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Katalytisches Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Säuren und
Estern Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von ungesättigten niederen
aliphatischen Säuren und Estern solcher Säuren durch katalytische Oxydehydrierung
der entsprechenden gesättigten Säuren und Ester.
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Die katalytische Dehydrierung von niederen Alkansäuren und ihren Estern
ist bekannt. Ein bekanntes Verfahren wird unter Verwendung eines Metalloxidkatalysators,
jedoch ohne Gegenwart von molekularem Sauerstoff während der Dehydrierung durchgeführt.
Bei einem solchen Verfahren wird der Katalysator rasch desaktiviert und erfordert
eine häufige Regenerierung. Das Verfahren arbeitet mit verhältnismäßig geringem
Umsatz pro Durchgang, woraus sich hohe Betriebskosten und ein großer Raumbedarf
für Vorrichtungen ergeben, wie die Werte zeigen, die in Imid. tng.
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Chem. Prod. Res. and Developinent, Bd. II, Seite 287 (1963) und der
USA-PatentschrifL 2 945 057 angegeben sind.
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Andere bekannte Verfahren zur Dehydrierung von niederen Alkansäuren
und ihren Estern werden mit einem sletallsulfid als Oxydationsmittel, jedoch wiederum
ohne molekularen Sauerstoff durchgeführt. In diesem Verfahren wirkt das etallsulfid
als mildes Oxydationsmittel, das chemisch reduziert wird und eine häufige Regenerierung
erfordert (vergleiche USA-Patentschrift 3 370 07).
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"Oxydehydrierung" ist eine Bezeichnung, die zur Beschreibung von Verfahren
zur Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff in Gegenwart eines Katalysators
verwendet worden ist. Wegen der relativen Instabilität von niederen aliphatischen
Säuren und Estern, beispielsweise im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen, wäre normalerweise
zu erwarten, daß solche Säuren oder Ester in Gegenwart von Sauerstoff bei Temperaturen,
die bei Oxydehydrierungsverfahren angewandt werden, oxydiert, zersetzt oder in anderer
Weise unselektiv abgebaut werden, und daß deshalb andere Verfahren erforderlich
sein würden.
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Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Säuren
und Estern durch Dehydrierung einer Verbindung der Formel
gefunden, worin R1, R2, R3 und R4 Wasserstoffatome oder niedere Alkylreste mit 1
bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man (a) die
Säure oder den Ester verdampft; (b) Sauerstoffgas in die Säure oder den Ester zur
Bildung einer reaktiven Mischung einführt; (c) die reaktive Mischung bei einer Temperatur
von 250 bis 600 Grad C mit einem calcinierten gefällten Phosphat
in
Berührung bringt, das Wismut, Eisen und gegebenenfalls Blei in Verhältnissen enthält,
die durch die Formel xBi.Fe.n Pb gegeben sind, worin, bezogen auf ein Atom Eisen
in dem atalysator, x einen Wert von 0,1 bis 12 entsprechend dem Anteil an Wismutatomen
in dem Katalysator und n einen Wert von 0 bis 12 entsprechend dem Anteil an Bleiatomen
in dem Katalysator hat, und (d) das so erhaltene Reaktionsprodukt kondensiert. In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren weiter dadurch
gekennzeichnet, daß das gesamte Sauerstoffbeschickungsgas in Anteilen während des
Verfahrens zugeführt wird.
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Aus wirtschaftlichen Gründen ist Atmosphärendruck ein bevorzugter
Druck, das Verfahren kann aber gewünschtenfalls bei Drucken im Bereich von etwa
0,3 Atmosphären bis etwa 10 Atmosphären oder darüber durchgeführt werden. Es wurde
gefunden, daß Wasser, das während der Umsetzung als Wasserdampf vorliegt, die Verfahrensergebnisse
verbessert.
