DE102008025834A1 - Process for the preparation of maleic anhydride - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid durch katalytische Gasphasenoxidation von Butan mit Sauerstoff, worin die Umsetzung in 10 bis 60 hintereinander geschalteten Reaktionszonen unter adiabaten Bedingungen durchgeführt wird, sowie ein Reaktorsystem zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a process for the preparation of maleic anhydride by catalytic gas phase oxidation of butane with oxygen, wherein the reaction is carried out in 10 to 60 successive reaction zones under adiabatic conditions, and a reactor system for carrying out the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid durch katalytische Gasphasenoxidation von Butan mit Sauerstoff, worin die Umsetzung in 10 bis 60 hintereinander geschalteten Reaktionszonen unter adiabaten Bedingungen durchgeführt wird, sowie ein Reaktorsystem zur Durchführung des Verfahrens.The The present invention relates to a process for the preparation of Maleic anhydride by catalytic gas phase oxidation of butane with oxygen, wherein the reaction is in 10 to 60 consecutive switched reaction zones under adiabatic conditions and a reactor system for carrying out the process.

Maleinsäureanhydrid wird allgemein unter katalytischem Einfluss von Metalloxidkatalysatoren z. B. Vanadiumphosphoroxid (vgl. z. B. EP 0 071 140 B1 ) aus gasförmigen Butan und Sauerstoff in einer exothermen, katalytischen Reaktion gemäß Formel (I) hergestellt:

Figure 00010001
Maleic anhydride is generally known to be catalytically influenced by metal oxide catalysts, e.g. B. vanadium phosphorus oxide (cf., eg. EP 0 071 140 B1 gaseous butane and oxygen in an exothermic, catalytic reaction according to formula (I):
Figure 00010001

Das mittels der Reaktion nach Formel (I) hergestellte Maleinsäureanhydrid bildet einen wesentlichen Ausgangsstoff für viele andere Synthesen in der chemischen Industrie. Insbesondere findet Maleinsäureanhydrid Anwendung in der Herstellung ungesättigter Polyester sowie zur Synthese von Tensiden, Insektiziden, Herbiziden, Fungiziden u. a. Ein Teil wird zu 1,4-Butandiol und zu Tetrahydrofuran reduziert.The maleic anhydride prepared by the reaction of formula (I) forms an essential starting material for many others Syntheses in the chemical industry. In particular, maleic anhydride takes place Application in the production of unsaturated polyesters as well for the synthesis of surfactants, insecticides, herbicides, fungicides u. a. One part is reduced to 1,4-butanediol and to tetrahydrofuran.

Die Abfuhr und Verwendung der Reaktionswärme ist wichtig bei der Durchführung der Maleinsäureanhydrid-Synthese. Ein unkontrollierter Temperaturanstieg, kann zu einer dauerhaften Schädigung des Katalysators führen. Außerdem existiert bei hohen Temperaturen die Möglichkeit von Nebenreaktionen unter Bildung mehr oder weniger großer Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Es ist daher vorteilhaft die Temperatur der Reaktionszonen im Laufe des Verfahrens kontrolliert auf einem Niveau zu halten, das einen schnellen Umsatz unter Minimierung der Nebenreaktionen und/oder Katalysatorinaktivierung ermöglicht.The Removal and use of the heat of reaction is important in performing the maleic anhydride synthesis. An uncontrolled rise in temperature can lead to a permanent Damage to the catalyst lead. Furthermore exists at high temperatures, the possibility of side reactions producing more or less large amounts of carbon monoxide and carbon dioxide. It is therefore advantageous the temperature of the reaction zones controlled to maintain a level in the course of the process a fast turnover with minimization of side reactions and / or catalyst deactivation.

In EP 0 326 536 B1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid offenbart, in dem in einer Reaktionszone bei Temperaturen von 300°C bis 600°C ein Umsatz eines nicht aromatischen Kohlenwasserstoffes mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen mit Sauerstoff durchgeführt wird. Die Reaktionszone ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass in ihr der Katalysator mit Inertmaterial verdünnt vorliegt, wobei auch das Vorhandensein verschiedener Verdünnungen des Katalysators in der Reaktionszone offenbart wird. Weiter wird offenbart, dass die Reaktionszone sich in einem Festbett-Rohrreaktor befindet, der gekühlt wird. Der Eingangsdruck des offenbarten Verfahrens wird mit 1 bis 3,45 bar offenbart. Vorzugsweise soll sich an der Stelle des „Hot-Spot” die Höchste Verdünnung des Katalysators, bzw. die geringste Menge Katalysator in der Reaktionszone befinden. Der „Hot-Spot” wird als jener Ort in der Reaktionszone offenbart, an dem die höchste Temperatur herrscht und wo üblicherweise die höchste Oxidationsrate des nicht aromatischen Kohlenwasserstoffs zu Maleinsäureanhydrid vorliegt. Der nicht aromatische Kohlenwasserstoff wird offenbarungsgemäß mit Anteilen von 1 bis 10 mol-% am Prozessgas der Reaktionszone zugeführt.In EP 0 326 536 B1 discloses a process for the preparation of maleic anhydride, in which in a reaction zone at temperatures of 300 ° C to 600 ° C, a conversion of a non-aromatic hydrocarbon having 4 to 10 carbon atoms is carried out with oxygen. The reaction zone is further characterized by having in it the catalyst diluted with inert material, also disclosing the presence of various dilutions of the catalyst in the reaction zone. It is further disclosed that the reaction zone is in a fixed bed tubular reactor which is cooled. The inlet pressure of the disclosed method is disclosed at 1 to 3.45 bar. Preferably, the highest dilution of the catalyst or the smallest amount of catalyst should be in the reaction zone at the location of the "hot spot". The "hot spot" is disclosed as the location in the reaction zone where the highest temperature prevails and where usually the highest rate of oxidation of the non-aromatic hydrocarbon to maleic anhydride is present. According to the invention, the non-aromatic hydrocarbon is supplied to the reaction zone at proportions of 1 to 10 mol% of the process gas.

Es wird nicht offenbart, dass mehr als eine Reaktionszone im Verfahren verwendbar wäre.It is not disclosed that more than one reaction zone in the process would be usable.

Das in der EP 0 326 536 B1 offenbarte Verfahren ist nachteilig, weil es bei einer konstanten maximalen Kühlrate betrieben wird, die durch Geometrie und Wärmeaustauschmedium vorgegeben wird. Sollte also im Betrieb des Verfahrens der offenbarte „Hot-Spot” durch äußere Einflüsse, wie etwa Fehldosierung der Edukte nicht mehr an der Stelle der höchsten Katalysatorverdünnung liegen, so kommt es zu einer nicht mehr kompensierbaren Überhitzung und damit mindestens zu ungewünschten Nebenprodukten der Reaktion, schlimmstenfalls zu sicherheitstechnisch bedenklichen Betriebsparametern, die zu einem Stillstand, oder einer Zerstörung der Anlage führen können, in der das offenbarte Verfahren ausgeführt wird. Eine genaue Temperaturkontrolle des Verfahrens ist aus den gerade genannten Gründen ausgeschlossen, da bewusst ein „Hot-Spot” toleriert wird und somit mindestens Teile der Reaktionszone unter nachteiligen Bedingungen betrieben werden, was zu einer nachteiligen Selektivität führt.That in the EP 0 326 536 B1 The disclosed method is disadvantageous in that it operates at a constant maximum cooling rate dictated by geometry and heat exchange medium. If, during operation of the method, the disclosed "hot spot" is no longer in the position of the highest catalyst dilution due to external influences, such as incorrect metering of the starting materials, overheating which can no longer be compensated for and at least undesired by-products of the reaction occur, at worst, safety-critical operating parameters that may lead to a standstill, or destruction of the system in which the disclosed method is performed. A precise temperature control of the process is excluded for the reasons just mentioned, since a "hot spot" is deliberately tolerated and thus at least parts of the reaction zone are operated under disadvantageous conditions, resulting in a disadvantageous selectivity.

In der EP 1 007 499 B1 wird ein Verfahren offenbart, bei dem in der Gasphase unter Verwendung hoher Sauerstoffanteile im Prozessgas in Gegenwart eines Phosphor-Vanadium-Mischoxid-Katalysators aus n-Butan Maleinsäureanhydrid erzeugt wird. Die offenbarten Reaktionstemperaturen liegen im Bereich von 300°C bis 550°C, während die Drücke eingangs der Reaktionszone zwischen 2,03 und 6,03 bar liegen. Das Verfahren ist durch eine mindestens teilweise Wiederverwendung der Prozessgase nach Austritt aus der Reaktionszone, sowie durch einen hohen Anteil an Kohlendioxid und Kohlenmonoxid in den Prozessgasen gekennzeichnet.In the EP 1 007 499 B1 discloses a method in which in the gas phase using high oxygen levels in the process gas in the presence of a phosphorus-vanadium mixed oxide catalyst of n-butane maleic anhydride is produced. The disclosed reaction temperatures are in the range of 300 ° C to 550 ° C, while the pressures are at the beginning of the reaction zone between 2.03 and 6.03 bar. The process is characterized by an at least partial reuse of the process gases after leaving the reaction zone, as well as by a high proportion of carbon dioxide and carbon monoxide in the process gases.

