßen Partialoxidation nicht explosiv, gilt dies auch für die im Verlauf der Partialoxidation aus selbigem gebildeten Reaktionsgasgemische (vgl. WO 04/007405).critical for the Answering the question whether the reaction gas B starting mixture explosive is or is not, whether under the condition under certain conditions (Pressure, temperature) mixture one by a local ignition source (eg glowing Platinum wire) initiated combustion (ignition, explosion) propagates or not (see DIN 51649 and the examination description in WO 04/007405). If there is a spread, the mixture should be here be described as explosive. If it does not spread, it will Mixture in this document classified as non-explosive. Is this Reaction gas starting mixture of a partial oxidation according to the invention not explosive, this also applies to the reaction gas mixtures formed from the same in the course of the partial oxidation (see WO 04/007405).

Als Quelle für (den) in der Reaktionszone B benötigten, nicht im Produktgas A enthaltenen, molekularen Sauerstoff kann molekularer Sauerstoff als solcher, oder ein Gemisch aus molekularem Sauerstoff und einem (oder einem Gemisch solcher inerter Gase) sich in der Reaktionszone B chemisch inert verhaltenden Gas (z.B. Edelgase wie Argon, molekularer Stickstoff, Wasserdampf, Kohlendioxid etc.) verwendet werden (z.B. Luft). Erfindungsgemäß bevorzugt wird der molekulare Sauerstoff als Gas zugeführt, das nicht mehr als 30 Vol.-%, vorzugsweise nicht mehr als 25 Vol.-%, vorteilhaft nicht mehr als 20 Vol.-%, besonders vorteilhaft nicht mehr als 15 Vol.-%, besser nicht mehr als 10 Vol.-% und besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Vol.-% anderer (von molekularem Sauerstoff verschiedener) Gase enthält. Besonders günstig ist es, wenn der Reaktionszone B der ihr zuzuführende molekulare Sauerstoff in seiner Reinform zugeführt wird.When Source for needed in reaction zone B, not contained in product gas A, molecular oxygen can be molecular Oxygen as such, or a mixture of molecular oxygen and one (or a mixture of such inert gases) in the Reaction zone B chemically inert gas (e.g., noble gases such as Argon, molecular nitrogen, water vapor, carbon dioxide, etc.) be (e.g., air). According to the invention, the molecular weight is preferred Oxygen supplied as gas, not more than 30% by volume, preferably not more than 25% by volume, advantageously not more than 20 vol .-%, particularly advantageous not more as 15% by volume, more preferably not more than 10% by volume, and more preferably not more than 5% by volume of other (other than molecular oxygen) Contains gases. Very cheap it is when the reaction zone B of the molecular oxygen to be supplied supplied in its pure form becomes.

Das Vorgenannte gilt prinzipiell in gleicher Weise für den beim erfindungsgemäßen Verfahren der Reaktionszone A aber den im nachbehandelten in die Reaktionszone A rückgeführten Restgas I gegebenenfalls enthaltenen molekularen Sauerstoff hinausgehend zuzuführenden molekularen Sauerstoff. Da der Sauerstoffbedarf in der Reaktionszone A jedoch ein vergleichsweise geringerer ist, ist aber auch eine Verwendung von Luft als Sauerstoffquelle für den Sauerstoffbedarf in der Reaktionszone A beim erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere aus Gründen der Wirtschaftlichkeit günstig.The The aforementioned applies in principle in the same way for the method according to the invention the reaction zone A but the post-treated in the reaction zone A recycled residual gas I optionally contained molecular oxygen going supplied molecular oxygen. Since the oxygen demand in the reaction zone However, A is a comparatively lesser, but is also one Use of air as an oxygen source for oxygen demand in the Reaction zone A in the inventive method in particular for reasons the economy low.

Zwar wird beim erfindungsgemäßen Verfahren in aller Regel das in die Reaktionszone A rückgeführte nachbehandelte Restgas I noch in der Reaktionszone B verbliebenen molekularen Sauerstoff enthalten und prinzipiell kann dieser Sauerstoffgehalt des in die Reaktionszone A rückgeführten nachbehandelten Restgases I dabei auch so bemessen sein, dass es darüber hinaus beim erfindungsgemäßen Verfahren keiner weiteren Zufuhr an molekularem Sauerstoff in die Reaktionszone A hinein bedarf. Grundsätzlich muss das in die Reaktionszone A rückgeführte nachbehandelte Restgas I erfindungsgemäß jedoch nicht in notwendiger Weise Sauerstoff enthaltend sein und in vielen erfindungsgemäßen Fällen bedarf es in der Reaktionszone A einer zusätzlichen Sauerstoffzufuhr. Diese kann dann als Reinsauerstoff oder als ein Gemisch aus molekularem Sauerstoff und einem oder mehreren sich in den Reaktionszonen A, B chemisch inert verhaltenden Gas (z. B. N2, H2O, Edelgase und/oder CO2) erfolgen (z. B. als Luft). Erfindungsgemäße bevorzugt erfolgt sie als Gas, das nicht mehr als 30 Vol.-%, vorzugsweise nicht mehr als 25 Vol.-%, vorteilhaft nicht mehr als 20 Vol.-%, besonders vorteilhaft nicht mehr als 15 Vol.-%, besser nicht mehr als 10 Vol.-% und besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Vol.-% bzw. nicht mehr als 2 Vol.-% anderer, von molekularem Sauerstoff verschiedener Gase enthält. Besonders vorteilhaft ist auch an dieser Stelle die Zufuhr von Reinsauerstoff.Although in the process according to the invention the aftertreated residual gas I recycled to the reaction zone A will still contain molecular oxygen still remaining in the reaction zone B and in principle this oxygen content of the aftertreated residual gas I recycled to the reaction zone A can also be such that it exceeds that no further supply of molecular oxygen into the reaction zone A is required in the process according to the invention. In principle, however, the post-treated residual gas I recycled into the reaction zone A does not necessarily have to contain oxygen in accordance with the invention, and in many cases according to the invention, an additional oxygen supply is required in the reaction zone A. This can then be carried out as pure oxygen or as a mixture of molecular oxygen and one or more gas (eg N 2 , H 2 O, noble gases and / or CO 2 ) that is chemically inert in the reaction zones A, B (eg. As air). According to the invention, it is preferably carried out as a gas which is not more than 30% by volume, preferably not more than 25% by volume, advantageously not more than 20% by volume, more preferably not more than 15% by volume, better not contains more than 10% by volume and more preferably not more than 5% by volume or not more than 2% by volume of other gases other than molecular oxygen. Also particularly advantageous at this point is the supply of pure oxygen.

Vorstehend beschriebene, erfindungsgemäß bevorzugte, Zufuhr von Reinsauerstoff sowohl in die Reaktionszone A als auch in die Reaktionszone B ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil sie das erfindungsgemäße Kreisverfahren nicht über das Unabdingbare hinausgehend mit Inertgas belastet, das im weiteren Verlauf des Kreisverfahrens wieder ausgelassen werden muss.above described, preferred according to the invention, Supply of pure oxygen in both the reaction zone A and in the reaction zone B is particularly advantageous because they the circle process according to the invention no over the indispensable burdened with inert gas in the further Course of the circular procedure must be left out again.

Ganz generell ist es für das erfindungsgemäße Verfahren typisch, dass der Gesamtgehalt des Reaktionsgas B-Ausgangsgemischs an von Propylen, molekularem Wasserstoff, Wasserdampf, Propan und molekularem Sauerstoff verschiedenen Bestandteilen meist ≤ 40 Vol.-%, bzw. ≤ 35 Vol.-%, bzw. ≤ 30 Vol.-%, bzw. ≤ 25 Vol.-%, bzw. ≤ 20 Vol.-%, vielfach ≤ 15 Vol.-%, häufig ≤ 10 Vol.-% beträgt. Solchermaßen ≤ 5 Vol.-% betragende Gesamtgehalte sind im Rahmen der erfindungsgemäßen Verfahrensweise nur schwer realisierbar. Von diesen sonstigen Bestandteilen des Reaktionsgas B-Ausgangsgemischs können bis zu 80 Vol.-% Ethan und/oder Methan sein. Im übrigen wird es sich bei solchen Gehalten vor allem um Kohlenoxide (CO2, CO) und Edelgas, aber auch um Nebenkomponentenoxygenate wie Formaldehyd, Benzaldehyd, Methacrolein, Essigsäure, Propionsäure, Methacrylsäure u.s.w. handeln. Selbstverständlich gehören auch Ethylen, iso-Buten, n-Butan, n-Butene und molekularer Stickstoff zu diesen möglichen sonstigen Bestandteilen des Reaktionsgas B-Ausgangsgemischs. Ein Vorteil (vgl. EP-A 293 224) der erfindungsgemäßen Verfahrensweise besteht grundsätzlich jedoch darin, dass das Reaktionsgas B-Ausgangsgemisch 0,1 bis 30 Vol.-%, bzw. 1 bis 25 oder bis 20 Vol.-%, vielfach 5 bis 15 Vol.-% CO2 enthalten kann. Der CO-Gehalt wird normalerweise ≤ 5 Vol.-%, bzw. ≤ 4 Vol.-%, bzw. ≤ 3 Vol.-%, bzw. ≤ 2 Vol.-%, meist ≤ 1 Vol.-% betragen. Üblicherweise enthält es jedoch ≤ 20 Vol.-%, vorzugsweise ≤ 15 Vol.-%, besonders bevorzugt ≤ 10 Vol.-%, und ganz besonders bevorzugt ≤ 5 Vol.-% N2.Quite generally, it is typical for the process according to the invention that the total content of the reaction gas B starting mixture of propylene, molecular hydrogen, water vapor, propane and mole Mostly ≦ 40% by volume, or ≦ 35% by volume, or ≦ 30% by volume, or ≦ 25% by volume, or ≦ 20% by volume, often ≦ 15% by volume, often ≦ 10% by volume. As a result, total contents amounting to ≦ 5% by volume are difficult to realize within the scope of the procedure according to the invention. Of these other constituents of the reaction gas B starting mixture, up to 80% by volume of ethane and / or methane may be present. Incidentally, such contents will be primarily carbon oxides (CO 2 , CO) and noble gas, but also minor component oxygenates such as formaldehyde, benzaldehyde, methacrolein, acetic acid, propionic acid, methacrylic acid and the like. Of course, ethylene, isobutene, n-butane, n-butenes and molecular nitrogen also belong to these possible other constituents of the reaction gas B starting mixture. However, an advantage (see EP-A 293 224) of the procedure according to the invention is in principle that the reaction gas B starting mixture contains 0.1 to 30% by volume, or 1 to 25 or 20% by volume, often 5% may contain up to 15% by volume of CO 2 . The CO content will normally be ≦ 5 vol.%, Or ≦ 4 vol.%, Or ≦ 3 vol.%, Or ≦ 2 vol.%, Usually ≦ 1 vol.%. Usually, however, it contains ≦ 20% by volume, preferably ≦ 15% by volume, more preferably ≦ 10% by volume, and most preferably ≦ 5% by volume of N 2 .

Prinzipiell kommen in der Reaktionszone A alle bekannten heterogen katalysierten partiellen Dehydrierungen des Propans in Betracht, wie sie z.B. aus den Schriften WO 03/076370, WO 01/96271, EP-A 117 146, WO 03/011804, EP-A 731 077, US 3,161,670 , WO 01/96270, DE-A 33 13 573, DE-A 102 45 585, DE-A 103 16 039. DE-A 10 2005 009 891, DE-A 10 2005 013039, DE-A 10 2005 022 798, DE-A 10 2005 009 885, DE-A 10 2005 010 111, DE-A 10 2005 049 699 sowie aus der deutschen Anmeldung DE-A 10 2004 032 129 vorbekannt sind.In principle, all known heterogeneously catalyzed partial dehydrogenations of propane are suitable in reaction zone A, as described, for example, in WO 03/076370, WO 01/96271, EP-A 117 146, WO 03/011804, EP-A 731 077, US Pat. US 3,161,670 DE-A 10 2005 009 891, DE-A 10 2005 013039, DE-A 10 2005 022 798, DE-A 10 2005 009 885, DE-A 10 2005 010 111, DE-A 10 2005 049 699 and from the German application DE-A 10 2004 032 129 are previously known.

D. h., bezogen auf den einmaligen Durchgang des der Reaktionszone A zugeführten Propan durch die Reaktionszone A, kann die Reaktionszone A durch gezielten Wärmeaustausch mit außerhalb der Reaktionszone A geführten fluiden (d. h., flüssigen oder gasförmigen) Wärmeträgern isotherm gestaltet werden. Sie kann mit gleicher Bezugsbasis aber auch adiabat, d.h., im wesentlichen ohne einen solchen gezielten Wärmeaustausch mit außerhalb der Reaktionszone A geführten Wärmeträgern ausgeführt werden. Im letzteren Fall kann die Bruttowärmetönung, bezogen auf den einmaligen Durchgang des der Reaktionszone A zugeführten Propan durch die Reaktionszone A, durch Ergreifen von in den vorstehenden Schriften empfohlenen und im Folgenden noch zu beschreibenden Maßnahmen sowohl endotherm (negativ), oder authoterm (im wesentlichen Null) oder exotherm (positiv) gestaltet werden. Ebenso können die in den vorgenannten Schriften empfohlenen Katalysatoren beim erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden. Prinzipiell ist die heterogen katalysierte Propandehydrierung unabhängig davon, ob adiabat oder isotherm betrieben, sowohl in einem Festbettreaktor als auch in einem Wanderbett-, Fließbett- oder Wirbelbettreaktor (letzterer eignet sich aufgrund seiner Rückvermischung insbesondere für eine Aufheizung des Reaktionsgas A-Ausgangsgemischs auf die Reaktionstemperatur in der Reaktionszone A durch Wasserstoffverbrennung im Reaktionsgas A, wenn das Kreisgas I molekularen Sauerstoff enthält) durchführbar.D. h., Based on the single passage of the reaction zone A. supplied Propane through the reaction zone A, the reaction zone A can through targeted heat exchange with outside the reaction zone A guided fluid (i.e., liquid or gaseous) Heat transfer isothermal be designed. It can also be adiabatically that is, substantially without such targeted heat exchange with outside the reaction zone A guided Heat carriers are running. In the latter case, the gross monetary value, based on the one-off Passage of the reaction zone A supplied propane through the reaction zone A, by adopting in the preceding writings recommended and measures to be described below both endothermic (negative), or authoterm (essentially zero) or exothermic (positive) become. Likewise the catalysts recommended in the aforementioned publications inventive method be applied. In principle, the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation independently whether adiabatically or isothermally operated, both in a fixed bed reactor as well as in a moving bed, fluidized bed or fluidized bed reactor (The latter is particularly suitable because of its backmixing for one Heating the reaction gas A starting mixture to the reaction temperature in the reaction zone A by hydrogen combustion in the reaction gas A, when the recycle gas I contains molecular oxygen) feasible.

In typischer Weise benötigt die heterogen katalysierte partielle Dehydrierung von Propan zu Propylen vergleichsweise hohe Reaktionstemperaturen. Der dabei erzielbare Umsatz ist normalerweise durch das thermodynamische Gleichgewicht begrenzt. Typische Reaktionstemperaturen betragen 300 bis 800°C bzw. 400 bis 700°C. Pro Molekül an zu Propylen dehydriertem Propan wird dabei ein Molekül Wasserstoff erzeugt. Der Arbeitsdruck in der Reaktionszone A beträgt typisch 0,3 bis 5 bzw. bis 3 bar. Erfindungsgemäß bevorzugt beträgt der Arbeitsdruck in der Reaktionszone A 2 bis 5, bzw. bis 4 bar. Er kann aber auch bis 20 bar betragen. Wird die Reaktionszone A bei sehr hohen Drucken betrieben (z. B. > 5 bzw. 10 bis 20 bar) und in ihr wenigstens eine Wasserstoffmenge verbrannt, die wenigstens 50 mol-% der Gesamtmenge des in der Reaktionszone A produzierten molekularen Wasserstoff entspricht, ist es vorteilhaft, das Produktgas A durch Expansion in einer Expansionsturbine zu entspannen, und mit der dabei geleisteten Arbeit den Verdichter für das Restags I vorab dessen CO2-Wäsche mitzubetreiben. Gleichzeitig kühlt das Produktgas A dabei auf die für Weiterverwendung in der Reaktionszone 8 erforderliche Temperatur ab. Hohe Temperaturen und eine Entfernung des Reaktionsproduktes H2 begünstigen in der Reaktionszone A die Gleichgewichtslage im Sinne des Zielproduktes.Typically, the heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of propane to propylene requires comparatively high reaction temperatures. The achievable conversion is usually limited by the thermodynamic equilibrium. Typical reaction temperatures are 300 to 800 ° C and 400 to 700 ° C, respectively. One molecule of hydrogen is generated per molecule of propane dehydrogenated to propylene. The working pressure in the reaction zone A is typically 0.3 to 5 or 3 bar. According to the invention, the working pressure in the reaction zone A is preferably 2 to 5 or 4 bar. But it can also be up to 20 bar. If the reaction zone A is operated at very high pressures (eg> 5 or 10 to 20 bar) and burnt in it at least one amount of hydrogen corresponding to at least 50 mol% of the total amount of produced in the reaction zone A molecular hydrogen is It is advantageous to relax the product gas A by expansion in an expansion turbine, and with the work done to co-drive the compressor for the remainder I in advance of its CO 2 scrubbing. At the same time, the product gas A cools down to the temperature required for further use in the reaction zone 8. High temperatures and removal of the reaction product H 2 favor the equilibrium position in reaction zone A in the sense of the target product.

Da die heterogen katalysierte Dehydrierreaktion unter Volumenzunahme verläuft, kann der Umsatz durch Erniedrigung des Partialdrucks der Dehydrierprodukte gesteigert werden. Dies lässt sich in einfacher Weise zum Beispiel durch Dehydrierung bei vermindertem Druck (allerdings ist eine Durchführung bei erhöhtem Druck in der Regel vorteilhaft für die Katalysatorstandzeit) und/oder durch Zumischen von im wesentlichen inerten Verdünnungsgasen, wie zum Beispiel Wasserdampf, erreichen, der für die Dehydrierreaktion im Normalfall ein Inertgas darstellt. Eine Verdünnung mit Wasserdampf bedingt als weiteren Vorteil in der Regel ein vermindertes Verkoken des verwendeten Katalysators, da der Wasserdampf mit gebildetem Koks nach dem Prinzip der Kohlevergasung reagiert. Die Wärmekapazität des Wasserdampfs vermag auch einen Teil der Endothermie der Dehydrierung auszugleichen.Since the heterogeneously catalyzed dehydrogenation reaction proceeds under volume increase, the conversion can be increased by lowering the partial pressure of the dehydrogenation products. This can be achieved in a simple manner, for example, by dehydration under reduced pressure (although carrying out at elevated pressure is generally advantageous for the catalyst service life) and / or by admixing substantially inert diluent gases, such as, for example, steam Dehydrogenation reaction is normally an inert gas. A dilution with water vapor as a further advantage, as a rule, a reduced coking of the catalyst used, since the water vapor reacts with coke formed according to the principle of coal gasification. The heat capacity of the water vapor can also be a part of En To compensate for dehydrogenation dehydrogenation.

Während sich Wasserdampf in begrenzten Mengen in der nachfolgenden Reaktionszone B für die Aktivität der Partialoxidationskatalysatoren normalerweise als förderlich erweist, ist eine darüber hinausgehende Menge aus den bereits erwähnten Gründen in der Reaktionszone B nachteilig. Erfindungsgemäß muss darüber hinaus in der Reaktionszone A eine Wasserstoffteilmenge zu Wasserdampf oxidiert werden. Es ist deshalb erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn die der Reaktionszone A zugeführte Menge an Wasserdampf, bezogen auf das der Katalysatorbeschickung der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgas A ≤ 20 Vol.-%, bevorzugt ≤ 15 Vol.-% und besonders bevorzugt ≤ 10 Vol.-% beträgt. In der Regel wird die der Reaktionszone A zugeführte Menge an Wasserdampf, in gleicher Weise bezogen, normalerweise jedoch ≥ 1 Vol.-%, vielfach ≥ 2 Vol.-%, oder ≥ 3 Vol.-% und häufig ≥ 5 Vol.-% betragen.While Water vapor in limited quantities in the subsequent reaction zone B for the activity the partial oxidation catalysts usually as beneficial proves one is about it exceeding amount for the reasons already mentioned in the reaction zone B. disadvantageous. In addition, according to the invention in the reaction zone A, a hydrogen partial amount to water vapor be oxidized. It is therefore advantageous according to the invention, if the Reaction zone A supplied Amount of water vapor, based on the catalyst charge the reaction zone A supplied Reaction gas A ≤ 20 Vol .-%, preferably ≤ 15 Vol .-% and particularly preferably ≦ 10 Vol .-% is. In general, the amount of water vapor fed to the reaction zone A, in the same way, but normally ≥ 1 vol.%, often ≥ 2 vol.%, or ≥ 3 vol.% and frequently ≥ 5 vol.% be.

Weitere für die heterogen katalysierte Propandehydrierung geeignete Verdünnungsmittel sind z. B. Stickstoff, Edelgase wie He, Ne und Ar, aber auch Verbindungen wie CO, CO2, Methan und Ethan. Alle genannten Verdünnungsmittel können entweder für sich oder in Form unterschiedlicher Gemische mitverwendet werden. Soweit die vorgenannten Verdünnungsgase beim erfindungsgemäßen Kreisgasverfahren als Nebenprodukt gebildet, oder als Frischgas (bzw. Frischgasbestandteil) zugeführt werden, bedarf es beim erfindungsgemäßen Verfahren eines Auslasses in entsprechender Menge, weshalb eine entsprechende Frischgaszufuhr erfindungsgemäß wenig bevorzugt ist. Prinzipiell kann beim erfindungsgemäßen Verfahren jedoch eine im wesentlichen konstante Menge eines Verdünnungsgases im Kreis geführt und dabei einhergehende Verluste frisch ergänzt werden.Other suitable for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation diluents are, for. As nitrogen, noble gases such as He, Ne and Ar, but also compounds such as CO, CO 2 , methane and ethane. All diluents mentioned can be used either alone or in the form of different mixtures. As far as the aforementioned diluent gases are formed as by-product in the cycle gas process according to the invention, or supplied as fresh gas (or fresh gas constituent), it requires in the inventive method an outlet in an appropriate amount, which is why a corresponding fresh gas supply according to the invention is less preferred. In principle, however, a substantially constant amount of a diluent gas can be circulated in the process according to the invention and any losses associated with it can be freshly supplemented.

Prinzipiell kommen für die heterogen katalysierte Propandehydrierung alle im Stand der Technik bekannten Dehydrierkatalysatoren in Betracht. 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.in principle come for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation all in the state of Technically known dehydrogenation catalysts 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, the US Pat. No. 5,430,220, US Pat. No. 5,877,369, EP-A-0 117 146, DE-A 199 37 196, DE-A 199 37 105 and DE-A 199 37 107 recommended become. In particular, you 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 im Ausführungsbeispiel dieser Schrift eingesetzte Dehydrierkatalysator.Especially is also suitable in the embodiment 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. Zur Durchführung der heterogen katalysierten Dehydrierung im Wirbelbett (bzw. Fließ- oder Wanderbett) wird man entsprechend feinteiligeren Katalysator einsetzen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist für die Reaktionszone A das Katalysatorfestbett.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). To carry out the heterogeneously catalyzed Dehydration in a fluidized bed (or fluid or moving bed) is one use corresponding finely divided catalyst. According to the invention preferred is for the Reaction zone A, the fixed catalyst bed.

In der Regel sind die Dehydrierkatalysatoren (insbesondere die in dieser Schrift beispielhaft verwendeten sowie die in der DE-A 199 37 107 empfohlenen (insbesondere die beispielhaften Katalysatoren dieser DE-A) so beschaffen, dass sie sowohl die Dehydrierung von Propan als auch die Verbrennung von molekularem Wasserstoff zu katalysieren vermögen. Die Wasserstoffverbrennung verläuft dabei im Vergleich zur Dehydrierung des Propans im Fall einer Konkurrenzsituation an den Katalysatoren sehr viel schneller.In As a rule, the dehydrogenation catalysts (especially those in this Font used by way of example and in DE-A 199 37 107 recommended (in particular the exemplary catalysts of this DE-A) so that they can both the dehydration of propane and catalyze the combustion of molecular hydrogen assets. The Hydrogen combustion proceeds in comparison with the dehydration of propane in the case of a competitive situation at the catalysts much faster.

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

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.

Charakteristisch für die partielle heterogen katalysierte Dehydrierung von Propan ist, wie bereits gesagt, dass sie endotherm verläuft. Das heißt, die für die Einstellung der erforderlichen Reaktionstemperatur sowie die für die Reaktion benötigte Wärme (Energie) muss entweder dem Reaktionsgas A vorab und/oder im Verlauf der heterogen katalysierten Dehydrierung zugeführt werden. Gegebenenfalls muss das Reaktionsgas A die benötigte Reaktionswärme sich selbst entziehen.Characteristic for the partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane is how already said that it is endothermic. That is, the for the Adjustment of the required reaction temperature as well as for the reaction needed Thermal energy) must either the reaction gas A in advance and / or in the course of heterogeneous catalyzed dehydration supplied become. Optionally, the reaction gas A has the required heat of reaction itself withdraw yourself.

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

Eine andere Möglichkeit, abgeschiedene Kohlenstoffverbindungen zu beseitigen, besteht darin, den Dehydrierkatalysator von Zeit zu Zeit bei erhöhter Temperatur mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas (zweckmäßig in Abwesenheit von Kohlenwasserstof fen) zu durchströmen und damit den abgeschiedenen Kohlenstoff quasi abzubrennen. Eine gewisse Unterdrückung der Bildung von Kohlenstoffablagerungen ist aber auch dadurch möglich, dass man dem heterogen katalysiert zu dehydrierenden Propan, bevor es bei erhöhter Temperatur über den Dehydrierkatalysator geführt wird, molekularen Wasserstoff zusetzt.A different possibility, eliminating deposited carbon compounds is to the dehydrogenation catalyst from time to time at elevated temperature with an oxygen-containing gas (expediently in the absence of hydrocarbons) to flow through and burn off the deposited carbon, so to speak. A certain oppression The formation of carbon deposits is also possible because of the heterogeneously catalyzed propane to be dehydrogenated before it at elevated Temperature over led the dehydrogenation catalyst is added, molecular hydrogen.

Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, dem heterogen katalysiert zu dehydrierenden Propan ein Gemisch aus Wasserdampf und molekularem Wasserstoff zuzusetzen. Ein Zusatz von molekularem Wasserstoff zur heterogen katalysierten Dehydrierung von Propan mindert auch die unerwünschte Bildung von Allen (Propadien), Propin und Acetylen als Nebenprodukten.Of course, there is also the possibility the heterogeneously catalysed to be dehydrogenated propane a mixture of Water vapor and molecular hydrogen to add. An addition of molecular hydrogen for heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane also reduces the unwanted formation of allenes (propadiene), Propyne and acetylene as by-products.

Damit können der Reaktionszone A zur Ausbildung eines durch das wenigstens ein Katalysatorbett zu führenden Reaktionsgases A (in dieser Schrift auch Beschickungsgasgemisch der Reaktionszone A oder Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch genannt) im einfachsten Fall nur Frischpropan und Kreisgas I zugeführt werden. Letzteres kann dabei bereits die Menge an molekularem Sauerstoff enthalten, die benötigt wird, um in der Reaktionszone A die erfindungsgemäß erforderliche Wasserstoffverbrennung zu bedingen. Dies rührt daher, dass in der Reaktionszone B relativ zur Reaktionsstöchiometrie molekularer Sauerstoff vorzugsweise im Überschuss eingesetzt wird, der beim erfindungsgemäßen Verfahren normalerweise weitgehend im Kreisgas I verbleibt.In order to can the reaction zone A to form a through the at least one Catalyst bed leading to Reaction gas A (in this document also feed gas mixture the reaction zone A or reaction gas A-starting mixture called) in the simplest case, only fresh propane and recycle gas I are supplied. The latter can already be the amount of molecular oxygen included that needed is required to in the reaction zone A according to the invention required To cause hydrogen combustion. This is due to the fact that in the reaction zone B relative to the reaction stoichiometry molecular oxygen is preferably used in excess, the method of the invention normally largely remains in the recycle gas I.