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Das Verhältnis von Sauerstoff zu gesättigter Säure oder gesättigtem
Ester in der Beschickungsmischung beträgt vorzugsweise etwa 1 Grammatom pro Mol
Säure oder Ester, das Verfahren kann aber mit Mischungen durchgeführt werden, die
ein Verhältnis von etwa 0,1 bis etwa 6 Grammatome Sauerstoff pro Triol zu dehydrierender
Verbindung aufweisen.
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In der einfachsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die gasförmige ungesättigte Säure oder ein entsprechender Ester mit gasförmigem
Sauerstoff vermischt, der an einer einzigen Beschickungsstelle eingeführt wird,
die vor der Reaktionszone gelegen ist. Die Anwendung einer einzigen Sauerstoffbeschickungsstelle
hat
jedoch den iiachteil, daß eine Erhöhung des Anteils an Sauerstoff
in der Beschickung zur Erhöhung des Umsatzes der gesättigten Säure oder des gesättigten
Esters zu der entsprechenden ungesättigten Verbindung zu ernsthaften Verlusten an
Produktselektivität führen kann. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen wird daher
die gesamte Sauerstoffbeschickung für die Reaktion in Anteilen an verschiedenen
im Abstand voneinander angeordneten Stellen längs des Wegs des Säure- oder Esterreaktanten
durch die katalytische Reaktionszone eingeleitet. Eine solche Zufuhr von Sauerstoff
in Stufen ermöglicht die Einführung größerer Gesamtverhältnisse von Sauerstoff zu
dem Reaktionsteilnehmerstrom, wodurch ein erhöhter Umsatz zu dem gewünschten Produkt
ohne wesentliche Einbuße an Produktselektivität erzielt wird. In manchen Fällen
führt die in Stufen erfolgende Sauerstoffzufuhr selbst bei Anwendung größerer Anteile
an Sauerstoff zu verbesserter Produktselektivität.
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Katalysatoren zur Anwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren können
durch Präzipitation von Phosphaten von Wismut, Eisen und Blei, falls Blei verwendet
wird, aus wässriger Lösung durch Umsetzung löslicher Salze dieser Metalle mit Phosphorsäure
oder Ammoniumphosphat oder einem anderen reaktiven löslichen Phosphat hergestellt
werden. Der Niederschlag von Metallphosphaten wird gewaschen und getrocknet und
dann bei Temperaturen von etwa 400 bis etwa 600 Grad C calciniert. Calcinierte Phosphate
der beschriebenen Art, die verschiedene Anteile an Wismut, eisen und, falls verwendet,
Blei aufweisen, haben sich als Katalysatoren für die erfindungsgemäßen Zwecke wirksam
erwiesen.
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Die für die erfindungsgemäßen Zwecke geeigneten Dehydrierunqskatalysatoren
sind calcinierte gefällte gemischte Phosphate von Eisen, Wismut und, in einigen
Ausführungsformen, Blei.
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Die geeigneten Katalysatoren lassen sich zweckmäßig durch folgende
Formel wiedergeben xBi.Fe.n Pb, worin, bezogen auf ein Atom Eisen in dem Katalysator,
x einen Wert von 0,1 bis 12 entsprechend dem Anteil an Wismutatomen in dem Katalysator
und n einen Wert von O bis 12 entsprechend dem Anteil an Bleiatomen in dem Katalysator
hat. Selbstverständlich enthält der Katalysator außerdem Phosphor und Sauerstoff,
deren Anteile jedoch nicht kritisch sind und von der Dauer und Temperatur der Calcinierung
abhängen. Die Hauptmenge des Phosphor- und Sauerstoffgehalts liegt zwar als Phosphat
vor, es ist jedoch möglich, daß etwas Sauerstoff mit metallischen Anteilen des Katalysators
zu Metalloxid verbunden ist, obwohl ein solcher Gehalt nicht durch Analyse ermittelt
werden kann.