Es wird eine Reaktionszone zur Umsetzung zu Maleinsäureanhydrid, eine nachfolgende Kühlung der Prozessgase zur Absorption des Maleinsäureanhydrids in einem Lösungs mittel, ein Waschen, eine Kompression der verbleibenden Prozessgase, ein teilweises Ablassen von Inertgasen und Kohlenstoffoxiden, ein nachfolgendes Waschen derselben mit einem organischen Lösungsmittel und ein Wiederzuführen zusammen mit frischem n-Butan in die Reaktionszone offenbart. Es wird keine weitere Reaktionszone für einen Umsatz zu Maleinsäureanhydrid und keine Maßnahme zur Kontrolle der Reaktionstemperatur offenbart.It is a reaction zone for conversion to maleic anhydride, followed by cooling the Process gases for the absorption of the maleic anhydride in a solvent, a washing, a compression of the remaining process gases, a partial venting of inert gases and carbon oxides, a subsequent washing of the same with an organic solvent and a re-introduction together with fresh n-butane in the reaction zone disclosed. There is disclosed no further reaction zone for conversion to maleic anhydride and no means for controlling the reaction temperature.

Das in der EP 1 007 499 B1 offenbarte Verfahren ist nachteilig, weil ein hoher apparativer und verfahrenstechnischer Aufwand getrieben wird. Verursacht wird der Aufwand maßgeblich durch den geringen Umsatz und den hohen Anteil an nicht an der Reaktion gemäß Formel (I) beteiligten Prozessgase. Der offenbarten hohen Selektivität des Gesamtverfahrens steht eine geringe Ausbeute und ein geringer Umsatz, sowie auch ein hoher Energieaufwand für die einzelnen Trenn- und Aufreinigungsschritte entgegen, was das Verfahren weiter wirtschaftlich nachteilig macht.That in the EP 1 007 499 B1 The disclosed process is disadvantageous because a high expenditure in terms of apparatus and process engineering is required. The expense is largely due to the low sales and the high proportion of process gases not involved in the reaction according to formula (I). The disclosed high selectivity of the overall process is opposed by a low yield and a low conversion, as well as a high energy consumption for the individual separation and purification steps, which further makes the process economically disadvantageous.

Eine ähnliches Verfahren wie jenes der EP 1 007 499 B1 offenbart die US 6,194,587 B1 . In einer ersten Reaktionszone, die gekühlt wird, wird Luft mit 0,5 bis 3 mol-% n-Butan zu Maleinsäureanhydrid umgesetzt. Das aus der Reaktionszone austretende Prozessgas wird gekühlt, um Teile des gebildeten Maleinsäureanhydrids zu kondensieren und/oder in Wasser zu absorbieren. Das verbleibende Prozessgas wird zusammen mit weiterem n-Butan einer weiteren Reaktionszone zugeführt. Es wird weiter offenbart, dass diese Kombination von Reaktionszone mit Kühlen und Absorbieren, sowie nachfolgendem Zudosieren von weiterem n-Butan in das verbleibende Prozessgas auch mehr als zweimal hintereinander ausgeführt werden kann. Es wird auch darauf hingewiesen, dass mehr als 3 mol-% Anteil an n-Butan Explosionsgefahren birgt; lediglich in Fließbettreaktoren seien 4 bis 5 mol-% möglich. Im gleichen Zusammenhang wird offenbart, dass das Verfahren bei einer maximalen Temperaturdifferenz zwischen Kühlmedium und Reaktionstemperatur von 100°C betrieben werden sollte. Die Reaktionstemperatur kann zwischen 365°C und 550°C betragen. Es wird weiter offenbart, dass die Reaktionstemperatur nicht für längere Zeiten einen Wert von 475°C überschreiten soll, da sonst Ausbeuteverluste und Verluste an Katalysatoraktivität befürchtet werden müssen.A similar procedure to that of the EP 1 007 499 B1 reveals that US 6,194,587 B1 , In a first reaction zone which is cooled, air is reacted with 0.5 to 3 mol% of n-butane to form maleic anhydride. The process gas exiting the reaction zone is cooled to condense and / or absorb in water portions of the maleic anhydride formed. The remaining process gas is fed together with further n-butane to another reaction zone. It is further disclosed that this combination of reaction zone with cooling and absorbing, and subsequent metered addition of further n-butane in the remaining process gas can also be performed more than twice in succession. It should also be noted that more than 3 mol% of n-butane content causes explosion hazards; only 4 to 5 mol% are possible in fluidized bed reactors. In the same context, it is disclosed that the process should be operated at a maximum temperature difference between the cooling medium and the reaction temperature of 100 ° C. The reaction temperature can be between 365 ° C and 550 ° C. It is further disclosed that the reaction temperature should not exceed a value of 475 ° C for longer times, otherwise loss of yield and losses of catalyst activity must be feared.

Das in der US 6,194,587 B1 offenbarte Verfahren ist aus ähnlichen Gründen wie jenen, die bereits im Zusammenhang mit der Offenbarung der EP 1 007 499 B1 diskutiert wurden, nachteilig, wenngleich es aufgrund der vereinfachten Verfahrensweise bereits eine Verbesserung darstellt. Die Tatsache, dass die Reaktionszone analog zu der Offenbarung der EP 0 326 536 B1 bei einer konstanten maximalen Kühlrate betrieben wird, die durch Geometrie und Wärmeaustauschmedium vorgegeben wird, führt aber zu den gleichen Nachteilen, wie sie dort bereits dargelegt worden sind.That in the US 6,194,587 B1 The disclosed method is for reasons similar to those already described in connection with the disclosure of EP 1 007 499 B1 adversely affected, although it is already an improvement due to the simplified procedure. The fact that the reaction zone is analogous to the disclosure of EP 0 326 536 B1 operated at a constant maximum cooling rate, which is dictated by geometry and heat exchange medium, but leads to the same disadvantages, as they have already been set out there.

In EP 1 251 951 (B1) wird eine Vorrichtung und die Möglichkeit der Durchführung chemischer Reaktionen in der Vorrichtung offenbart, wobei die Vorrichtung durch eine Kaskade aus miteinander in Kontakt stehenden Reaktionszonen und Wärmetauschervorrichtungen gekennzeichnet ist, die stoffschlüssig miteinander im Verbund angeordnet sind. Das hierin durchzuführende Verfahren ist also gekennzeichnet durch den Kontakt der verschiedenen Reaktionszonen mit einer jeweiligen Wärmetauschervorrichtung in Form einer Kaskade. Eine Offenbarung hinsichtlich der Verwendbarkeit der Vorrichtung und des Verfahrens zur Synthese von Maleinsäureanhydrid aus gasförmigem Sauerstoff und Butan findet nicht statt. Es bleibt also unklar, wie ausgehend von der Offenbarung der EP 1 251 951 (B1) eine solche Reaktion mittels der Vorrichtung und des darin ausgeführten Verfahrens durchgerührt werden soll. Weiter muss aus Gründen der Einheitlichkeit davon ausgegangen werden, dass das in der EP 1 251 951 (B1) offenbarte Verfahren in einer Vorrichtung gleich oder ähnlich der Offenbarung bezüglich der Vorrichtung ausgeführt wird. Hieraus resultiert, dass durch den offenbarungsgemäßen großflächigen Kontakt der Wärmeaustauschzonen mit den Reaktionszonen eine signifikante Menge an Wärme durch Wärmeleitung zwischen den Reaktionszonen und den benachbarten Wärmeaustauschzonen stattfindet. Die Offenbarung hinsichtlich des oszillierenden Temperaturprofils kann also nur so verstanden werden, dass die hier festgestellten Temperaturspitzen stärker ausfallen würden, wenn dieser Kontakt nicht bestehen würde. Ein weiteres Indiz hierfür ist der exponentielle Anstieg der offenbarten Temperaturprofile zwischen den einzelnen Temperaturspitzen. Diese deuten an, dass eine gewisse Wärmesenke mit merklicher, aber begrenzter Kapazität in jeder Reaktionszone vorhanden ist, die den Temperaturanstieg in derselben reduzieren kann. Es kann nie ausgeschlossen werden, dass eine gewisse Abfuhr von Wärme (z. B. durch Strahlung) stattfindet. Allerdings würde sich bei einer Reduktion der möglichen Wärmeabfuhr aus der Reaktionszone ein linearer oder in seiner Steigung degressiver Temperaturverlauf andeuten, da keine Nachdosierung von Edukten vorgesehen ist und somit nach exothermer Abreaktion die Reaktion immer langsamer und sich somit die erzeugte Wärmetönung verringern würde. Somit offenbart die EP 1 251 951 (B1) mehrstufige Verfahren in Kaskaden von Reaktionszonen, aus denen Wärme in undefinierter Menge durch Wärmeleitung abgeführt wird. Demnach ist das offenbarte Verfahren dahingehend nachteilig, als dass eine genaue Temperaturkontrolle der Prozessgase der Reaktion nicht möglich ist.In EP 1 251 951 (B1) discloses a device and the possibility of performing chemical reactions in the device, wherein the device is characterized by a cascade of contacting reaction zones and heat exchanger devices, which are cohesively arranged together in the composite. The method to be carried out here is thus characterized by the contact of the various reaction zones with a respective heat exchanger device in the form of a cascade. There is no disclosure as to the usability of the apparatus and method for the synthesis of maleic anhydride from gaseous oxygen and butane. It remains unclear, as starting from the revelation of EP 1 251 951 (B1) such a reaction is to be carried out by means of the device and the process carried out therein. Furthermore, for reasons of uniformity, it must be assumed that this is the case in EP 1 251 951 (B1) disclosed method is performed in a device the same or similar to the disclosure with respect to the device. As a result, by the large-area contact of the heat exchange zones according to the disclosure with the reaction zones, a significant amount of heat takes place by heat conduction between the reaction zones and the adjacent heat exchange zones. The disclosure with regard to the oscillating temperature profile can therefore only be understood as meaning that the temperature peaks ascertained here would be stronger if this contact did not exist. Another indication of this is the exponential increase in the disclosed temperature profiles between the individual temperature peaks. These indicate that there is some heat sink of appreciable but limited capacity in each reaction zone which can reduce the temperature rise in it. It can never be ruled out that a certain dissipation of heat (eg due to radiation) takes place. However, a reduction of the possible heat removal from the reaction zone would indicate a linear or degressive temperature gradient, since no further addition of educts is envisaged and thus the reaction will be slower and the heat of reaction thus produced would decrease after an exothermic reaction. Thus, the EP 1 251 951 (B1) Multi-stage processes in cascades of reaction zones, from which heat is dissipated in an undefined amount by heat conduction. Accordingly, the disclosed method is disadvantageous in that accurate temperature control of the process gases of the reaction is not possible.

