FR2525212A1 - PROCESS FOR CATALYTICALLY TRANSFORMING ALKANES AS UNSATURATED ALDEHYDES - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE TRANSFORMATION CATALYTIQUE D'ALCANES EN ALDEHYDES INSATURES. DANS CE PROCEDE INTEGRE EN DEUX ETAPES, L'ALCANE EST DESHYDROGENE 10, ET L'EFFLUENT, CONTENANT L'OLEFINE CORRESPONDANTE, H ET DES SOUS-PRODUITS EST ENVOYE DIRECTEMENT DANS UNE SECONDE ETAPE 12 D'OXYDATION DE L'OLEFINE EN L'ALHEHYDE INSATURE CORRESPONDANT, SANS OXYDATION IMPORTANTE DE H ET DES SOUS-PRODUITS. ON PEUT SEPARER L'ALDEHYDE 14 ET LES SOUS-PRODUITS 16 ET RECYCLER VERS LA PREMIERE ETAPE L'OLEFINE ET L'ALCANE INALTERES. L'EFFLUENT DE LA SECONDE ETAPE PEUT AUSSI ETRE OXYDE POUR TRANSFORMER L'ALDEHYDE INSATURE EN L'ACIDE INSATURE CORRESPONDANT. APPLICATION: TRANSFORMATION DE PROPANE ET ISOBUTANE EN ACROLEINE ET METHACROLEINE.PROCESS FOR THE CATALYTIC TRANSFORMATION OF ALKANES INTO UNSATURATED ALDEHYDES. IN THIS INTEGRATED TWO-STAGE PROCESS, THE ALKANE IS DEHYDROGEN 10, AND THE EFFLUENT, CONTAINING THE CORRESPONDING OLEFINE, H AND BY-PRODUCTS IS SENT DIRECTLY IN A SECOND STAGE 12 OF OLEFINE OXIDIZATION IN L ' CORRESPONDING UNSATURE ALHEHYDE, WITHOUT SIGNIFICANT OXIDATION OF H AND BY-PRODUCTS. THE ALDEHYDE 14 AND THE BY-PRODUCTS 16 CAN BE SEPARATED AND RECYCLED TO THE FIRST STAGE THE INALTERED OLEFINE AND ALKANE. THE EFFLUENT OF THE SECOND STAGE MAY ALSO BE OXIDIZED TO TRANSFORM THE INSATURE ALDEHYDE TO THE CORRESPONDING INSATURE ACID. APPLICATION: TRANSFORMATION OF PROPANE AND ISOBUTANE INTO ACROLEIN AND METHACROLEIN.
Description
L'invention concerne, de façon générale, la prépara-The invention relates generally to the preparation of
tion d'aldéhydes insaturés, d'acides insaturés et leurs esters Dans un aspect, l'invention concerne la préparation de la méthacroléine, qui est un précurseur de l'acide méthacrylique dans un procédé en deux étapes pour la fabri- cation de l'acide méthacrylique à partir de l'isobutylène In one aspect, the invention relates to the preparation of methacrolein, which is a precursor of methacrylic acid in a two-step process for the manufacture of methacrylic acid. methacrylic acid from isobutylene
ou de l'alcool butylique tertiaire.or tertiary butyl alcohol.
Dans des procédés typiques de l'art antérieur, on fait réagir l'isobutylène ou l'alcool butyrique tertiaire, en In typical processes of the prior art, isobutylene or tertiary butyric alcohol is reacted with
phase vapeur, avec de l'oxygène moléculaire sur un cataly- vapor phase, with molecular oxygen on a catalytic
seur pour produire la méthacroléine On sépare ensuite la to produce methacrolein Then the
méthacroléine et on la fait réagir avec de l'oxygène molécu- methacrolein and is reacted with molecular oxygen
laire en phase vapeur sur un catalyseur différent pour former l'acide méthacrylique On peut ensuite faire réagir l'acide méthacrylique avec un alcool convenable pour former Vapor phase on a different catalyst to form methacrylic acid Methacrylic acid can then be reacted with a suitable alcohol to form
un ester de l'acide méthacrylique.an ester of methacrylic acid.