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Der Katalysator kann in seiner calcinierten Form ohne zusätzlichen
Träger oder auf einem Katalysatorträger, zum Beispiel einem geeigneten Aluminiumoxid-
oder Siliciumdioxidsubstrat, angewandt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein Volumenteil körnige Teilchen des calcinierten Katalysators mit etwa 5 bis
etwa 20 Volumenteilen Quarzkörnern oder anderen inerten Teilchen in einem Katalysatorfestbett
dispergiert, durch das die Beschickungsgasmischung geleitet wird.
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Die Säure oder der Ester, die dehydriert werden sollen, werden verdampft
und in gasförmigem Zustand mit Sauerstoff oder mit einer Mischung von Gasen, die
freien molekularen Sauerstoff enthalten, vermischt. Eine Gasbeschickunysmischung,
die diese Gase enthält, wird vorgewärmt
und mit dem Katalysator
bei einer Reaktionstemperatur in Berührung gebracht, die gewöhnlich im Bereich von
etwa 250 bis etwa 600 Grad C liegt.
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Die Kontaktzeit wird in Zeiteinheiten angegeben und als Verhältnis
von Katalysatorvolumen zu Gesamtgasbeschickungsgeschwindigkeit, zum Beispiel in
1 Katalysator pro 1 Gasbeschickung pro Sekunde, bei Normaldruck und ormaltemperatur
(0 Grad C und 760 mm Hg) , berechnet unter der Annahme idealen Gasverhaltens, angegeben.
Das Katalysatorvolumen für diese Berechnung wird als das Schüttvolumen definiert,
das von dem Katalysator in dem Reaktor bei Raumtemperatur ohne Durchfluß eingenommen
wird, und umfaßt nicht das Volumen, das von irgend einem inerten Material, zum Beispiel
Quarzkörnern, das sich ebenfalls in dem Reaktor befinden kann, eingenommen wird.
Für diese Berechnung werden sämtliche Gase in dem Beschickungsgasstrom in das gesamte
Gasbeschickungsvolumen einbezogen.
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Die Dehydrierung kann mit Kontaktzeiten von etwa 0,2 bis etwa 60 Sekunden
oder darüber durchgeführt werden. Bei einem Festbett ist die optimale Kontaktzeit
gewöhnlich niedriger als bei einem Fiießbett.
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Der Reaktionsdruck kann zweckmäßig Atmosphärendruck oder ein bei Atmosphärendruck
liegender Druck sein, obwohl gewünschtenfalls auch andere Drucke angewandt werden
können.
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Die optimale Sauerstoffkonzentration in dem Beschickungsgas beträgt
gewöhnlich etwa 1 Grammatom Sauerstoff pro Mol Säure oder Ester, die Konzentration
für optimalen Betrieb kann jedoch unter abgeänderten Bedingungen von etwa 0,2 bis
etwa 3 Grammatomen pro Mol reichen. Vorzugsweise soll die molare Konzentration an
Säure oder Ester, die dehydriert werden sollen, etwa 20 Mol-9 des gesamten Beschickungsstroms
nicht überschreiten, und der Gasbeschickungsstrom kann auf die gewünschte Konzentration
verdünnt
werden, indem Stickstoff oder ein anderes Inertgas, zum Beispiel Argon oder dergleichen,
in den Beschickungsstrom im erforderlichen Maße zur Erzielung der gewünschten Verdünnung
eingeführt wird, wobei das Optimum gewöhnlich im Bereich von 2 bis 15 Mol-2 Säure
oder Ester in dem Beschickungsstrom liegt.
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Es wurde gefunden, daß Wasser, das in Form von Wasserdampf in der
Beschickungsgasmischung vorhanden ist, die Produkt ausbeute verbessert und gegebenenfalls
in Mengen bis zu etwa 40 IIol H20 pro Mol Säure oder Ester in dem Beschickungsstrom
vorhanden sein kann. Die optimale Konzentration liegt gewöhnlich im Bereich von
0,5 bis 20 Mol H2° pro Mol Säure oder Ester in der Beschickungsgasmischung.