Ausgehend vom Stand der Technik wäre es daher vorteilhaft, ein Verfahren bereitzustellen, das in einfachen Reaktionsvorrichtungen durchgeführt werden kann und das eine genaue, einfache Temperaturkontrolle ermöglicht, so dass es hohe Umsätze bei möglichst hohen Reinheiten des Produktes erlaubt. Solche einfachen Reaktionsvorrichtungen wären leicht in einen technischen Maßstab zu übertragen und sind in allen Größen preiswert und robust.outgoing From the prior art, it would therefore be advantageous to have a method to be performed in simple reaction devices and that allows accurate, easy temperature control, so that it generates high sales at the highest possible purities of the product allowed. Such simple reaction devices would be easy to transfer to a technical scale and are inexpensive and robust in all sizes.

Für die katalytische Gasphasenoxidation von Butan mit Sauerstoff zu Maleinsäureanhydrid wurden wie gerade dargestellt bisher weder geeignete Reaktoren beschrieben, noch werden geeignete Verfahren aufgezeigt, die diese erlauben.For the catalytic gas phase oxidation of butane with oxygen Maleic anhydride have been as shown so far neither described suitable reactors, nor are suitable procedures shown that allow this.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren zur katalytischen Gasphasenoxidation von Butan und Sauerstoff zu Maleinsäureanhydrid bereitzustellen, das unter genauer Temperaturkontrolle in einfachen Reaktionsvorrichtungen durchführbar ist und das hierdurch hohe Umsätze bei hohen Reinheiten des Produktes erlaubt, wobei die Reaktionswärme entweder zu Gunsten der Reaktion oder in anderer Weise genutzt werden kann.It Therefore, the object is a method for catalytic gas phase oxidation of butane and oxygen to provide maleic anhydride, under precise temperature control in simple reaction devices feasible and thereby high sales allowed at high purities of the product, the heat of reaction either in favor of the reaction or otherwise can be used.

Es wurde überraschend gefunden, dass ein Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid aus Butan und Sauerstoff in Gegenwart heterogener Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, dass es 10 bis 60 hintereinander geschaltete Reaktionszonen mit adiabaten Bedingungen umfasst, diese Aufgabe zu lösen vermag.It It was surprisingly found that a process for the preparation of maleic anhydride from butane and oxygen in the presence heterogeneous catalysts, characterized in that it is 10 bis 60 consecutive reaction zones with adiabatic conditions includes to solve this task.

Butan bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Prozessgas, das in das erfindungsgemäße Verfahren eingeführt wird und das Butan umfasst. Üblicherweise liegt der Anteil an Butan an den dem Verfahren zugeführten Prozessgasen zwischen 1 und 5 mol-%, bevorzugt zwischen 1 und 3 mol-%.butane in connection with the present invention denotes a process gas, introduced into the process of the invention and the butane is included. Usually, the proportion is butane on the process gases supplied to the process between 1 and 5 mol%, preferably between 1 and 3 mol%.

Sauerstoff bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Prozessgas, das in das erfindungsgemäße Verfahren eingeführt wird und das Sauerstoff umfasst. Üblicherweise liegt der Anteil an Sauerstoff an den dem Verfahren zugeführten Prozessgasen zwischen 10 und 60 mol-%, bevorzugt zwischen 15 und 50 mol-%.oxygen in connection with the present invention denotes a process gas, introduced into the process of the invention and the oxygen is included. Usually it is Proportion of oxygen in the process gases supplied to the process between 10 and 60 mol%, preferably between 15 and 50 mol%.

Neben den wesentlichen Komponenten der Prozessgase Butan und Sauerstoff können diese auch noch Nebenkomponenten umfassen. Nicht abschließende Beispiele für Nebenkomponenten, die in den Prozessgasen enthalten sein können sind etwa Argon, Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und/oder Wasser.Next the essential components of the process gases butane and oxygen These may also include minor components. Not concluding examples of secondary components, which can be contained in the process gases are about Argon, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide and / or water.

Allgemein werden im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Prozessgase als Gasgemische verstanden, die Sauerstoff und/oder Butan und/oder Maleinsäureanhydrid und/oder Nebenkomponenten umfassen.Generally become in the context of the present invention process gases understood as gas mixtures, the oxygen and / or butane and / or Maleic anhydride and / or minor components.

Erfindungsgemäß bedeutet die Durchführung des Verfahrens unter adiabaten Bedingungen, dass der Reaktionszone von außen im Wesentlichen weder aktiv Wärme zugeführt noch Wärme entzogen wird. Es ist allgemein bekannt, dass eine vollständige Isolation gegen Wärmezu- oder Abfuhr nur durch vollständige Evakuierung unter Ausschluss der Möglichkeit des Wärmeübergangs durch Strahlung möglich ist. Daher bezeichnet adiabat im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass keine Maßnahmen zur Wärmezu- oder Abfuhr ergriffen werden.According to the invention the implementation of the process under adiabatic conditions, that the reaction zone from the outside substantially neither actively supplied heat nor withdrawn heat becomes. It is well known that a complete Isolation against heat supply or removal only by complete Evacuation with the exclusion of the possibility of heat transfer by radiation is possible. Therefore, adiabat refers to Related to the present invention that no action be taken for heat supply or removal.

In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann aber z. B. durch Isolation mittels allgemein bekannter Isolationsmittel, wie z. B. Polystyroldämmstoffen, oder auch durch genügend große Abstände zu Wärmesenken oder Wärmequellen, wobei das Isolationsmittel Luft ist, ein Wärmeübergang vermindert werden.In an alternative embodiment of the invention However, the method can be z. B. by isolation by means of well-known Isolation agents, such as. As polystyrene insulating materials, or also by sufficiently large distances too Heat sinks or heat sources, the insulation means Air is to be reduced, a heat transfer.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen adiabaten Fahrweise der 10 bis 60 hintereinander geschalteten Reaktionszonen gegenüber einer nicht adiabaten Fahrweise besteht darin, dass in den Reaktionszonen keine Mittel zur Wärmeabfuhr bereitgestellt werden müssen, was eine erhebliche Vereinfachung der Konstruktion mit sich bringt. Dadurch ergeben sich insbesondere Vereinfachungen bei der Fertigung des Reaktors sowie bei der Skalierbarkeit des Verfahrens und eine Steigerung der Reaktionsumsätze. Außerdem kann die Wärme, die im Zuge des exothermen Reaktionsfortschrittes erzeugt wird in der einzelnen Reaktionszone zur Steigerung des Umsatzes in kontrollierter Weise genutzt werden.One Advantage of the adiabatic driving method according to the invention the 10 to 60 successively connected reaction zones opposite a non-adiabatic driving style is that in the reaction zones no means of heat removal must be provided which brings a significant simplification of the construction. This results in particular simplifications in the production of the reactor and in the scalability of the method and a Increase in reaction sales. In addition, can the heat, which in the course of the exothermic reaction progress is generated in the single reaction zone to increase the conversion be used in a controlled manner.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Möglichkeit der sehr genauen Temperaturkontrolle, durch die enge Staffelung von adiabaten Reaktionszonen. Es kann somit in jeder Reaktionszone eine im Reaktionsfortschritt vorteilhafte Temperatur eingestellt und kontrolliert werden.Another advantage of the method according to the invention is the possibility of very accurate temperature control, due to the close staggering of adiabatic reaction zones. It can thus be in every reaction zone a temperature which is advantageous in the course of the reaction can be set and controlled.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Katalysatoren sind üblicherweise Katalysatoren, die aus einem Material bestehen, das neben seiner katalytischen Aktivität für die Reaktion gemäß Formel (I) durch ausreichende chemische Resistenz unter den Bedingungen des Verfahrens, sowie durch eine hohe spezifische Oberfläche gekennzeichnet ist. Katalysatormaterialien, die durch eine solche chemische Resistenz unter den Bedingungen des Verfahrens gekennzeichnet sind, sind zum Beispiel Katalysatoren, die Vanadium und Phosphor umfassen, dass auf Aluminiumoxid geträgert ist.The Catalysts used in the process according to the invention are usually catalysts that are made of one material In addition to its catalytic activity for the reaction according to formula (I) by sufficient chemical resistance under the conditions of the process, as well characterized by a high specific surface area. Catalyst materials caused by such chemical resistance are characterized under the conditions of the process, are for Example catalysts comprising vanadium and phosphorus that supported on alumina.