Dans un autre aspect spécifique, l'invention concerne la préparation de l'acroléine, ou de l'acide acrylique, à partir du propane dans un procédé semblable à celui décrit In another specific aspect, the invention relates to the preparation of acrolein, or acrylic acid, from propane in a process similar to that described
pour l'obtention de la méthacroléine ou de l'acide métha- to obtain methacrolein or methacrylic acid
crylique. De manière générale, l'alimentation de ce procédé a été l'oléfine insaturée ou l'alcool qui lui équivaut On a considéré n'importe quel hydrocarbure saturé présent comme étant essentiellement inerte puisqu'il se produisait peu, sinon pas, d'oxydation Cependant, il existe une incitation économique pour l'utilisation d'alcanes comme matières crylique. In general, the feed of this process was the unsaturated olefin or the equivalent alcohol. Any saturated hydrocarbon present was considered to be essentially inert since it produced little, if any, oxidation. However, there is an economic incentive for the use of alkanes as raw materials
premières pour la préparation d'aldéhydes et acides insa- raw materials for the preparation of aldehydes and unsaturated
turés Par exemple, on sait déshydrogéner l'isobutane pour former de l'isobutylène destiné à servir dans ses nombreuses applications, comme la préparation de l'alcool butylique tertiaire, de l'oxyde de méthyle et de tertiobutyle, et du caoutchouc butyle De tels procédés de déshydrogénation peuvent servir à préparer l'isobutylène comme matière première pour les procédés connus de préparation de la méthacroléine Cependant, si l'on devait séparer et purifier l'isobutylène, cela constituerait une façon non économique de préparer la méthacroléine et l'acide méthacrylique Le même commentaire s'applique à la conversion du propane en For example, it is known to dehydrogenate isobutane to form isobutylene for use in its many applications, such as the preparation of tertiary butyl alcohol, methyl and tert-butyl rubber, and butyl rubber. Dehydrogenation processes can be used to prepare isobutylene as raw material for known methacrolein processes However, if isobutylene should be separated and purified, it would be an uneconomical way to prepare methacrolein and acid methacrylic The same comment applies to the conversion of propane into
acroléine ou en acide acrylique.acrolein or acrylic acid.
En général, on n'utilise généralement pas des procédés intégrés car il faut séparer les sous-produits de la déshy- In general, integrated processes are generally not used because the by-products must be separated from the dehy-
drogénation, puisqu'ils ne peuvent être présents dans l'uti- because they can not be present in the use of
lisation subséquente de l'oléfine sans créer une contamination du produit final Le présent procédé concerne un procédé intégré dans lequel on combine la déshydrogénation de l'isobutane avec l'oxydation de l'isobutylène résultant pour obtenir de la méthacroléine de façon continue et sans séparation intermédiaire de l'isobutylène On peut mettre The present process is directed to an integrated process in which the dehydrogenation of isobutane is combined with the oxidation of the resulting isobutylene to obtain methacrolein continuously and without separation. intermediate of isobutylene We can put
en oeuvre un procédé correspondant avec du propane comme ali- a corresponding process with propane as a food
mentation et produire de l'acroléine ou de l'acide acrylique. and produce acrolein or acrylic acid.
Des procédés présentant un intérêt à titre d'arrière- Processes of interest as back
plan technologique comprennent un procédé décrit dans le brevet US-A-3 470 239, dans lequel l'isobutane est la matière première d'un procédé de préparation de l'acide méthacrylique ou du méthacrylate de méthyle en passant par un hydroperoxyde de tertiobutyle comme intermédiaire L'isobutane est oxydé en un hydroperoxyde et sert ensuite à oxyder la méthacroléine Technological plan include a process described in US-A-3,470,239, wherein isobutane is the raw material of a process for preparing methacrylic acid or methyl methacrylate via a tertiary butyl hydroperoxide as Intermediate Isobutane is oxidized to a hydroperoxide and then used to oxidize methacrolein
en acide méthacrylique Dans cette oxydation, l'alcool buty- methacrylic acid In this oxidation, butyl alcohol
lique tertiaire est un sous-produit que l'on peut ensuite Tertiary liquefaction is a by-product that can be
utiliser comme matière première pour préparer de la méthacro- use as raw material to prepare methacrylate
léine dans un procédé classique d'oxydation Donc, l'isobutane lein in a classic oxidation process So isobutane
ne sert qu'indirectement de matière première pour la prépara- only indirectly serves as raw material for the preparation
tion de la méthacroléine.methacrolein.
Dans le brevet GB-A-1 340 891, on fait réagir l'isobu- In GB-A-1,340,891 isobutane is reacted with
tane et l'oxygène pour préparer de l'isobutylène et/ou de la méthacroléine sur divers catalyseurs à base d'oxydes de and oxygen to prepare isobutylene and / or methacrolein on various catalysts based on
métaux courants Puisque le taux de transformation de l'iso- Since the conversion rate of the iso-
butane est assez faible, on utilise de grandes concentrations butane is quite weak, we use high concentrations
de l'isobutylène de manière que la quantité nette d'isobuty- isobutylene so that the net amount of isobutylene
lène ou de méthacroléine que l'on produit suffise pour donner un procédé pratique Il est également indiqué que le propane or methacrolein that is produced is sufficient to give a practical process It is also indicated that propane
donne une réaction parallèle.gives a parallel reaction.