Das Kreisgas I wird im vorbeschriebenen Fall auch regelmäßig gerade soviel Wasserdampf enthalten, dass dieser, gemeinsam mit dem im Rahmen der Wasserstoffverbrennung in der Reaktionszone A gebildeten Wasserdampf, seine vorteilhaften Eigenschaften für das Gesamtverfahren entfalten kann. Der Zufuhr weiterer gasförmiger Ströme in die Reaktionszone bedarf es im vorbeschriebenen Fall nicht. Die in der Reaktionszone A erwünschte Umsetzung erfolgt im einfachen Durchgang des Reaktionsgases A durch die selbige.The Circulating gas I is in the above case also regularly straight so much water vapor that this, together with the im Hydrogen combustion in the reaction zone A formed water vapor, develop its advantageous properties for the overall process can. The supply of additional gaseous streams in the reaction zone is not required in the above case. The in the reaction zone A desired Implementation takes place in the simple passage of the reaction gas A through the same.

Selbstverständlich können zur Ausbildung des durch das wenigstens eine Katalysatorbett zu führenden Reaktionsgases A zusätzlich zu Frischpropan und Kreisgas I aber auch noch Wasserdampf und/oder molekularer Wasserstoff zugeführt werden, um deren in dieser Schrift beschriebene vorteilhafte Wirkung zu entfalten. Das molare Verhältnis von molekularem Wasserstoff zu Propan im Beschickungsgasgemisch der Reaktionszone A ist in der Regel ≤ 5. Das molare Verhältnis von Wasserdampf zu Propan kann im Beschickungsgasgemisch der Reaktionszone A z. B. ≥ 0 bis 30, zweckmäßig 0,1 bis 2 und günstig 0,5 bis 1 betragen. Außerdem kann dem Beschickungsgasgemisch für die Reaktionszone A je nach Bedarf extra molekularer Sauerstoff (in Reinform und/oder als Gemisch mit Inertgas) und/oder extra Inertgas zugeführt werden. Die in der Reaktionszone A erwünschte Umsetzung kann dann wieder im einfachen Durchgang des Reaktionsgases A (des Beschickungsgases der Reaktionszone A) durch die selbige erfolgen, ohne dass längs des Reaktionspfades eine Zufuhr weiterer gasförmiger Ströme erfolgt. Unter dem Reaktionspfad in der Reaktionszone A soll in dieser Schrift der Strömungsweg desjenigen Propans durch die Reaktionszone A in Abhängigkeit vom dehydrierenden Umsatz (der Umsatz in der heterogen katalysierten Dehydrierung) dieses Propans verstanden werden, das dem Reaktionsgas A vor dessen ersten Durchgang durch wenigstens ein Katalysatorbett der Reaktionszone A zugeführt wird.Of course, in order to form the reaction gas A to be led through the at least one catalyst bed, in addition to fresh propane and recycle gas I, steam and / or molecular hydrogen may also be fed in order to develop their advantageous effect described in this document. The molar ratio of molecular hydrogen to propane in the feed gas mixture of the reaction zone A is usually ≦ 5. The molar ratio of water vapor to propane can in the feed gas mixture of the reaction zone A z. B. ≥ 0 to 30, suitably 0.1 to 2 and conveniently 0.5 to 1. In addition, the feed gas mixture for the reaction zone A can be supplied with extra molecular oxygen (in pure form and / or as a mixture with inert gas) and / or extra inert gas as required. The desired reaction in the reaction zone A can then again in the simple passage of the reaction gas A (of the feed gas of the reaction zone A) by the same take place without along the reaction path, a supply of other gaseous streams. Under the reaction path in the reaction zone A in this document is the flow path of that propane through the reaction zone A depending on the dehydrogenative conversion (the conversion in the heterogeneously catalyzed dehydrogenation) understood this propane that is fed to the reaction gas A prior to its first passage through at least one catalyst bed of the reaction zone A.

Eine geeignete Reaktorform für eine solche heterogen katalysierte Propandehydrierung mit einfachem Durchgang des Beschickungsgasgemischs durch die Reaktionszone A und ohne Zwischengaseinspeisung ist z. B. der Festbettrohr- bzw. Rohrbündelreaktor. Dabei befindet sich der Dehydrierkatalysator in einem oder in einem Bündel von Reaktionsrohren als Festbett. Ist die erfindungsgemäß erforderliche Wasserstoffverbrennung in der Reaktionszone A so bemessen, dass die in der Reaktionszone A erfolgende Bruttoreaktion endotherm verläuft, wird man die Reaktionsrohre erfindungsgemäße zweckmäßig von außen beheizen (selbstredend können sie bei Bedarf aber auch gekühlt werden). Dies kann z. B. dadurch erfolgen, dass im die Reaktionsrohre umgebenden Raum ein Gas, z. B. ein Kohlenwasserstoff wie Methan, verbrannt wird. Günstig ist es, diese direkte Form der Kontaktrohrerwärmung lediglich auf den ersten 20 bis 30% der Festbettschüttung anzuwenden und die verbleibende Schüttungslänge durch die im Rahmen der Verbrennung freigesetzte Strahlungswärme auf die erforderliche Reaktionstemperatur aufzuwärmen. Auf diesem Weg ist eine annähernd isotherme Reaktionsführung erreichbar. Geeignete Reaktionsrohrinnendurchmesser betragen etwa 10 bis 15 cm. Ein typischer Dehydrierrohrbündelreaktor umfasst 300 bis 1000 oder mehr Reaktionsrohre. Die Temperatur im Reaktionsrohrinneren bewegt sich im Bereich von 300 bis 700°C, vorzugsweise im Bereich von 400 bis 700°C. Mit Vorteil wird das Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch dem Rohrreaktor auf die Reaktionstemperatur vorerwärmt zugeführt. Es ist möglich, dass das Produktgas(gemisch) A das Reaktionsrohr mit einer 50 bis 100°C tiefergelegenen Temperatur verlässt. Diese Ausgangstemperatur kann aber auch höher oder auf gleichem Niveau liegen. Im Rahmen der vorgenannten Verfahrensweise ist die Verwendung von oxidischen Dehydrierkatalysatoren auf der Grundlage von Chrom- und/oder Aluminiumoxid zweckmäßig. Der Dehydrierkatalysator wird meist unverdünnt angewandt. Großtechnisch kann man mehrere solcher Rohrbündelreaktoren parallel betreiben und ihre Produktgase A gemischt zum Beschicken der Reaktionszone B verwenden. Gegebenenfalls können sich auch nur zwei dieser Reaktoren im Dehydrierbetrieb befinden, während im Dritten Reaktor die Katalysatorbeschickung regeneriert wird.A suitable reactor form for such a single pass, heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation the feed gas mixture through the reaction zone A and without intermediate gas feed is z. B. the fixed bed tube or tube bundle reactor. It is located the dehydrogenation catalyst in one or in a bundle of Reaction tubes as a fixed bed. Is the invention required Hydrogen combustion in the reaction zone A such that the reaction taking place in reaction zone A is endothermic Heating the reaction tubes according to the invention expedient from the outside (of course can if necessary, they are also cooled become). This can be z. B. be done by that in the reaction tubes surrounding space a gas, z. A hydrocarbon such as methane, is burned. Cheap It is this direct form of contact tube heating only at first 20 to 30% of the fixed bed apply and the remaining bed length by in the context of Combustion released radiant heat to the required reaction temperature warm. In this way is an approximate isothermal reaction regime reachable. Suitable reaction tube internal diameters are approximately 10 to 15 cm. A typical Dehydrierrohrbündelreaktor comprises 300 to 1000 or more reaction tubes. The temperature in the reaction tube inside ranges from 300 to 700 ° C, preferably in the range of 400 to 700 ° C. With Advantage is the reaction gas A starting mixture the tubular reactor supplied preheated to the reaction temperature. It is possible that the product gas (mixture) A, the reaction tube with a 50 to 100 ° C lower located Temperature leaves. This starting temperature can also be higher or at the same level lie. In the context of the aforementioned procedure is the use oxidic dehydrogenation catalysts based on chromium and / or alumina appropriate. Of the Dehydrogenation catalyst is usually used undiluted. Industrially you can have several such tube bundle reactors operate in parallel and mix their product gases A for charging of the reaction zone B use. Optionally, only two of these can Reactors are in dehydrogenation, while in the third reactor the Catalyst feed is regenerated.

Ein einfacher Durchgang des Beschickungsgases durch die Reaktionszone A kann aber auch in einem Wanderbett- oder Fließbett- oder Wirbelbettreaktor erfolgen, wie es z. B. die DE-A 102 45 585 sowie die in dieser Schrift diesbezüglich zitierte Literatur beschreibt.One easy passage of the feed gas through the reaction zone A can also be used in a moving bed or fluid bed or fluidized bed reactor done as it is z. For example, DE-A 102 45 585 and in this document in this regard cited literature describes.

Grundsätzlich kann die Reaktionszone A des erfindungsgemäßen Verfahrens auch aus zwei Abschnitten bestehen. Ein solcher Aufbau der Reaktionszone A ist insbesondere dann empfehlenswert, wenn das Beschickungsgas für die Reaktionszone A keinen molekularen Sauerstoff umfasst (dies kann z. B. dann der Fall sein, wenn das Kreisgas I keinen molekularen Sauerstoff enthält).Basically the reaction zone A of the inventive method also of two Sections exist. Such a structure of the reaction zone A is especially recommended if the feed gas for the reaction zone A does not comprise molecular oxygen (this can then, for example, the Be the case when the recycle gas I contains no molecular oxygen).

In diesem Fall kann im ersten Abschnitt die eigentliche heterogen katalysierte Dehydrierung erfolgen und im zweiten Abschnitt, nach einer Zwischenzufuhr von molekularem Sauerstoff und/oder einem Gemisch aus molekularem Sauerstoff und Inertgas, die erfindungsgemäß erforderliche heterogen katalysierte Wasserstoffverbrennung.In In this case, in the first section, the actual heterogeneously catalyzed Dehydration takes place and in the second section, after an intermediate feed of molecular oxygen and / or a mixture of molecular Oxygen and inert gas, the heterogeneously catalyzed required according to the invention Hydrogen combustion.

Ganz generell wird man beim erfindungsgemäßen Verfahren die Reaktionszone A zweckmäßig so betreiben, dass, bezogen auf einen einmaligen Durchgang durch die Reaktionszone A, ≥ 5 mol-% bis ≤ 60 mol-%, bevorzugt ≥ 10 mol-% bis ≤ 50 mol-%, besonders bevorzugt ≥ 15 mol-% bis ≤ 40 mol-%, und ganz besonders bevorzugt ≥ 20 mol-% bis ≤ 35 mol-% des der Reaktionszone A insgesamt zugeführten Propan in der Reaktionszone A dehydrierend umgesetzt werden. Ein solchermaßen beschränkter Umsatz in der Reaktionszone A ist erfindungsgemäß normalerweise deshalb ausreichend, weil die verbliebene Menge an nicht umgesetztem Propan in der nachfolgenden Reaktionszone B im wesentlichen als Verdünnungsgas fungiert und im weiteren Verlauf der erfindungsgemäßen Verfahrensweise weitgehend verlustfrei in die Reaktionszone A rückgeführt werden kann. Der Vorteil einer Verfahrensweise mit niederem Propanumsatz ist, dass bei einmaligem Durchgang des Reaktionsgases A durch die Reaktionszone A die für die endotherme Dehydrierung benötigte Wärmemenge vergleichsweise niedrig ist und zur Umsatzerzielung vergleichsweise niedrige Reaktionstemperaturen ausreichend sind.All In general, the reaction zone will be used in the process according to the invention A operate appropriately, that, based on a single pass through the reaction zone A, ≥ 5 mol% to ≤ 60 mol%, preferably ≥ 10 mol% to ≤ 50 mol%, more preferably ≥ 15 mol% to ≤ 40 mol%, and most preferably ≥ 20 mol% to ≤ 35 mol% the total of the reaction zone A supplied propane in the reaction zone A dehydrating be implemented. Such a limited turnover in the reaction zone A is normally according to the invention therefore sufficient because the remaining amount of unreacted propane in the subsequent reaction zone B substantially as a diluent gas acts and in the further course of the procedure according to the invention can be recycled largely lossless in the reaction zone A. The advantage a procedure with low propane conversion is that at one time Passage of the reaction gas A through the reaction zone A for the endothermic Dehydration needed heat is comparatively low and comparatively for sales low reaction temperatures are sufficient.

Erfindungsgemäß vorteilhaft, kann es, wie bereits angesprochen, zweckmäßig sein, die Propandehydrierung in der Reaktionszone A (z. B. mit vergleichsweise geringem Propanumsatz) (quasi) adiabat durchzuführen. Das heißt, man wird das Beschickungsgasgemisch für die Reaktionszone A in der Regel zunächst auf eine Temperatur von 500 bis 700°C (beziehungsweise von 550 bis 650°C) erhitzen (zum Beispiel durch Direktbefeuerung der es umgebenden Wandung). Im Normalfall wird dann ein einziger adiabater Durchgang durch ein Katalysatorbett ausreichend sein, um sowohl den gewünschten dehydrierenden Umsatz als auch die erfindungsgemäß erforderliche Wasserstoffverbrennung zu erzielen, wobei sich das Reaktionsgas, je nach mengenmäßigem Verhältnis von endothermer Dehydrierung und exothermer Wasserstoffverbrennung in der Bruttobetrachtung erwärmen, abkühlen oder thermisch neutral verhalten wird. Erfindungsgemäß bevorzugt ist eine adiabate Betriebsweise, bei der sich das Reaktionsgas beim einfachen Durchgang in etwa 30 bis 200°C abkühlt. Bei Bedarf kann in einem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A im Rahmen der Dehydrierung gebildeter Wasserstoff mit zwischeneingespeistem molekularem Sauerstoff heterogen katalysiert nachverbrannt werden. Diese Verbrennung kann gleichfalls adiabat durchgeführt werden.According to the invention, it can, as already mentioned, be expedient to carry out (quasi) adiabatically the propane dehydrogenation in the reaction zone A (eg with comparatively low propane conversion). That is, the charge gas mixture for the reaction zone A is usually first heated to a temperature of 500 to 700 ° C (or from 550 to 650 ° C) (for example, by direct firing of the surrounding wall). Normally, a single adiabatic passage through a catalyst bed will then be sufficient to achieve both the desired dehydrogenative conversion and the desired according to the required hydrogen combustion to achieve, wherein the reaction gas, depending on the quantitative ratio of endothermic dehydrogenation and exothermic hydrogen combustion in the gross heat, cool or thermally neutral behavior. According to the invention, preference is given to an adiabatic mode of operation in which the reaction gas cools off in the simple passage in about 30 to 200 ° C. If required, hydrogen formed in the course of the dehydrogenation in a second section of the reaction zone A can be post-combusted with heterogeneously catalyzed intermolecular oxygen. This combustion can likewise be carried out adiabatically.

Bemerkenswerterweise ist dabei insbesondere im adiabaten Betrieb ein einzelner Schachtofenreaktor als Festbettreaktor ausreichend, der vom Reaktionsgas A axial und/oder radial durchströmt wird.Remarkably, is in particular in adiabatic operation a single shaft furnace reactor as Fixed bed reactor sufficient, the reaction gas A axially and / or flows through radially becomes.

Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um ein einziges geschlossenes Reaktionsvolumen, zum Beispiel einen Behälter, dessen Innendurchmesser 0,1 bis 10 m, eventuell auch 0,5 bis 5 m beträgt und in welchem das Katalysatorfestbett auf einer Trägervorrichtung (zum Beispiel ein Gitterrost) aufgebracht ist. Das mit Katalysator beschickte Reaktionsvolumen, das im adiabaten Betrieb im wesentlichen wärmeisoliert ist, wird dabei mit dem heißen, Propan enthaltenden, Reaktionsgas A axial durchströmt. Die Katalysatorgeometrie kann dabei sowohl kugelförmig als auch ringförmig oder strangförmig sein. Da in diesem Fall das Reaktionsvolumen durch einen sehr kostengünstigen Apparat zu realisieren ist, sind alle Katalysatorgeometrien, die einen besonders niedrigen Druckverlust aufweisen, zu bevorzugen. Das sind vor allem Katalysatorgeometrien, die zu einem großen Hohlraumvolumen führen oder strukturiert aufgebaut sind, wie zum Beispiel Monolithe bzw. Wabenkörper. Zur Verwirklichung einer radialen Strömung des Propan enthaltenden Reaktionsgases A kann der Reaktor zum Beispiel aus zwei in einer Mantelhülle befindlichen, konzentrisch ineinander gestellten, zylindrischen Gitterrosten bestehen und die Katalysatorschüttung in deren Ringspalt angeordnet sein. Im adiabaten Fall wäre die Metallhülle gegebenenfalls wiederum thermisch isoliert.in the the simplest case is a single closed one Reaction volume, for example, a container whose inner diameter 0.1 to 10 m, possibly also 0.5 to 5 m and in which the fixed catalyst bed on a carrier device (For example, a grid) is applied. That with catalyst charged reaction volume, which in adiabatic operation substantially thermally insulated is, is going to mean, Propane containing, reaction gas A flows through axially. The Catalyst geometry can be both spherical and annular or strand-like be. Since in this case the reaction volume by a very cost-effective Apparatus is to be realized, are all catalyst geometries, the have a particularly low pressure loss, to be preferred. These are mainly catalyst geometries leading to a large void volume to lead or structured, such as monoliths or Honeycombs. To realize a radial flow of the propane-containing Reaction gas A, the reactor can, for example, two in one liner shell located, concentric nested, cylindrical Gratings exist and arranged the catalyst bed in the annular gap be. In the adiabatic case would be the metal shell optionally in turn thermally isolated.

Als erfindungsgemäße Katalysatorbeschickung für eine heterogen katalysierte Propandehydrierung eignen sich insbesondere auch die in der DE-A 199 37 107 offenbarten, vor allem alle beispielhaft offenbarten Katalysatoren sowie deren Gemische mit bezüglich der heterogen katalysierten Dehydrierung inerten geometrischen Formkörpern.When Inventive catalyst charge for one heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation are particularly suitable also those disclosed in DE-A 199 37 107, above all all by way of example disclosed catalysts and their mixtures with respect to the heterogeneously catalyzed dehydrogenation inert geometric shaped bodies.

Nach längerer Betriebsdauer sind vorgenannte Katalysatoren zum Beispiel in einfacher Weise dadurch regenerierbar, dass man bei einer Eintrittstemperatur von 300 bis 600°C, häufig bei 400 bis 550°C, zunächst in ersten Regenerierungsstufen mit Stickstoff und/oder Wasserdampf (bevorzugt) verdünnte Luft über das Katalysatorbett leitet. Die Katalysator(bett)belastung mit Regeneriergas (z.B. Luft) kann dabei z.B. 50 bis 10000 h–1 und der Sauerstoffgehalt des Regeneriergases 0,1 oder 0,5 bis 20 Vol.-% betragen.After a prolonged period of use, the aforementioned catalysts can be regenerated in a simple manner, for example, by dilute air at first at initial temperatures of from 300 to 600 ° C., often at 400 to 550 ° C., first in regeneration stages with nitrogen and / or water vapor the catalyst bed passes. The catalyst (bed) load with regeneration gas (eg air) can be, for example, 50 to 10,000 h -1 and the oxygen content of the regeneration gas 0.1 or 0.5 to 20% by volume.

In nachfolgenden weiteren Regenerierungsstufen kann unter ansonsten gleichen Regenerierbedingungen als Regeneriergas Luft verwendet werden. Anwendungstechnisch zweckmäßig empfiehlt es sich, den Katalysator vor seiner Regenerierung mit Inertgas (zum Beispiel N2) zu spülen.In subsequent further regeneration stages, air can be used as regeneration gas under otherwise identical regeneration conditions. In terms of application, it is advisable to purge the catalyst with inert gas (for example N 2 ) before it is regenerated.

Anschließend ist es in der Regel empfehlenswert, noch mit reinem molekularen Wasserstoff oder mit durch Inertgas (vorzugsweise Wasserdampf und/oder Stickstoff) verdünntem molekularem Wasserstoff (der Wasserstoffgehalt sollte ≥ 1 Vol.-% betragen) im ansonsten gleichen Bedingungsraster zu regenerieren.Then it is It is usually recommended, even with pure molecular hydrogen or with inert gas (preferably water vapor and / or nitrogen) diluted molecular hydrogen (the hydrogen content should be ≥ 1 Vol .-% be) in the otherwise same condition grid to regenerate.

Die heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A des erfindungsgemäßen Verfahrens kann mit vergleichsweise geringem Propanumsatz (≤ 30 mol-%) in allen Fällen bei den gleichen Katalysator(bett)belastungen (sowohl das Reaktionsgas insgesamt, als auch das in selbigem enthaltene Propan betreffend) betrieben werden wie die Varianten mit hohem Propanumsatz (> 30 mol-%). Diese Belastung mit Reaktionsgas A kann zum Beispiel 100 bis 40000 oder bis 10000 h–1, häufig 300 bis 7000 h–1, das heißt vielfach etwa 500 bis 4000 h–1 betragen.The heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in reaction zone A of the process according to the invention can be operated with comparatively low propane conversion (≤30 mol%) in all cases at the same catalyst bed loading (both the reaction gas as a whole and the propane contained in same) become like the variants with high propane conversion (> 30 mol%). This loading with reaction gas A can be, for example, 100 to 40,000 or 10000 h -1 , often 300 to 7000 h -1 , that is often about 500 to 4000 h -1 .

In besonders eleganter Weise lässt sich die heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A (insbesondere bei auf einmaligen Durchgang bezogenen Propanumsätzen von 15 bis 35 mol-%) in einem Hordenreaktor verwirklichen.In particularly elegant way the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A (especially in single pass, propane conversions of 15 to 35 mol%) in a tray reactor.

Dieser enthält räumlich aufeinanderfolgend mehr als ein die Dehydrierung katalysierendes Katalysatorbett. Die Katalysatorbettanzahl 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 than one dehydrogenation catalyzing Catalyst bed. The catalyst bed number can be 1 to 20, suitably 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 darunterliegende Segment zu führen.in the In the simplest case, the fixed catalyst beds are in a shaft furnace reactor axially or in the annular gaps of centric nestled arranged cylindrical gratings. However, it is also possible that Ring gaps in segments one above the other to arrange and the gas after radial passage in a segment in the next about that- or underlying segment.

In zweckmäßiger Weise wird das Reaktionsgas 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 (bei Bedarf kann in entsprechender Weise auch eine Zwischenkühlung erfolgen).In expedient manner the reaction gas 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 (e.g. Ribs) or by passing through pipes heated with hot fuel gases, subjected in the Horden reactor of a Zwischenerhitzung (if necessary can be done in a corresponding manner, an intermediate cooling).

Wird der Hordenreaktor im übrigen adiabat betrieben, ist es insbesondere für Propanumsätze ≤ 30 mol-%, vor allem bei Verwendung der in der DE-A 199 37 107 beschriebenen Katalysatoren, insbesondere der beispielhaften Ausführungsformen, ausreichend, das Reaktionsgasgemisch auf eine Temperatur von 450 bis 550°C (vorzugs weise 450 bis 500°C) vorerhitzt in den Dehydrierreaktor zu führen und innerhalb des Hordenreaktors in diesem Temperaturbereich zu halten. Das heißt, die gesamte Propandehydrierung ist so bei äußerst niederen Temperaturen zu verwirklichen, was sich für die Standzeit der Katalysatorfestbetten zwischen zwei Regenerierungen als besonders günstig erweist. Für höhere Propanumsätze wird das Reaktionsgasgemisch 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 especially for 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 to a temperature of 450 up to 550 ° C (preferably 450 to 500 ° 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 between two regenerations proves to be particularly favorable. For higher propane conversions will the reaction gas mixture expediently higher Temperatures preheated in the dehydrogenation reactor led (this can up to 700 ° C) and kept within this elevated temperature range within the tray reactor.

Noch geschickter ist es, die vorstehend geschilderte Zwischenerhitzung auf direktem Weg durchzuführen (ermöglicht autotherme Fahrweise). Dazu wird dem Reaktionsgas A entweder bereits vor (z. B. als Bestandteil von Kreisgas I) Durchströmung des ersten Katalysatorbettes (dann sollte das Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch vorteilhaft molekularen Wasserstoff zugesetzt enthalten) und/oder zwischen den nachfolgenden Katalysatorbetten in begrenztem Umfang molekularer Sauerstoff zugesetzt. So kann (in der Regel durch die Dehydrierkatalysatoren selbst katalysiert) die erfindungsgemäß erforderliche begrenzte Verbrennung von im Reaktionsgas A enthaltenem, im Verlauf der heterogen katalysierten Propandehydrierung gebildetem und/oder dem Reaktionsgas A zugesetztem molekularem Wasserstoff auf besonders gezielte und kontrollierte Art und Weise 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-A 4 788 371, US-A 4 886 928, US-A 5 430 209, US-A 5 530 171, US-A 5 527 979 und US-A 5 563 314 in Betracht; beispielsweise können solche Katalysatorbetten in alternierender Weise zu den Dehydrierkatalysator enthaltenden Betten im Hordenreaktor untergebracht sein; diese Katalysatoren eignen sich auch für die bereits beschriebene Wasserstoffverbrennung in einem zweiten Abschnitt der Reaktionszone A). Die dabei freigesetzte Reaktionswärme ermöglicht so in Abhängigkeit von der verbrannten Menge an molekularem Wasserstoff eine insgesamt exotherme, oder eine insgesamt autotherme (die Bruttowärmetönung ist im wesentlichen Null), oder eine insgesamt endotherme Betriebsweise der heterogen katalysierten Propandehydrierung. Mit zunehmender gewählter Verweilzeit des Reaktionsgases im Katalysatorbett ist so eine Propandehydrierung bei abnehmender oder im wesentlichen konstanter Temperatur möglich, was besonders lange Standzeiten zwischen zwei Regenerierungen ermöglicht und erfindungsgemäß bevorzugt ist.Yet more skillful is the above-described intermediate heating to carry out in a direct way (allows autothermal driving). For this purpose, the reaction gas A is either already before (eg as part of circulating gas I) flow through the first catalyst bed (then the reaction gas A-starting mixture advantageously contain molecular hydrogen added) and / or between subsequent catalyst beds to a limited extent added molecular oxygen. So can (usually by the Dehydrogenation catalysts themselves catalyzed) the required according to the invention limited combustion of contained in the reaction gas A, in the course the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation formed and / or the reaction gas A added molecular hydrogen to particularly purposeful and controlled manner (it can also be appropriate in terms of application technology, to insert catalyst beds in the tray reactor which are fed with catalyst are the most specific (selective) the combustion of hydrogen catalyzes (as such catalysts, for example, those of Fonts US-A 4,788,371, US-A 4,886,928, US-A 5,430,209, US-A 5 530,171, US-A 5,527,979 and US-A 5,563,314; for example can such catalyst beds in an alternating manner to the dehydrogenation catalyst containing beds in Horden reactor be housed; these catalysts are also suitable for the already described hydrogen combustion in a second Section of the reaction zone A). The released heat of reaction thus allows dependent on a total of the amount of molecular hydrogen burned exothermic, or a total autothermal (which is gross thermal essentially zero), or an overall endothermic mode of operation the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation. With increasing selected Residence time of the reaction gas in the catalyst bed is thus a propane dehydrogenation at decreasing or substantially constant temperature possible, which particularly long service life between two regenerations possible and preferred according to the invention is.

Generell sollte erfindungsgemäß eine wie vorstehend beschriebene Sauerstoffeinspeisung so vorgenommen werden, dass der Sauerstoffgehalt des Reaktionsgases A, bezogen auf die darin enthaltene Menge an molekularem Wasserstoff, 0,5 bis 50 bzw. bis 30, vorzugsweise 10 bis 25 Vol.-% beträgt. Als Sauerstoffquelle kommen dabei reiner molekularer Sauerstoff (erfindungsgemäß bevorzugt) oder mit Inertgas, zum Beispiel CO, CO2, N2 und/oder Edelgase, verdünnter molekularer Sauerstoff, insbesondere aber auch Luft in Betracht. Erfindungsgemäß bevorzugt wird der molekulare Sauerstoff als Gas zugeführt, das nicht mehr als 30 Vol.-%, vorzugsweise nicht mehr als 25 Vol.-%, vorteilhaft nicht mehr als 20 Vol.-%, besonders vorteilhaft nicht mehr als 15 Vol.-%, besser nicht mehr als 10 Vol.-% und besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Vol.-% anderer (von molekularem Sauerstoff verschiedener) Gase enthält. Besonders vorteilhaft erfolgt die beschriebene Sauerstoffeinspeisung in reiner Form.In general, according to the invention an oxygen feed as described above should be carried out so that the oxygen content of the reaction gas A, based on the amount of molecular hydrogen contained therein, 0.5 to 50 or 30, preferably 10 to 25 vol .-%. Pure oxygen (preferably according to the invention) or inert gas, for example CO, CO 2 , N 2 and / or noble gases, dilute molecular oxygen, but in particular air are also suitable as the source of oxygen. According to the invention, the molecular oxygen is preferably fed in as gas which is not more than 30% by volume, preferably not more than 25% by volume, advantageously not more than 20% by volume, particularly advantageously not more than 15% by volume. more preferably not more than 10% by volume and more preferably not more than 5% by volume of other gases (other than molecular oxygen). Particularly advantageous is the oxygen feed described in pure form.