Spezifische Oberfläche bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Fläche des Katalysatormaterials, die vom Prozessgase erreicht werden kann bezogen auf die eingesetzte Masse an Katalysatormaterial.specific Surface referred to in connection with the present Invention the area of the catalyst material from the Process gases can be achieved based on the mass used on catalyst material.

Eine hohe spezifische Oberfläche ist eine spezifische Oberfläche von mindestens 10 m2/g, bevorzugt von mindestens 20 m2/g.A high specific surface area is a specific surface area of at least 10 m 2 / g, preferably of at least 20 m 2 / g.

Die erfindungsgemäßen Katalysatoren befinden sich jeweils in den Reaktionszonen und können in allen an sich bekannten Erscheinungsformen, z. B. Festbett, Fließbett, Wirbelbett vorliegen.The catalysts of the invention are each in the reaction zones and can be in all per se known manifestations, for. B. fixed bed, fluidized bed, Fluidized bed present.

Bevorzugt sind die Erscheinungsformen Festbett und Fließbett.Prefers are the manifestations fixed bed and fluidized bed.

Die Festbettanordnung umfasst eine Katalysatorschüttung im eigentlichen Sinn, d. h. losen, geträgerten oder ungeträgerten Katalysator in beliebiger Form sowie in Form von geeigneten Packungen. Der Begriff der Katalysatorschüttung, wie er hier verwendet wird, umfasst auch zusammenhängende Bereiche geeigneter Packungen auf einem Trägermaterial oder strukturierte Katalysatorträger. Dies wären z. B. zu beschichtende keramische Wabenträger mit vergleichsweise hohen geometrischen Oberflächen oder gewellte Schichten aus Metalldrahtgewebe, auf denen beispielsweise Katalysatorgranulat immobilisiert ist. Als eine Sonderform der Packung wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung das Vorliegen des Katalysators in monolithischer Form betrachtet.The Fixed bed arrangement comprises a catalyst bed in the actual meaning, d. H. loose, carried or unsupported Catalyst in any form and in the form of suitable packings. The term catalyst bed as used herein includes related areas of appropriate packages on a support material or structured catalyst support. This would be z. B. to be coated ceramic honeycomb carrier with comparatively high geometric surfaces or corrugated layers of metal wire mesh on which, for example Catalyst granules is immobilized. As a special form of the pack will be present in the context of the present invention of the catalyst in monolithic form.

Wird eine Festbettanordnung des Katalysators verwendet, so liegt der Katalysator bevorzugt in Schüttungen von Partikeln mit mittleren Partikelgrößen von 1 bis 10 mm, bevorzugt 1,5 bis 8 mm, besonders bevorzugt von 2 bis 6 mm vor.Becomes used a fixed bed arrangement of the catalyst, so is the Catalyst preferably in beds of particles with average particle sizes of 1 to 10 mm, preferably 1.5 to 8 mm, more preferably from 2 to 6 mm before.

Ebenfalls bevorzugt liegt der Katalysator bei Festbettanordnung in monolithischer Form vor. Besonders bevorzugt ist bei Festbettanordnung ein monolithischer Katalysator, der aus einem auf Aluminiumoxid geträgerten Vanadium-Phosphor-Mischoxid besteht.Also The catalyst is preferably monolithic in a fixed-bed arrangement Form before. Particularly preferred is a monolithic fixed bed arrangement Catalyst consisting of a supported on alumina Vanadium-phosphorus mixed oxide exists.

Wird ein Katalysator in monolithischer Form in den Reaktionszonen verwendet, so ist in einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung der in monolithischer Form vorliegende Katalysator mit Kanälen versehen, durch die die Prozessgase strömen. Üblicherweise haben die Kanäle einen Durchmesser von 0,1 bis 3 mm, bevorzugt einen Durchmesser von 0,2 bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1,5 mm.Becomes using a catalyst in monolithic form in the reaction zones, so is in a preferred development of the invention of monolithic catalyst with channels provided, through which the process gases flow. Usually the channels have a diameter of 0.1 to 3 mm, preferably a diameter of 0.2 to 2 mm, more preferably of 0.5 up to 1.5 mm.

Ein monolithischer Katalysator mit Kanälen der angegeben Durchmesser ist besonders vorteilhaft, da hierdurch ein Explosionsschutz gewährleistet werden kann. Dies geschieht durch die Aufnahme der Enthalpie durch die Wandung des Monolithen und damit wird eine weitere Ausbreitung von Flammen unterdrückt.One monolithic catalyst with channels of the specified diameter is particularly advantageous because it ensures explosion protection can be. This is done by recording the enthalpy by the wall of the monolith and thus will further spread suppressed by flames.

Wird eine Fließbettanordnung des Katalysators verwendet, so liegt der Katalysator bevorzugt in losen Schüttungen von Partikeln vor, wie diese zuvor auch für die Festbettanordnung beschrieben worden sind.Becomes used a fluidized bed arrangement of the catalyst, so the catalyst is preferably in loose beds of Particles before, as previously for the fixed bed arrangement have been described.

Schüttungen von solchen Partikeln sind vorteilhaft, weil die Größe der Partikel eine hohe spezifische Oberfläche des Katalysatormaterials gegenüber den Prozessgasen Sauerstoff und Butan besitzen und damit eine hohe Umsatzrate erreicht werden kann. Es kann also die Stofftransportlimitierung der Reaktion durch Diffusion gering gehalten werden. Zugleich sind die Partikel damit aber noch nicht so klein, dass es zu überproportional erhöhten Druckverlusten bei Durchströmung des Festbettes kommt. Die Bereiche der in der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens, umfassend eine Reaktion in einem Festbett, angegebenen Partikelgrößen sind somit ein Optimum zwischen dem erreichbaren Umsatz aus der Reaktion gemäß Formel (I) und dem erzeugten Druckverlust bei Durchführung des Verfahrens. Druckverlust ist in direkter Weise mit der notwendigen Energie in Form von Kompressorleistung gekoppelt, so dass eine überproportionale Erhöhung desselben in einer unwirtschaftlichen Betriebsweise des Verfahrens resultieren würde.packings of such particles are advantageous because the size the particle has a high specific surface of the catalyst material have oxygen and butane opposite the process gases and thus a high turnover rate can be achieved. So it can the Stofftransportlimitierung the reaction by diffusion low being held. At the same time, the particles are not yet therewith so small that it increased too disproportionately Pressure losses occurs when flowing through the fixed bed. The areas of the in the preferred embodiment of the A process comprising a reaction in a fixed bed Particle sizes are thus an optimum between the achievable turnover from the reaction according to formula (I) and the generated pressure loss when performing the Process. Pressure loss is in direct order with the necessary Energy coupled in the form of compressor performance, so a disproportionate Increase the same in an uneconomical mode of operation of the procedure would result.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst 12 bis 50, besonders bevorzugt 14 bis 40 hintereinander geschaltete Reaktionszonen unter adiabaten Bedingungen.A preferred embodiment of the invention Method comprises 12 to 50, more preferably 14 to 40 in succession switched reaction zones under adiabatic conditions.

Eine bevorzugte weitere Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das aus mindestens einer Reaktionszone austretende Prozessgas anschließend durch wenigstens eine dieser Reaktionszone nachgeschalteten Wärmeaustauschzone geleitet wird.A preferred further embodiment of the method is characterized characterized in that emerging from at least one reaction zone Process gas then through at least one of these reaction zone is passed downstream heat exchange zone.

In einer besonders bevorzugten weiteren Ausführungsform des Verfahrens befindet sich nach jeder Reaktionszone wenigstens eine, bevorzugt genau eine Wärmeaustauschzone, durch die das aus der Reaktionszone austretende Prozessgas geleitet wird.In a particularly preferred further embodiment of the Method is after each reaction zone at least one, prefers exactly one heat exchange zone through which the from the reaction zone exiting process gas is passed.

Die Reaktionszonen können dabei entweder in einem Reaktor angeordnet oder in mehreren Reaktoren aufgeteilt angeordnet werden. Die Anordnung der Reaktionszonen in einem Reaktor führt zu einer Verringerung der Anzahl der verwendeten Apparaturen.The Reaction zones can either be arranged in a reactor or arranged in several reactors. The order the reaction zones in a reactor leads to a reduction the number of equipment used.

Die einzelnen Reaktionszonen und Wärmeaustauschzonen können auch zusammen in einem Reaktor oder in beliebigen Kombinationen von jeweils Reaktionszonen mit Wärmeaustauschzonen in mehreren Reaktoren aufgeteilt angeordnet werden.The individual reaction zones and heat exchange zones can also together in a reactor or in any combination of each reaction zone with heat exchange zones in several Reactors can be arranged split.

Liegen Reaktionszonen und Wärmeaustauschzonen in einem Reaktor vor, so befindet sich in einer alternativen Ausführungsform der Erfindung zwischen diesen eine Wärmeisolationszone, um den adiabaten Betrieb der Reaktionszone erhalten zu können.Lie Reaction zones and heat exchange zones in a reactor before, so is in an alternative embodiment the invention between these a heat insulation zone, to obtain the adiabatic operation of the reaction zone.

Zusätzlich können einzelne der in Reihe geschalteten Reaktionszonen unabhängig voneinander auch durch eine oder mehrere parallel geschaltete Reaktionszonen ersetzt oder ergänzt werden. Die Verwendung von parallel geschalteten Reaktionszonen erlaubt insbesondere deren Austausch bzw. Ergänzung bei laufendem kontinuierlichen Gesamtbetrieb des Verfahrens.additionally may be one of the series reaction zones independently also by one or more parallel replaced reaction zones replaced or supplemented. The use of parallel reaction zones allowed in particular their replacement or supplementation while ongoing continuous overall operation of the process.