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Der Gasbeschickungsstrom wird mit dem Katalysator in Berührung gebracht,
der in fester Form verwendet wird.
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Der feste Katalysator kann in jeder geeigneten Weise unter Anwendung
der üblichen Maßnahmen zum Kontaktieren eines festen Katalysators mit gasförmigen
Reaktionsteilnehmern verwendet werden, zum Beispiel als Katalysatorfestbett, als
Katalysatorfließbett und dergleichen.
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Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert.
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atalysatorherstellung -ethode A ¢,2 g Te(Mol3)3 9 1120 und 48,5 g
Bi(N03)3 . 5 II>O
werden in 1 n Hin03 zu einer Lösung mit einem
Volumen von 150 ml gelöst. Um die Auflösung der Salze zu beschleunigen, kann etwas
Wärme angewandt werden. Die Lösung wird entweder mit destilliertem Wasser oder mit
1 n Salpetersäure auf ein Volumen von 500 ml verdünnt, und dann werden 500 ml einer
wässrigen Lösung, die 132 g (NH4) 2HP04 enthält, langsam unter Rühren zugesetzt.
Es entsteht ein milchiger Niederschlag, der von der Flüssigkeit abfiltriert und
mit 1 l destilliertem Wasser gewaschen wird.
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Der Filterkuchen wird über Nacht bei 30 Grad C getrocknet und dann
2 Stunden bei 480 bis 600 Grad C calciniert.
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Der calcinierte Kuchen wird zur Verwendung als fester Katalysator
zu Körnern mit einer Größe zwischen 0,59 und 0,50 mm (-30 + 35 mesh) zerkleinert.
Der calcinierte Katalysator hat eine nominelle Zusammensetzung von 2 Atomen Bi auf
1 Atom Fe sowie Phosphor und Sauerstoff. Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise
wird mit der Ausnahme wiederholt, daß 48,5 g Bi(N03)3 . 5 H20 und 40,4 g Fe(N03)3
. 9 H20 zur Herstellung eines Kataiysators verwendet werden, der 1 Atom Bi auf 1
Atom F<e sowie Phosphor und Sauerstoff enthält. Nach der gleichen Arbeitsweise
wird unter Verwendung von 60,6 g Bi(1403)3 . 5 H20 und 20,2 g Fe(1X03)3 . 9 H20
folgende
Zusammensetzung hergestellt: 2,5 Atome Bi auf 1- Atom Fe sowie Phosphor und Sauerstoff.
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Methode B Methode A wird mit der Ausnahme wiederholt, daß der Lösung,
die Wismut- und Eisensalz enthält, vor der Verdünnung 9,96 g Pb(N03)2 zugesetzt
werden. Das Atomverhältnis der Metalle beträgt 2 Atome Bi, 1 Atom Fe und 0,6 Atome
Pb.
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Katalytisches Verfahren Für jedes der nachstehend beschriebenen Beispiele
1 bis 9 werden der Umsatz und die Selektivität, bezogen auf die Gesamtmenge an Isobuttersäure
in dem Beschickungsstrom in Gramm, und die aus dem Produktstrom während des gesamten
Versuchs gewonnene Gesamtmenge an Isobuttersäure und Methacrylsäure in Gramm ermittelt.
Der Umsatz in Prozent ist als der prozentuale Anteil der zu dehydrierenden Verbindung
definiert, der unabhängig vom entstehenden Produkt tatsächlich umgewandelt wird,
und wird durch Subtraktion der Molmenge der gewonnenen Verbindung von der Molmenge
der eingespeisten Verbindung, Division dieser Differenz durch die Molmenge der zugeführten
Verbindung und anschließende Multiplikation mit 100 berechnet. Die Selektivität
in Prozent ist als der prozentuale Anteil der insgesamt umgeseLzten und verbrauchten
Verbindung definiert, der zu dem gewünschten Produkt umgesetzt wird, das heilt in
die dehydrierte Säure oder den dehydrierten Ester als L'rcdukt umgewandelt wird.