Da die Verbrennung von 1 mol molekularem Wasserstoff zu H2O etwa doppelt soviel (ca. 240 kJ/mol) Energie liefert, wie die Dehydrierung von 1 mol Propan zu Propylen und H2 verbraucht (ca. 120 kJ/mol), ist eine wie beschrieben autotherme Gestaltung der Reaktionszone A im adiabaten Hordenreaktor hinsichtlich der ins Auge gefassten Vorteilhaftigkeit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise besonders zielführend, erfordert sie doch gerade die Verbrennung einer Wasserstoffmenge von etwa 50 mol-% der im Rahmen der Dehydrierung in der Reaktionszone A gebildeten molekularen Wasserstoffmenge.Since the combustion of 1 mol of molecular hydrogen to give H 2 O about twice as much (about 240 kJ / mol) of energy, as the dehydrogenation of 1 mol of propane to propylene and H 2 consumed (about 120 kJ / mol), is a As described autothermal design of the reaction zone A in the adiabatic Horde reactor with regard to envisaged advantage of the procedure according to the invention particularly expedient, but it just requires the combustion of a hydrogen amount of about 50 mol% of the formed in the context of dehydrogenation in the reaction zone A molecular hydrogen.

Die Vorteilhaftigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt jedoch nicht nur dann zum Tragen, wenn man in der Reaktionszone A eine Wasserstoffmenge von etwa 50 mol-% der in der Reaktionszone A gebildeten molekularen Wasserstoffmenge verbrennt. Diese Vorteilhaftigkeit kommt vielmehr auch dann bereits zur Geltung, wenn man in der Reaktionszone A eine Wasserstoffmenge von 5 bis 95 mol-%, vorzugsweise 10 bis 90 mol-%, besonders bevorzugt 15 bis 85 mol-%, ganz besonders bevorzugt 20 bis 80 mol-%, noch besser 25 bis 75 mol-%, günstiger 30 bis 70 mol-%, noch vorteilhafter 35 bis 65 mol-%, und am vorteilhaftesten 40 bis 60 mol-% oder 45 bis 55 mol-% der in der Reaktionszone A gebildeten molekularen Wasserstoffmenge zu Wasser verbrennt (vorzugsweise in der vorbeschriebenen Betriebsweise eines adiabaten Hordenreaktors).The Advantageousness of the method according to the invention, however not only when one in the reaction zone A a Hydrogen amount of about 50 mol% of the formed in the reaction zone A. molecular quantity of hydrogen burns. This advantage Rather, it comes into its own even when you are in the reaction zone A is a hydrogen amount of 5 to 95 mol%, preferably 10 to 90 mol%, more preferably 15 to 85 mol%, most preferably 20 to 80 mol%, more preferably 25 to 75 mol%, more favorably 30 to 70 mol%, still more preferably from 35 to 65 mole%, and most preferably from 40 to 60 mol% or 45 to 55 mol% of that formed in the reaction zone A. molecular hydrogen amount to water burns (preferably in the above-described operation of an adiabatic tray reactor).

In der Regel sollte eine wie vorstehend beschriebene Sauerstoffeinspeisung so vorgenommen werden, dass der Sauerstoffgehalt des Reaktionsgases A, bezogen auf die darin enthaltene Menge an Propan und Propylen 0,01 bzw. 0,5 bis 3 Vol.-% beträgt.In As a rule, an oxygen feed as described above should be used be made so that the oxygen content of the reaction gas A, based on the amount of propane and propylene contained therein 0.01 or 0.5 to 3 vol .-% is.

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 (z. B. rohrförmig) anbringt. Derartige Einbauten können auch ins jeweilige Katalysatorbett gestellt werden. 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 internals (eg tubular) attaches. Such installations can be placed in the respective catalyst bed. 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.

Eine Möglichkeit, das Beschickungsgasgemisch für die heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A auf die benötigte Reaktionstemperatur zu erwärmen, besteht auch darin, einen Teil des darin enthaltenen Propans und/oder H2 mittels im Beschickungsgasgemisch enthaltenem molekularem Sauerstoff beim Eintritt in die Reaktionszone A zu verbrennen (zum Beispiel an geeigneten spezifisch wirkenden Verbrennungskatalysatoren, zum Beispiel durch einfaches Überleiten und/oder Durchleiten) und mittels der so freigesetzten Verbrennungswärme die Erwärmung auf die für die Dehydrierung gewünschte Reaktionstemperatur zu bewirken (eine solche Verfahrensweise ist (wie bereits erwähnt) insbesondere in einem Wirbelbettreaktor vorteilhaft).One way to heat the charge gas mixture for the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A to the required reaction temperature is also to burn a portion of the propane and / or H 2 contained therein by means of molecular oxygen contained in the feed gas mixture entering the reaction zone A. (For example, on suitable specifically acting combustion catalysts, for example by simply passing and / or passing) and by means of the combustion heat thus released, the heating to the desired temperature for the dehydrogenation reaction (such a procedure is (as already mentioned) in particular in a fluidized bed reactor advantageous).

Dem Vorgenannten entsprechend, kann man die Reaktionszone A des erfindungsgemäßen Verfahrens wie die in den Schriften DE-A 10 2004 032 129 und DE-A 10 2005 013 39 beschrieben gestalten, jedoch mit dem Unterschied, dass als Beschickungsgasgemisch der Reaktionszone A ein Gemisch aus Wasserdampf, Frischpropan und Kreisgas I verwendet wird. Dabei ist die Reaktionszone A als (vorzugsweise adiabater) Hordenreaktor verwirklicht, in welchem Katalysatorbetten (vorzugsweise Festbetten) radial oder axial hintereinander angeordnet sind. Mit Vorteil beträgt die Anzahl der Katalysatorbetthorden in einem solchen Hordenreaktor drei. Bevorzugt wird die heterogen katalysierte partielle Propandehydrierung dabei autotherm durchgeführt. Dazu wird dem Beschickungsgasgemisch der Reaktionszone A hinter dem ersten durchlaufenen Katalysator(fest)bett und zwischen den auf das in Strömungsrichtung erste Katalysator(fest)bett nachfolgenden Katalysator(fest)betten in begrenztem Umfang molekularer Sauerstoff oder ein solchen enthaltendes Gemisch mit Inertgas zugesetzt. So wird, in der Regel durch die Dehydrierkatalysatoren selbst katalysiert, eine begrenzte Verbrennung von im Verlauf der heterogen katalysierten Propandehydrierung gebildetem Wasserstoff (sowie gegebenenfalls in höchstens geringem Umfang von Propan und/oder Propylen) bewirkt werden, deren exotherme Wärmetönung die Dehydriertemperatur im wesentlichen erhält.the As mentioned above, one can use the reaction zone A of the process according to the invention like the documents DE-A 10 2004 032 129 and DE-A 10 2005 013 39, but with the difference that as feed gas mixture the reaction zone A, a mixture of water vapor, fresh propane and Circulating gas I is used. In this case, the reaction zone A is as (preferably adiabater) Horden reactor realizes in which catalyst beds (preferably fixed beds) arranged radially or axially one behind the other are. With advantage amounts the number of catalyst bed grades in such a tray reactor three. Preference is given to the heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation doing autothermal. For this purpose, the charge gas mixture of the reaction zone A is behind the first catalyst passed through (fixed) bed and between the in the direction of flow bed first catalyst (fixed) bed subsequent catalyst (fixed) to a limited extent molecular oxygen or a containing such Added mixture with inert gas. So, usually, by the Dehydrogenation catalysts themselves catalyzed, a limited combustion of in the course of heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation formed Hydrogen (and, if appropriate, to a limited extent of Propane and / or propylene) whose exothermic heat of the Dehydration temperature is substantially maintained.

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 (selbstredend kann er beim erfindungsgemäßen Verfahren aber auch 30 mol.-%, oder 40 mol.-%, oder 50 mol.-% betragen). 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 Katalysatorbeschickung 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 (of course he can at inventive method but also 30 mol .-%, or 40 mol .-%, or 50 mol .-%). The achieved selectivity The propylene is regularly at 90 mol .-%. The maximum Sales contribution of a single Horde migrates with increasing operating time in the flow direction from the front to the back. In general, the catalyst feed regenerated before flowing in the direction of flow 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 (bzw. bis 650°C) gehalten. Mit besonderem Vorteil besteht das Beschickungsgasgemisch für die Reaktionszone A bei vorbeschriebener heterogen katalysierter partieller Propandehydrierung im Hordenreaktor lediglich aus Frischpropan und dem aus der Partialoxidation in die Dehydrierung rückgeführten Kreisgas I, das von der Partialoxidation herrührend in der Regel eine ausreichende Menge an Wasserdampf enthält, um eine befriedigende Standzeit der Dehydrierkatalysatorbetten zu bedingen.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 (or up to 650 ° C). With particular advantage is the feed gas Mixture for the reaction zone A in the above heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation in the tray reactor only from fresh propane and recycled from the partial oxidation in the dehydrogenation cycle gas I, which from the partial oxidation resulting usually contains a sufficient amount of water vapor to a satisfactory service life of Dehydrierkatalysatorbetten too require.

Nachteilig am vorstehend beschriebenen Verfahren ist, dass nahezu alle Katalysatoren, die die Dehydrierung des Propans katalysieren, auch die Verbrennung (vollständige Oxidation von Propan und Propylen zu Kohlenoxiden und Wasserdampf) von Propan und Propylen mit molekularem Sauerstoff katalysieren und, wie bereits ausgeführt, normalerweise molekularer Sauerstoff im in die heterogen katalysierte partielle Dehydrierung des Propans rückgeführten Kreisgas I aus der Partialoxidation enthalten ist.adversely the method described above is that almost all catalysts, which catalyze the dehydrogenation of propane, including combustion (full Oxidation of propane and propylene to carbon oxides and water vapor) catalyze propane and propylene with molecular oxygen and, as already stated, usually molecular oxygen in the heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of the propane recycled circulating gas I from the partial oxidation is included.

Dem kann man gemäß der DE-A 102 11 275 dadurch begegnen, dass man das der Dehydrierzone entnommene Produktgas in zwei Teilmengen identischer Zusammensetzung aufteilt, um nur eine der beiden Teilmengen als Produktgas A der Partialoxidation zuzuführen, während die andere Teilmenge als Bestandteil des Reaktionsgases A in die Dehydrierung rückgeführt wird. Der in diesem aus der Dehydrierung selbst kommenden Kreisgas II enthaltene molekulare Wasserstoff, soll dann das im Beschickungsgasgemisch für die Reaktionszone A enthaltene Propan und gegebenenfalls Propylen vor dem in selbigem 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.the can be according to DE-A 102 11 275 by removing that from the dehydrogenation zone Divides product gas into two subsets of identical composition, by only one of the two subsets as product gas A of the partial oxidation supply, while the other subset as part of the reaction gas A in the Dehydration is recycled. The in this from the dehydrogenation itself circulating gas II contained molecular hydrogen, should then be in the feed gas mixture for the Reaction zone A contained propane and optionally propylene protect the same in the same 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.

Der Lehre der DE-A 102 11 275 folgend wird man die Dehydrierkreisgasführung zweckmäßig nach dem Strahlpumpenprinzip realisieren (sie wird auch als Schlaufenfahrweise bezeichnet). Ferner wird in dieser Schrift die Möglichkeit angesprochen, dem Beschickungsgasgemisch für die Reaktionszone A als weiteren Oxidationsschutz zusätzlich molekularen Wasserstoff zuzusetzen. Über das Erfordernis, den molekularen Wasserstoff in den Treibstrahl für die Strahlpumpe in bestimmter Zufuhrhierarchie zuzudosieren, gibt die DE-A 10 2005 049 699 entsprechende Auskunft.Of the According to the teaching of DE-A 102 11 275, the dehydrogenating gas circulation is expediently carried out according to the Realize jet pump principle (it is also called loop mode designated). Furthermore, in this document the possibility is addressed, the Feed gas mixture for the reaction zone A as additional oxidation protection in addition molecular Add hydrogen. about the requirement of molecular hydrogen in the propellant jet for the Metering jet pump in certain feed hierarchy, gives the DE-A 10 2005 049 699 corresponding information.

Gemäß der Lehre der DE-A 10 2004 032 129 und DE-A 10 2005 013 039 wird man die Rückführung eines aus der heterogen katalysierten Partialoxidation herrührenden, mo lekularen Sauerstoff enthaltenden, Kreisgases I vorteilhaft nicht in das Beschickungsgasgemisch für die heterogen katalysierte partielle Propandehydrierung hinein vornehmen. Vielmehr wird diese Rückführung mit Vorteil erst noch einem bestimmten Dehydrierumsatz in das Reaktionsgas A der Reaktionszone A hinein erfolgen. Dabei wird in der DE-A 10 2004 032 129 auch vorgeschlagen, vorab dieser Rückführung dem Beschickungsgasgemisch der Reaktionszone A bevorzugt zusätzlich externen molekularen Wasserstoff zuzusetzen. Desweiteren wird auch in der DE-A 10 2004 032 129 die Schlaufenfahrweise für die Dehydrierung propagiert. Treibstrahl ist dabei auf die erfindungsgemäße Verfahrensweise übertragen ausschließlich das aus der Partialoxidation in die Dehydrierung rückgeführte Kreisgas I.According to the teaching DE-A 10 2004 032 129 and DE-A 10 2005 013 039 will be the return of a from the heterogeneously catalyzed partial oxidation, mo molecular oxygen-containing, circulating gas I advantageously not in the feed gas mixture for carry out the heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation. Rather, this feedback is with Advantage only a certain Dehydrierumsatz in the reaction gas A of the reaction zone A into take place. In this case, in DE-A 10 2004 032 129 also proposed in advance of this recycling the feed gas mixture the reaction zone A preferably additionally external molecular Add hydrogen. Furthermore, also in DE-A 10 2004 032 129 the loop method for the dehydration propagates. Propulsion jet is transferred to the procedure according to the invention exclusively the recycled from the partial oxidation in the dehydrogenation cycle gas I.

Die Lehre des Ausführungsbeispiels II der DE-A 10 2005 009 885 folgend wird man in der erfindungsgemäßen Reaktionszone A bevorzugt eine Schlaufenfahrweise anwenden, bei der das Beschickungsgasgemisch für selbige zusammengesetzt ist aus Kreisgas I, aus Frischpropan, aus externem molekularem Wasserstoff, aus einer minimalen Menge an externem Wasserdampf und aus der Dehydrierung selbst rückgeführtem Kreisgas II (auf den externen Wasserdampf könnte auch verzichtet werden). Als Treibstrahl wird ein Gemisch aus Frischpropan, externem molekularem Wasserstoff, Kreisgas I aus der Partialoxidation und externem Wasserdampf verwendet. Hinsichtlich der vorteilhaft einzuhaltenden Zudosierungsabfolge bei der Treibstrahlerzeugung gibt die DE-A 10 2005 049 699 vorteilhafte Empfehlung.The Teaching the embodiment II of DE-A 10 2005 009 885 following is in the reaction zone according to the invention A preferably use a loop procedure in which the feed gas mixture for the same is composed of recycle gas I, from fresh propane, from external molecular hydrogen, from a minimal amount of external water vapor and from the dehydrogenation itself recirculated cycle gas II (on the external water vapor could also be waived). The propulsion jet is a mixture of fresh propane, external molecular hydrogen, cycle gas I from the partial oxidation and external steam used. Regarding the advantageous To be maintained Zudosierungsabfolge in Treibstrahlerzeugung gives DE-A 10 2005 049 699 advantageous recommendation.

Erfindungsgemäß vorteilhaft enthält Kreisgas I in der Regel nicht nur molekularen Sauerstoff und Wasserdampf, sondern auch molekularen Wasserstoff, Kohlenmonooxid und Kohlendioxid. In der Regel enthält es auch CO. Erfindungsgemäß bevorzugt enthält Kreisgas I 5 bis 15 Vol.-% CO2.According to the invention advantageously includes cycle gas I usually not only molecular oxygen and water vapor, but also molecular hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. As a rule, it also contains CO. According to the invention, cycle gas I preferably contains from 5 to 15% by volume of CO 2 .

Erfindungsgemäß vorteilhaft weist das der Reaktionszone A entnommene Produktgas A beim erfindungsgemäßen Verfahren nachfolgende Gehalte auf: Propan 25 bis 60 Vol.-%, Propen 8 bis 25 Vol.-%, H2 0,04 bis 25 Vol.-%, häufig bis 15 Vol.-%, H2O 2 bis 25 Vol.-% und CO2 > 0 bis 30 Vol.-%, häufig bis 15 Vol.-%. According to the invention, the product gas A withdrawn from the reaction zone A advantageously has the following contents in the process according to the invention: propane 25 to 60 vol.%, propene 8 to 25 vol.%, H 2 0.04 to 25 vol.%, Often up to 15 vol.%, H 2 O 2 to 25 vol.% And CO 2 > 0 to 30 vol .-%, often up to 15 vol .-%.

Die Temperatur des Produktgases A beträgt typisch 400 bis 700°C, vorzugsweise 450 bis 650°C.The Temperature of the product gas A is typically 400 to 700 ° C, preferably 450 to 650 ° C.

Der Druck des die Reaktionszone A verlassenden Produktgases A beträgt erfindungsgemäß bevorzugt 2 bis 4 bar. Es kann aber auch, wie bereits erwähnt, bis zu 20 bar betragen.Of the Pressure of the reaction gas A leaving the product gas A is inventively preferred 2 to 4 bar. But it can also, as already mentioned, be up to 20 bar.

Erfindungsgemäß wird nun das Produktgas A ohne weitere Nebenkomponentenabtrennung zur Beschickung des wenigstens einen Oxidationsreaktors in der Reaktionszone B mit Reaktionsgas B verwendet.According to the invention will now the product gas A without further secondary component separation to the feed of the at least one oxidation reactor in the reaction zone B with Reaction gas B used.

In vorteilhafter Weise ist es dazu ausreichend, dem Produktgas A diejenige Menge an molekularem Sauerstoff zuzusetzen, die für die Erlangung der Zielsetzung in der Reaktionszone B erforderlich ist. Dieser Zusatz kann grundsätzlich als Reinsauerstoff oder als ein Gemisch (z. B. Luft) aus molekularem Sauerstoff und einem oder mehreren sich in der Reaktionszone B chemisch inert verhaltenden Gasen (z. B. N2, H2O, Edelgase, CO2) erfolgen. Erfindungsgemäß bevorzugt erfolgt sie als Gas, das nicht mehr als 30 Vol.-%,, vorzugsweise nicht mehr als 25 Vol.-%, vorteilhaft nicht mehr als 20 Vol.-%, besonders vorteilhaft nicht mehr als 15 Vol.-%, besser nicht mehr als 10 Vol.-% und besonders bevorzugt nicht mehr als 5 Vol.-% bzw. nicht mehr als 2 Vol.-% anderer, von molekularem Sauerstoff verschiedener Gase enthält. Ganz besonders vorteilhaft ist an dieser Stelle die Verwendung von Reinsauerstoff. Normalerweise wird die zugeführte Menge an molekularem Sauerstoff so bemessen, dass im Beschickungsgas für die Reaktionszone B (im Reaktionsgas B-Ausgangsgemisch) das molare Verhältnis von enthaltenem molekularem Sauerstoff zu enthaltenem Propylen ≥ 1 und ≤ 3 beträgt. Vor der Zuführung des molekularen Sauerstoffs zum Produktgas A kühlt man das Produktgas A erfindungsgemäß zweckmäßig auf eine Temperatur im Bereich von 250 bis 350°C, vorzugsweise im Bereich von 270 bis 320°C ab. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird diese Abkühlung durch indirekten Wärmeaustausch (vorzugsweise im Gegenstrombetrieb; diese Aussage gilt ganz generell für indirekten Wärmeaustausch in dieser Schrift, soweit nichts anderes explizit erwähnt wird) bewirkt. Als Kühlmittel wird dabei vorzugsweise das Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch für die Reaktionszone A verwendet, das auf diese Weise gleichzeitig auf die in der Reaktionszone A angestrebte Reaktionstemperatur gebracht wird (prinzipiell kann das Abkühlen aber, wie bereits erwähnt, auch durch Entspannen in einer Expansionsturbine vorgenommen werden, wenn der Ausgangsdruck diesbezüglich ausreichend hoch ist).Advantageously, it is sufficient to add to the product gas A the amount of molecular oxygen required to achieve the objective in the reaction zone B. This additive can in principle be used as pure oxygen or as a mixture (eg air) of molecular oxygen and one or more gases which behave chemically inert in reaction zone B (eg N 2 , H 2 O, noble gases, CO 2 ). respectively. According to the invention, it preferably takes place as a gas which is not more than 30% by volume, preferably not more than 25% by volume, advantageously not more than 20% by volume, particularly advantageously not more than 15% by volume, better not more than 10% by volume and more preferably not more than 5% by volume or not more than 2% by volume of other gases other than molecular oxygen. Especially advantageous at this point is the use of pure oxygen. Normally, the amount of molecular oxygen supplied is such that in the feed gas for the reaction zone B (in the starting reaction gas B mixture), the molar ratio of molecular oxygen to propylene contained is ≥ 1 and ≦ 3. Before the supply of the molecular oxygen to the product gas A, the product gas A is expediently cooled according to the invention to a temperature in the range from 250 to 350 ° C., preferably in the range from 270 to 320 ° C. This cooling is advantageous according to the invention by indirect heat exchange (preferably in countercurrent operation, this statement applies quite generally to indirect heat exchange in this document, unless explicitly stated otherwise). The cooling agent used here is preferably the reaction gas A starting mixture for reaction zone A, which in this way is simultaneously brought to the reaction temperature desired in reaction zone A (in principle, however, cooling can, as already mentioned, also be carried out by expansion in an expansion turbine if the outlet pressure is sufficiently high in this respect).

Erfindungsgemäß geschickt lässt sich die Zufuhr von molekularem Sauerstoff enthaltendem Gas zum vorzugsweise zuvor wie beschrieben abgekühlten Produktgas A so bewerkstelligen, dass man mit dem Produktgas A als Treibstrahl eine Strahlpumpe betreibt, die eine Treibdüse, eine Mischstrecke, einen Diffusor und einen Saugstutzen umfasst, wobei die Förderrichtung des durch die Treibdüse über die Mischstrecke und den Diffusor entspannten Treibstrahls in den Einlass des wenigstens einen Oxidationsreaktors in der Reaktionszone B sowie die Saugwirkung des Saugstutzens in Richtung der Quelle des den molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases weist und dabei durch den im Saugstutzen erzeugten Unterdruck das den molekularen Sauerstoff enthaltende Gas ansaugt, bei gleichzeitiger Vermischung mit dem Treibstrahl durch die Mischstrecke über den Diffusor transportiert und das dabei gebildete Reaktionsgas B- Ausgangsgemisch in den Einlass der zweiten Reaktionszone B, bzw. in den Einlass des wenigstens einen Oxidationsreaktors der zweiten Reaktionszone B entlässt. Vorstehende Variante ist insbesondere dann anwendbar, wenn das Produktgas A einen Druck von 2 bis 5 oder mehr, bzw. bis 4 bar aufweist.Sent according to the invention let yourself the supply of molecular oxygen-containing gas for preferably previously cooled as described Product gas A accomplish so that one with the product gas A as Propulsion jet operates a jet pump, which has a motive nozzle, a Includes a mixing section, a diffuser and a suction nozzle, wherein the conveying direction the through the motive nozzle over the Mixing section and the diffuser relaxed jet of fuel into the inlet the at least one oxidation reactor in the reaction zone B as well the suction of the suction nozzle in the direction of the source of the molecular oxygen-containing gas has and thereby the negative pressure generated in the suction that the molecular oxygen Contains containing gas, while mixing with the Propulsion jet transported through the mixing section via the diffuser and the thereby formed reaction gas B starting mixture in the inlet of the second Reaction zone B, or in the inlet of the at least one oxidation reactor the second reaction zone B releases. The above variant is particularly applicable when the product gas A has a pressure of 2 to 5 or more, or up to 4 bar.

Selbstverständlich lässt sich das den molekularen Sauerstoff enthaltende Gas aber auch auf konventionelle Art und Weise mit dem Produktgas A zum Beschickungsgasgemisch für die Reaktionszone B (Reaktionsgas B-Ausgangsgemisch) vermischen. Erfindungsgemäß zweckmäßig kann zwischen Reaktionszone A und Reaktionszone B eine mechanische Trennoperation gemäß der DE-A 103 16 039 geschaltet sein.Of course you can but the molecular oxygen-containing gas but also on conventional Way with the product gas A to the feed gas mixture for the reaction zone Mix B (reaction gas B starting mixture). According to the invention may be appropriate between reaction zone A and reaction zone B a mechanical separation operation according to DE-A 103 16 039 switched.

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 in der Reaktionszone B 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 in the reaction zone B at the stage of acrolein (the stage predominant Acrolein formation) and the target product separation on this Stage to make, or the inventive method 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.If the process according to the invention is carried out up to the predominant formation of acrylic acid, it is advantageous according to the invention to carry out the process in two stages, ie in two consecutively arranged oxidation states, the catalyst to be used being expediently in each of the two oxidation states peat test bed and preferably also the other reaction conditions, such. As the temperature of the fixed catalyst bed can be adjusted in an optimizing manner.

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 in der Reaktionszone B 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 invention is in the Reaction zone B to be carried out Process of heterogeneously catalyzed partial oxidation of propylene on fixed catalyst beds, their catalysts as the active material at least have a multimetal oxide containing the elements Mo, Fe and Bi, in particular as a one-step process for the production 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 Reaktionsgases B 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 single-stage heterogeneously catalyzed partial oxidation of propylene to acrolein and optionally acrylic acid or the two-stage heterogeneously catalyzed partial oxidation of propylene to acrylic acid using a reaction gas B produced according to the invention can be described in detail as in EP-A 70 07 14 (first reaction stage; as described there, but also in a corresponding countercurrent procedure of salt bath and reaction gas starting mixture via the tube 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 of 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), DE-A 101 01 6 95 (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 Reaktionsgas B eingesetzt wird. Die übrigen Parameter betreffend wird wie in den Ausführungsbeispielen der genannten Schriften verfahren (insbesondere die Katalysatorfestbetten und Reaktandenbelastung der Katalysatorfestbetten betreffend). Wird in den vorgenannten Ausführungsbeispielen des Standes der Technik zweistufig verfahren und erfolgt zwischen den beiden Reaktionsstufen eine Sekundärsauerstoff (erfindungsgemäß weniger bevorzugt 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 Beschickungsgasgemisch der zweiten Reaktionsstufe demjenigen in den Ausführungsbeispielen der genannten Schriften entspricht.This especially applies to all embodiments contained in these documents. You can like in described in these publications, but with the Difference that as reaction gas starting mixture for the first Reaction stage (propylene to acrolein) an inventively produced Reaction gas B is used. The other parameters concerning becomes as in the embodiments the said writings method (in particular the fixed catalyst beds and reactant load of fixed catalyst beds). Becomes in the aforementioned embodiments of the prior art two-stage procedure and takes place between the two reaction stages, a secondary oxygen (inventively less preferably secondary air) feed-in, this is done in a similar way, however, adjusted in their quantity so that the molar ratio of molecular oxygen to acrolein in the feed gas mixture of second reaction stage that in the embodiments of said writings equivalent.

Erfindungsgemäß vorteilhaft werden die Sauerstoffmengen in der Reaktionszone B so bemessen, dass das Produktgas B noch nicht umgesetzten molekularen Sauerstoff enthält (zweckmäßig ≥ 0,5 bis 6 Vol.-%, vorteilhaft 1 bis 5 Vol.-%, bevorzugt 2 bis 4 Vol.-%). Im Fall einer zweistufigen Verfahrensweise gilt das Vorgenannte für jede der beiden Oxidationsstufen.According to the invention advantageous the amounts of oxygen in the reaction zone B are measured so that the product gas B contains unreacted molecular oxygen (suitably ≥ 0.5 to 6% by volume, advantageously 1 to 5% by volume, preferably 2 to 4% by volume). In the case of one two-step procedure, the above applies to each of the both oxidation states.