Parallele und hintereinander geschaltete Reaktionszonen können insbesondere auch miteinander kombiniert sein. Besonders bevorzugt weist das erfindungsgemäße Verfahren aber ausschließlich hintereinander geschaltete Reaktionszonen auf.parallel and reaction zones connected in series can in particular also be combined with each other. This is especially preferred inventive method but exclusively successive reaction zones.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt verwendeten Reaktoren können aus einfachen Behältern mit einer oder mehreren Reaktionszonen bestehen, wie sie z. B. in Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (Fifth, Completely Revised Edition, Vol B4, Seite 95–104, Seite 210–216) beschrieben werden, wobei jeweils zwischen den einzelnen Reaktionszonen und/oder Wärmeaustauschzonen Wärmeisolationszonen zusätzlich vorgesehen sein können.The reactors preferably used in the process according to the invention may consist of simple containers with one or more reaction zones, as z. In Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry (Fifth, Completely Revised Edition, Vol B4, pages 95-104, page 210-216) be described, in each case between the individual reaction zones and / or heat exchange zones heat insulation zones can be additionally provided.

In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens, befindet sich also zwischen einer Reaktionszone und einer Wärmeaustauschzone mindestens eine Wärmeisolationszone. Bevorzugt befindet sich um jede Reaktionszone eine Wärmeisolationszone.In an alternative embodiment of the method is located So between a reaction zone and a heat exchange zone at least one heat insulation zone. Preferably located around each reaction zone a heat insulation zone.

Die Katalysatoren bzw. die Festbetten daraus werden in an sich bekannter Weise auf oder zwischen gasdurchlässigen Wandungen umfassend die Reaktionszone des Reaktors angebracht. Insbesondere bei dünnen Festbetten können in Strömungsrichtung vor den Katalysatorbetten technische Vorrichtungen zur gleichmäßigen Gasverteilung angebracht werden. Dies können Lochplatten, Glockenböden, Ventilböden oder andere Einbauten sein, die durch Erzeugung eines geringen, aber gleichmäßigen Druckverlusts einen gleichförmigen Eintritt des Prozessgases in das Festbett bewirken.The Catalysts or the fixed beds thereof are known per se Way on or between gas-permeable walls comprising the reaction zone of the reactor attached. Especially with thin ones Fixed beds can flow in front of the Catalyst beds technical devices for uniform Gas distribution are attached. These can be perforated plates, Bubble trays, valve trays or other fittings by producing a small but even Pressure loss a uniform inlet of the process gas effect in the fixed bed.

Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise ein Stoffmengenüberschuss von zwischen 0 und 300 mol-% Sauerstoff bezogen auf den Stoffmengenstrom Butan vor Eintritt in die erste Reaktionszone verwendet. Durch eine Erhöhung des Verhältnisses von Sauerstoff pro Butan kann zum einen die Reaktion beschleunigt und somit die Raumzeitausbeute (Produzierte Maleinsäureanhydridmenge pro Masse Katalysatormaterial) gesteigert werden, zum anderen wird hierdurch eine Zusammensetzung des Prozessgases erzielt, die von der für eine Explosion kritischen Grenzzusammensetzung weiter entfernt ist.at a particular embodiment of the invention Process is preferably a molar excess of between 0 and 300 mol% of oxygen based on the molar flow Butane used before entering the first reaction zone. By a Increase the ratio of oxygen per butane On the one hand, the reaction can be accelerated and thus the space-time yield (Produced maleic anhydride amount per mass of catalyst material) on the other hand, it becomes a composition of the process gas scored by the for a blast critical boundary composition is further away.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Eingangstemperatur des in die erste Reaktionszone eintretenden Prozessgases von 10 bis 360°C, bevorzugt von 50 bis 390°C, besonders bevorzugt von 100 bis 410°C.In a particularly preferred embodiment of the method is the inlet temperature of the first reaction zone entering process gas from 10 to 360 ° C, preferably from 50 to 390 ° C, more preferably from 100 to 410 ° C.

In noch einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens beträgt der absolute Druck am Eingang der ersten Reaktionszone zwischen 1 und 7 bar, bevorzugt zwischen 1,5 und 6 bar, besonders bevorzugt zwischen 2 und 5 bar.In yet another particularly preferred embodiment of the method is the absolute pressure at the entrance of the first reaction zone between 1 and 7 bar, preferably between 1.5 and 6 bar, more preferably between 2 and 5 bar.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens beträgt die Verweilzeit des Prozessgases in einer Reaktionszone zwischen 0,1 und 30 s, bevorzugt zwischen 0,2 und 15 s, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 7 s.In a further particularly preferred embodiment of the Method is the residence time of the process gas in a reaction zone between 0.1 and 30 s, preferably between 0.2 and 15 seconds, more preferably between 0.5 and 7 seconds.

Das Butan und der Sauerstoff werden bevorzugt nur vor der ersten Reaktionszone zugeführt. Dies hat den Vorteil, dass das gesamte Prozessgas für die Aufnahme und Abfuhr der Reaktionswärme in allen Reaktionszonen genutzt werden kann. Außerdem kann durch eine solche Verfahrensweise die Raum-Zeit-Ausbeute gesteigert werden, bzw. die notwendige Katalysatormasse verringert werden. Es ist aber auch möglich vor einer oder mehreren der nach der ersten Reaktionszone folgenden Reaktionszonen nach Bedarf Butan und/oder Sauerstoff in das Prozessgas einzudosieren. Über die Zufuhr von Gas zwischen den Reaktionszonen kann zusätzlich die Temperatur des Umsatzes gesteuert werden.The Butane and the oxygen are preferred only before the first reaction zone fed. This has the advantage that the entire process gas for the absorption and removal of the heat of reaction can be used in all reaction zones. In addition, can increased by such a procedure, the space-time yield be, or the necessary catalyst mass can be reduced. It is also possible before one or more of the the first reaction zone following reaction zones as needed butane and / or to meter oxygen into the process gas. about the supply of gas between the reaction zones may be additional the temperature of the sales are controlled.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Prozessgas nach mindestens einer der verwendeten Reaktionszonen, besonders bevorzugt nach jedem der verwendeten Katalysatorbetten abgekühlt. Dazu leitet man das Prozessgas nach Austritt aus einer Reaktionszone durch eine oder mehrere der oben genannten Wärmeaustauschzonen, die sich hinter den jeweiligen Reaktionszonen befinden. Diese können als Wärmeaustauschzonen in Form der dem Fachmann bekannten Wärmetauscher, wie z. B. Rohrbündel-, Platten-, Ringnut-, Spiral-, Rippenrohr-, Mikrowärmetauscher ausgeführt sein. Bevorzugt sind die Wärmetauscher mikrostrukturierte Wärmetauscher.In a particularly preferred embodiment of the invention Process is the process gas after at least one of the used Reaction zones, more preferably after each of the catalyst beds used cooled. For this purpose, the process gas is led to the exit from a reaction zone by one or more of the above Heat exchange zones that are located behind the respective reaction zones are located. These can be used as heat exchange zones in the form of the specialist skilled in the heat exchanger, such. B. Rohrbündel-, plate, Ringnut-, spiral, Rippenrohr-, Be executed micro heat exchanger. Prefers the heat exchangers are microstructured heat exchangers.

Mikrostrukturiert bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, dass der Wärmetauscher zum Zweck der Wärmeübertragung Fluid-führende Kanäle umfasst, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie einen hydraulischen Durchmesser zwischen 50 μm und 5 mm aufweisen. Der hydraulische Durchmesser berechnet sich aus dem Vierfachen der durchströmten Querschnittsfläche des Fluid-führenden Kanals dividiert durch den Umfang des Kanals.micro Structured in the context of the present invention means that the heat exchanger for the purpose of heat transfer Includes fluid-carrying channels, which characterized are that they have a hydraulic diameter between 50 microns and 5 mm. The hydraulic diameter is calculated from four times the cross-sectional area flowed through of the fluid-conducting channel divided by the circumference of the Channel.

In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens wird beim Abkühlen des Prozessgases in den Wärmeaustauschzonen durch den Wärmetauscher Dampf erzeugt.In a particular embodiment of the method is in Cooling the process gas in the heat exchange zones generated by the heat exchanger steam.

Innerhalb dieser weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt in den Wärmetauschern, die die Wärmeaustauschzonen beinhalten, auf der Seite des Kühlmediums eine Verdampfung, bevorzugt Teilverdampfung auszuführen.Within this further embodiment, it is preferred in the Heat exchangers containing the heat exchange zones, on the side of the cooling medium evaporation, preferably Partial evaporation run.

Teilverdampfung bezeichnet im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Verdampfung, bei der ein Gas-/Flüssigkeitsgemisch eines Stoffes als Kühlmedium verwendet wird und bei der auch nach Wärmeübergang in dem Wärmetauscher noch ein Gas-/Flüssigkeitsgemisch eines Stoffes vorliegt.Partial evaporation in the context of the present invention, an evaporation, in a gas / liquid mixture of a substance as a cooling medium is used and in the after heat transfer in the heat exchanger still a gas / liquid mixture a substance is present.