Die Selektivität in Prozent wird
entsprechend durch Division der
gewonnenen Molmenge des gewünschten Produ]ts durch die Differenz zwischen der zugeführten
Molmenge der Reaktionsteilnehmerverbindung und der zurückgewonnenen Molmenge der
gleichen Reaktionsteilnehmerverbindung und anschließende Multiplikation mit 100
berechnet.
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Beispiele 1-9 Die nach einer der Methoden A und B hergestellten Katalysatorkörner
werden jeweils in entsprechenden Ansätzen mit Quarzkörnern mit einer Größe zwischen
0,59 und O,b0 mm (-30 +35 mesh) vermischt, und in einen zylindrischen Ratalysatorfestbettreaktor
eingefüllt. Für eine Kontaktzeit von 0,27 Sekunden wird eine iIischung aus 4,1 ccm
Katalysator und 20 ccm Quarz verwendet. Für eine Kontaktzeit von 0,09 Sekunden wird
eine Mischung aus 1,5 ccm Katalysator und 25 ccm Quarz verwendet. Flüssige Beschickunaskomponenten
werden kontinuierlich verdampft und mit den gasförmigen Beschickungskomponenten
vermischt und die gemischten Gase werden vorgewärmt und dann in den Reaktor unter
den für jedes Beispiel in Tabelle I angegebenen Bedingungen eingeleitet.
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Der Umsatz und die Selektivität in , die für jedes Beispiel in Tabelle
I angegeben sind, wurden durch gaschromatographische Analyse des aus dem Reaktor
abgezogenen Produktstroms ermittelt. Die gomponenten des Produkts-troms können durch
übliche Trennmethoden getrennt werden.
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T a b e l l e I Oxydehydrierung von Isobuttersäure (IBA) zu Methacrylsäure
Alle Beschickungsströme enthalten 5,7 Molprozent IBA mit den angegebenen Anteilen
an Sauerstoff und Wasserdampf und sind mit Stickstoff verdünnt.
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Mol Wasser- Kontakt- Reak-Katalysator Atomverhältnis Mol O2 dampf
zeit, tions- Selekti-Bei- hergestellt der Metalle im pro pro Mol Sekun- temp. Umsatz,
vität spiel nach Methode Katalysator Mol IBA IBA den Grad C % % 1 A Bi, Fe 1 4 0,27
400 82 37 2 A 2,5 Bi, Fe 1 4 0,27 315 33 40 3 A 2 Bi, Fe 1 0 0,27 350 26 47 4 A
2 Bi, Fe 1 4 0,27 350 44 56 5 A 2 Bi, Fe 0,6 10 0,09 450 63 74 6 A 2 Bi, Fe 0,6
4 0,09 450 57 70 7 B 2 Bi, Fe, 0,6 Pb 0,6 0 0,27 400 41 56 8 B 2 Bi, Fe, 0,6 Pb
0,6 10 0,09 450 66 78 9 B 2 Bi, Fe, 0,6 Pb 0,25 10 0,09 400 29 82
B
e i s p i e 1 10 Unter Anwendung der gleichen Vorrichtung und der gleichen Verfahrensmaßnahmen
wie in den vorhergehenden Beispielen 1 bis 9 wird Methylisobutyrat zu Methylmethacrylat
dehydriert. Als Katalysator wird der nach Methode B hergestellte verwendet. Der
gemischte Gasbeschickungsstrom enthält 5,7 Molprozent Methylisobutyrat zusammen
mit 0,9 Mol Sauerstoff und 10 Mol Wasserdampf pro Mol Isobutyrat und ist mit Stickstoff
verdunnt. Die Reaktionstemperatur beträgt 450 Grad C und die Kontaktzeit 0,09 Sekunden.