Für die jeweilige Oxidationsstufe besonders geeignete Multimetalloxidkatalysatoren sind vielfach vorbeschrieben und dem Fachmann wohlbekannt. Beispielsweise verweist die EP-A 253 409 auf Seite 5 auf entsprechende US-Patente.For the respective Oxidation stage particularly suitable Multimetalloxidkatalysatoren are widely described above and well known to those skilled in the art. For example EP-A 253 409 on page 5 refers to corresponding US patents.

Günstige Katalysatoren für die jeweilige Oxidationsstufe offenbaren auch die DE-A 44 31 957, die DE-A 10 2004 025 445 und die DE-A 44 31 949. 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 also disclose DE-A 44 31 957, DE-A 10 2004 025 445 and DE-A 44 31 949. 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 15 565, der EP-A 575 897, der DE-A 197 46 210 und der DE-A 198 55 913 besonders bevorzugt werden. Besonders hervorzuheben sind in diesem Zusammenhang ein Katalysator gemäß Beispiel 1c aus der EP-A 15 565 sowie ein in entsprechender Weise herzustellender Katalysator, dessen Aktivmasse jedoch die Zusammensetzung Mo12Ni6,5Zn2Fe2Bi1P0,0065K0,06Ox·10SiO2 aufweist. Ferner sind hervorzuheben das Beispiel mit der laufenden Nr. 3 aus der DE-A 198 55 913 (Stöchiometrie: Mo12Co7Fe3Bi0,6K0,08Si1,6Ox) als Hohlzylindervollkatalysator der Geometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Höhe × Innendurchmesser) sowie der Multimetalloxid II – Vollkatalysator gemäß Beispiel 1 der DE-A 197 46 210. Ferner wären die Multimetalloxid-Katalysatoren der US-A 4,438,217 zu nennen. Letzteres gilt insbesondere dann, wenn diese Hohlzylinder eine Geometrie 5,5 mm × 3 mm × 3,5 mm, oder 5 mm × 2 mm × 2 mm, oder 5 mm × 3 mm × 2 mm, oder 6 mm × 3 mm × 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 15 565, EP-A 575 897, 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 catalyst geometries in this context are strands (eg 7.7 mm in length and 7 mm in diameter, or 6.4 mm in length and 5.7 mm in diameter).

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

Sie sind in an sich bekannter Weise erhältlich (siehe z. B. die DE-A 4 023 239) und werden üblicherweise in Substanz zu Kugeln, Ringen oder Zylindern geformt oder auch in Gestalt von Schalenkatalysatoren, d. h., mit der Aktivmasse beschichteten vorgeformten, inerten Trägerkörpern, eingesetzt. Selbstverständlich können sie aber auch in Pulverform als Katalysatoren angewendet werden (z. B. in Wirbelbettreaktoren).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 (z. B. in fluidized bed reactors).

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 calcinierf. 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 a very intimate, preferably finely divided, stoichiometrically composed, dry mixture of suitable sources of their elemental constituents and this calcine 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 active compounds of the general formula IV can be used for the step "propylene → acrolein (and optionally acrylic acid) "both in powder form used as well as molded to specific catalyst geometries The shaping before or after the final calcination can be done. For example, you can from the powder form of the active composition or its uncalcined and / or partially calcined precursor by compacting 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. Instead of graphite but can also hexagonal boron nitride as an aid be used in the shaping, as described in DE-A 10 2005 037 678 recommends. 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 can be.

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 × 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).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, z. As balls or hollow cylinders, are preferred. Suitable is the Use of substantially non-porous, surface rough, spherical carriers Steatite whose diameter is 1 to 10 mm or 8 mm, preferably 4 to 5 mm. But is also suitable for the use of cylinders as a carrier body whose Length 2 up to 10 mm and their outer diameter 4 to 10 mm. In the case of suitable according to the invention Rings as a carrier body lies the wall thickness over it usually at 1 to 4 mm. According to the invention preferred to be used annular Own carrier body a length from 2 to 6 mm, an outer diameter from 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. Suitable according to the invention are above all rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as a carrier body. The Fineness of the surface 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 h'Oy']q (V),in der die Variablen folgende Bedeutung haben:
Y1 = nur Wismut oder Wismut und wenigstens eines der Elemente Tellur, Antimon, Zinn und Kupfer,
Y2 = Molybdän oder Molybdän und Wolfram,
Y3 = ein Alkalimetall, Thallium und/oder Samarium,
Y4 = ein Erdalkalimetall, Nickel, Kobalt, Kupfer, Mangan, Zink, Zinn, Cadmium und/oder Quecksilber,
Y5 = Eisen oder Eisen und wenigstens eines der Elemente Chrom und Cer,
Y6 = Phosphor, Arsen, Bor und/oder Antimon,
Y7 = ein seltenes Erdmetall, Titan, Zirkonium, Niob, Tantal, Rhenium, Ruthenium, Rhodium, Silber, Gold, Aluminium, Gallium, Indium, Silicium, Germanium, Blei, Thorium und/oder Uran,
a' = 0,01 bis 8,
b' = 0,1 bis 30,
c' = 0 bis 4,
d' = 0 bis 20,
e' > 0 bis 20,
f' = 0 bis 6,
g' = 0 bis 15,
h' = 8 bis 16,
x', y' = Zahlen, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in V bestimmt werden und
p, q = Zahlen, deren Verhältnis p/q 0,1 bis 10 beträgt,
enthaltend dreidimensional ausgedehnte, von ihrer lokalen Umgebung aufgrund ihrer von ihrer lokalen Umgebung verschiedenen Zusammensetzung abgegrenzte, Bereiche der chemischen Zusammensetzung Y1 a'Y2 b'Ox', deren Größtdurchmesser (längste durch den Schwerpunkt des Bereichs gehende direkte Verbindungsstrecke zweier auf der Oberfläche (Grenzfläche) des Bereichs befindlicher Punkte) 1 nm bis 100 μm, häu10 nm bis 500 nm oder 1 μm bis 50 bzw. 25 μm, beträgt.
For the step from propylene to acrolein (and optionally acrylic acid) to be used Multimetalloxidaktivmassen are also compounds of general formula V, [Y 1 a ' Y 2 b' O x ' ] p [Y 3 c' Y 4 d ' Y 5 e' Y 6 f ' Y 7 g' Y 2 h ' O y' ] q (V) in which the variables have the following meaning:
Y 1 = only bismuth or bismuth and at least one of the elements tellurium, antimony, tin and copper,
Y 2 = molybdenum or molybdenum and tungsten,
Y 3 = an alkali metal, thallium and / or samarium,
Y 4 = an alkaline earth metal, nickel, cobalt, copper, manganese, zinc, tin, cadmium and / or mercury,
Y 5 = iron or iron and at least one of the elements chromium and cerium,
Y 6 = phosphorus, arsenic, boron and / or antimony,
Y 7 = a rare earth metal, titanium, zirconium, niobium, tantalum, rhenium, ruthenium, rhodium, silver, gold, aluminum, gallium, indium, silicon, germanium, lead, thorium and / or uranium,
a '= 0.01 to 8,
b '= 0.1 to 30,
c '= 0 to 4,
d '= 0 to 20,
e '> 0 to 20,
f '= 0 to 6,
g '= 0 to 15,
h '= 8 to 16,
x ', y' = numbers which are determined by the valence and frequency of the elements other than oxygen in V, and
p, q = numbers whose ratio p / q is 0.1 to 10,
containing three-dimensionally extended 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 Muitimetalloxidmassen V sind solche, in denen Y1 nur Wismut ist.Particularly advantageous inventively suitable Muitimetalloxidmassen 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 Elemente 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 valence and frequency of the elements 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 VP) 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 especially preferably 100 mol%) of the total proportion of [Y 1 a 'Y 2 b' O x '] p ([Bi a''Z 2 b' O x '] p'') of the multimetal oxide V (multimetal VI) in the multimetal oxide compositions V (multimetal oxide materials VP) which are suitable according to the invention in the form of three-dimensionally extended regions of the chemical composition Y 1 a ' Y 2 b' O x ' from their local environment because of their chemical composition different from their local environment [Bi a '' Z 2 b '' O x '' ] are present, whose largest diameter is 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 Katalysator festbetten, 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 fixed catalyst corresponding 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:
X1 = W, Nb und/oder Cr,
X2 = Cu, Ni, Co und/oder Fe,
X3 = Sb,
X4 = Na und/oder K,
X5 = Ca, Sr und/oder Ba,
X6 = Si, Al und/oder Ti,
a = 1,5 bis 5,
b = 0,5 bis 2,
c = 0,5 bis 3,
d = 0 bis 2,
e = 0 bis 0,2,
f = 0 bis 1 und
n = eine Zahl, die durch die Wertigkeit und Häufigkeit der von Sauerstoff verschiedenen Elemente in VII bestimmt wird.
Preferred embodiments within the active multimetal oxides VII according to the invention are those which are covered by the following meanings of the variables of general formula VII:
X 1 = W, Nb and / or Cr,
X 2 = Cu, Ni, Co and / or Fe,
X 3 = Sb,
X 4 = Na and / or K,
X 5 = Ca, Sr and / or Ba,
X 6 = Si, Al and / or Ti,
a = 1.5 to 5,
b = 0.5 to 2,
c = 0.5 to 3,
d = 0 to 2,
e = 0 to 0.2,
f = 0 to 1 and
n = a number which is denoted by the valence and frequency of the elements other than oxygen in VII is true.

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 (z. B. im Wirbelbettreaktor) 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 (eg in a fluidized bed reactor) used as well as molded to specific catalyst geometries The shaping before or after the final calcination can be done. For example, you can from the powder form of the active composition or its uncalcined precursor composition by compacting to the desired Catalyst geometry (eg by tabletting, extrusion or extrusion) Full catalysts are prepared, optionally with auxiliary agents such as As graphite or stearic acid as a lubricant and / or molding aid and reinforcing agent 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 werdert. 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).When support materials can usual porous or nonporous Aluminas, silica, thoria, zirconia, silicon carbide or silicates such as magnesium or aluminum silicate is used. The carrier bodies can be regular or irregular shaped be regularly formed carrier body with clearly formed surface roughness, z. As balls or hollow cylinder with chippings, are preferred. Suitable is the use of essentially nonporous, surface roughening, spherical carriers made of steatite whose diameter is 1 to 10 mm or 8 mm, preferably 4 to 5 mm. D. h., suitable ball geometries can Diameter of 8.2 mm or 5.1 mm. But it is suitable also the use of cylinders as carrier bodies whose length is 2 to 10 mm and its outer diameter 4 to 10 mm. In the case of rings as a carrier body is the wall thickness over it usually at 1 to 4 mm. Preferably to be used annular carrier body have a length of 2 to 6 mm, an outer diameter from 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. Are suitable especially rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner 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).

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 I) 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 I) 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 44 31 957 beschreibt. Dabei können Reaktionsgasgemisch und Wärmeträger (Wärmeaustauschmittel) über den Reaktor betrachtet im Gleichstrom oder im Gegenstrom geführt werden.The execution the parital oxidation of the process according to the invention, of propylene to acrolein (and optionally acrylic acid), can with the described Catalysts z. B. in a one-zone Vielkontaktrohr fixed bed reactor carried out be as described in DE-A 44 31 957. In this case, reaction gas mixture and heat transfer medium (heat exchange medium) over the Reactor can be viewed in cocurrent or countercurrent.

Der Reaktionsdruck liegt üblicherweise im Bereich von 1 bis 3 bar und die Gesamtraumbelastung des Katalysatorfestbetts mit Reaktionsgas B 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 für die Reaktionszone B infolge des Beiseins von nicht umgesetztem Propan und molekularem Wasserstoff 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 B is preferably 1500 to 4000 or 6000 Nl / l · h or more. The propylene load (the propylene loading of the fixed catalyst bed) is typical 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 for the Reaction zone B due to the presence of unreacted propane and molecular hydrogen causes a favorable hot spot behavior (everything The aforementioned also applies independently 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 feed variant is particularly useful when sol as catalysts according to Research Disclosure No. 497012 of 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 inert material rings of steatite with the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × height × inner diameter) can be used. With regard to the salt bath temperature, what has been stated in DE-A 4 431 957 applies.

Die Durchführung der Partialoxidation in der Reaktionszone B, 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, die 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 Werfen > 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 1 159 244 und ganz besonders bevorzugt wie in der WO 04/085363 sowie in der WO 04/085362 beschrieben.The execution the partial oxidation in the reaction zone B, from propylene to acrolein (and optionally acrylic acid), can with the described catalysts but also z. In one Two-zone multi-contact tube fixed bed reactor can be carried out as described in 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 usually at throw> 90 mol%, or> 95 mol% and the selectivity of acrolein formation at values> 90 mol%. According to the invention advantageous the partial oxidation according to the invention takes place from propene to acrolein, or acrylic acid or a mixture thereof in EP-A 1 159 244 and most preferably as in WO 04/085363 and in WO 04/085362.

Die Schriften EP-A 1 159 244, WO 04/085363 und WO 04/085362 werden als integraler Bestandteil dieser Schrift betrachtet.The Documents EP-A 1 159 244, WO 04/085363 and WO 04/085362 are known as integral part of this document.

D. h., eine in der Reaktionszone B durchzuführende Partialoxidation des Propylens zu Acrolein (und gegebenenfalls Acrylsäure) lässt sich besonders vorteilhaft an einem Katalysatorfestbett mit erhöhter Propylenbelastung durchführen, das wenigstens zwei Temperaturzonen aufweist.D. h., A to be carried out in the reaction zone B partial oxidation of Propylene to acrolein (and optionally acrylic acid) can be particularly advantageous on a fixed catalyst bed with increased propylene load perform the has at least two temperature zones.

Diesbezüglich wird z. B. auf die EP-A 1 159 244 und die WO 04/085362 verwiesen.This will be z. Reference is made, for example, to EP-A 1 159 244 and WO 04/085362.

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. Sekundärsauerstoff-(oder erfindungsgemäß weniger bevorzugt Sekundärluft-)-Zugabe 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 oxygen (or less according to the invention preferably secondary air -) - Addition the same), that is, without secondary component separation, in the second reaction stage, i. into the acrolein partial oxidation guided.

Der für den zweiten Schritt, die Acroleinpartialoxidation benötigte molekulare Sauerstoff kann (dabei) schon im Reaktionsgas B-Ausgangsgemisch für die Propylenpartialoxidation zum Acrolein enthalten sein. Er kann aber auch teilweise oder vollständig dem Produktgasgemisch der ersten Reaktionsstufe, d. h., der Propylenpartialoxidation zum Acrolein, unmittelbar zugegeben werden (dies kann als Sekundärluft, vorzugsweise jedoch in Form von reinem Sauerstoff oder von Gemischen aus Inertgas und Sauerstoff (mit bevorzugt ≤ 50 Vol.-%, oder ≤ 40 Vol.-%, oder ≤ 30 Vol.-%, oder ≤ 20 Vol.-%, oder ≤ 10 Vol.-%, oder ≤ 5 Vol.-%, oder ≤ 2 Vol.-% erfolgen)). Unabhängig davon wie vorgegangen wird, weist das Beschickungsgasgemisch (das Reaktionsgasausgangsgemisch) einer solchen Partialoxidation des Acroleins zu Acrylsäure, mit Vorteil nachfolgende Gehalte auf: 3 bis 25 Vol.-% Acrolein, 5 bis 65 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 6 bis 70 Vol.-% Propan, 0,3 bis 20 Vol.-% molekularer Wasserstoff und 8 bis 65 Vol.-% Wasserdampf. The molecular oxygen required for the second step, the acrolein partial oxidation, may already be present in the reaction gas B starting mixture for the propylene partial oxidation to 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 to acrolein (this can be in the form of secondary air, but preferably in the form of pure oxygen or mixtures of inert gas and oxygen (preferably ≦ 50 vol. %, or ≦ 40 vol%, or ≦ 30 vol%, or ≦ 20 vol%, or ≦ 10 vol%, or ≦ 5 vol%, or ≦ 2 vol% respectively)). 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: 3 to 25 vol.% acrolein, 5 to 65 vol.% molecular oxygen, 6 to 70 vol.% Propane, 0.3 to 20 vol.% molecular hydrogen and 8 to 65 vol.% Steam.

Bevorzugt weist das vorgenannte Reaktionsgasausgangsgemisch folgende Gehalte auf: 5 bis 14 Vol.-% Acrolein, 6 bis 25 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 6 bis 60 Vol.-% Propan, 2 bis 18 Vol.-% molekularer Wasserstoff und 7 bis 35 Vol.-% Wasserdampf. The aforementioned reaction gas starting mixture preferably has the following contents: 5 to 14% by volume acrolein, 6 to 25 vol.% molecular oxygen, 6 to 60 vol.% Propane, 2 to 18% by volume molecular hydrogen and 7 to 35 vol.% Steam.

Ganz besonders bevorzugt weist das vorgenannte Reaktionsgasausgangsgemisch folgende Gehalte auf: 6 bis 12 Vol.-% Acrolein, 8 bis 20 Vol.-% molekularer Sauerstoff, 20 bis 55 Vol.-% Propan, 6 bis 15 Vol.-% molekularer Wasserstoff und 11 bis 26 Vol.-% Wasserdampf, wobei die Vorzugsbereiche unabhängig voneinander gelten, mit Vorteil jedoch simultan realisiert werden. Der Stickstoffgehalt in den vorgenannten Gemischen wird in der Regel ≤ 20 Vol.-%, bevorzugt ≤ 15 Vol.-%, besonders bevorzugt ≤ 10 Vol.-% und ganz besonders bevorzugt ≤ 5 Vol.-% betragen. Das Verhältnis der im Beschickungsgasgemisch für die zweite Oxidationsstufe enthaltenen molaren Mengen an O2 und Acrolein, O2 : Acrolein, beträgt erfindungsgemäß vorteilhaft in der Regel ≥ 0,5 und ≤ 2, häufig ≥ 1 und ≤ 1,5.Most preferably, the aforementioned reaction gas starting mixture has the following contents: 6 to 12 vol.% acrolein, 8 to 20 vol.% molecular oxygen, 20 to 55 vol.% Propane, 6 to 15 vol.% molecular hydrogen and 11 to 26 vol.% Steam, wherein the preferred ranges apply independently, but with advantage be realized simultaneously. The nitrogen content in the abovementioned mixtures is generally ≦ 20% by volume, preferably ≦ 15% by volume, more preferably ≦ 10% by volume and very particularly preferably ≦ 5% by volume. The ratio of the molar amounts of O 2 and acrolein, O 2 : acrolein present in the feed gas mixture for the second oxidation stage is advantageously in accordance with the invention generally ≥ 0.5 and ≦ 2, frequently ≥ 1 and ≦ 1.5.

Der CO2-Gehalt des Beschickungsgasgemischs für die zweite Oxidationsstufe kann 1 bis 40, oder 2 bis 30, oder 4 bis 20, oder häufig 6 bis 18 Vol.-% betragen.The CO 2 content of the feed gas mixture for the second oxidation stage may be 1 to 40, or 2 to 30, or 4 to 20, or often 6 to 18, volume percent.

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 einzusetzende Reaktionsgasausgangsgemisch infolge des Beiseins von Propan und molekularem Wasserstoff 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 used Reaction gas starting mixture due to the presence of propane and molecular hydrogen also causes a favorable hot spot behavior.

Der Acroleinumsatz, bezogen auf einmaligen Durchgang des Reaktionsgasgemischs durch das Katalysatorfestbett der zweiten Oxidationsstufe, 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 of the second oxidation stage, is expediently normally ≥ 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 Heißpunkttemperatur 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 (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 zweckmäßiger Weise umgekehrt.For a flow of the Contact tubes from bottom to top, is the contact tube feed in an appropriate manner vice versa.

Vorgenannte Beschickungsvariante ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn als Katalysatoren solche gemäß Herstellungsbeispiel 5 der DE-A 100 46 928 oder solche gemäß der 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 feed variant is particularly useful if, as catalysts, those according to Preparation Example 5 of DE-A 100 46 928 or those according to DE-A 198 15 281 and as In Steatite rings with the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm or 7 mm × 7 mm × 3 mm (outer diameter × height × inner diameter) are used. With regard to the salt bath temperature, the statements made in DE-A 443 19 49 apply. It is usually chosen so that the achieved acrolein conversion in a single pass is normally ≥ 90 mol%, or ≥ 95 mol% or ≥ 99 mol%.

Die Durchführung der Partialoxidation vom Acrolein zur Acrylsäure, kann mit den beschriebenen Katalysatoren aber auch z. B. in einem Zweizonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor durchgeführt werden, wie es die DE-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 Propylenpartialoxidation zu Acrylsäure in einem Zweizonen-Vielkontaktrohr-Festbettreaktor wird man zur Erzeugung des Beschickungsgasgemisches (Reaktionsgasausgangsgemischs) zweckmäßig unmittelbar das Produktgasgemisch der auf den ersten Schritt (Propylen → Acrolein) gerichteten Partialoxidation (gegebenenfalls nach erfolgter indirekter oder direkter (z. B. durch Zufuhr von Sekundärsauerstoff) Zwischenkühlung desselben) verwenden (wie sie vorstehend bereits beschrieben wurde). Der für die Acroleinpartialoxidation benötigte Sauerstoff wird vorzugsweise als reiner molekularer Sauerstoff (gegebenenfalls aber auch als Luft oder als Gemisch aus molekularem Sauerstoff und einem Inertgas mit einem Inertgasanteil von vorzugsweise ≤ 50 Vol.-%, besonders bevorzugt ≤ 40 Vol.-%, oder ≤ 30 Vol.-%, oder ≤ 20 Vol.-%, noch besser ≤ 10 Vol.-%, oder ≤ 5 Vol.-%, oder ≤ 2 Vol.-%) 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 partial oxidation to acrylic acid in one Two-zone multiple catalyst tube fixed bed reactor Is used to produce the feed gas mixture (reaction gas starting mixture) appropriate immediately the product gas mixture of the first step (propylene → acrolein) directed partial oxidation (if necessary, after indirect or direct (for example by supplying secondary oxygen) intercooling of the same) use (as described above). The one for the acrolein partial oxidation needed Oxygen is preferably used as pure molecular oxygen (optionally but also as air or as a mixture of molecular oxygen and an inert gas with an inert gas content of preferably ≦ 50% by volume, particularly preferably ≦ 40 Vol .-%, or ≤ 30 Vol .-%, or ≤ 20 Vol .-%, even better ≤ 10 Vol .-%, or ≤ 5 Vol .-%, or ≤ 2 Vol .-%) is added and z. B. the product gas mixture of the first step the two-stage partial oxidation (propylene → acrolein) added immediately. But it can also, as already described, already in the starting reaction gas mixture for the be included first reaction step.

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.at a two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid with immediate reuse of the product gas mixture of the first Partial oxidation step for charging the second step of Partial oxidation, one is usually two single-zone multi-contact fixed bed reactors (at high reactant loading of the catalyst bed is how completely generally valid, a Gleichstromfahrweise between reaction gas and salt bath (heat carrier) over the Tube reactor preferably) or two two-zone multi-contact tube fixed bed reactors daisy-chaining. 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 hier auch erwähnt, dass ein Teil des Reaktionsgas B-Ausgangsgemischs für den ersten Schritt ("Propylen → Acrolein") aus der Trennzone I kommendes Restgas I und oder erfindungsgemäß nachbehandeltes Restgas I sein kann.It be mentioned here, too that a part of the reaction gas B starting mixture for the first Step ("propylene → acrolein") from the separation zone I coming residual gas I and or inventively post-treated residual gas I can be.

Erfindungsgemäß bevorzugt werden vorgenannte Restgase I jedoch ausschließlich als Kreisgas I in die heterogen katalysierte Propandehydrierung in der Reaktionszone A rückgeführt und dies zweckmäßig ausschließlich als Bestandteil des Reaktionsgas A-Ausgangsgemischs. Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle festgehalten, dass sowohl dem Beschickungsgasgemisch für die erste Oxidationsstufe als auch dem Beschickungsgasgemisch für die zweite Oxidationsstufe oder auch nur einem von beiden zusätzlich Frischpropan zudosiert werden kann. Es ist erfindungsgemäß nicht bevorzugt, kann jedoch gegebenenfalls zweckmäßig sein, um eine Zündfähigkeit der Beschickungsgasgemische auszuschließen.According to the invention preferred However, the above-mentioned residual gases I but exclusively as recycle gas I in the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation in the reaction zone A returned and this expedient exclusively as Component of the reaction gas A starting mixture. The completeness It should be noted at this point that both the feed gas mixture for the first oxidation stage as well as the feed gas mixture for the second Oxidation level or just one of both additional fresh propane added can be. It is not preferred according to the invention but can if appropriate, an ignitability to exclude the feed gas mixtures.

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 911 313, die EP-A 979 813, die EP-A 990 636 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 911 313, EP-A 979 813, EP-A 990 636 and DE-A 28 30 765) the simplest realization of two oxidation states for the both steps of the 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 bzw. Acrolein 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 series-connected Tube bundle systems realized. These may be located in a reactor, wherein the transition from one tube bundle to the other tube bundle is formed by a bed of inert material that is not accommodated in the contact tube (expediently passable). While the contact tubes are usually lapped by a heat transfer medium, this does not reach an inert material fill attached as described above. Advantageously, therefore, the two catalyst tube bundles are housed in spatially separate reactors. As a rule, an intercooler is located between the two tube bundle reactors in order to reduce any subsequent acrolein afterburning in the product gas mixture leaving the first oxidation zone. The reaction temperature in the first reaction stage (propylene → acrolein) is generally from 300 to 450 ° C, preferably from 320 to 390 ° C. The reaction temperature in the second reaction stage (acrolein → acrylic acid) is generally 200 to 370 ° C, often 220 to 330 ° C. The reaction pressure is expedient in both oxidation zones 0.5 to 5, advantageously 1 to 3 bar. The load (Nl / lh) of the oxidation catalysts with reaction gas in both reaction stages is frequently 1500 to 2500 Nl / lh or up to 4000 Nl / lh. The loading with propylene or acrolein can be 100 to 200 or 300 and more Nl / lh.

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 eine Abtrennung nicht vorsieht.in principle is the heterogeneous to be carried out according to the invention catalyzed gas phase partial oxidation of propylene to acrylic acid but also in a single single tube bundle reactor as follows feasible. Both Reaction steps take place in an oxidation reactor with a or more catalysts is charged, the active mass a the element Mo, Fe and Bi containing multimetal is, the catalyzes the implementation of both reaction steps. Needless to say, Also, this catalyst feed along the reaction coordinate change continuously or abruptly. Naturally can in one embodiment a two-stage according to the invention Partial oxidation of propylene to acrylic acid in the form of two series-connected Oxidation levels from that leaving the first oxidation stage Product gas mixture contained selbigem, in the first oxidation stage by-product, carbon monoxide and water vapor as needed before passing to the second oxidation stage partially or Completely be separated. Preferably, according to the invention, a procedure choose, which does not provide for such a separation.

Als Quellen für eine zwischen beiden Oxidationsstufen durchgeführte Sauerstoffzwischeneinspeisung kommen, wie bereits gesagt, neben Luft (dies ist erfindungsgemäß weniger bevorzugt) sowohl reiner molekularer Sauerstoff als auch mit Inertgas wie CO2, CO, Edelgasen, N2 und/oder gesättigten Kohlenwasserstoffen verdünnter molekularer Sauerstoff in Betracht. Erfindungsgemäß bevorzugt enthält die Sauerstoffquelle ≤ 50 Vol.-%, vorzugsweise ≤ 40 Vol.-%, besonders bevorzugt ≤ 30 Vol.-%, ganz besonders bevorzugt ≤ 20 Vol.-%, besser ≤ 10 Vol.-% oder ≤ 5 Vol.-%, bzw. ≤ 2% an von molekularem Sauerstoff verschiedenen Gasen.As already mentioned, in addition to air (this is less preferred according to the invention), both pure molecular oxygen and molecular oxygen diluted with inert gas such as CO 2 , CO, noble gases, N 2 and / or saturated hydrocarbons are used as sources for an intermediate oxygen feed into consideration. According to the invention, the oxygen source preferably contains ≦ 50% by volume, preferably ≦ 40% by volume, more preferably ≦ 30% by volume, very particularly preferably ≦ 20% by volume, better ≦ 10% by volume or ≦ 5% by volume .-%, or ≤ 2% of gases other than molecular oxygen.

Durch Zudosieren von z. B. kalter Sauerstoffquelle zum Produktgasgemisch der ersten Partialoxidationsstufe 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 oxygen source to the product gas mixture the first partial oxidation stage 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 1 159 246, 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 1 159 246, 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 1 159 246, 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 1 159 246, WO 04/08536 and WO 04/085370 are considered as an integral part of this document.