Das Ausführen einer Verdampfung ist besonders vorteilhaft, weil hierdurch der erzielbare Wärmeübergangskoeffizient von/zu Prozessgasen auf/von Kühl-/Heizmedium besonders hoch wird und somit eine effiziente Kühlung erreicht werden kann.The Performing an evaporation is particularly advantageous because in this way the achievable heat transfer coefficient from / to process gases to / from cooling / heating medium especially becomes high and thus an efficient cooling can be achieved can.

Das Ausführen einer Teilverdampfung ist besonders vorteilhaft, weil die Aufnahme/Abgabe von Wärme durch das Kühlmedium hierdurch nicht mehr in einer Temperaturänderung des Kühlmediums resultiert, sondern lediglich das Gas-/Flüssig Gleichgewicht verschoben wird. Das hat zur Folge, dass über die gesamte Wärmeaustauschzone das Prozessgas gegenüber einer konstanten Temperatur gekühlt wird. Dies wiederum verhindert sicher das Auftreten von Temperaturprofilen in der Strömung der Prozessgase, wodurch die Kontrolle über die Reaktionstemperaturen in den Reaktionszonen verbessert wird und insbesondere das Ausbilden von lokalen Überhitzungen durch Temperaturprofile verhindert wird.The Performing a partial evaporation is particularly advantageous because the intake / release of heat through the cooling medium As a result, no longer in a temperature change of the cooling medium results, but only the gas / liquid balance is moved. As a result, over the entire heat exchange zone the process gas cooled to a constant temperature becomes. This in turn reliably prevents the occurrence of temperature profiles in the flow of process gases, giving control over the reaction temperatures in the reaction zones is improved and in particular the formation of local overheating is prevented by temperature profiles.

In einer alternativen Ausführungsform kann anstelle einer Verdampfung/Teilverdampfung auch eine Mischzone vor dem Eingang einer Reaktionszone vorgesehen werden, um die gegebenenfalls bei der Abkühlung entstehenden Temperaturprofile in der Strömung der Prozessgase durch Vermischung quer zur hauptsächlichen Strömungsrichtung zu vereinheitlichen.In an alternative embodiment may instead of a Evaporation / partial evaporation also a mixing zone in front of the entrance a reaction zone may be provided, if necessary the cooling resulting temperature profiles in the flow the process gases by mixing across the main Unify flow direction.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die nacheinander geschalteten Reaktionszonen bei von Reaktionszone zu Reaktionszone steigender oder sinkender Durchschnittstemperatur betrieben. Dies bedeutet, dass man innerhalb einer Folge von Reaktionszonen die Temperatur von Reaktionszone zu Reaktionszone sowohl ansteigen als auch absinken lassen kann. Dies kann beispielsweise über die Steuerung der zwischen die Reaktionszone geschalteten Wärmeaustauschzonen eingestellt werden.In a preferred embodiment of the process, the reaction zones connected in series are increasing or decreasing in average temperature from reaction zone to reaction zone exaggerated. This means that within a sequence of reaction zones, the temperature can be both increased and decreased from reaction zone to reaction zone. This can be adjusted, for example, via the control of the heat exchange zones connected between the reaction zone.

Die Dicke der durchströmten Reaktionszonen kann gleich oder verschieden gewählt werden und ergibt sich nach dem Fachmann allgemein bekannten Gesetzmäßigkeiten aus der oben beschriebenen Verweilzeit und den jeweils im Verfahren durchgesetzten Prozessgasmengen. Die erfindungsgemäß mit dem Verfahren durchsetzbaren Massenströme an Produktgas (Maleinsäureanhydrid), aus denen sich auch die einzusetzenden Prozessgasmengen ergeben, liegen üblicherweise zwischen 0,01 und 35 t/h, bevorzugt zwischen 0,1 und 30 t/h, besonders bevorzugt zwischen 1 und 25 t/h.The Thickness of the flow through reaction zones can be equal or can be chosen differently and results after the expert well-known laws from the above-described residence time and enforced in each case in the process Process gas quantities. The invention with the Process enforceable mass flows of product gas (maleic anhydride), which also result in the quantities of process gas to be used, are usually between 0.01 and 35 t / h, preferably between 0.1 and 30 t / h, more preferably between 1 and 25 t / h.

Die maximale Austrittstemperatur des Prozessgases aus den Reaktionszonen liegt üblicherweise in einem Bereich von 370°C bis 500°C, bevorzugt von 400°C bis 485°C, besonders bevorzugt von 420°C bis 470°C. Die Steuerung der Temperatur in den Reaktionszonen erfolgt bevorzugt durch mindestens eine der folgenden Maßnahmen: Dimensionierung der adiabaten Reaktionszone, Steuerung der Wärmeabfuhr zwischen den Reaktionszonen, Zusatz von Gas zwischen den Reaktionszonen, molares Verhältnis der Edukte/Überschuss an verwendetem Sauerstoff, Zusatz von Inertgasen, insbesondere Stickstoff, Kohlendioxid, vor und/oder zwischen den Reaktionszonen.The maximum outlet temperature of the process gas from the reaction zones usually lies in a range of 370 ° C up to 500 ° C, preferably from 400 ° C to 485 ° C, more preferably from 420 ° C to 470 ° C. The control the temperature in the reaction zones is preferably carried out by at least one of the following measures: sizing of the adiabatic Reaction zone, control of heat dissipation between the reaction zones, Addition of gas between the reaction zones, molar ratio the educts / excess of oxygen used, additive of inert gases, in particular nitrogen, carbon dioxide, before and / or between the reaction zones.

Die Zusammensetzung der Katalysatoren in den erfindungsgemäßen Reaktionszonen kann gleich oder verschieden sein. In einer bevorzugten Ausführungsform werden in jeder Reaktionszone die gleichen Katalysatoren verwendet. Man kann aber auch vorteilhaft verschiedene Katalysatoren in den einzelnen Reaktionszonen verwenden. So kann insbesondere in der ersten Reaktionszone, wenn die Konzentration der Reaktionsedukte noch hoch ist, ein weniger aktiver Katalysator verwendet werden und in den weiteren Reaktionszonen die Aktivität des Katalysators von Reaktionszone zu Reaktionszone gesteigert werden. Die Steuerung der Katalysatoraktivität kann auch durch Verdünnung mit Inertmaterialien bzw. Trägermaterial erfolgen. Ebenfalls vorteilhaft ist die Verwendung eines Katalysators in der ersten und/oder zweiten Reaktionszone, der besonders stabil gegen eine Desaktivierung bei den Temperaturen des Verfahrens in diesen Reaktionszonen ist.The Composition of the catalysts in the inventive Reaction zones may be the same or different. In a preferred Embodiment will be the same in each reaction zone Catalysts used. But you can also different advantageous Use catalysts in the individual reaction zones. So can especially in the first reaction zone, when the concentration the reactant is still high, a less active catalyst be used and in the other reaction zones the activity of the catalyst from reaction zone to reaction zone can be increased. The control of catalyst activity can also be achieved by Dilution with inert materials or carrier material respectively. Also advantageous is the use of a catalyst in the first and / or second reaction zone, which is particularly stable against deactivation at the temperatures of the process in these reaction zones is.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können pro 1 kg Katalysator 0,01 kg/h bis 1 kg/h, bevorzugt 0,03 kg/h bis 0,5 kg/h, besonders bevorzugt 0,05 kg/h bis 0,2 kg/h Maleinsäureanhydrid hergestellt werden.With the method of the invention can per 1 kg of catalyst 0.01 kg / h to 1 kg / h, preferably 0.03 kg / h to 0.5 kg / h, more preferably 0.05 kg / h to 0.2 kg / h of maleic anhydride getting produced.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich somit durch hohe Raumzeitausbeuten aus, verbunden mit einer Verringerung der Apparategrößen sowie einer Vereinfachung der Apparaturen bzw. Reaktoren. Diese überraschend hohe Raum-Zeit-Ausbeute wird durch das Zusammenspiel der erfindungsgemäßen und bevorzugten Ausführungsformen des neuen Verfahrens ermöglicht. Insbesondere das Zusammenspiel von gestaffelten, adiabaten Reaktionszonen mit dazwischen befindlichen Wärmeaustauschzonen und den definierten Verweilzeiten ermöglicht eine genaue Steuerung des Verfahrens und die daraus resultierenden hohen Raum-Zeit-Ausbeuten, sowie eine Verringerung der gebildeten Nebenprodukte, wie etwa CO2 und Wasser.The inventive method is thus characterized by high space-time yields, combined with a reduction of the apparatus sizes and a simplification of the apparatus or reactors. This surprisingly high space-time yield is made possible by the interaction of the inventive and preferred embodiments of the new method. In particular, the interaction of staggered, adiabatic reaction zones with interposed heat exchange zones and the defined residence times allows precise control of the process and the resulting high space-time yields, as well as a reduction in the by-products formed, such as CO 2 and water.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Reaktorsystem zur Umsetzung von Butan und Sauerstoff zu Maleinsäureanhydrid, dadurch gekennzeichnet, dass es Zuleitungen (Z) für ein Prozessgas umfassend Butan und Sauerstoff oder für mindestens zwei Prozessgase, von denen mindestens eines Butan und mindestens eines Sauerstoff umfasst und 10 bis 60 hintereinander geschaltete Reaktionszonen (R) in Form von Festbetten eines heterogenen Katalysators umfasst, wobei sich zwischen den Reaktionszonen Wärmeisolationszonen (I) in Form von Isolationsmaterial und zwischen diesen Wärmeaustauschzonen (W) in Form von Plattenwärmetauschern befinden, die mit den Reaktionszonen über Zu- und Ableitungen für die Prozessgase verbunden sind und die Zu- und Ableitungen für ein Kühlmedium umfassen.Another The invention relates to a reactor system for the implementation of Butane and oxygen to maleic anhydride, characterized that there are supply lines (Z) for a process gas comprising butane and oxygen or for at least two process gases, from which comprises at least one butane and at least one oxygen and 10 to 60 successive reaction zones (R) in the form of fixed beds of a heterogeneous catalyst, wherein between the reaction zones heat insulation zones (I) in Form of insulation material and between these heat exchange zones (W) are in the form of plate heat exchangers with the reaction zones via inlets and outlets for the process gases are connected and the inlets and outlets for comprise a cooling medium.