Es wird ein Umsatz von 58 »- und eine Selektivität von 39 % erzielt.
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4 % der nicht dehydrierten Beschickung werden zu Isobuttersäure und
67 % des dehydrierten Produkts zu Methacrylsäure hydrolysiert. Umsatz und Selektivität
sind unter Einbeziehung der hydrolysierten Beschickung und des hydrolysierten Produkts
so berechnet, als ob diese nicht hydrolysiert wären.
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B e i s p i e 1 e 11 - 23 Es wird ein Reaktor mit 2 Festbettkatalysatorzonen
verwendet, die durch eine Mischzone getrennt sind, in der aus der ersten iKatalysatorzone
abströmende Stoffe mit Luft oder Sauerstoff, die von außen in den Reaktor eingeführt
werden, vermischt werden können, bevor die Mischung in die zweite Katalysatorzone
gelangt. Beide Katalysatorzonen sind mit gleichen Mengen an festem Katalysator gefüllt,
der calcinierte gemischte Phosphate von Wismut, Eisen und Blei enthält, worin die
Metalle in folgenden Atomverhältnissen vorliegen: 2 Bi - 1 Fe - 0,6 Pb.
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Dieser Katalysator wird nach der oben beschriebenen Methode B hergestellt.
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Der Reaktor wird auf 400 Grad C erwärmt und während jedes Versuchs
bei dieser Temperatur gehalten. Eine Beschickungsmischung mit 1 Mol Isobuttersäuredampf
auf 13,7 Mol H20 wird auf 400 Grad C vorgewärmt, in die erste Katalysatorzone eingeleitet
und durch den Reaktor geführt. Die Beschickungsgeschwindigkeit ist auf eine Gesamtkontaktzeit
in dem Reaktor von 0,17 bis 0,19 Sekunden eingestellt. Luft wird mit dem Beschickungsstrom
in den verschiedenen Verhältnissen eingeführt, die in Tabelle II für jeden Versuch
angegeben sind. Bei einigen Versuchen wird ferner zusätzliche Luft an der Mischzone
zwischen der ersten und zweiten Katalysatorzone in den in Tabelle II angegebenen
lengen eingeführt. Eine Reihe von sechs Versuchen wird bei 400 Grad C durchgeführt,
und dann wird für den Rest der 13 Versuche die Reaktortemperatur auf 450 Grad C
erhöht und bei dieser Temperatur gehalten. Der Produktstrom aus dem Reaktor wird
abgekühlt, um das ethacrylsäureprodukt und andere kondensierbare Anteile zu kondensieren.
Die nich-t kondensierbaren Stoffe werden gaschromatographisch analysiert. Das Kondensat
wird ebenfalls analysiert.
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Aus einer Produktstromanalyse, die für jeden Versuch durchgeführt
wird, wird der Gesamtumsatz von Isobuttersäure in Prozent und die Selektivität des
Umsatzes zu FiethacrylsYure in Prozent für jeden Versuch berechnet.
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Diese Prozentwerte für jeden Versuch sind in tabelle II angegeben.