D. h., die erfindungsgemäße Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure lässt sich vorteilhaft an einem Katalysatorfestbett mit erhöhter Acroleinbelastung durchführen, das wenigstens zwei Temperaturzonen aufweist.D. h., The inventive partial oxidation 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.

Das die erfindungsgemäß durchzuführende Partialoxidation (nach der ersten und/oder zweiten Oxidationsstufe) verlassende Produktgas B enthält im wesentliche Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch als Zielprodukt, nicht umgesetztes Propan, molekularen Wasserstoff, (als Nebenprodukt entstandenen und/oder als Verdünnungsgas mitverwendeten) Wasserdampf, gegebenenfalls nicht umgesetzten molekularen Sauerstoff (mit Blick auf die Lebensdauer der verwendeten Katalysatoren ist es üblicherweise günstig, wenn der Sauerstoffgehalt im Produktgasgemisch beider Partialoxidationsstufen z. B. noch wenigsten 1,5 bis 4 Vol.-% beträgt), sowie andere (bei Normaldruck, d. h., 1 bar) leichter und schwerer als Wasser siedende Nebenprodukte bzw. -komponenten (wie z. B. CO, niedere Aldehyde, niedere Alkancarbonsäuren (z. B. Essigsäure, Ameisensäure und Propionsäure), Maleinsäureanhydrid, Benzaldehyd, aromatische Carbonsäuren und aromatische Carbonsäureanhydride (z. B. Phthalsäureanhydrid und Benzoesäure), gegebenenfalls weitere Kohlenwasserstoffe, wie z. B. C4-Kohlenwasserstoffe (z. B. Buten-1 und eventuell sonstige Butene) und gegebenenfalls weitere inerte Verdünnungsgase wie z. B. N2).The product gas B leaving the inventive partial oxidation (after the first and / or second oxidation stage) contains essentially acrolein, or acrylic acid, or their mixture as the target product, unreacted propane, molecular hydrogen, (by-produced product and / or diluent gas) Water vapor, optionally unreacted molecular oxygen (in view of the life of the catalysts used, it is usually favorable if the oxygen content in the product gas mixture of the partial oxidation stages, for example, at least 1.5 to 4 vol .-% is), as well as other (in Normal pressure, ie, 1 bar) lighter and heavier than water boiling by-products or components (such as CO, lower aldehydes, lower alkane carboxylic acids (eg., Acetic, formic and propionic), maleic anhydride, benzaldehyde, aromatic carboxylic acids and aromatic carboxylic anhydrides (e.g., phthalic anhydride and Benzoic acid), optionally further hydrocarbons, such as. B. C 4 hydrocarbons (eg., Butene-1 and possibly other butenes) and optionally further inert diluent gases such. B. N 2 ).

Als Verfahren zur Abtrennung von im Produktgas B enthaltenem Zielprodukt, Wasser und schwerer als Wasser siedenden Nebenkomponenten kommen für das erfindungs gemäß Verfahren in der ersten Trennzone I 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 und anschließend die Kondensate bzw. Absorbate zum Zweck der weiteren Zielproduktabtrennung durch extraktive, destillative, kristallisative und/oder desorptive Maßnahmen aufarbeitet. Gemeinsam mit dem Zielprodukt und/oder auf die Überführung des Zielproduktes in die kondensierte Phase folgend werden bei diesen Verfahren üblicherweise auch im Reaktionsgas B enthaltener Wasserdampf und schwer als Wasser siedende Nebenkomponenten in die kondensierte Phase überführt und damit abgetrennt (erfindungsgemäß bevorzugt wird eine Wasserdampfmenge in die kondensierte Phase überführt, die wenigstens 70 mol-%, bevorzugt wenigsten 80 mol-%, besser wenigstens 90 mol-% und besonders bevorzugt wenigstens 95 mol-% der in der Reaktionszone B gebildeten (bzw. besonders bevorzugt der im Produktgas B insgesamt enthaltenen) Wasserdampfmenge beträgt.When Process for the separation of target product contained in product gas B, Water and heavier than water boiling secondary components come for the Invention according to the method in the first separation zone I in principle all in the prior art in this regard into consideration. They are essentially by it characterized in that the target product z. B. by absorptive and / or condensing measures from the gaseous transferred to the condensed phase and subsequently the condensates or absorbates for the purpose of further target product separation by extractive, distillative, crystallative and / or desorptive activities worked up. Together with the target product and / or on the transfer of the Target product in the condensed phase following these Procedure usually also in the reaction gas B contained water vapor and heavy as water boiling secondary components converted into the condensed phase and thus separated (preferred according to the invention a quantity of water vapor is converted into the condensed phase, the at least 70 mol%, preferably at least 80 mol%, better at least 90 mol% and particularly preferably at least 95 mol% of in the Reaction zone B formed (or more preferably in the product gas B total contained) amount of water vapor.

Als Absorptionsmittel kommen dabei z. B. Wasser, wässrige Lösungen und/oder organische Lösungsmittel in Betracht. Im Rahmen dieser „Kondensation" (Abtrennung) von Zielprodukt, Wasser und schwerer als Wasser siedenden Nebenkomponenten verbleibt normalerweise ein nicht in die kondensierte Phase übergehendes Restgas, das die vergleichsweise schwierig zu kondensierenden (leichter als Wasser siedende) Bestandteile des Produktgases B umfasst. Dies sind üblicherweise vor allem diejenigen Komponenten, deren Siedepunkt bei Normaldruck (1 bar) ≤ –30°C beträgt (ihr Gesamtanteil am Restgas B beträgt in der Regel ≥ 60 Vol.-%, häufig ≥ 70 Vol.-%, vielfach ≥ 80 Vol.-%, jedoch meist ≤ 90 Vol.-%). Dazu gehören in erster Linie nicht umgesetztes Propan, molekularer Wasserstoff, Kohlendioxid, gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen, gegebenenfalls nicht umgesetzter molekularer Sauerstoff sowie sonstige leichter als Wasser siedende Nebenkomponenten wie z. B. CO, Ethan, Methan, gegebenenfalls N2, gegebenenfalls Edelgase (z. B. He, He, Ar etc.). In geringem Umfang kann das Restgas auch noch Acrylsäure, Acrolein und/oder H2O enthalten. Erfindungsgemäß bevorzugt enthält das Restgas ≤ 10 Vol.-%, mit Vorteil ≤ 5 Vol.-% und mit besonderem Vorteil ≤ 3 Vol.-% Wasserdampf. Dieses vorgenannte Restgas bildet (bezogen auf die darin enthaltene Menge an Propan) normalerweise wenigstens die Hauptmenge (üblicherweise wenigstens 80%, bzw. wenigstens 90%, oder wenigstens 95% oder mehr) des in der ersten Trennzone I gebildeten Restgases und wird in dieser Schrift als (Haupt)Restgas I bezeichnet.As an absorption agent come z. As water, aqueous solutions and / or organic solvents into consideration. In the context of this "condensation" (separation) of target product, water and secondary components boiling heavier than water, a residual gas which does not condense into the condensed phase normally remains, which comprises the components of the product gas B which are comparatively difficult to condense (lighter than water) usually especially those components whose boiling point at normal pressure (1 bar) ≤ -30 ° C (their total content of the residual gas B is usually ≥ 60 vol .-%, often ≥ 70 vol .-%, often ≥ 80 vol. These include primarily unreacted propane, molecular hydrogen, carbon dioxide, optionally unreacted propylene, optionally unreacted molecular oxygen, and other secondary components which boil more easily than water, such as CO, for example , Ethane, methane, optionally N 2 , optionally noble gases (eg He, He, Ar, etc.). To a lesser extent, the residual gas may also be Acry lsäure, acrolein and / or H 2 O contained. According to the invention, the residual gas preferably contains ≦ 10% by volume, with advantage ≦ 5% by volume and with particular advantage ≦ 3% by volume of water vapor. This aforementioned residual gas forms (based on the amount of propane contained therein) normally at least the main amount (usually at least 80%, or at least 90%, or at least 95% or more) of the residual gas formed in the first separation zone I and is in this document referred to as (main) residual gas I.

Insbesondere dann, wenn die Kondensation des Zielproduktes durch Absorption mittels eines organischen Lösungsmittels erfolgt, fällt in der Trennzone I in der Regel wenigstens ein zweites nicht umgesetztes Propan sowie gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen enthaltendes restliches Gas an (bezogen auf darin enthaltenes Propan ist seine Menge im Vergleich zur Menge an (Haupt)Restgas I normalerweise wesentlich geringer (in der Regel ≤ 20%, meist ≤ 10%, oder ≤ 5%, oder ≤ 1%)). 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 I usually at least a second unreacted propane and optionally unreacted propylene containing residual Gas on (based on propane contained in it is its amount in Compared to the amount of (main) residual gas I normally much lower (usually ≤ 20%, usually ≤ 10%, or ≤ 5%, or ≤ 1%)). 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 in dieser Schrift als (Neben)Restgas I bezeichnet.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 referred to in this document as (by-product) residual gas I.

Die Summe aus (Haupt)Restgas I und (Neben)Restgas I bildet in diesem Fall die Gesamtmenge an Restgas I. Fällt kein (Neben)Restgas I in der Trennzone I an, ist das (Haupt)Restgas I automatisch die Gesamtmenge an Restgas I (auch (Gesamt)Restgas I genannt).The Sum of (main) residual gas I and (secondary) residual gas I forms in this Case the total amount of residual gas I. If no (minor) residual gas I in the separation zone I, the (main) residual gas I is automatically the total amount residual gas I (also called (total) residual gas I).

Erfindungsgemäß bevorzugt erfolgt die Überführung des Zielproduktes aus dem Produktgas B in die kondensierte Phase durch fraktionierende Kondensation. Dies insbesondere dann, wenn das Zielprodukt Acrylsäure ist. Grundsätzlich sind jedoch zur Zielproduktabtrennung z. B. alle in den Schriften DE-A 102 13 998, DE-A 22 63 496, US 3,433,840 (in vorgenannten Schriften beschriebene Verfahren sind insbesondere zur Acroleinabtrennung empfehlenswert), 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 beschriebenen absorptiven und/oder kondensativen Verfahren zur "Zielproduktkondensation" und weiteren Aufarbeitung des "Kondensats" geeignet. 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.Preferably according to the invention, the conversion of the target product from the product gas B into the condensed phase takes place by fractional condensation. This especially if the target product is acrylic acid. Basically, however, for target product separation z. B. all in the documents DE-A 102 13 998, DE-A 22 63 496, US 3,433,840 (Processes described in the abovementioned publications are particularly recommended for the acrolein removal), 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 described absorptive and / or condensative process for "target product condensation" and further workup of the "condensate" suitable. 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 bereits erwähnt), dass z. B. am Kopf der jeweiligen trennwirksame Einbauten enthaltenden Trennkolonne, in deren unteren Teil das Produktgas B, normalerweise nach vorheriger direkter und/oder indirekter Kühlung desselben, z. B. zugeführt wird, normalerweise ein Strom an Restgas I verbleibt, der hauptsächlich diejenigen Bestandteile des Produktgases B enthält, deren Siedepunkt bei Normaldruck (1 bar) tiefer als derjenige von Wasser liegt und meist ≤ –30°C beträgt (d. h., die schwer kondensierbaren oder auch leicht flüchtigen Bestandteile). Restgas I kann aber z. B. auch noch Bestandteile wie Wasserdampf und Acrylsäure enthalten.common A feature of the aforementioned separation method is (as already mentioned) that z. B. at the top of the respective separating internals containing Separating column, in the lower part of the product gas B, usually after prior direct and / or indirect cooling thereof, z. B. is fed, normally a stream of residual gas I remains, mainly those components contains the product gas B, their boiling point at atmospheric pressure (1 bar) lower than that of Water is and is usually ≤ -30 ° C (i.e. the hardly condensable or volatile constituents). residual gas I can but z. B. also contain components such as water vapor and acrylic acid.

Im unteren Teil der Trennkolonne fallen normalerweise hauptsächlich die schwerer flüchtigen Bestandteile des Produktgases B, einschließlich des jeweiligen Zielprodukts, in kondensierter Phase an. Kondensierte wässrige Phase wird in der Regel über Seitenabzug entnommen.in the lower part of the separation column usually fall mainly the less volatile Constituents of the product gas B, including the respective target product, in condensed phase. Condensed aqueous phase is usually over sidestream taken.

In typischer Weise enthält (Haupt)Restgas I nachfolgende Gehalte: 1 bis 20 Vol.-% H2O, 40 bis 90 Vol.-% Propan, 0 bis 10 Vol.-% O2, 5 bis 30 Vol.-% CO2 und > 0 bis 2 Vol.-% CO. Typically, (main) residual gas I contains the following contents: 1 to 20 vol.% H 2 O, 40 to 90 vol.% Propane, 0 to 10 vol.% O 2 , 5 to 30% by volume CO 2 and > 0 to 2 vol.% CO.

Der Gehalt an Acrolein und Acrylsäure beträgt in der Regel jeweils < 1 Vol.-%.Of the Content of acrolein and acrylic acid is usually each <1 Vol .-%.

Erfindungsgemäß ist es nun erforderlich, dass das in der Trennzone I anfallende Restgas I bestimmten Nachbehandlungsmaßnahmen unterzogen wird. Dabei ist es erfindungsgemäß wesentlich, dass die jeweilige Nachbehandlungsmaßnahme nicht in notwendiger Weise an der Gesamtmenge an Restgas I durchgeführt werden muss. D. h., es kann erfindungsgemäß zweckmäßig sein, die Nachbehandlungsmaßnahme nur an einer Teilmenge (z. B. nur am (Haupt)Restgas I) der Gesamtmenge des Restgases I durchzuführen. In diesem Fall bildet die Summe aus der nicht behandelten Teilmenge der Gesamtmenge des Restgases I und aus dem nach der Durchführung der Nachbehandlungsmaßnahme an der anderen Teilmenge der Gesamtmenge des Restgases I verbleibenden, Propan enthaltenden Restgas, die Gesamtmenge an nachbehandeltem Restgas I (das „neue" Restgas I) das in entsprechender Weise weiterer erfindungsgemäßer Nachbehandlung unterworfen werden kann (die vorgenannten Teilmengen können auch unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen). Von der nach Durchführung aller im jeweiligen Fall für erforderlich erachteten Nachbehandlungsmaßnahmen verbleibenden, nicht umgesetztes Propan enthaltenden Gesamtmenge an (nachbehandeltem) Restgas I, wird erfindungsgemäß wenigstens eine Teilmenge als wenigstens einer der wenigstens zwei Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A rückgeführt. Eine andere Teilmenge (gegebenenfalls auch eine nicht nachbehandelte Teilmenge an Restgas I) kann gegebenenfalls in die erste und/oder zweite Oxidationsstufe der Reaktionszone B rückgeführt werden, um dort als Bestandteil des jeweiligen Beschickungsgases das Explosionsverhalten des Reaktionsgases vorteilhaft zu gestalten.According to the invention, it is now necessary for the residual gas I obtained in the separation zone I to undergo certain after-treatment measures. It is essential according to the invention that the respective post-treatment measure does not have to be carried out in a necessary manner on the total amount of residual gas I. D. h., It may be appropriate according to the invention, the post-treatment measure only on a subset (eg., Only on (main) residual gas I) of the total amount of the residual gas I perform. In this case, the sum of the untreated subset of the total amount of the residual gas I and the residual gas remaining after the aftertreatment measure has been carried out on the other subset of the total amount of the residual gas I forms the total amount of aftertreated residual gas I (the "new" Residual gas I) which can be subjected in a corresponding manner to further aftertreatment according to the invention (the abovementioned subsets may also have different chemical compositions.) From the unreacted propane-containing total amount of (post-treated) residual gas I remaining after the completion of all after-treatment measures deemed necessary in the respective case , According to the invention, at least one subset as at least one of the at least two propane containing feed streams recycled to the reaction zone A. Another subset (if appropriate also an untreated subset of residual gas I) can optionally be recycled to the first and / or second oxidation stage of reaction zone B in order there to make the explosion behavior of the reaction gas advantageous as a constituent of the respective feed gas.

Erfindungsgemäß vorteilhaft wird die erfindungsgemäß als wenigstens einer der wenigstens zwei Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A zurückgeführte Menge an erfindungsgemäß nachbehandeltem Restgas I jedoch so bemessen sein, dass sie wenigstens 80 mol-%, vorzugsweise wenigstens 85 mol-%, besser wenigstens 90 mol-%, oder wenigstens 92 mol-%, oder wenigstens 94 mol-%, oder wenigstens 96 mol-%, oder wenigstens 98 mol-% des mit dem Produktgas B aus der Reaktionszone B herausgeführten Propan enthält. Dabei muss diese Rückführung nicht in notwendiger Weise an ein und derselben Stelle der Reaktionszone A erfolgen. Vielmehr kann dies auch über mehrere verschiedene über die Reaktionszone A verteilte Zufuhrstellen geschehen.According to the invention advantageous is the invention as at least one of the at least two propane-containing feed streams into the Reaction zone A recycled amount aftertreated according to the invention However, residual gas I should be such that it is at least 80 mol%, preferably at least 85 mole%, more preferably at least 90 mole%, or at least 92 mol%, or at least 94 mol%, or at least 96 mol%, or at least 98 mol% of the product gas B from the Reaction zone B led out propane contains. This return does not have to necessarily at one and the same point of the reaction zone A done. Rather, this can also be done via several different over the Reaction zone A distributed feed points happen.

Erfindungsgemäß wesentlich ist im Rahmen des Vorgenannten nochmals, dass die Reihenfolge der an Restgas I durchgeführten Nachbehandlungsmaßnahmen erfindungsgemäß beliebig ist.Substantially according to the invention is in the context of the aforementioned again that the order of Residual gas I carried out treatment measures in accordance with the invention is.

In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise wird man jedoch nachfolgende Abfolge der Nachbehandlungsmaßnahmen einhalten (sie beziehen sich insbesondere auf die Nachbehandlung das (Haupt)Restgases I).In According to the invention advantageously However, you will be following sequence of post-treatment measures comply (they refer in particular to the aftertreatment the (main) residual gas I).

Zunächst wird man eine Teilmenge an Restgas I auslassen (der Auslass ist insbesondere dazu erforderlich, um mit der Zufuhr von molekularem Sauerstoff zum Gesamtverfahren miteingeführte inerte Komponenten auszuschleusen). Diese ausgelassene Menge (in der Regel wird die ausgelassene Menge an Restgas I einer Abgasverbrennung zugeführt) kann dabei die gleiche Zusammensetzung aufweisen wie das Restgas I selbst. Dies wird in der Regel dann der Fall sein, wenn die pro Zeiteinheit im ausgelassenen Restgas I enthaltene Menge an Propan, bezogen auf die ins Verfahren pro Zeiteinheit zugeführte Menge an Frischpropan ≤ 30 mol-%, besser ≤ 25 mol-% oder ≤ 20 mol-%, bzw. ≤ 15 mol-%, vorzugsweise ≤ 10 mol-%, besonders bevorzugt ≤ 5 mol-% und ganz besonders bevorzugt ≤ 3 mol-% oder ≤ 1 mol-% beträgt.First, will you omit a partial amount of residual gas I (the outlet is particular required to deal with the supply of molecular oxygen involved in the overall procedure remove inert components). This omitted amount (in As a rule, the exhausted amount of residual gas I of an exhaust gas combustion fed) can have the same composition as the residual gas I myself. This will usually be the case if the pro Time unit in the discharged residual gas I contained amount of propane, based on the amount fed into the process per unit of time fresh propane ≤30 mol%, better ≤ 25 mol% or ≤ 20 mol%, or ≤ 15 mol%, preferably ≤ 10 mol%, more preferably ≤ 5 mol% and most preferably ≤ 3 mol% or ≤ 1 mol%.

Läge die ausgelassene Propanmenge höher als die vorgenannten Werte, oder auch schon im Fall der vorgenannten Werte, kann der Auslass auch so durchgeführt werden, dass man das in der auszulassenden Menge an Restgas I enthaltene Propan und gegebenenfalls Propylen vorab des Auslasses von der Auslassmenge abtrennt, wo durch solchermaßen abgetrenntes Propan und gegebenenfalls Propylen Bestandteil von erfindungsgemäß nachbehandeltem Restgas I bleibt.Lying the exuberant Amount of propane higher than the aforementioned values, or even in the case of the aforementioned Values, the outlet can also be done so that the in the amount of residual gas I to be omitted propane and optionally Separate propylene in advance of the outlet from the outlet, where by thus separated propane and optionally propylene component of nachbehandeltem according to the invention Residual gas I remains.

Eine einfache Möglichkeit für vorgenannte Abtrennung besteht z. B. darin, die entsprechende Menge an Restgas I mit einem (vorzugsweise hochsiedenden) organischen Lösungsmittel (vorzugsweise ein hydrophobes, z. B. Tetradekan oder Gemische von C8-C20-Alkanen), in welchem Propan und Propylen (gegenüber den anderen Bestandteilen des Restgases I zweckmäßig bevorzugt) absorbiert werden, in Kontakt zu bringen (z. B. durch einfaches Durchleiten). Durch nachfolgende Desorption (unter vermindertem Druck), Destillation und/oder Strippung mit einem in der Reaktionszone A nicht störenden Gas (z. B. Wasserdampf, molekularem Wasserstoff, molekularem Sauerstoff und/oder sonstigem Inertgas (z. B. auch Luft)) werden das Propan und (gegebenenfalls) Propylen rückgewonnen und zum nachbehandelten Restgas I zugeschlagen. Im einzelnen kann wie bei der in der DE-A 10 2004 032 129 beschriebenen analogen absorptiven Abtrennung von Propan aus Produktgas A vorgegangen werden. Wird die vorstehend beschriebene Abtrennung, die erfindungsgemäß weniger bevorzugt ist, beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommen, wird sie sich stets nur auf eine Teilmenge an Restgas I und damit nur auf eine Teilmenge des im Produktgas B enthaltenen Propan erstrecken. Erfindungsgemäß bevorzugt beträgt vorgenannte Propanteilmenge ≤ 50 mol-%, besonders bevorzugt ≤ 40 mol%, besonders bevorzugt ≤ 30 mol-%, besonders bevorzugt ≤ 20 mol-%, ganz besonders bevorzugt ≤ 10 mol-% und am besten ≤ 5 mol-%.A simple way for the aforementioned separation is z. B. therein, the corresponding amount of residual gas I with a (preferably high-boiling) organic solvent (preferably a hydrophobic, eg., Tetradekan or mixtures of C 8 -C 20 alkanes), in which propane and propylene (compared to the other constituents the residual gas I is expediently preferred) are brought into contact (eg by simply passing through). By subsequent desorption (under reduced pressure), distillation and / or stripping with a non-interfering in the reaction zone A gas (eg., Water vapor, molecular hydrogen, molecular oxygen and / or other inert gas (eg., Air)) the propane and (optionally) recovered propylene and added to the post-treated residual gas I. In particular, it is possible to proceed from product gas A as in the analogous absorptive separation of propane described in DE-A 10 2004 032 129. If the above-described separation, which is less preferred according to the invention, is carried out in the process according to the invention, it will always extend only to a partial amount of residual gas I and thus only to a subset of the propane contained in the product gas B. According to the invention, the aforementioned amount of propane is preferably ≦ 50 mol%, more preferably ≦ 40 mol%, particularly preferably ≦ 30 mol%, particularly preferably ≦ 20 mol%, very particularly preferably ≦ 10 mol% and most preferably ≦ 5 mol% ,

Nachdem eine Teilmenge an Restgas I ausgelassen worden ist, wird man aus wenigstens einer Teilmenge des Restgases I (in einer zweiten Trennzone II) darin enthaltenes CO2 auswaschen. Enthält das Restgas I auch CO und O2, kann man (unter gleichzeitiger chemischer Reduktion des molekularen Sauerstoffs) zuvor im Restgas I enthaltenes CO z. B. durch Überleiten über entsprechende Katalysatoren selektiv zu CO2 aufoxidieren (bei Bedarf kann dem Restgas I diesbezüglich benötigter molekularer Sauerstoff auch vorab zudosiert werden). Mit den in der WO 01/60738 empfohlenen Katalysatoren (komplex Oxide der Stöchiometrie CuxCe1-xO2-y, mit x = 0,01 bis 0,3 und y ≥ x) ist dies auch im Beisein von molekularem Wasserstoff möglich. Erfindungsgemäß ist eine solche CO-Konvertierung jedoch nicht bevorzugt. Dies wird dadurch bedingt, dass im Kreisgas I verbliebenes CO innerhalb der nachfolgenden Kreisschleife in den Reaktionszonen A und/oder B sowieso wenigstens teilweise zu CO2 aufoxidiert werden würde und somit in der vorgenannten CO2-Wäsche einen natürlichen Auslass hat. Mit der CO-Konvertierung kann aber auch gleichzeitig eine Reduktion von im Restgas I enthaltenem O2 mit im Restgas I enthaltenem H2 einhergehen. Diese Reduktion kann auch singulär umgesetzt werden.After a partial amount of residual gas I has been discharged, it will be washed from at least a subset of the residual gas I (in a second separation zone II) contained therein CO 2 . Contains the residual gas I also CO and O 2 , you can (with simultaneous chemical reduction of the molecular oxygen) previously contained in the residual gas I CO z. B. by passing over corresponding catalysts selectively to CO 2 oxidize (if necessary, the residual gas I in this regard required molecular oxygen can also be pre-dosed). With the catalysts recommended in WO 01/60738 (complex oxides of the stoichiometry Cu x Ce 1-x O 2-y , where x = 0.01 to 0.3 and y ≥ x), this is also possible in the presence of molecular hydrogen , According to the invention, however, such a CO conversion is not preferred. This is due to the fact that any CO remaining in the recycle gas I would anyway be at least partially oxidized to CO 2 within the subsequent loop in the reaction zones A and / or B, thus having a natural outlet in the aforementioned CO 2 scrubbing. At the same time, however, a reduction of O 2 contained in the residual gas I with H 2 contained in the residual gas I can also be accompanied by CO conversion. This reduction can also be implemented singularly.

In der Regel ist es erfindungsgemäß ausreichend, nur aus einer Teilmenge des Restgases I darin enthaltenes CO2 auszuwaschen. In vorteilhafter Weise wird man die CO2- Wäsche bei erhöhtem Druck (typisch 3 bis 50 bar, besser 5 bis 30, vorzugsweise 8 bis 20, besonders bevorzugt 10 bis 20 bzw. bis 15 bar) und erfindungsgemäß zweckmäßig mittels einer basischen (im Brönsted'schen Sinn) Flüssigkeit vornehmen.As a rule, it is sufficient according to the invention to wash out CO 2 contained only in a subset of the residual gas I. Advantageously, the CO 2 - scrubbing at elevated pressure (typically 3 to 50 bar, preferably 5 to 30, preferably 8 to 20, more preferably 10 to 20 or 15 bar) and according to the invention suitably by means of a basic (in Brönsted make sense) liquid.

Als solche basischen Flüssigkeiten kommen z. B. organische Amine wie Monoethanolamin, wässrige Lösungen von organischen Aminen wie z. B. von Monoethanolamin, wässrige Alkalyhydroxidlösungen oder wässrige Alkalicarbonatlösungen oder wässrige Lösungen von Alkalicarbonaten und Alkalihydrogencarbonaten in Betracht (vgl. z. B. auch WO 05/05347). Erfindungsgemäß bevorzugt wird man eine K2CO3 enthaltende wässrige Lösung zur CO2-Wäsche einsetzen. Als solche wässrigen Lösungen kommen z. B. Lösungen von K2CO3 in Wasser, oder von K2CO3 und KHCO3 in Wasser oder von K2CO3, KHCO3 und KOH in Wasser Betracht. Mit Vorteil weist eine solche wässrige Kaliumcarbonatlösung einen Feststoffgehalt von 10 bis 30 oder 40 Gew.-%, besonders bevorzugt von 20 bis 25 Gew.-% auf. Durch Zusatz geringer Mengen an Alkalihydroxid (z. B. KOH), kann die wässrige Alkalicarbonatlösung vorab der Wäsche zusätzlich alkalisch gestellt werden, um im Restgas I in geringen Mengen gegebenenfalls enthaltene Carbonsäuren (z. B. Essigsäure, Ameisensäure, Acrylsäure) zu neutralisieren. Günstige wässrige Waschlösungen sind auch solche, die KHCO3 und K2CO3 in einem Gewichtsverhältnis von ca. 1 : 2 gelöst enthalten, wobei ihr Feststoffgehalt mit Vorteil 20 bis 25 Gew.-% beträgt. Unter Aufnahme von CO2 und Wasser wandelt sich im Rahmen der Wäsche eine molare Einheit K2CO3 in zwei molare Einheiten KHCO3 um (K2CO3 + H2O + CO2 → 2 KHCO3).As such basic liquids come z. As organic amines such as monoethanolamine, aqueous solutions of organic amines such. B. of monoethanolamine, aqueous alkali hydroxide or aqueous alkali carbonate or aqueous solutions of alkali metal carbonates and alkali metal bicarbonates into consideration (see, for example, also WO 05/05347). According to the invention, preference is given to using a K 2 CO 3 -containing aqueous solution for CO 2 scrubbing. As such aqueous solutions come z. B. solutions of K 2 CO 3 in water, or of K 2 CO 3 and KHCO 3 in water or of K 2 CO 3 , KHCO 3 and KOH in water considered. Such an aqueous potassium carbonate solution advantageously has a solids content of from 10 to 30 or 40% by weight, particularly preferably from 20 to 25% by weight. By adding small amounts of alkali metal hydroxide (eg KOH), the aqueous alkali carbonate solution may additionally be made alkaline prior to washing in order to neutralize optionally present carboxylic acids (eg acetic acid, formic acid, acrylic acid) in the residual gas I. Cheap aqueous washing solutions are also those which contain dissolved KHCO 3 and K 2 CO 3 in a weight ratio of about 1: 2, wherein their solids content is advantageously 20 to 25 wt .-%. Taking up CO 2 and water, a molar unit of K 2 CO 3 is converted into two molar units of KHCO 3 (K 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 → 2 KHCO 3 ) during the wash.