Das Reaktorsystem kann auch 12 bis 50, bevorzugt 14 bis 40 Reaktionszonen in Form von Festbetten umfassen.The Reactor system may also 12 to 50, preferably 14 to 40 reaction zones in the form of fixed beds.

Das Isolationsmaterial der Wärmeisolationszonen ist bevorzugt ein Material mit einem Wärmeleitkoeffizient λ kleiner oder gleich 0,08 [ W / m·K] Besonders bevorzugt sind etwa Polystyrol, Polyurethane, Glaswolle oder Luft.The Insulation material of the heat insulation zones is preferred a material having a heat conduction coefficient λ smaller or equal to 0.08 [W / m · K] Particularly preferred are, for example, polystyrene, polyurethanes, Glass wool or air.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der Abbildungen erläutert, ohne sie jedoch hierauf zu beschränken.The The present invention will be explained with reference to the figures, but without restricting it to this.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktorsystems, wobei in der Abbildungen die folgenden Bezugszeichen verwendet werden: 1 shows a schematic representation of an embodiment of the reactor according to the invention In the figures, the following reference numerals are used:

Z:Z:
Zuleitung(en)Supply line (s)
R:R:
Reaktionszone(n)Reaction zone (s)
I:I:
Wärmeisolationszone(n)Thermal insulation zone (s)
W:W:
Wärmeaustauschzone(n)Heat exchange zone (s)

2 zeigt Reaktortemperatur (T), Butan-Umsatz (U) und Maleinsäureanhydrid-Selektivität (Y) über einer Anzahl von 21 Reaktionszonen (S) mit nachgeschalteten Wärmeaustauschzonen (gemäß Beispiel 1). 2 shows reactor temperature (T), butane conversion (U) and maleic anhydride selectivity (Y) over a number of 21 reaction zones (S) with downstream heat exchange zones (according to Example 1).

3 zeigt Reaktortemperatur (T), Butan-Umsatz (U) und Maleinsäureanhydrid-Selektivität (Y) über einer Anzahl von 24 Reaktionszonen (S) mit nachgeschalteten Wärmeaustauschzonen (gemäß Beispiel 2). 3 shows reactor temperature (T), butane conversion (U) and maleic anhydride selectivity (Y) over a number of 24 reaction zones (S) with downstream heat exchange zones (according to Example 2).

Die vorliegende Erfindung wird weiterhin anhand der nachfolgenden Beispiele 1 und 2 näher erläutert, ohne sie hierauf zu beschränken.The The present invention is further illustrated by the following examples 1 and 2 explained in more detail, without limiting it thereto.

BeispieleExamples

Beispiel 1:Example 1:

In diesem Beispiel strömt das Prozessgas über insgesamt 21 Katalysatorfestbetten aus Vanadiumphosphoroxid, das auf einem Träger aus Aluminiumoxid aufgebracht ist, also durch 21 Reaktionszonen. Jeweils nach einer Reaktionszone befindet sich eine Wärmeaustauschzone, in der das Prozessgas gekühlt wird, bevor es in die nächste Reaktionszone eintritt. Das eingangs der ersten Reaktionszone verwendete Prozessgas enthält 2 mol-% Butan, 20 mol-% Sauerstoff, und 78 mol-% Inertgase (Stickstoff, Wasserdampf). Der absolute Eingangsdruck des Prozessgases direkt vor der ersten Reaktionszone beträgt 3,13 bar. Die Länge der Katalysatorfestbetten, also der Reaktionszonen, beträgt stets 0,23 m. Es erfolgt keine Nachdosierung von Gas vor den einzelnen Katalysatorstufen. Die Verweilzeit in der Anlage insgesamt beträgt 1,6 Sekunden.In In this example, the process gas flows over total 21 fixed catalyst beds of vanadium phosphorous oxide, which on a Support made of aluminum oxide is applied, ie by 21 Reaction zones. Each after a reaction zone is a Heat exchange zone in which the process gas is cooled before it enters the next reaction zone. The contains at the beginning of the first reaction zone used process gas 2 mol% of butane, 20 mol% of oxygen, and 78 mol% of inert gases (nitrogen, Steam). The absolute inlet pressure of the process gas directly before the first reaction zone is 3.13 bar. The length the fixed catalyst beds, so the reaction zones is always 0.23 m. There is no replenishment of gas before the individual Catalyst stages. The residence time in the plant is total 1.6 seconds.

Die Ergebnisse sind in 2 gezeigt. Hierbei sind auf der x-Achse die einzelnen Reaktionszonen aufgeführt, so dass ein räumlicher Verlauf der Entwicklungen im Verfahren sichtbar wird. Auf der linken y-Achse ist die Temperatur des Prozessgases angegeben. Der Temperaturverlauf über die einzelnen Reaktionszonen hinweg ist als dicke, durchgezogene Linie dargestellt. Auf der rechten y-Achse ist der Gesamtumsatz an Butan, sowie die Selektivität von Maleinsäureanhydrid angegeben. Der Verlauf des Umsatzes über die einzelnen Reaktionszonen hinweg ist als dicke gestrichelte Linie dargestellt. Der Verlauf der Selektivität, als dünne durchgezogene Linie.The results are in 2 shown. Here, the individual reaction zones are listed on the x-axis, so that a spatial course of developments in the process is visible. The temperature of the process gas is indicated on the left y-axis. The temperature profile across the individual reaction zones is shown as a thick, solid line. On the right y-axis the total conversion of butane, and the selectivity of maleic anhydride is given. The course of the conversion over the individual reaction zones is shown as a thick dashed line. The course of selectivity, as a thin solid line.

Man erkennt, dass die Eingangstemperatur des Prozessgases vor der ersten Reaktionszone etwa 405°C beträgt. Durch die exotherme Reaktion zu Maleinsäureanhydrid unter adiabaten Bedingungen steigt die Temperatur in der ersten Reaktionszone auf etwa 440°C, bevor das Prozessgas in der nachgeschalteten Wärmeaustauschzone wieder abgekühlt wird. Die Eingangstemperatur vor der nächsten Reaktionszone beträgt etwa 400°C. Durch exotherme adiabate Reaktion steigt sie wieder auf etwa 440°C. Die Abfolge aus Erwärmung und Kühlung setzt sich weiter fort. Die Eingangstemperaturen des Prozessgases vor den einzelnen Reaktionszonen ändert sich im Verfahrensverlauf hin zu einem Wert von etwa 420°C.you detects that the inlet temperature of the process gas before the first Reaction zone is about 405 ° C. By the exothermic Reaction to maleic anhydride under adiabatic conditions the temperature in the first reaction zone rises to about 440 ° C, before the process gas in the downstream heat exchange zone is cooled again. The inlet temperature before the next Reaction zone is about 400 ° C. By exothermic adiabatic reaction increases again to about 440 ° C. The Sequence of heating and cooling continues continued. The inlet temperatures of the process gas in front of the individual Reaction zones change in the course of the process towards a value of about 420 ° C.

Es wird ein Umsatz an Butan von 80,3 mol-% erhalten. Die Selektivität wird zu 73,6 mol-% erhalten. Die erzielte Raum-Zeit-Ausbeute bezogen auf die eingesetzte Masse Katalysator beträgt 0,07 kgMaleinsäureanhydrid/kgKath.A conversion of butane of 80.3 mol% is obtained. The selectivity is obtained at 73.6 mol%. The space-time yield obtained based on the mass of catalyst used is 0.07 kg maleic anhydride / kg cat h.

Beispiel 2:Example 2:

In diesem Beispiel strömt das Prozessgas durch insgesamt 24 Reaktionszonen, in Form von Monolithen mit Kanaldurchmessern der Monolithe von 1 mm, die mit dem im Beispiel 1 verwendeten Katalysator beschichtet sind. Jeweils nach einer Reaktionszone befindet sich eine Wärmeaustauschzone, in der das Prozessgas gekühlt wird, bevor es in die nächste Reaktionszone eintritt. Das eingangs verwendete Prozessgas enthält nun 2 mol-% Butan, 48 mol-% Sauerstoff und lediglich 50 mol-% Inertgase. Der Eingangsdruck vor der ersten Reaktionszone ist identisch zu jenem aus Beispiel 1. Die Länge der Reaktionszonen beträgt konstant 0,2 m. Die Katalysatormenge gemäß Beispiel 1 beschichtet auf den Monolithen beträgt 35 Gew.-%. Es erfolgt keine Nachdosierung von Gas vor den einzelnen Katalysatorstufen. Die Verweilzeit in der Anlage beträgt insgesamt 5,2 Sekunden.In this example, the process gas flows through a total of 24 reaction zones, in the form of monoliths with channel diameters of the monoliths of 1 mm, which are coated with the catalyst used in Example 1. Each after a reaction zone is a heat exchange zone in which the process gas is cooled before it enters the next reaction zone. The process gas used at the beginning now contains 2 mol% of butane, 48 mol% of oxygen and only 50 mol% of inert gases. The inlet pressure before the first reaction zone is identical to that of Example 1. The length of the reaction zones is constantly 0.2 m. The amount of catalyst coated according to Example 1 on the monoliths is 35 wt .-%. It takes place no replenishment of gas before the individual catalyst stages. The residence time in the system is a total of 5.2 seconds.