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T a b e l l e II Katalysator: 2 Bi - 1 Fe - 0,6 Pb, Methode B; 5
1/2 - 6 % IBA, H2O/IBA - 13,7 Kontaktzeit: 0,17 - 0,19 Sekunden Luft, ml/min (Normal-
insgesamt eingeführte bedingungen) O2-Menge, Mol Bei- Temp. zu Beginn in 2. Stufe
insgesamt eingeführte Umsatz, Selektivität spiel Grad C eingeführt eingeführt IBA-Menge,
Mol % % 11 400 65 0 0,27 32 86 12 " 33 32 0,27 32 89 13 " 33 57 0,38 39 89 14 "
123 0 0,5 57 70 15 " 61 110 0,7 64 73 16 " 61 133 0,8 70 72 17 450 65 0 0,27 37
80 18 " 33 46 0,32 40 83 19 " 33 57 0,37 46 82 20 " 123 0 0,5 63 71 21 " 61 62 0,5
64 79 22 " 61 110 0,7 70 80 23 " 61 133 0,8 78 76
B e i s p i e
1 e 24 - 25 Es wird ein 5-Stufen-Reaktor mit fünf katalytischen Reaktionszonen verwendet,
die jeweils 1/5 des gesamten Katalysators enthalten und durch mischzone getrennt
sind. In jeder dieser Mischzonen kann ein Gas wie Luft oder Sauerstoff eingeführt
und mit dem Reaktionsteilnehmerstrom vermischt werden, wenn dieser von einer Katalysatorzone
zur nächsten strömt. Die gleiche Mischung aus Isobuttersäure und Wasserdampf, die
in Beispiel 11 verwendet wird, wird am ersten Beschickungseinlaß mit Luft in den
in Tabelle III angegebenen Mengen mit einer Geschwindigkeit eingeführt, die in den
fünf Stufen eine Gesamtkontaktzeit von 0,45 Sekunden ergibt. In Beispiel 24 wird
die gesamte Luft an der ersten Beschickungsstelle eingeführt. us wird der gleiche
Katalysator wie in Beispiel 11 verwendet. In Beispiel 25 wird in den 5-Stufen-Keaktor
der gleiche Gesamtanteil an Luft, jedoch in Fraktionen wie in Tabelle III angegeben
an dem ersten Beschickungseinlaß und an jeder der Mischzonen zwischen den fünf Reaktorstufen
eingeleitet. Der Umsatz der Isobuttersäure in Prozent und die Selektivität des Umsatzes
zu Methacrylsäure in Prozent, die in Tabelle III für beide Versuche angegeben sind,
wurden wie in Beispiel 11 berechnet. Der Reaktor wurde bei 425 Grad C betrieben.
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T a b e l l e III Katalysator: 2 Bi-1 Fe-0,6 Pb-3,4 P, Methode B;
5-6% IBA; H2O/IBA=13,7 Kontaktzeit=0,45 Sekunden 5 Stufen, Temp. 425 Grad C Luft,
ml/min (Normalbedingungen), eingeleitet in Stufe gesamte O2-Zufuhr, Mol Umsatz,
Selektivität Beispiel 1 2 3 4 5 gesamte IBA-Zufuhr, Mol % % 24 20 33 41 44 47 0,76
86 85 25 185 0 0 0 0 0,76 76 69
Ein Vergleich der Werte in den
Tabellen II und III zeigt einige der Vorteile, die durch Verwendung des Mehrstufenreaktors
Llit Zufuhr von Sauerstoff in Abständen längs des Wegs der Reaktionsteilnehmer durch
den Reaktor erzielt werden. beispielsweise ergibt ein Vergleich der Beispiele 11
und 14 in Tabelle II, daß eine Erhönung des Anteils an Sauerstoff an Beschickungseinlaß
den Umsatz erhöht, jedoch die Selektivität vermindeert. Die Beispiel 11, 12 und
13 zeigen, daß die Zufuhr von Sauerstoff in Stufen die Verwendung einer erhöhten
Gesamtsauerstoffzufuhr in zwei Stufen zu erheblicher Erhöhung des Umsatzes ohne
Linbuße an Selektivität ermöglicht. Die Beispiel 14, 15 und 16 zeigen das gleiche
ergebnis eines erhöhten Umsatzen, der ohne Einbuße an Selektivität durch Erhöhung
des gesamten Sauerstoffanteils mit stufenweiser Zuführung von Sauerstoff erzielt
wird. Tabelle III zeigt noci deutlicher die Vorteile der Sauerstoffzuführung in
Stufen durch die erhebliche Zunahme von Umsatz sowie Selektivität, die mit dem 5-Stufen-Reaktor
erzielt wird.