Anstatt die CO2-Wäsche mittels einer basischen Flüssigkeit durchzuführen, kann die CO2-Wäsche z. B. auch unter CO2-Clathratbildung gemäß der Lehre der EP-A 900 121 durchgeführt werden.Instead of carrying out the CO 2 scrubbing by means of a basic liquid, the CO 2 scrubbing can z. B. also under CO 2 clathrate formation according to the teaching of EP-A 900 121 performed.

Anwendungstechnisch zweckmäßig wird man die CO2-Wäsche in einer Waschkolonne und im Gegenstrom vornehmen. Das zu waschende Restgas I strömt in der Waschkolonne in der Regel von unten nach oben und die Waschflüssigkeit von oben nach unten. In an sich bekannter Weise enthält die Waschkolonne die Austauschoberfläche vergrößernde Einbauten. Dies können Füllkörper, Stoffaustauschböden (z. B. Siebböden) und/oder Packungen sein.From an application point of view, the CO 2 scrubbing is carried out in a scrubbing column and in countercurrent. The residual gas I to be washed flows in the wash column usually from bottom to top and the washing liquid from top to bottom. In known manner, the wash column contains the replacement surface enlarging internals. These can be fillers, mass transfer trays (eg sieve trays) and / or packings.

Am Kopf der Waschkolonne wird das gewaschene Restgas I vorteilhaft ausgelassen und aus dem Sumpf der Waschkolonne wird z. B. in vorteilhafter Weise die wässrige, überwiegend Kaliumhydrogencarbonat enthaltende Lösung (oder eine wässrige CO2-Clathratlösung) entnommen. Beispielsweise kann die Sumpflösung KHCO3 und K2CO3 im Gewichtsverhältnis 2,5 : 1 gelöst enthalten.At the top of the wash column, the washed residual gas I is advantageously omitted and from the bottom of the wash column z. B. advantageously, the aqueous, predominantly potassium hydrogen carbonate-containing solution (or an aqueous CO 2 clathrate solution) removed. For example, the sump solution KHCO 3 and K 2 CO 3 dissolved in a weight ratio of 2.5: 1 included.

Durch Einleiten von heißem Wasserdampf in die wässrige Kaliumhydrogencarbonatlösung kann das Hydrogencarbonat thermisch (in Carbonat und CO2, H2O) rückgespal ten und das dabei freigesetzte CO2 ausgetrieben werden. Die so wiedergewonnene wässrige Kaliumcarbonatlösung kann, in der Regel nach Verdampfen von im Rahmen der Rückspaltung kondensiertem Wasserdampf, in die wie beschrieben durchzuführende CO2-Wäsche rückgeführt werden. Das Verdampfen des kondensierenden Wasserdampfs kann auch durch in die Kolonne integrierte Verdampfer kontinuierlich betrieben werden. Vorstehende Rückspaltung wird in zweckmäßiger Weise ebenfalls in einer die Austauschoberfläche vergrößernde Einbauten enthaltenden Kolonne (z. B. (Sieb)Bodenkolonne, Packungskolonne und/oder Füllkörperkolonne) ausgeführt. Vorteilhaft ist auch hier der Gegenstrombetrieb. Der heiße Wasserdampf wird vorteilhaft im unteren Teil der Kolonne zugeführt und die wässrige Kaliumcarbonatlösung wird mit Vorteil am Kolonnenkopf aufgegeben.By introducing hot steam into the aqueous potassium bicarbonate solution, the bicarbonate can thermally (in carbonate and CO 2 , H 2 O) zurückgespal th and the released CO 2 are expelled. The aqueous potassium carbonate solution thus recovered can, as a rule after evaporation of water vapor condensed in the course of the cleavage, be recycled to the CO 2 scrubber to be carried out as described. The evaporation of the condensing water vapor can also be operated continuously by evaporators integrated in the column. The above cleavage is also carried out in an expedient manner in a column containing the insert surface enlarging the exchange surface (eg (sieve) tray column, packed column and / or packed column). Also advantageous here is the countercurrent operation. The hot steam is advantageously fed in the lower part of the column and the aqueous potassium carbonate solution is given up with advantage at the top of the column.

Während die CO2-Wäsche vorzugsweise bei niederen Temperaturen durchgeführt wird, wird die Hydrogencarbonatrückspaltung vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen durchgeführt. Im beschriebenen Verbund von CO2-Wäsche, Rückspaltung der Waschlösung und Wiederverwendung als Waschflüssigkeit erfolgt die Rückspaltung zweckmäßig mittels Wasserdampf der eine Temperatur von 130 bis 160°C, vorzugsweise von 140 bis 150°C aufweist. Die rückzuspaltende wässrige Lösung wird zweckmäßig mit einer Temperatur von 80 bis 120°C, besonders bevorzugt von 90 bis 110°C aufgegeben. Umgekehrt wird das Restgas I erfindungsgemäß vorteilhaft mit einer Temperatur von 60 bis 90°C, besonders bevorzugt 70 bis 80°C in die Waschkolonne geführt, und die Waschflüssigkeit mit einer Temperatur von 70 bis 90°C, vorzugsweise 75 bis 85°C, aufgegeben.While the CO 2 scrubbing is preferably carried out at low temperatures, the bicarbonate cleavage is preferably carried out at elevated temperatures. In the described composite of CO 2 scrubbing, cleavage of the wash solution and reuse as a scrubbing liquid, the cleavage is carried out appropriately by means of steam having a temperature of 130 to 160 ° C, preferably from 140 to 150 ° C. The rückzuspaltende aqueous solution is expediently applied at a temperature of 80 to 120 ° C, more preferably from 90 to 110 ° C. Conversely, the residual gas I according to the invention advantageously with a temperature of 60 to 90 ° C, more preferably 70 to 80 ° C in the wash column, and the washing liquid at a temperature of 70 to 90 ° C, preferably 75 to 85 ° C, abandoned ,

Insbesondere wenn nur eine Teilmenge des Restgases I der CO2-Wäsche unterzogen wird, ist es vorteilhaft, die Verdichtung des Restgases I auf den für die CO2-Wäsche bevorzugten Druck in mehreren Stufen durchzuführen (z. B. mit Hilfe eines mehrstufigen Radialverdichters; hinter jeder Verdichtungsstufe kann verdichtetes Gas entnommen werden).In particular, if only a subset of the residual gas I is subjected to CO 2 scrubbing, it is advantageous to carry out the compression of the residual gas I to the pressure preferred for CO 2 scrubbing in several stages (eg with the aid of a multistage radial compressor; compressed gas can be taken behind each compression stage).

In typischer Weise verlässt das Restgas I die Trennzone I beim erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Druck von ≥ 1 bar und ≤ 2,5 bar, vorzugsweise ≤ 2,0 bar. Die heterogen katalysierte Dehydrierung in der Reaktionszone A erfolgt mit Vorteil bei einem Druck von ≥ 2 bis ≤ 4 bar, vorzugsweise ≥ 2,5 bis ≤ 3,5 bar. Die Reaktionszone B wird erfindungsgemäß günstig bei einem Druck von ≥ 1 bar und ≤ 3 bar, vorzugsweise ≥ 1,5 und ≤ 2,5 bar betrieben. Die bevorzugten Arbeitsdrucke für die CO2-Wäsche sind 3 bis 50 bar, bzw. 5 bis 30 bar, oder 8 bis 20 bar, vorzugsweise 10 bis 20 bzw. bis 15 bar.Typically, the residual gas I leaves the separation zone I in the process according to the invention with a pressure of ≥ 1 bar and ≤ 2.5 bar, preferably ≤ 2.0 bar. The heterogeneously catalyzed dehydrogenation in the reaction zone A is advantageously carried out at a pressure of ≥ 2 to ≦ 4 bar, preferably ≥ 2.5 to ≦ 3.5 bar. The reaction zone B is inventively operated at a pressure of ≥ 1 bar and ≤ 3 bar, preferably ≥ 1.5 and ≤ 2.5 bar. The preferred working pressures for the CO 2 scrubbing are 3 to 50 bar, or 5 to 30 bar, or 8 to 20 bar, preferably 10 to 20 or 15 bar.

Anwendungstechnisch zweckmäßig wird nun in einer ersten Verdichtungsstufe mit Hilfe eines mehrstufigen z. B. Turboverdichters (Radialverdichter; z. B. vom Typ MH4B, der Fa. Mannesmann DEMAG, DE) (hier auch Kreisgas I Verdichter genannt) eine Verdichtung des Restgases I auf den Arbeitsdruck in der Reaktionszone A durchgeführt (z. B. von 1,2 auf 3,2 bar). Wird nicht die Gesamtmenge an Restgas I der CO2-Wäsche unterzogen, teilt man das wie beschrieben verdichtete Restgas I zweckmäßig in zwei Teilmenge identischer Zusammensetzung. Die Mengenanteile können sich dabei z. B. auf 70 bis 30% der Gesamtmenge belaufen. Die nicht der CO2-Wäsche zu unterwerfende Teilmenge ist unmittelbar zur Rückführung in die Reaktionszone A bereit. Nur die andere Teilmenge wird auf den für die CO2-Wäsche ins Auge gefassten Arbeitsdruck weiterverdichtet. Dies kann in nur einer weiteren Verdichtungsstufe erfolgen. Erfindungsgemäß vorteilhaft wird man dazu jedoch wenigstens zwei weitere Verdichtungsstufen anwenden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass mit der Verdichtung eines Gases gleichzeitig eine Temperaturerhöhung desselben einhergeht. Umgekehrt geht mit der Entspannung (Expansion) des CO2-gewaschenen Restgases I auf den für die Rückführung in die Reaktionszone A adäquaten Arbeitsdruck eine Abkühlung des CO2-gewaschenen Restgases I einher. Führt man die Entspannung gleichfalls mehrstufig durch, kann man vor der jeweils nächsten Stufe einen indirekten Wärmeaustausch zwischen erwärmtem, verdichtetem ungewaschenem Restgas I und abgekühltem, expandiertem, CO2-gewaschenem Restgas I vornehmen. Ein solcher Wärmeaustausch kann auch bereits vor der erstmaligen Expansion angewendet werden. Als Folge des indirekten Wärmeaustauschs kann im Restgas I Kondensation von darin noch enthaltenem Wasserdampf eintreten. Vorgenannte Expansionen werden anwendungstechnisch vorteilhaft in (vorteilhaft gleichfalls mehrstufigen) Expansionsturbinen durchgeführt (dies dient der Rückgewinnung von Verdichtungsenergie). Je Verdichtungs- bzw. Expansionsstufe kann der Unterschied zwischen Eingangs- und Ausgangsdruck z. B. 2 bis 10 bar betragen.Application technology is useful now in a first compression stage using a multi-stage z. B. turbocompressor (radial compressor, eg of the type MH4B, the company Mannesmann DEMAG, DE) (also referred to here as recycle gas I compressor) a compression of the residual gas I to the working pressure in the reaction zone A carried out (eg , 2 to 3.2 bar). If not the total amount of residual gas I subjected to the CO 2 scrubbing, divides the compressed as described residual gas I expediently in two subset of identical composition. The proportions can be z. B. amount to 70 to 30% of the total amount. The subset that is not subject to CO 2 scrubbing is ready for recycling to reaction zone A. Only the other subset is further compressed to the working pressure envisaged for CO 2 scrubbing. This can be done in just one additional compression stage. According to the invention, however, at least two additional compression stages will be used for this purpose. This is due to the fact that with the compression of a gas at the same time a temperature increase is accompanied by the same. Conversely, the relaxation (expansion) of the CO 2 -washed residual gas I is accompanied by a cooling of the CO 2 -washed residual gas I to the working pressure adequate for the return to the reaction zone A. If the relaxation is likewise carried out in several stages, it is possible to carry out an indirect heat exchange between heated, compressed unwashed residual gas I and cooled, expanded, CO 2 -washed residual gas I before the respective next stage. Such a heat exchange can also be applied before the first expansion. As a result of the indirect heat exchange, condensation of water vapor still contained therein may occur in the residual gas I. The aforementioned expansions are advantageously carried out in (advantageously also multi-stage) expansion turbines (this serves to recover compaction energy). Depending compression or expansion stage, the difference between input and output pressure z. B. 2 to 10 bar.

In der Regel werden wenigstens 50 mol-%, meist wenigstens 60 mol-%, oder wenigstens 80 mol-% und vielfach wenigstens oder mehr als 90 Vol.-% des im Rest I enthaltenen CO2 in der Trennzone II ausgewaschen.In general, at least 50 mol%, usually at least 60 mol%, or at least 80 mol% and often at least or more than 90% by volume of the CO 2 contained in the radical I are washed out in the separation zone II.

Zweckmäßig entspricht die ausgewaschene CO2-Menge der in den Reaktionszonen A und B insgesamt gebildeten Menge an CO2.Advantageously, the washed CO 2 amount corresponding to the amount of CO 2 products formed in the reaction zones A and B.

In der Regel enthält CO2-gewaschenes Restgas noch 1 bis 20, vielfach noch 5 bis 10 Vol.-% an CO2.As a rule, CO 2 -washed residual gas still contains 1 to 20, often 5 to 10 vol .-% of CO 2 .

Bevor das CO2-gewaschene Restgas I entspannt wird, kann es in einer dritten Trennzone III noch einer Membrantrennung unterworfen werden, um wenigstens eine Teilmenge des darin enthaltenen molekularen Wasserstoffs vor der Rückführung von Restgas I in die Reaktionszone A abzutrennen (diese Maßnahme wird man insbesondere dann ergreifen, wenn in der Reaktionszone A nur eine vergleichsweise geringe Wasserstoffmenge verbrannt wird). Diesbezüglich geeignete Trennmembranen sind z. B. aromatische Polyimidmembranen, z. B. diejenigen von UBE Industries Ltd.. Unter letzteren kommen insbesondere die Membrantypen A, B–H, C und D in Betracht. Besonders bevorzugt ist für eine solche Abtrennung die Anwendung einer UBE Industries Ltd. Polyimidmembran vom Typ B–H. Die Wasserstoffpermeationsrate für H2 beträgt für diese Membran bei 60°C 0,7·10–3 [STP·cc/cm2·sec·cm Hg]. Zu diesem Zweck kann das CO2-gewaschene Restgas I über die, in der Regel zu einem Rohr (in Betracht kommt aber auch ein Platten- oder ein Wickelmodul) gestaltete Membran geleitet werden, die lediglich für den molekularen Wasserstoff durchlässig ist. Der so abgetrennte molekulare Wasserstoff kann im Rahmen anderer chemischer Synthesen weiterverwendet oder z. B. gemeinsam mit im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelassenem Restgas I der Verbrennung zugeführt werden. In diese Verbrennung können auch das freigesetzte CO2 (es kann auch einfach in die Atmosphäre entlassen werden) sowie die in den Trennzonen I und II gebildeten wässrigen Kondensate einbezogen werden.Before the CO 2 -washed residual gas I is released, it can still be subjected to a membrane separation in a third separation zone III in order to separate off at least a portion of the molecular hydrogen contained therein before recycling residual gas I into the reaction zone A (this measure will be particularly then seize, if in the reaction zone A only a comparatively small amount of hydrogen is burned). In this regard, suitable separation membranes are z. B. aromatic polyimide membranes, for. Those of UBE Industries Ltd .. Among the latter, in particular the membrane types A, B-H, C and D come into consideration. Particularly preferred for such a separation is the use of a UBE Industries Ltd. Polyimide membrane type B-H. The hydrogen permeation rate for H 2 for this membrane is 0.7 × 10 -3 [STP × cc / cm 2 · sec · cm Hg] at 60 ° C. For this purpose, the CO 2 -washed residual gas I via the, usually to a tube (but it is also possible a plate or a winding module) designed membrane are passed, which is permeable only to the molecular hydrogen. The thus separated molecular hydrogen can be used in the context of other chemical syntheses or z. B. together with discharged in the context of the process according to the invention residual gas I combustion. In this combustion, the released CO 2 (it can also be easily released into the atmosphere) and the aqueous condensates formed in the separation zones I and II can be included.

Des weiteren können der vorgenannten Verbrennung die in der Trennzone I abgetrennten Schwersieder zugeführt werden. Üblicherweise erfolgt die Verbrennung unter Luftzufuhr. Die Ausführung der Verbrennung kann z. B. wie in der EP-A 925 272 beschrieben erfolgen.Furthermore, the above-mentioned combustion can separate the heavy matter separated in the separation zone I. to be supplied. Usually, the combustion takes place under air supply. The execution of the combustion can, for. B. as described in EP-A 925 272.

Die Membranabtrennung von molekularem Wasserstoff wird vorzugsweise ebenfalls unter hohem Druck (z. B. 5 bis 50 bar, typisch 10 bis 15 bar) durchgeführt.The Membrane separation of molecular hydrogen is preferred also under high pressure (eg 5 to 50 bar, typically 10 to 15 bar).

Es ist deshalb erfindungsgemäß zweckmäßig, sie entweder unmittelbar vor der CO2-Wäsche oder unmittelbar nach der CO2-Wäsche (bevorzugt) des Restgases I durchzuführen, um das einmal erhöhte Druckniveau 2-fach in vorteilhafter Weise zu nutzen. Neben Plattenmembranen, Wickelmembranen oder Kapillarmembranen kommen für die Wasserstoffabtrennung vor allem Schlauchmembranen (Hohlfasermembranen) in Betracht. Ihr Innendurchmesser kann z. B. wenige μm bis wenige mm betragen. Analog den Rohren eines Rohrbündelreaktors wird dazu z. B. ein Bündel derartiger Schlauchmembranen an den beiden Schlauchenden in jeweils eine Platte eingegossen. Außerhalb der Schlauchmembran herrscht vorzugsweise reduzierter Druck (< 1 bar). Das unter erhöhtem Druck (> 1 bar) befindliche Restgas I wird gegen eines der beiden Plattenenden geführt und durch das Schlauchinnere hindurch zum am gegenüber liegenden Plattenende befindlichen Schlauchausgang gedrückt. Entlang des so im Schlauchinneren vorgegebenen Strömungsweges wird über die H2-durchlässige Membran molekularer Wasserstoff nach außen abgegeben.It is therefore appropriate according to the invention, either immediately before the CO 2 scrubbing or immediately after the CO 2 scrubbing (preferably) of the residual gas I perform in order to use the once increased pressure level 2 times in an advantageous manner. In addition to plate membranes, wound membranes or capillary membranes, tubular membranes (hollow-fiber membranes) are particularly suitable for hydrogen separation. Your inner diameter can z. B. a few microns to a few mm. Analogous to the tubes of a tube bundle reactor is z. B. cast a bundle of such tubular membranes at the two hose ends in each case a plate. Outside the tube membrane there is preferably a reduced pressure (<1 bar). The residual gas I under increased pressure (> 1 bar) is guided against one of the two ends of the plate and pushed through the inside of the tube to the hose outlet located at the opposite end of the plate. Along the flow path predetermined in the interior of the tube, molecular hydrogen is released to the outside via the H 2 permeable membrane.

Im übrigen kann das wie beschrieben nachbehandelte Restgas I (Summe aus nachbehandelter Teilmenge und gegebenenfalls nicht nachbehandelter Teilmenge) bedarfsgerecht als einer der wenigstens zwei gasförmiges Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A rückgeführt werden. Erfindungsgemäß bevorzugt wird die Ge samtmenge an erfindungsgemäß nachbehandeltem Restgas I dem Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch (dem Beschickungsgasgemisch der Reaktionszone A) zugeführt.For the rest, can the post-treated as described residual gas I (sum of post-treated Subset and possibly not post-treated subset) as needed as one of the at least two gaseous propane containing feed streams be recycled to the reaction zone A. According to the invention preferred is the Ge total amount of inventively post-treated residual gas I the reaction gas A starting mixture (fed to the feed gas mixture of the reaction zone A).

Erfindungsgemäß bevorzugt ist eine erfindungsgemäß Verfahrensweise, bei der das höchstgelegene Arbeitsdruckniveau im Verfahrensschritt der CO2-Wäsche des Restgases I vorliegt. Dies ermöglich, wie beschrieben, die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Mitverwendung lediglich eines Kompressors (vorzugsweise eines mehrstufigen Radialverdichters), der zwischen Bildung von Restgas I und CO2-Wäsche von Restgas I zu positionieren ist. Insbesondere zwischen Reaktionszone A und Reaktionszone B bedarf es beim erfindungsgemäßen Verfahrens wie gezeigt nicht in notwendiger Weise der Mitverwendung keines weiteren Kompressors. Selbstredend kann jedoch ein solcher weiterer Kompressor ins erfindungsgemäße Verfahren integriert werden.According to the invention, preference is given to a method according to the invention in which the highest working pressure level is present in the process step of the CO 2 scrubbing of the residual gas I. This allows, as described, the implementation of the method according to the invention with the concomitant use of only one compressor (preferably a multistage centrifugal compressor), which is to be positioned between the formation of residual gas I and CO 2 scrubbing of residual gas I. In particular, between reaction zone A and reaction zone B, it is not necessary in the process according to the invention, as shown, to concomitantly use any other compressor. Of course, however, such a further compressor can be integrated into the method according to the invention.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es die Verwirklichung möglichst kleiner Kreislaufstrome ermöglicht. Ferner eröffnet es die Möglichkeit, dass das der Reaktionszone A zugeführte Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch in natürlicher Weise molekularen Wasserstoff enthält, der den in diesem Ausgangsgemisch enthaltenen Kohlenwasserstoff vor der Verbrennung mit gleichzeitig in diesem Gemisch enthaltenem molekularen Sauerstoff schützt. Bezogen auf umgesetztes Frischpropan resultieren daraus vergleichsweise hohe Zielproduktselektivitäten. Abschließend sei nochmals festgehalten, dass eine Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahren darin besteht, das nicht inerte Nebenkomponenten, die im Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildet oder in selbiges eingeschleust werden, ihren Auslass in natürlicher Weise in den in den Trennzonen I und II des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildeten Kondensaten haben.One Another advantage of the method according to the invention is that the realization is possible allows small circulatory flow. Further opened it's the possibility that the reaction zone A supplied reaction gas A starting mixture in naturally Way contains molecular hydrogen, which in this starting mixture contained hydrocarbon before combustion with simultaneously protects in this mixture contained molecular oxygen. Based on converted fresh propane resulting from it comparatively high target product selectivities. Finally It should be noted again that a basis of the method according to the invention This consists of the non-inert minor components that are in the course the method according to the invention be formed or introduced into the same, their outlet in naturally Way in the in the separation zones I and II of the method according to the invention have formed condensates.

In typischer Weise enthält in die Reaktionszone A rückgeführtes Kreisgas I:In typically contains in the reaction zone A recycled circulating gas I:

50 bis 90 Vol.-%50 up to 90 vol.% Propan,Propane, > 0 bis 5, meist bis ≤ 2 oder ≤ 1 Vol.-%> 0 to 5, usually up to ≤ 2 or ≤ 1 Vol .-% CO,CO, 1 bis 20 Vol.-%1 to 20 vol.% H2,H 2 , 1 bis 20 Vol.-%1 to 20 vol.% CO2,CO 2 , 1 bis 20 Vol.-%1 to 20 vol.% H2O,H 2 O, 0 bis 10, häufig bis 5 Vol.-%0 to 10, often up to 5 vol.% O2 undO 2 and 0 (häufig ≥ 0,1 bis) bis 5 Vol.-%0 (often ≥ 0.1 to) up to 5 vol.% Propylen.Propylene.

Schließlich sei noch festgehalten, dass sowohl in der Trennzone I als auch in der Trennzone II immer dann, wenn kondensierte Phasen auftreten, Polymerisationsinhibitoren zugesetzt werden. Als solche kommen grundsätzlich alle bekannten Prozessinhibitoren in Betracht. Erfindungsgemäß besonders geeignet sind z. B. Phenothiazin und der Methylether des Hydrochinons. Durch ein Beisein von molekularem Sauerstoff wird die Wirksamkeit der Polymerisationsinhibitoren erhöht.Finally, be still noted that both in the separation zone I and in the Separation zone II, whenever condensed phases occur, polymerization inhibitors be added. As such, in principle, all known process inhibitors into consideration. Particularly according to the invention are suitable for. As phenothiazine and the methyl ether of hydroquinone. The presence of molecular oxygen increases its effectiveness of the polymerization inhibitors increased.

Beispiele und VergleichsbeispieleExamples and Comparative Examples

I. Langzeitbetrieb einer heterogen katalysierten zweistufigen Partialoxidation von Propylen zu Acrylsäure in Abwesenheit und im Beisein von molekularem WasserstoffI. Long-term operation of a heterogeneously catalyzed two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid in the absence and in the presence of molecular hydrogen

  • A) Allgemeiner Versuchsaufbau der ReaktionsvorrichtungA) General experimental setup of the reaction apparatus

Reaktor für die erste OxidationsstufeReactor for the first oxidation state

Der Reaktor bestand aus einem doppelwandigen Zylinder aus Edelstahl (zylindrisches Führungsrohr, umgeben von einem zylindrischen Außenbehälter). Die Wanddicken betrugen überall 2 bis 5 mm. Der Innendurchmesser des äußeren Zylinders betrug 91 mm. Der Innendurchmesser des Führungsrohres betrug ca. 60 mm.Of the Reactor consisted of a double-walled cylinder made of stainless steel (cylindrical guide tube, surrounded from a cylindrical outer container). The Wall thicknesses were everywhere 2 to 5 mm. The inner diameter of the outer cylinder was 91 mm. The inner diameter of the guide tube was about 60 mm.

Oben und unten war der doppelwandige Zylinder durch einen Deckel beziehungsweise Boden abgeschlossen.Above and below was the double-walled cylinder through a lid, respectively Floor completed.

Das Kontaktrohr (400 cm Gesamtlänge, 26 mm Innendurchmesser, 30 mm Außendurchmesser, 2 mm Wandstärke, Edelstahl) war im Führungsrohr des zylindrischen Behälters so untergebracht, dass es am oberen bzw. unteren Ende desselben (abgedichtet) durch den Deckel bzw. Boden jeweils gerade herausragte. Das Wärmeaustauschmittel (Salzschmelze, bestehend aus 53 Gew.-% Kaliumnitrat, 40 Gew.-% Natriumnitrit und 7 Gew.-% Natriumnitrat) war im zylindrischen Behälter eingeschlossen. Um über die gesamte im zylindrischen Behälter befindliche Kontaktrohrlänge (400 cm) möglichst gleichmäßige thermische Randbedingungen an der Außenwand des Kontaktrohres zu gewährleisten, wurde das Wärmeaustauschmittel mittels einer Propellerpumpe umgepumpt.The Contact tube (400 cm total length, 26 mm inner diameter, 30 mm outer diameter, 2 mm wall thickness, stainless steel) was in the guide tube of the cylindrical container housed so that it at the top or bottom of the same (sealed) by the lid or bottom each protruding straight. The heat exchange agent (Salt melt, consisting of 53 wt .-% potassium nitrate, 40 wt .-% sodium nitrite and 7% by weight of sodium nitrate) was included in the cylindrical container. To over the whole in the cylindrical container located contact tube length (400 cm) as possible uniform thermal Boundary conditions on the outer wall to ensure the contact tube became the heat exchange agent pumped by a propeller pump.