Die Ergebnisse sind in 3 gezeigt. Hierbei sind auf der x-Achse die einzelnen Reaktionszonen aufgeführt, so dass ein räumlicher Verlauf der Entwicklungen im Verfahren sichtbar wird. Auf der linken y-Achse ist die Temperatur des Prozessgases angegeben. Der Temperaturverlauf über die einzelnen Reaktionszonen hinweg ist als dicke, durchgezogene Linie dargestellt. Auf der rechten y-Achse ist der Gesamtumsatz an Butan, sowie die Selektivität von Maleinsäureanhydrid angegeben. Der Verlauf des Umsatzes über die einzelnen Reaktionszonen hinweg ist als dicke gestrichelte Linie dargestellt. Der Verlauf der Selektivität, als dünne durchgezogene Linie.The results are in 3 shown. Here, the individual reaction zones are listed on the x-axis, so that a spatial course of developments in the process is visible. The temperature of the process gas is indicated on the left y-axis. The temperature profile across the individual reaction zones is shown as a thick, solid line. On the right y-axis the total conversion of butane, and the selectivity of maleic anhydride is given. The course of the conversion over the individual reaction zones is shown as a thick dashed line. The course of selectivity, as a thin solid line.

Man erkennt, dass die Eingangstemperatur des Prozessgases vor der ersten Reaktionszone etwa 395°C beträgt. Durch die exotherme Reaktion zu Maleinsäureanhydrid unter adiabaten Bedingungen steigt die Temperatur in der ersten Reaktionszone auf etwa 470°C, bevor das Prozessgas in der nachgeschalteten Wärmeaustauschzone wieder abgekühlt wird. Die Eingangstemperatur vor der nächsten Reaktionszone beträgt etwa 425°C. Durch exotherme adiabate Reaktion steigt sie wieder auf etwa 470°C. Die Abfolge aus Erwärmung und Kühlung setzt sich weiter fort. Die Eingangstemperaturen des Prozessgases vor den einzelnen Reaktionszonen ändert sich im Verfahrensverlauf auf einen Wert von etwa 455°C. Es kann weiter unter Verwendung eines höheren Anteils an Sauerstoff gearbeitet werden, ohne Explosionsgefahr befürchten zu müssen, da die Verwendung von Monolithen mit den ausgewählte Kanaldurchmesser dies zu unterdrücken vermögen.you detects that the inlet temperature of the process gas before the first Reaction zone is about 395 ° C. By the exothermic Reaction to maleic anhydride under adiabatic conditions the temperature in the first reaction zone rises to about 470 ° C, before the process gas in the downstream heat exchange zone is cooled again. The inlet temperature before the next Reaction zone is about 425 ° C. By exothermic adiabatic reaction increases again to about 470 ° C. The Sequence of heating and cooling continues continued. The inlet temperatures of the process gas in front of the individual Reaction zones changes to one during the process Value of about 455 ° C. It can continue using a higher proportion of oxygen, without risk of explosion to fear, because the use of monoliths to suppress this with the selected channel diameter capital.

Es wird ein Umsatz von 90,8% des eingangs der ersten Reaktionszone eingesetzten Butan, errechnet aus der verbleibenden Masse ausgangs der letzten Reaktionszone, erhalten. Die Selektivität beträgt bezüglich Maleinsäureanhydrid etwa 71,6 mol-%. Die erzielte Raum-Zeit-Ausbeute bezogen auf die eingesetzte Masse Katalysator beträgt 0,07 kgMaleinsäureanhydrid/kgKath.It is a conversion of 90.8% of the input of the first reaction zone butane, calculated from the remaining mass output of the last reaction zone obtained. The selectivity is about 71.6 mol% with respect to maleic anhydride. The space-time yield obtained based on the mass of catalyst used is 0.07 kg maleic anhydride / kg cat h.

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Claims (16)

Verfahren zur Herstellung von Maleinsäureanhydrid aus Butan und Sauerstoff in Gegenwart heterogener Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, dass es 10 bis 60 hintereinander geschaltete Reaktionszonen mit adiabaten Bedingungen umfasst.Process for the preparation of maleic anhydride from butane and oxygen in the presence of heterogeneous catalysts, characterized in that it comprises 10 to 60 consecutive reaction zones with adiabatic conditions. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es 12 bis 50, bevorzugt 14 bis 40 hintereinander geschaltete Reaktionszonen mit adiabaten Bedingungen umfasst.Method according to claim 1, characterized in that that it is 12 to 50, preferably 14 to 40 connected in series Reaction zones with adiabatic conditions includes. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangstemperatur des in die erste Reaktionszone eintretenden Prozessgases 10 bis 360°C, bevorzugt von 50 bis 390°C, besonders bevorzugt von 100 bis 410°C beträgt.A method according to claim 1 or claim 2, characterized characterized in that the inlet temperature of the first reaction zone entering process gas 10 to 360 ° C, preferably from 50 to 390 ° C, more preferably from 100 to 410 ° C. is. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der absolute Druck am Eingang der ersten Reaktionszone zwischen 1 und 7 bar, bevorzugt zwischen 1,5 und 6 bar, besonders bevorzugt zwischen 2 und 5 bar beträgt.Method according to Claims 1 to 3, characterized that the absolute pressure at the entrance of the first reaction zone between 1 and 7 bar, preferably between 1.5 and 6 bar, more preferably between 2 and 5 bar. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Prozessgases in allen Reaktionszonen zusammen zwischen 0,1 und 30 s, bevorzugt zwischen 0,2 und 15 s, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 7 s beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the residence time of the process gas in all reaction zones together between 0.1 and 30 s, preferably between 0.2 and 15 s, more preferably between 0.5 and 7 s. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoren auf Aluminiumoxid geträgertes Vanadium-Phosphor-Mischoxide umfassen.Method according to claim 5, characterized in that that the catalysts on alumina-supported vanadium-phosphorus mixed oxides include. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoren in Festbettanordnung vorliegen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the catalysts in a fixed bed arrangement available. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoren als Monolithen vorliegen.Method according to claim 7, characterized in that that the catalysts are present as monoliths. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Monolith Kanäle mit einem Durchmesser von 0,1 bis 3 mm, bevorzugt von 0,2 bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,5 bis 1,5 mm umfasst.Method according to claim 8, characterized in that that the monolith channels with a diameter of 0.1 to 3 mm, preferably from 0.2 to 2 mm, particularly preferably from 0.5 up to 1.5 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoren in Fließbettanordnung vorliegen.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the catalysts in fluidized bed arrangement available. Verfahren nach den Ansprüchen 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoren in Schüttungen von Partikeln mit mittleren Partikelgrößen von 1 bis 10 mm, bevorzugt 1,5 bis 8 mm, besonders bevorzugt von 2 bis 6 mm vorliegen.Method according to claims 7 or 10, characterized in that the catalysts in beds of particles with average particle sizes of 1 to 10 mm, preferably 1.5 to 8 mm, more preferably from 2 to 6 mm. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich nach mindestens einer Reaktionszone wenigstens eine Wärmeaustauschzone befindet, durch die das Prozessgas geleitet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that after at least one reaction zone at least one heat exchange zone is located, through the the process gas is passed. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich nach jeder Reaktionszone wenigstens eine, bevorzugt eine Wärmeaustauschzone befindet, durch die das Prozessgas geleitet wird.Method according to claim 12, characterized in that that after each reaction zone at least one, preferably one Heat exchange zone is located, through which the process gas passed becomes. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen einer Reaktionszone und einer Wärmeaustauschzone mindestens eine Wärmeisolationszone befindet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that between a reaction zone and a heat exchange zone at least one heat insulation zone located. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich um jede Reaktionszone eine Wärmeisolationszone befindet.Method according to claim 14, characterized in that that around each reaction zone a heat insulation zone located. Reaktorsystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Zuleitungen (Z) für ein Prozessgas umfassend Butan und Sauerstoff oder für mindestens zwei Prozessgase, von denen mindestens eines Butan und mindestens eines Sauerstoff umfasst und 10 bis 60 hintereinander geschaltete Reaktionszonen (R) in Form von Festbetten eines heterogenen Katalysators umfasst, wobei sich zwischen den Reaktionszonen Wärmeisolationszonen (I) in Form von Isolationsmaterial und zwischen diesen Wärmeaustauschzonen (W) in Form von Plattenwärmetauschern befinden, die mit den Reaktionszonen über Zu- und Ableitungen für die Prozessgase verbunden sind und die Zu- und Ableitungen für ein Kühlmedium umfassen.Reactor system for carrying out a process according to one of the preceding claims, characterized that there are supply lines (Z) for a process gas comprising butane and oxygen or for at least two process gases, from which comprises at least one butane and at least one oxygen and 10 to 60 successive reaction zones (R) in the form of fixed beds of a heterogeneous catalyst, wherein between the reaction zones heat insulation zones (I) in Form of insulation material and between these heat exchange zones (W) are in the form of plate heat exchangers with the reaction zones via inlets and outlets for the process gases are connected and the inlets and outlets for comprise a cooling medium.
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