Durch eine auf den Außenmantel aufgebrachte elektrische Heizung konnte die Temperatur des Wärmeaustauschmittels auf das gewünschte Niveau geregelt werden. Im übrigen bestand Luftkühlung. Reaktorbeschickung: Über den Erststufenreaktor betrachtet wurden die Salzschmelze und das Beschickungsgasgemisch des Erststufenreaktors im Gleichstrom geführt. Das Beschickungsgasgemisch trat unten in den Erststufenreaktor ein. Es wurde jeweils mit einer Temperatur von 165°C ins Reaktionsrohr geführt. Die Salzschmelze trat unten mit einer Temperatur Tein in das zylindrische Führungsrohr ein und oben mit einer Temperatur Taus aus dem zylindrischen Führungsrohr aus, die bis zu 2°C oberhalb von T+ lag. Tein wurde so eingestellt, dass sich am Ausgang der ersten Oxidationsstufe stets ein Propylenumsatz von 97,8 ± 0,1 mol% bei einfachem Durchgang ergab. Kontaktrohrbeschickung: (von unten nach oben) Abschnitt A: 90 cm Länge Vorschüttung aus Steatit-Kugeln eines Durchmessers von 4–5 mm. Abschnitt B: 100 cm Länge Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 30 Gew.-% an Steatitringen der Geometrie 5 mm × 3 mm × 2 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 70 Gew.-% Vollkatalysator aus Abschnitt C. Abschnitt C: 200 cm Länge Katalysatorbeschickung mit ringförmigem (5 mm × 3 mm × 2 mm = Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Vollkatalysator gemäß Beispiel 1 der DE-A 100 46 957 (Stöchiometrie: [Bi2W2O9 × 2WO3]0,5[Mo12Co5,5Fe2,94Si1,59K0,08Ox]1). Abschnitt D: 10 cm Länge Nachschüttung aus Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) Zwischenkühlung und Sauerstoffzwischeneinspeisung (reiner O2 als Sekundärgas)An applied to the outer jacket electrical heating, the temperature of the heat exchange medium could be controlled to the desired level. Otherwise, there was air cooling. Reactor charge: Viewed over the first stage reactor, the molten salt and the feed gas mixture of the first stage reactor were passed in cocurrent. The feed gas mixture entered the bottom of the first stage reactor. It was fed into the reaction tube at a temperature of 165 ° C. The salt melt entered the bottom with a temperature T a in the cylindrical guide tube and a top having a temperature T out of the cylindrical guide tube, the + was up to 2 ° C above T. T an was set so that there is always a propylene conversion of 97.8 ± 0.1 mol% resulted in single pass at the output of the first oxidation stage. Contact tube charge: (from bottom to top) Section A: 90 cm length Prefill of steatite balls of 4-5 mm diameter. Section B: 100 cm length of catalyst feed with a homogeneous mixture of 30 wt% steatite rings of geometry 5 mm x 3 mm x 2 mm (outside diameter x length x inside diameter) and 70 wt% of full catalyst from section C. Section C: 200 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 100 46 957 (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 ). Section D: 10 cm length of bedding out of steatite rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) Intermediate cooling and intermediate oxygen supply (pure O 2 as secondary gas)

Das den ersten Festbettreaktor verlassende Produktgasgemisch wurde zum Zweck der Zwischenkühlung (indirekt mittels Luft) durch ein Verbindungsrohr (40 cm Länge, 26 mm Innendurchmesser, 30 mm Außendurchmesser, 2 mm Wandstärke, Edelstahl, umwickelt mit 1 cm Isoliermaterial) geführt, das auf einer Länge von 20 cm zentriert untergebracht, mit einer Inertschüttung aus Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) beschickt und unmittelbar an das Erststufenkontaktrohr angeflanscht war.The the first fixed bed reactor leaving product gas mixture was the Purpose of intercooling (indirectly by air) through a connecting tube (40 cm in length, 26 mm inner diameter, 30 mm outer diameter, 2 mm wall thickness, Stainless steel, wrapped with 1 cm of insulating material) led, the on a length of 20 cm centered, with an inert bed out Steatite rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) fed and flanged directly to the first-stage contact tube was.

Das Produktgasgemisch trat stets mit einer Temperatur von > Tein (erste Stufe) in das Verbindungsrohr ein und verließ es mit einer oberhalb von 200°C und unterhalb von 270°C gelegenen Temperatur.The product gas mixture always entered with a temperature of> T in (first stage) in the connecting pipe and left it with a located above 200 ° C and below 270 ° C temperature.

Am Ende des Verbindungsrohres wurde dem abgekühlten Produktgasgemisch auf dem Druckniveau des Produktgasgemisches befindlicher molekularer Sauerstoff zudosiert. Das resultierende Gasgemisch (Beschickungsgasgemisch für die zweite Oxidationsstufe) wurde unmittelbar in das Zweitstufenkontaktrohr geführt, an welchem das oben genannte Verbindungsrohr mit seinem anderen Ende ebenfalls angeflanscht war. Die Menge an zudosiertem molekularem Sauerstoff wurde so bemessen, dass das molare Verhältnis von im resultierenden Gasgemisch befindlichen O2 zu im resultierenden Gasgemisch befindlichen Acrolein 1,3 betrug.At the end of the connecting tube molecular oxygen present at the pressure level of the product gas mixture was metered into the cooled product gas mixture. The resulting gas mixture (feed gas mixture for the second oxidation stage) was led directly into the second-stage contact tube to which the above-mentioned connection tube with its other end was also flanged. The amount of molecular oxygen metered in was such that the molar ratio of O 2 in the resulting gas mixture to acrolein in the resulting gas mixture was 1.3.

Reaktor für die zweite OxidationsstufeReactor for the second oxidation state

Es wurde ein Kontaktrohr-Festbettreaktor verwendet, der mit jenem für die erste Oxidationsstufe baugleich war. Salzschmelze und Beschickungsgasgemisch wurden über den Reaktor betrachtet im Gleichstrom geführt. Die Salzschmelze trat unten ein, das Beschickungsgasgemisch ebenfalls. Die Eintrittstemperatur Tein der Salzschmelze wurde so eingestellt, dass sich am Ausgang der zweiten Oxidationsstufe stets ein Acroleinumsatz von 99,3 ± 0,1 mol-% bei einfachem Durchgang ergab. Taus der Salzschmelze lag bis zu 2°C oberhalb von Tein.A contact-tube fixed-bed reactor was used, which was identical to that for the first oxidation stage. Salt melt and feed gas mixture were conducted in direct current over the reactor. The molten salt entered at the bottom, the feed gas mixture also. The inlet temperature T of the molten salt was set so that there is always an acrolein conversion of 99.3 ± 0.1 mol% resulted in single pass at the output of the second oxidation stage. T from the molten salt was up to 2 ° C above T a .

Die Kontaktrohrbeschickung (von unten nach oben) war: Abschnitt A: 70 cm Länge Vorschüttung aus Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser). Abschnitt B: 100 cm Länge Katalysatorbeschickung mit einem homogenen Gemisch aus 30 Gew.% an Steatit-Ringen der Geometrie 7 mm × 3 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) und 70 Gew.-% Schalenkatalysator aus Abschnitt C. Abschnitt C: 200 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). Abschnitt D: 30 cm Länge Nachschüttung aus Steatit-Kugeln eines Durchmessers von 4–5 mm.

  • B) In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Beschickungsgasgemischs der ersten Oxidationsstufe erzielte Ergebnisse (die Propenbelastung wurde auf 150 Nl/l·h eingestellt, die Selektivität der Acrylsäurebildung betrug stets ≥ 94 mol-%). a) Die Zusammensetzung des Beschickungsgasgemischs für die erste Oxidationsstufe betrug im wesentlichen:
7 Vol.-% Propylen, 12 Vol.-% O2, 20 Vol.-% H2, 5 Vol.-% H2O und 56 Vol.-% N2. The contact tube charge (from bottom to top) was: Section A: 70 cm length of fill of steatite rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter). Section B: 100 cm length of catalyst charge with a homogeneous mixture of 30% by weight of steatite rings of geometry 7 mm × 3 mm × 4 mm (outer diameter × length × internal diameter) and 70% by weight of coated catalyst from section C. Section C: 200 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 ). Section D: 30 cm length of bedding out of steatite balls with a diameter of 4-5 mm.
  • B) Depending on the composition of the feed gas mixture of the first oxidation stage results achieved (the propene load was set to 150 Nl / l · h, the selectivity of acrylic acid formation was always ≥ 94 mol%). a) The composition of the feed gas mixture for the first oxidation stage was essentially:
7 vol.% propylene, 12 vol.% O 2 , 20 vol.% H 2 , 5 vol.% H 2 O and 56 vol.% N 2 .

Zu Beginn der frisch mit Katalysator beschickten Reaktionsvorrichtung betrugen die Eingangstemperaturen: Tein (erste Oxidationsstufe): 320°C Tein (zweite Oxidationsstufe): 268°C At the beginning of the fresh catalyst-fed reaction apparatus, the inlet temperatures were: T a (first oxidation state): 320 ° C T a (second oxidation state): 268 ° C

Nach 3-monatiger Betriebsdauer betrugen die Eingangstemperaturen: Tein (erste Oxidationsstufe): 330°C Tein (zweite Oxidationsstufe): 285°C

  • b) Die Zusammensetzung des Beschickungsgasgemischs für die erste Oxidationsstufe betrug im wesentlichen:
7 Vol.-% Propylen, 12 Vol.-% O2, 5 Vol.-% H2O und 76 Vol.-% N2. After 3 months of operation, the inlet temperatures were: T a (first oxidation state): 330 ° C T a (second oxidation state): 285 ° C
  • b) The composition of the feed gas mixture for the first oxidation stage was essentially:
7 vol.% propylene, 12 vol.% O 2 , 5 vol.% H 2 O and 76% by volume N 2 .

Zu Beginn der frisch mit Katalysator beschickten Reaktionsvorrichtung betrugen die Eingangstemperaturen:To Beginning of the fresh catalyst-fed reaction apparatus the inlet temperatures were:

Tein T a (erste Oxidationsstufe): 320°C(first Oxidation state): 320 ° C Tein T a (zweite Oxidationsstufe): 268°C(second Oxidation state): 268 ° C

Nach 3-monatiger Betriebsdauer betrugen die Eingangstemperaturen: Tein (erste Oxidationsstufe): 324°C Tein (zweite Oxidationsstufe): 276°C After 3 months of operation, the inlet temperatures were: T a (first oxidation state): 324 ° C T a (second oxidation state): 276 ° C

II. Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure aus Propan (beschrieben wird ein stationärer Betriebszustand)II. Process for the preparation of acrylic acid from propane (a stationary operating state is described)

  • A) Gestaltung der Reaktionszone AA) Design of the reaction zone A

Die Reaktionszone A besteht aus einem als Hordenreaktor ausgeführten und adiabat gestalteten Schachtofenreaktor, der drei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Katalysatorfestbetten aufweist. Das jeweilige Katalysatorfestbett ist eine auf einem Edelstahldrahtnetz aufgebrachte Schüttung aus (in Strömungsrichtung in der genannten Reigenfolge angeordnet) Inertmaterial (Schütthöhe: 26 mm; Steatitkugeln des Durchmessers 1,5 bis 2,5 mm) und einer Mischung aus frischem Dehydrierkatalysator und Steatitkugeln (1,5 bis 2,5 mm Durchmesser) im Schüttvolumenverhältnis Dehydrierkatalysator : Steatitkugeln = 1 : 3 (alternativ kann an dieser Stell auch die gleiche Katalysatormenge aber unverdünnt eingesetzt werden).The Reaction zone A consists of a designed as a tray reactor and adiabatically designed shaft furnace reactor, the three in the flow direction Has fixed catalyst beds arranged one behind the other. The respective Fixed catalyst bed is a one applied on a stainless steel wire net fill out (in the flow direction arranged in said sequence) inert material (bed height: 26 mm; Steatite balls of diameter 1.5 to 2.5 mm) and a mixture from fresh dehydrogenation catalyst and steatite spheres (1.5 to 2.5 mm diameter) in the bulk volume ratio dehydrogenation catalyst : Steatite balls = 1: 3 (alternatively, at this position also the same amount of catalyst used undiluted).

Vor jedem Festbett befindet sich ein statischer Gasmischer. 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 (mittlerer Länge (gaußverteilt im Bereich von 3 mm bis 12 mm mit Maximum bei ca. 6 mm) : 6 mm, Durchmesser: 2 mm) in der Elementstöchiometrie (Massenverhältnis einschließlich Träger) Pt0,3Sn0,6La3,0Cs0,5K0,2(ZrO2)88,3(Si02)7,1 aufgebracht ist (Katalysatorvorläuferherstellung und Aktivierung zum aktiven Katalysator wie in Beispiel 4 der DE-A 102 19 879).Before each fixed bed is a static gas mixer. 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 support strands (average length (Gauss distributed in the range of 3 mm to 6 mm, 6 mm diameter: 2 mm) in elemental stoichiometry (mass ratio including support) Pt 0.3 Sn 0.6 La 3.0 Cs 0.5 K 0.2 (ZrO 2 ) 88.3 (Si0 2 ) 7.1 (catalyst precursor preparation and activation to the active catalyst as in Example 4 of DE-A 102 19 879).

Die heterogen katalysierte partielle Propandehydrierung wird im beschriebenen Hordenreaktor im geraden Durchgang durchgeführt. Die Belastung der Katalysatorgesamtmenge (ohne Inertmaterial gerechnet) aller Horden mit Propan beträgt 1500 Nl/l·h.The heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation is described in Horden reactor performed in a straight pass. The burden of total catalyst amount (calculated without inert material) of all hordes with propane is 1500 Nl / lh.

Dem in Strömungsrichtung ersten Katalysatorbett werden 62,46 Nm3/h Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch (T = 438°C, P = 2,92 bar) zugeführt, das sich wie folgt zusammensetzt:

  • – 50,87 Nm3/h Kreisgas I mit folgenden Gehalten:
Acrolein 0,01 Vol.-%, Acrylsäure 0,01 Vol.-%, Propan 63,49 Vol.-%, Propylen 0,86 Vol.-%, H2 14,50 Vol.-%, O2 4,72 Vol.-%, H2O 2,05 Vol.-%, CO 1,17 Vol.-%, CO2 11,17 Vol.-%;
  • – 3,09 Nm3/h Wasserdampf; und
  • – 8,5 Nm3/h Roh-Propan, das zu > 98 Vol.-% Propan enthält.
62.46 Nm 3 / h reaction gas A starting mixture (T = 438 ° C, P = 2.92 bar) are fed to the first catalyst bed in the flow direction, which is composed as follows:
  • - 50.87 Nm 3 / h cycle gas I with the following contents:
acrolein 0.01 vol.%, acrylic acid 0.01 vol.%, propane 63.49 vol.%, propylene 0.86 vol.%, H 2 14.50 vol.%, O 2 4.72 vol.%, H 2 O 2.05 vol.%, CO 1.17 vol.%, CO 2 11.17% by volume;
  • - 3.09 Nm 3 / h water vapor; and
  • - 8.5 Nm 3 / h of crude propane containing> 98% by volume of propane.

Das Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch wird durch indirekten Wärmeaustausch mit Produktgas A (T = 581°C; P = 2,88 bar) von 80°C auf die 438°C erwärmt. Die Verdampfung des Roh-Propan erfolgt mittels in der Trennzone I anfallendem wässrigem Kondensat (Sauerwasser (T = 33°C), indirekter Wärmeaustausch). Der Wasserdampf steht mit einer Temperatur von 152°C und 5 bar zur Verfügung.The Reaction gas A starting mixture is by indirect heat exchange with product gas A (T = 581 ° C; P = 2.88 bar) of 80 ° C to the 438 ° C heated. The evaporation of the crude propane takes place by means of in the separation zone I accruing aqueous Condensate (sour water (T = 33 ° C), indirect heat exchange). Of the Steam is available at a temperature of 152 ° C and 5 bar.

Die Schütthöhe des vom Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch durchströmten ersten Katalysatorbetts ist so beschaffen, dass das Reaktionsgas A dieses Katalysatorbett mit einer Temperatur von 549°C und einem Druck von 2,91 bar mit folgenden Gehalten verlässt: Propan 59,0 Vol.-%, Propylen 5,94 Vol.-%, H2 10,25 Vol.-%, H2O 12,98 Vol.-%, CO2 9,97 Vol.-%, und O2 0 Vol.-%. The bed height of the first catalyst bed through which the reaction gas A starting mixture flows is such that the reaction gas A leaves this catalyst bed at a temperature of 549 ° C. and a pressure of 2.91 bar with the following contents: propane 59.0 vol.%, propylene 5.94 vol.%, H 2 10.25 vol.%, H 2 O 12.98 vol.%, CO 2 9.97% by volume, and O 2 0% by volume.

Die maximale Temperatur im ersten Katalysatorbett beträgt 592°C.The maximum temperature in the first catalyst bed is 592 ° C.

Die Verlassmenge beträgt 63,39 Nm3/h. Hinter dem ersten Katalysatorbett werden dem Reaktionsgas A 0,99 Nm3/h an molekularem Sauerstoff (Reinheit > 99 Vol.-%) zudosiert. Der Sauerstoff ist auf 176°C vorerwärmt. Er wird auf einem Druck von 3,20 bar befindlich eingedrosselt, so dass der resultierende Druck des resultierenden Reaktionsgases A nach wie vor 2,91 bar betrug.The leaving amount is 63.39 Nm 3 / h. After the first catalyst bed, the reaction gas A is metered with 0.99 Nm 3 / h of molecular oxygen (purity> 99% by volume). The oxygen is preheated to 176 ° C. It is throttled at a pressure of 3.20 bar located, so that the resulting pressure of the resulting reaction gas A was still 2.91 bar.

Die Schütthöhe des zweiten Katalysatorbetts ist so beschaffen, dass das Reaktionsgas A das zweite Katalysatorbett mit einer Temperatur von 566°C und einen Druck von 2,90 bar mit folgenden Gehalten verlässt: Propan 51,91 Vol.-%, Propylen 9,55 Vol.-%, H2 10,88 Vol.-%, H2O 15,38 Vol.-%, CO2 9,57 Vol.-% und O2 0 Vol.-%. The bed height of the second catalyst bed is such that the reaction gas A leaves the second catalyst bed at a temperature of 566 ° C. and a pressure of 2.90 bar with the following contents: propane 51.91 vol.%, propylene 9.55 vol.%, H 2 10.88 vol.%, H 2 O 15.38 vol.%, CO 2 9.57% by volume and O 2 0% by volume.

Die maximale Temperatur im zweiten Katalysatorbett beträgt 595°C.The maximum temperature in the second catalyst bed is 595 ° C.

Die Verlassmenge beträgt 66,06 Nm3/h. Diesem Reaktionsgas A werden vor dem vor dem dritten Katalysatorbett befindlichen statischen Mischer 0,92 Nm3/h an molekularem Sauerstoff (Reinheit > 99 Vol.-%) zudosiert (T = 176°C, auf einem Druck von 3,20 befindlich eingedrosselt). Der resultierende Druck des resultierenden Reaktionsgases A beträgt weiterhin 2,90 bar.The leaving quantity is 66.06 Nm 3 / h. 0.92 Nm 3 / h of molecular oxygen (purity> 99% by volume) are metered into this reaction gas A before the static mixer located in front of the third catalyst bed (T = 176 ° C., throttled at a pressure of 3.20) , The resulting pressure of the resulting reaction gas A is still 2.90 bar.

Die Schütthöhe des dritten Katalysatorbetts ist so beschaffen, dass das Reaktionsgas A das dritte Katalysatorbett als Produktgas A mit einer Temperatur von 581°C und einem Druck von 2,88 bar mit folgenden Gehalten verlässt: Propan 47,19 Vol.-%, Propylen 12,75 Vol.-%, H2 11,38 Vol.-%, H2O 17,46 Vol.-% CO2 9,21 Vol.-% und O2 0 Vol.-%. The bed height of the third catalyst bed is such that the reaction gas A leaves the third catalyst bed as product gas A with a temperature of 581 ° C. and a pressure of 2.88 bar with the following contents: propane 47.19 vol.%, propylene 12.75 vol.%, H 2 11.38 vol.%, H 2 O 17.46% by volume CO 2 9.21 vol.% And O 2 0% by volume.

Die maximale Temperatur im dritten Katalysatorbett beträgt 612°C.The maximum temperature in the third catalyst bed is 612 ° C.

Die Verlassmenge beträgt 68,52 Nm3/h. Durch indirekten Wärmeaustausch mit Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch wird das Produktgas A auf eine Temperatur von 290°C abgekühlt.The abandoned amount is 68.52 Nm 3 / h. By indirect heat exchange with reaction gas A starting mixture, the product gas A is cooled to a temperature of 290 ° C.

Diesem Produktgas A werden 13,31 Nm3/h an molekularem Sauerstoff (Reinheit > 99 Vol.-%) zudosiert (T = 176°C, auf einem Druck von 3,20 bar befindlich eingedrosselt). Der resultierende Druck und die resultierende Temperatur des so erhältlichen Beschickungsgasgemischs (Reaktionsgas B-Ausgangsgemisch) für die erste Partialoxidationsstufe einer zweistufigen Partialoxidation des im Produktgas B enthaltenen Propylen zu Acrylsäure betragen 283°C und 1,75 bar.13.31 Nm 3 / h of molecular oxygen (purity> 99% by volume) are metered into this product gas A (T = 176 ° C., throttled at a pressure of 3.20 bar). The resulting pressure and the resulting temperature of the charge gas mixture (reaction gas B starting mixture) thus obtained for the first partial oxidation stage of a two-stage partial oxidation of the propylene to acrylic acid contained in the product gas B are 283 ° C. and 1.75 bar.

Die erste Oxidationsstufe ist ein zwei Temperaturzonen aufweisender Vielrohrreaktor. Die Reaktionsrohe sind wie folgt beschaffen: V2A Stahl; 30 mm Außendurchmesser, 2 mm Wandstärke, 28 mm Innendurchmesser, Länge: 350 cm. Von oben nach unten sind die Reaktionsrohre wie folgt beschickt: Abschnitt 1: 50 cm Länge Steatitlänge der Geometrie 7 mm × 7 mm × 4 mm (Außendurchmesser × Länge × Innendurchmesser) als Vorschüttung. Abschnitt 2: 140 vm 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 100 46 957 (Stöchiometrie : [Bi2W2O9 × 2WO3]0,5[Mo12Co5,5Fe2,94Si1,59K0,08Ox]1). Alternativ kann hier auch einer der Katalysatoren BVK 1 bis BVK 11 aus Research Disclosure Nr. 497012 vom 29.08.2005 eingesetzt werden. The first oxidation stage is a two-zone multi-tube reactor. The reaction tubes are as follows: V2A steel; 30 mm outer diameter, 2 mm wall thickness, 28 mm inner diameter, length: 350 cm. From top to bottom, the reaction tubes are charged as follows: Part 1: 50 cm length steatite length of the geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as a pre-fill. Section 2: 140 nm catalyst charge with a homogeneous mixture of 20 wt .-% (alternatively 30 wt .-%) of steatite rings of geometry 5 mm × 3 mm × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) and 80 wt .-% (alternatively 70 % By weight) 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 100 46 957 (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 BVK 1 to BVK 11 from Research Disclosure No. 497012 of 29.08.2005 can also be used here.

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

Die zweite Oxidationsstufe ist ebenfalls ein zwei Temperaturzonen aufweisender Vielrohrreaktor. Die Reaktionsrohre sind 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 Abschnitt 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 100 46 928 (Stöchiometrie: Mo12V3W1,2Cu2,4Ox). The second oxidation stage is also a two-zone multi-tube reactor. The reaction tubes are charged from top to bottom as follows: Part 1: 20 cm long steatite rings of geometry 7 mm × 7 mm × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) as a pre-fill. Section 2: 90 cm length of catalyst charge 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 × 3 mm × 4 mm (external diameter × length × internal diameter) and 85% by weight ( alternatively 80% by weight) coated catalyst from section 4. Section 4: 190 cm length of catalyst charge with annular (7 mm × 3 mm × 4 mm = outer diameter × length × inner diameter) coated catalyst according to Preparation Example 5 of DE-A 100 46 928 (stoichiometry: Mo 12 V 3 W 1.2 Cu 2.4 O x ).

Von oben nach unten werden die ersten 175 cm mittels eines im Gegenstrom zum Reaktionsgas gepumpten Salzbades C thermostatisiert. Die zweiten 175 cm werden mittels eines im Gegenstrom zum Reaktionsgas gepumpten Salzbad D thermostatisiert.From top down are the first 175 cm by means of a counter-current to the reaction gas pumped salt bath C thermostated. The second 175 cm are pumped by means of a countercurrent to the reaction gas Salt bath D thermostated.

Zwischen den beiden Oxidationsstufen befindet sich ein mittels Salzbad gekühlter Rohrbündelwärmetauscher, mit dem das Produktgas der ersten Oxidationsstufe abgekühlt werden kann. Vor dem Eintritt in die zweite Oxidationsstufe befindet sich ein Ventil zur Zufuhr von molekularem Sauerstoff (Reinheit > 99 Vol.-%).Between the two oxidation states is a shell-and-tube heat exchanger cooled by salt bath, with which the product gas of the first oxidation stage are cooled can. Before entering the second oxidation stage is a valve for supplying molecular oxygen (purity> 99% by volume).

Die Propylenbelastung der Katalysatorbeschickung der ersten Oxidationsstufe wird zu 145 Nl/l·h gewählt. Die Salzschmelzen (53 Gew.-% KNO3, 40 Gew.-% NaNO2, 7 Gew.-% NaNO3) weisen folgende Einrittstemperaturen auf: TA = 324°C TB = 328°C TC = 265°C TD = 269°C The propylene loading of the catalyst feed of the first oxidation stage is chosen to be 145 Nl / lh. The salt melts (53% by weight of KNO 3 , 40% by weight of NaNO 2 , 7% by weight of NaNO 3 ) have the following entering temperatures: T A = 324 ° C T B = 328 ° C T C = 265 ° C T D = 269 ° C

Dem Produktgasgemisch der ersten Oxidationsstufe wird soviel molekularer Sauerstoff (176°C, 3,20 bar) zudosiert, dass das molare Verhältnis O2 : Acrolein im resultierenden Beschickungsgasgemisch für die zweite Oxidationsstufe 1,25 beträgt. Die Acroleinbelastung der Katalysatorbeschickung der zweiten Oxidationsstufe beträgt 140 Nl/l·h. Der Druck am Eingang der zweiten Oxidationsstufe beträgt 1,61 bar. Das Reaktionsgas verlässt den Zwischenkühler mit einer Temperatur von 260°C und die Eintrittstemperatur des Beschickungsgasgemischs in die zweite Oxidationsstufe beträgt 258°C. Das Reaktionsgas verlässt den Zwischenkühler mit einer Temperatur von 260°C und die Eintrittstemperatur des Beschickungsgasgemischs in die zweite Oxidationsstufe beträgt 258°C. Das Produktgasgemisch der ersten Oxidationsstufe weist folgende Gehalte auf: Acrolein 9,02 Vol.-%, Acrylsäure 0,61 Vol.-%, Propan 39,5 Vol.-%, Propylen 0,53 Vol.-%, H2 9,49 Vol.-%, O2 3,90 Vol.-%, H2O 25,75 Vol.-% und CO2 8,77 Vol.-%. As much molecular oxygen (176 ° C., 3.20 bar) is metered into the product gas mixture of the first oxidation stage that the molar ratio of O 2 : acrolein in the resulting feed gas mixture for the second oxidation stage is 1.25. The acrolein loading of the catalyst charge of the second oxidation stage is 140 Nl / lh. The pressure at the inlet of the second oxidation stage is 1.61 bar. The reaction gas leaves the intercooler at a temperature of 260 ° C and the inlet temperature of the feed gas mixture in the second oxidation stage is 258 ° C. The reaction gas leaves the intercooler at a temperature of 260 ° C and the inlet temperature of the feed gas mixture in the second oxidation stage is 258 ° C. The product gas mixture of the first oxidation state has the following contents: acrolein 9.02% by volume, acrylic acid 0.61 vol.%, propane 39.5 vol.%, propylene 0.53 vol.%, H 2 9.49 vol.%, O 2 3.90 vol.%, H 2 O 25.75 vol.% And CO 2 8.77% by volume.

Die Temperatur des Produktgases der ersten Oxidationsstufe beträgt vor Eintritt in den Nachkühler 335°C.The Temperature of the product gas of the first oxidation stage is before entry in the aftercooler 335 ° C.

Das Produktgasgemisch der zweiten Oxidationsstufe (das Produktgas B) weist eine Temperatur von 270°C und einen Druck von 1,55 bar sowie die folgenden Gehalte auf: Acrolein 0,049 Vol.-%, Acrylsäure 9,12 Vol.-%, Essigsäure 0,26 Vol.-%, Propan 39,43 Vol.-%, Propylen 0,53 Vol.-%, H2 9,52 Vol.-%, O2 2,94 Vol.-%, H2O 26,10 Vol.-%, CO 0,72 Vol.-% und CO2 9,3 Vol.-%. The product gas mixture of the second oxidation stage (the product gas B) has a temperature of 270 ° C and a pressure of 1.55 bar and the following contents: acrolein 0.049 vol.%, acrylic acid 9.12% by volume, acetic acid 0.26 vol.%, propane 39.43 vol.%, propylene 0.53 vol.%, H 2 9.52% by volume, O 2 2.94 vol.%, H 2 O 26.10 vol.%, CO 0.72 vol.% And CO 2 9.3% by volume.

Das Produktgas B wird wie in der WO 2004/035514 beschrieben in einer Bodenkolonne (Trennzone I) fraktionierend kondensiert.The Product gas B is as described in WO 2004/035514 in a Tray column (separation zone I) fractionally condensed.

Der Rückstandsverbrennung werden als erster Brennstoff 118 kg/h Schwersieder (Polyacrylsäuren (Michael-Addukte) etc.) zugeführt.Of the waste incineration be the first fuel 118 kg / h of high boilers (polyacrylic acids (Michael adducts) etc.).

Vom zweiten Fangboden oberhalb der Zufuhr des Reaktionsgases B in die Bodenkolonne werden 23577 kg/h einer kondensierten rohen Acrylsäure entnommen, die eine Temperatur von 15°C und 96,99 Gew.-% Acrylsäure aufweist. Diese wird wie in der WO 2004/035514 beschrieben nach Zugabe einer geringen Menge Wasser suspensionskristallisiert, das Suspensionskristallisat in hydraulischen Waschkolonnen von der Mutterlauge getrennt und die Mutterlauge wie in der WO 2004/035514 beschrieben in die Kondensationskolonne rückgeführt. Die Reinheit des gewaschenen Suspensionskristallisats beträgt > 99,87 Gew.-% Acrylsäure und eignet sich unmittelbar zur Herstellung von Wasser „superabsorbierenden" Polymerisaten zur Verwendung im Hygienebereich.From the second capture bottom above the supply of the reaction gas B in the tray column 23577 kg / h of a condensed crude acrylic acid are removed, which has a temperature of 15 ° C and 96.99 wt .-% acrylic acid. This is suspension crystallized as described in WO 2004/035514 after addition of a small amount of water, the suspension crystals in hydraulic wash columns of the Mother liquor separated and the mother liquor as described in WO 2004/035514 recirculated to the condensation column. The purity of the washed suspension crystallizate is> 99.87% by weight of acrylic acid and is directly suitable for the preparation of water "superabsorbent" polymers for use in the hygiene sector.

Die vom dritten Fangboden oberhalb der Zufuhr des Reaktionsgases B in die Kondensationskolonne entnommene, nicht in die Kondensationskolonne rückgeführte Menge an Sauerwasserkondensat beträgt 18145 kg/h, weist eine Temperatur von 33°C auf und hat folgende Gehalte: 0,11 Gew.-% Acrolein, 1,30 Gew.-% Acrylsäure, 0,95 Gew.-% Essigsäure und 95,6 Gew.-% Wasser. The amount of acid water condensate withdrawn from the third collecting tray above the feed of the reaction gas B into the condensation column and not returned to the condensation column is 18145 kg / h, has a temperature of 33 ° C. and has the following contents: 0.11% by weight acrolein, 1.30% by weight Acrylic acid, 0.95% by weight Acetic acid and 95.6% by weight Water.

Am Kopf der Kondensationskolonne verlassen 53,38 Nm3/h an Restgas I die Trennzone I mit einer Temperatur von 33°C und einem Druck von 1,20 bar und folgenden Gehalten: Acrolein 0,03 Vol.-%, Acrylsäure 0,02 Vol.-%, Propan 61,07 Vol.-%, Propylen 0,82 Vol.-%, H2 14,02 Vol.-%, O2 4,55 Vol.-%, H2O 2,00 Vol.-%, CO 1,13 Vol.-% und CO2 14,36 Vol.-%. At the top of the condensation column leave 53.38 Nm 3 / h of residual gas I, the separation zone I with a temperature of 33 ° C and a pressure of 1.20 bar and the following contents: acrolein 0.03 vol.%, acrylic acid 0.02 vol.%, propane 61.07% by volume, propylene 0.82 vol.%, H 2 14.02% by volume, O 2 4.55% by volume, H 2 O 2.00 vol.%, CO 1.13 vol.% And CO 2 14.36 vol .-%.

0,084 Vol.-% des Restgases I werden mit der Zusammensetzung des Restgases I ausgelassen (als dritter Brennstoff).0.084 Vol .-% of the residual gas I are with the composition of the residual gas I left out (as a third fuel).

Die Restmenge des Restgases I (nachfolgend sprachlich vereinfacht weiterhin „Restgas I" genannt) werden in der ersten Verdichterstufe eines mehrstufigen Radialverdichters von 1,20 bar auf 3,20 bar verdichtet, wobei die Temperatur des Restgases I auf 92°C ansteigt. Dann wird das Restgas I in zwei Hälften identischer Zusammensetzung aufgeteilt. Die eine Hälfte bildet unmittelbar eine Teilmenge des in die Reaktionszone A rückgeführten Kreisgases I. Die andere Hälfte des Restgases I wird in einer zweiten Verdichterstufe von 3,20 bar auf 5,80 bar verdichtet. Dabei erwärmt es sich auf 127°C.The Residual amount of the residual gas I (hereinafter linguistically simplified "residual gas I ") in the first compressor stage of a multistage centrifugal compressor from 1.20 bar to 3.20 bar compressed, the temperature of the residual gas I at 92 ° C increases. Then the residual gas I in two halves of identical composition divided up. One half directly forms a subset of the returned to the reaction zone A circulating gas I. The other half of the residual gas I is in a second compressor stage of 3.20 bar compressed to 5.80 bar. It heats up to 127 ° C.

In einem indirekten Wärmeaustauscher wird es auf 78°C abgekühlt, ohne dass dabei Kondensatbildung erfolgt (Kühlmittel ist CO2-gewaschenes und mittels anschließender Membranabtrennung an molekularem Wasserstoff abgereichertes und nachfolgend in einer Expansionsturbine entspanntes Restgas I der Temperatur 42°C und des Drucks 4,25 bar). Mittels indirekter Luftkühlung wird das Restgas I ohne Kondensatbildung von 78°C auf 54°C abgekühlt. In einer weiteren Verdichterstufe wird das Restgas I von 5,80 bar auf 12,0 bar verdichtet, wobei es sich von 54°C auf 75°C erwärmt.In an indirect heat exchanger, it is cooled to 78 ° C, without causing condensation (coolant is CO 2 -washed and depleted by molecular membrane subsequent separation of molecular hydrogen and subsequently relaxed in an expansion turbine residual gas I temperature 42 ° C and pressure 4, 25 bar). By means of indirect air cooling, the residual gas I is cooled without condensation from 78 ° C to 54 ° C. In a further compressor stage, the residual gas I is compressed from 5.80 bar to 12.0 bar, wherein it is heated from 54 ° C to 75 ° C.

Das so verdichtete Restgas I wird in den unteren Teil einer Füllkörperkolonne (Trennzone II) geführt. Am Kopf dieser Waschkolonne werden 18000 kg/h einer wässrigen K2CO3-Lösung aufgegeben, die eine Temperatur von 82°C aufweist und Phenotiazion als Polymerisationsinhibitor enthält. Am Kopf der Waschkolonne entweicht CO2-gewaschenes Restgas I, das bei einem Druck von 12,00 bar und einer Temperatur von 85°C folgende Gehalte aufweist: Propan 65,94 Vol.-%, Propylen 0,89 Vol.-%, H2 15,13 Vol.-%, O2 4,91 Vol.-%, H2O 2,16 Vol.-%, CO 1,22 Vol.-% und CO2 7,75 Vol.-%. The thus compressed residual gas I is fed into the lower part of a packed column (separation zone II). At the top of this wash column 18000 kg / h of an aqueous K 2 CO 3 solution are introduced, which has a temperature of 82 ° C and contains phenotiazion as a polymerization inhibitor. At the top of the scrubbing column escapes CO 2 -washed residual gas I, which has the following contents at a pressure of 12.00 bar and a temperature of 85 ° C: propane 65.94 vol.%, propylene 0.89 vol.%, H 2 15.13 vol.%, O 2 4.91 vol.%, H 2 O 2.16 vol.%, CO 1.22 vol.% And CO 2 7.75% by volume.

Das CO2-gewaschene Restgas I (24,53 Nm3/h) wird auf ein Bündel eingegossener Schlauchmembranen (Außendruck 0,1 bar; Polyimidmembran vom Typ B–H der Fa.The CO 2 -washed residual gas I (24.53 Nm 3 / h) is applied to a bundle of molded tube membranes (external pressure 0.1 bar; polyimide membrane type B-H of Fa.

UBE Industries Ltd.) geführt und verlässt selbiges (p = 12,00 bar; T = 85°C) mit folgenden Gehalten: Propan 66,1 Vol.-%, Propylen 0,89 Vol.-%, H2 15,03 Vol.-%, O2 4,92 Vol.-%, H2O 2,10 Vol.-%, CO 1,22 Vol.-% und CO2 7,73 Vol. UBE Industries Ltd.) and leaves the same (p = 12.00 bar, T = 85 ° C) with the following contents: propane 66.1 vol.%, propylene 0.89 vol.%, H 2 15.03% by volume, O 2 4.92 vol.%, H 2 O 2.10 vol.%, CO 1.22 vol.% And CO 2 7.73 vol.

In einer mehrstufigen Expansionsturbine wird nun das Restgas I (24,46 Nm3/h) von 12,00 bar auf 4,25 bar entspannt und von 85°C auf 42°C abgekühlt. In indirektem Wärmeaustausch mit aus der Trennzone I kommendem, in einer ersten Stufe verdichtetem Restgas I erwärmt sich das CO2-gewaschene und H2 abgereicherte Restgas I von 42°C auf 97°C und wird gemeinsam mit der anderen Hälfte des aus der fraktionierenden Kondensation des Produktgases B verbliebenen (nicht CO2-gewaschenen) Restgas I als Kreisgas I ins Reaktionsgas A-Ausgangsgemisch für die Reaktionszone A rückgeführt.In a multistage expansion turbine, the residual gas I (24.46 Nm 3 / h) is now released from 12.00 bar to 4.25 bar and cooled from 85 ° C to 42 ° C. In indirect heat exchange with coming out of the separation zone I, compressed in a first stage residual gas I, the CO 2 washed and H 2 depleted residual gas I from 42 ° C to 97 ° C and is heated together with the other half of the fractional condensation of the product gas B remaining (not CO 2 -washed) residual gas I recycled as recycle gas I into the reaction gas A-starting mixture for the reaction zone A.

Der Permeatstrom (0,0672 Nm3/h) weist folgende Gehalte auf: Propan 0,12 Vol.-%, Propylen 0,01 Vol.-%, H2 56,2 Vol.-%, H2O 27,2 Vol.-%, CO 0,15 Vol.-% und CO2 12,39 Vol. The permeate stream (0.0672 Nm 3 / h) has the following contents: propane 0.12 vol.%, propylene 0.01 vol.%, H 2 56.2% by volume, H 2 O 27.2 vol.%, CO 0.15% by volume and CO 2 12.39 Vol.

Es wird als vierter Brennstoff der gemeinsamen Verbrennungsanlage zugeführt.It is fed as the fourth fuel of the common incinerator.

Dem Sumpf der CO2-Waschkolonne werden mit einer Temperatur von 75°C 21846 kg/h wässrige Kaliumhydrogencarbonatlösung entnommen und, durch indirekten Wärmeaustausch von 75°C auf 100°C erwärmt (als Wärmeträger wird rückgespaltene Kaliumhydrogencarbonatlösung verwendet), auf den Kopf einer zweiten Füllkörperkolonne (Rückspaltungskolonne) gegeben. Im Gegenstrom werden in den unteren Teil 26 Nm3/h Wasserdampf (144°C, 4 bar) in die Rückspaltkolonne geführt. Der am Kopf der Kolonne entweichende Gasstrom wird einer Direktkühlung unterworfen (Kühlmittel: zuvor gebildetes Kondensat) und das sich dabei bildende wässrige Kondensat als Rücklauf auf die Kolonne gegeben. Das entweichende CO2 wird als fünfter Brennstoff der gemeinsamen Verbrennungsanlage zugeführt. Vom Ablauf der Rückspaltkolonne (32968 kg/h) werden 14968 kg/h Wasser abgedampft. Die Restmenge wird (gegebenenfalls mit KOH nachneutralisiert) als Waschlösung auf den Kopf der CO2-Waschkolonne rückgeführt.21846 kg / h of aqueous potassium bicarbonate solution are removed from the bottom of the CO 2 scrubbing column at a temperature of 75 ° C. and heated to 100 ° C. by indirect heat exchange from 75 ° C. (the heat carrier used is back-split potassium bicarbonate solution) to the top of a second Packed column (back-flow column). In countercurrent 26 Nm 3 / h of steam (144 ° C, 4 bar) are fed into the back-column in the lower part. The gas stream escaping from the top of the column is subjected to direct cooling (coolant: previously formed condensate) and the resulting aqueous condensate is added as reflux to the column. The escaping CO 2 is supplied as a fifth of the common fuel combustion plant. From the outlet of the back-column (32968 kg / h) 14968 kg / h of water are evaporated. The remaining amount is (optionally post-neutralized with KOH) as a washing solution recycled to the top of the CO 2 scrubbing column.

Die Brennstoffe 1 bis 5 werden unter Zusatz von Luft (17,7 Nm3/h) in einer Verbrennungsanlage gemeinsam verbrannt.The fuels 1 to 5 are burned together with the addition of air (17.7 Nm 3 / h) in an incinerator.

Claims (24)

Verfahren zur Herstellung von Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch aus Propan, bei dem man A) – einer ersten Reaktionszone A unter Ausbildung eines Reaktionsgases A wenigstens zwei gasförmige, Propan enthaltende Zufuhrströme zuführt, von denen wenigstens einer Frischpropan enthält, – in der Reaktionszone A das Reaktionsgas A durch wenigstens ein Katalysatorbett führt, in welchem durch partielle heterogen katalysierte Dehydrierung des Propans molekularer Wasserstoff und Propylen gebildet werden, – der Reaktionszone A molekularen Sauerstoff zuführt, der in der Reaktionszone A im Reaktionsgas A enthaltenen molekularen Wasserstoff zu Wasserdampf oxidiert, und – der Reaktionszone A Produktgas A entnimmt, das molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Propylen und Propan enthält, B) in einer Reaktionszone B das der Reaktionszone A entnommene Produktgas A unter Zufuhr von molekularem Sauerstoff zur Beschickung wenigstens eines Oxidationsreaktors mit einem molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Propan, Propylen und molekularen Sauerstoff enthaltenden Reaktionsgas B verwendet und das in selbigem enthaltene Propylen einer heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation zu einem Acrolein, oder Acrylsäure, oder deren Gemisch als Zielprodukt, nicht umgesetztes Propan, molekularen Wasserstoff, Wasserdampf, Kohlendioxid als Nebenprodukt sowie andere leichter und schwerer als Wasser siedende Nebenkomponenten enthaltenden Produktgas B unterwirft, C) aus der Reaktionszone B Produktgas B herausführt und aus selbigem in einer ersten Trennzone I darin enthaltenes Zielprodukt, Wasser und schwerer als Wasser siedende Nebenkomponenten unter Verbleib eines Restgases I abtrennt, das nicht umgesetztes Propan, Kohlendioxid, molekularen Wasserstoff, leichter als Wasser siedende Nebenkomponenten sowie in der Reaktionszone B gegebenenfalls nicht umgesetztes Propylen und gegebenenfalls nicht umgesetzten molekularen Sauerstoff enthält, D) – als Nachbehandlungsmaßnahme 1 in einer zweiten Trennzone II in Restgas I enthaltenes Kohlendioxid auswäscht und gegebenenfalls in Restgas I enthaltenes Wasser auskondensiert, – als Nachbehandlungsmaßnahme 2 eine Teilmenge an Restgas I auslässt, – gegebenenfalls als Nachbehandlungsmaßnahme 3 in einer dritten Trennzone III über eine Trennmembran in Restgas I enthaltenen molekularen Wasserstoff abtrennt und – gegebenenfalls als Nachbehandlungsmaßnahme 4 in Restgas I gegebenenfalls enthaltenen molekularen Sauerstoff chemisch reduziert, wobei die Abfolge der Anwendung der Nachbehandlungsmaßnahmen 1 bis 4 beliebig ist, und E) nach Anwendung der Nachbehandlungsmaßnahmen 1 und 2 sowie gegebenenfalls 3 und/oder 4 verbleibendes, nicht umgesetztes Propan enthaltendes nachbehandeltes Restgas I als wenigstens einen der wenigstens zwei Propan enthaltenden Zufuhrströme in die Reaktionszone A zurückführt, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Reaktionszone A eine Menge M an molekularem Wasserstoff zu Wasserdampf oxidiert, die wenigstens 5 mol-% jedoch nicht mehr als 95 mol.-% der Gesamtmenge aus in der Reaktionszone A produziertem und der Reaktionszone A gegebenenfalls zugeführtem molekularem Wasserstoff ist.A process for the preparation of acrolein, or acrylic acid, or their mixture of propane, wherein A) - a first reaction zone A with formation of a reaction gas A at least two gaseous feed streams containing propane, at least one of which contains fresh propane, - in the reaction zone A the reaction gas A through at least one catalyst bed leads, in which are formed by partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane molecular hydrogen and propylene, - the reaction zone A molecular oxygen feeds, which oxidized in the reaction zone A in the reaction gas A molecular hydrogen to water vapor, and The reaction zone A receives product gas A containing molecular hydrogen, water vapor, propylene and propane; B) in a reaction zone B the product gas A withdrawn from the reaction zone A with supply of molecular oxygen for charging at least one oxidation reactor with a molecular water reaction gas B containing propane, water vapor, propane, propylene and molecular oxygen and the propylene contained in the same heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation to an acrolein, or acrylic acid, or their mixture as a target product, unreacted propane, molecular hydrogen, steam, carbon dioxide as a byproduct and other product gas B which contains lighter and heavier water-boiling secondary components, C) from the reaction zone B product gas B leads and from the same in a first separation zone I contained therein target product, water and heavier water than boiling secondary components leaving a residual gas I separates the unreacted propane, carbon dioxide, molecular hydrogen, lighter than boiling water secondary components and optionally in the reaction zone B unreacted propylene and optionally unreacted molecular oxygen contains, D) - as aftertreatment measure 1 in a second separation zone II in residual gas I contained carbon dioxide washes and optionally condensed water contained in residual gas I, - as aftertreatment measure 2 a subset Residual gas I leaves, - optionally separated as aftertreatment measure 3 in a third separation zone III via a separation membrane contained in residual gas I molecular hydrogen and - optionally contained as after-treatment measure 4 in residual gas I optionally chemically reduced molecular oxygen, the sequence of application of the aftertreatment measures 1 to 4 is arbitrary, and E) after application of the aftertreatment measures 1 and 2 and optionally 3 and / or 4 remaining unreacted propane containing aftertreated residual gas I as at least one of the at least two Propane-containing feed streams in the reaction zone A, characterized in that oxidized in the reaction zone A, an amount M of molecular hydrogen to water vapor, the at least 5 mol% but not more than 95 mol .-% of the total amount in the reaction zone A produced and the reaction zone A optionally supplied molecular hydrogen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Reaktionszone A eine Menge M an molekularem Wasserstoff zu Wasserdampf oxidiert, die wenigstens 10 mol-% jedoch nicht mehr als 90 mol-% der Gesamtmenge aus in der Reaktionszone A produziertem und der Reaktionszone A gegebenenfalls zugeführtem molekularem Wasserstoff ist.Method according to claim 1, characterized in that that in the reaction zone A is a quantity M of molecular hydrogen oxidized to water vapor, but not more than 10 mol% as 90 mol% of the total amount of produced in the reaction zone A. and the reaction zone A optionally supplied molecular hydrogen is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Reaktionszone A eine Menge M an molekularem Wasserstoff zu Wasserdampf oxidiert, die wenigstens 20 mol-% jedoch nicht mehr als 80 mol-% der Gesamtmenge aus in der Reaktionszone A produziertem und der Reaktionszone A gegebenenfalls zugeführtem molekularem Wasserstoff ist.Method according to claim 1, characterized in that that in the reaction zone A is a quantity M of molecular hydrogen oxidized to water vapor, but not more than 20 mol% as 80 mol% of the total amount of produced in the reaction zone A. and the reaction zone A optionally supplied molecular hydrogen is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Reaktionszone A eine Menge M an molekularem Wasserstoff zu Wasserdampf oxidiert, die wenigstens 40 mol-% jedoch nicht mehr als 60 mol-% der Gesamtmenge aus in der Reaktionszone A produziertem und der Reaktionszone A gegebenenfalls zugeführtem molekularem Wasserstoff ist.Method according to claim 1, characterized in that that in the reaction zone A is a quantity M of molecular hydrogen oxidized to water vapor, but not more than 40 mol% as 60 mol% of the total amount of produced in the reaction zone A. and the reaction zone A optionally supplied molecular hydrogen is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgas B, mit dem der wenigstens eine Oxidationsreaktor beschickt wird, folgende Gehalte aufweist: 4 bis 25 Vol.-% Propylen, 6 bis 70 Vol.-% Propan, 5 bis 60 Vol.-% H2O, 8 bis 65 Vol.-% O2 und 0,3 bis 20 Vol.-% H2.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reaction gas B, with which the at least one oxidation reactor is charged, the following contents: 4 to 25 vol .-% propylene, 6 to 70 vol .-% propane, 5 bis 60% by volume H 2 O, 8 to 65% by volume O 2 and 0.3 to 20% by volume H 2 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgas B, mit dem der wenigstens eine Oxidationsreaktor beschickt wird, folgende Gehalte aufweist: 6 bis 15 Vol.-% Propylen, 6 bis 60 Vol.-% Propan, 5 bis 30 Vol.-% H2O, 8 bis 35 Vol.-% O2 und 2 bis 18 Vol.-% H2.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reaction gas B, with which the at least one oxidation reactor is charged, the following contents: 6 to 15 vol .-% propylene, 6 to 60 vol .-% propane, 5 bis 30 vol.% H 2 O, 8 to 35 vol.% O 2 and 2 to 18 vol.% H 2 . Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis V1 von im Reaktionsgas B enthaltenem Propan zu im Reaktionsgas B enthaltenem Propylen 1 bis 9 beträgt.A method according to claim 5 or 6, characterized in that the molar ratio V 1 of propane contained in the reaction gas B to propylene contained in the reaction gas B is 1 to 9. Verahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis V1 von im Reaktionsgas B enthaltenem Propan zu im Reaktionsgas B enthaltenem Propylen 1 bis 7 beträgt.A process according to claim 5 or 6, characterized in that the molar ratio V 1 of propane contained in reaction gas B to propylene contained in reaction gas B is 1 to 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle für in der Reaktionszone B benötigten molekularen Sauerstoff reiner molekularer Sauerstoff oder ein Gemisch aus molekularem Sauerstoff und Inertgas verwendet wird, das nicht mehr als 10 Vol.-% Inertgas enthält.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that as a source of required in the reaction zone B molecular oxygen pure molecular oxygen or a mixture of molecular oxygen and inert gas containing not more than 10% by volume of inert gas. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle für in der Reaktionszone A benötigten molekularen Sauerstoff reiner molekularer Sauerstoff oder ein Gemisch aus molekularem Sauerstoff und Inertgas verwendet wird, das nicht mehr als 10 Vol.-% Inertgas enthält.Method according to one of claims 1 to 9, characterized that as a source for needed in the reaction zone A. molecular oxygen pure molecular oxygen or a mixture This is not used for molecular oxygen and inert gas contains more than 10 vol .-% inert gas. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Quelle für in der Reaktionszone A benötigten molekularen Sauerstoff Luft und als Quelle für in der Reaktionszone B benötigten molekularen Sauerstoff reiner mo lekularer Sauerstoff oder ein Gemisch aus molekularem Sauerstoff und Inertgas verwendet wird, das nicht mehr als 10 Vol.-% Inertgas enthält.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that as a source for needed in the reaction zone A. molecular oxygen air and as a source of required in the reaction zone B molecular Oxygen is pure molecular oxygen or a mixture of molecular oxygen Oxygen and inert gas is used, which is not more than 10 vol .-% Inert gas contains. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgas B, mit dem der wenigstens eine Oxidationsreaktor beschickt wird, 0,1 bis 30 Vol.-% CO2 enthält.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the reaction gas B, with which the at least one oxidation reactor is charged, contains 0.1 to 30 vol .-% CO 2 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgas B, mit dem der wenigstens eine Oxidationsreaktor beschickt wird, 1 bis 20 Vol.-% CO2 enthält.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the reaction gas B, with which the at least one oxidation reactor is charged, 1 to 20 vol .-% CO 2 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgas B, mit dem der wenigstens eine Oxidationsreaktor beschickt wird, ≤ 5 Vol.-% an molekularem Stickstoff enthält.Method according to one of claims 1 to 13, characterized that the reaction gas B, with which the at least one oxidation reactor is charged, ≤ 5 Contains vol .-% of molecular nitrogen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszone A adiabat gestaltet wird.Method according to one of claims 1 to 14, characterized the reaction zone A is designed adiabatically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszone A als Hordenreaktor ausgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 15, characterized the reaction zone A is carried out as a tray reactor. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Reaktionszone A rückgeführte nachbehandelte Restgas I molekularen Sauerstoff, Wasserdampf, molekularen Wasserstoff, CO und CO2 enthält.Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that the recycled to the reaction zone A post-treated residual gas I molecular oxygen, water vapor, molecular hydrogen, CO and CO 2 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Reaktionszone A rückgeführte nachbehandelte Restgas I 5 bis 15 Vol.-% CO2 enthält.Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that the recycled to the reaction zone A after-treated residual gas I contains 5 to 15 vol .-% CO 2 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswaschen von CO2 aus Restgas I mittels einer Kaliumcarbonat enthaltenden wässrigen Lösung erfolgt.Method according to one of claims 1 to 18, characterized in that the washing out of CO 2 from residual gas I by means of a potassium carbonate-containing aqueous solution. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswaschen von CO2 aus Restgas I bei einem Druck von 3 bis 50 bar durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 19, characterized in that the washing out of CO 2 from residual gas I is carried out at a pressure of 3 to 50 bar. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trennzone I aus dem Produktgas B eine Wassermenge abgetrennt wird, die wenigstens 70 mol.-% der in der Reaktionszone B gebildeten Wassermenge ist.Method according to one of claims 1 to 20, characterized that in the separation zone I from the product gas B, an amount of water separated is at least 70 mol .-% of that formed in the reaction zone B. Amount of water is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Trennzone I aus dem Produktgas B eine Wassermenge abgetrennt wird, die wenigstens 90 mol.-% der in der Reaktionszone B gebildeten Wassermenge ist.Method according to one of claims 1 to 20, characterized that in the separation zone I from the product gas B, an amount of water separated which is at least 90 mol% of that formed in the reaction zone B. Amount of water is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des pro Zeiteinheit im ausgelassenen Restgas I enthaltenen Propan weniger als 30 mol.-%, bezogen auf die ins Verfahren pro Zeiteinheit zugeführte Menge an Frischpropan ist.Method according to one of claims 1 to 22, characterized that the amount of per unit time contained in the discharged residual gas I. Propane less than 30 mol .-%, based on the pro Time unit supplied Amount of fresh propane is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des in nachbehandeltem Restgas I in die Reaktionszone A rückgeführten Propan wenigstens 90 mol.-% der im Produktgas B enthaltenen Propanmenge ist.Method according to one of claims 1 to 22, characterized that the amount of in post-treated residual gas I in the reaction zone A recirculated propane at least 90 mol% of the amount of propane contained in the product gas B is.
DE102005056377A 2005-11-24 2005-11-24 Preparation of acrolein and/or acrylic acid useful for e.g. preparing polymers involves dehydrogenating propane to hydrogen and product gas comprising propylene; and oxidizing molecular hydrogen to steam and product gas to target products Withdrawn DE102005056377A1 (en)

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