Un brevet récent, US-A-4 260 822, décrit un procédé A recent patent, US-A-4,260,822, discloses a method
pour l'oxydation directe de l'isobutane en acide méthacryli- for the direct oxidation of isobutane to methacrylic acid
que en une seule étape, utilisant cette fois encore de than in one step, using this time again from
grandes quantités d'isobutane pour surmonter le taux relati- large amounts of isobutane to overcome the relative
vement bas de transformation de l'isobutane en produit Dans ce cas également, il est indiqué que le propane est oxydé low conversion of isobutane into product In this case also, it is indicated that propane is oxidized
de la même façon en acide acrylique. in the same way in acrylic acid.
Les procédés en une seule étape ci-dessus ne sont pas économiques,puisque les taux de transformation sont assez faibles et nécessitent le traitement de quantités importantes d'une alimentation n'ayant pas réagi, avec du recyclage pour The one-step processes above are not economical, since the conversion rates are quite low and require the processing of large amounts of unreacted feed, with recycling for
produire un taux global élevé de transformation de l'isobu- produce a high overall rate of isobut conversion
tane De même, les catalyseurs n'ont typiquement pas la longue durée de service utile nécessaire pour des opérations Similarly, catalysts typically do not have the long useful life required for operations.
industrielles satisfaisantes.satisfactory industrial standards.
Puisque l'isobutylène possède un certain nombre d'uti- Since isobutylene has a number of uses
lisations autres que la préparation de l'acide méthacrylique, on a mis au point et développé un certain nombre de procédés pour transformer l'isobutane en isobutylène Dans le brevet US-A-3 784 483, on utilise un catalyseur au cobalt, fer et phosphore pour la déshydrogénation oxydante de l'isobutane en isobutylène ou du propane en propylène Le procédé du brevet GB-A-1 340 891 est semblable, sauf que l'on utilise généralement des rapports élevés de l'isobutane à l'oxygène (environ 4/1) Dans le brevet US-A-3 479 416, un procédé fonctionnant en l'absence de l'oxygène utilise un catalyseur à base d'un métal courant, en particulier un catalyseur contenant du chrome, du molybdène et du vanadium Dans un groupe de brevets dont un exemple type est US-A-4 083 883, on utilise un métal précieux, combiné à des métaux à rôle de promoteur sur un support, pour la déshydrogénation de Other than the preparation of methacrylic acid, a number of processes for converting isobutane to isobutylene have been developed and developed. In US-A-3,784,483, a cobalt, iron and phosphorus for the oxidative dehydrogenation of isobutane to isobutylene or propylene to propylene The process of GB-A-1340891 is similar except that high ratios of isobutane to oxygen (about 4/1) In US-A-3,479,416, a method operating in the absence of oxygen uses a catalyst based on a common metal, in particular a catalyst containing chromium, molybdenum and vanadium. In a group of patents of which a typical example is US-A-4,083,883, a precious metal, combined with carrier-promoting metals, is used for the dehydrogenation of
paraffines, notamment des paraffines normales. paraffins, especially normal paraffins.
Une autre approche est prise dans les brevets US-A- Another approach is taken in the US-A patents
3 692 701, US-A-4 005 985 et US-A-4 041 099 Dans ces pro- 3,692,701, US-A-4,005,985 and US-A-4,041,099.
cédés, on utilise de grandes quantités de vapeur d'eau pour déshydrogéner des butanes sur un catalyseur de platine-étain sur de l'aluminate de zinc avec une grande sélectivité d'obtention du butène correspondant, ou pour déshydrogéner transferred, large amounts of steam are used to dehydrogenate butanes on a platinum-tin catalyst on zinc aluminate with a high selectivity for obtaining the corresponding butene, or to dehydrogenate
du propane en propylène On obtient des taux de transforma- propylene propane conversion rates are achieved
tion relativement élevés Une déshydrogénation de paraffines sur des catalyseurs à base de titanate de zinc est également relatively high dehydrogenation of paraffins on zinc titanate catalysts is also
indiquée dans les brevets US-A-4 144 277 et US-A-4 176 140. disclosed in US-A-4,144,277 and US-A-4,176,140.
Dans une demande de brevet européen récemment publiée, no 42 252, on prépare l'isobutylène par déshydroisomérisation du n-butane sur un catalyseur supporté contenant un élément In a recently published European Patent Application No. 42,252, isobutylene is prepared by dehydroisomerization of n-butane over a supported catalyst containing an element.
ou composé d'un groupe IIIA, notamment le gallium. or composed of a group IIIA, in particular gallium.
De nombreux brevets ont décrit des procédés pour l'oxydation de l'isobutylène en méthacroléine Par rapport lo au présent procédé, celui décrit dans la demande GB-A-2 030 885, dans lequel on fait passer de la méthacroléine avec de l'oxygène et de la vapeur d'eau sur un catalyseur à base de molybdène, ce qui donne des valeurs élevées du taux de Numerous patents have disclosed processes for the oxidation of isobutylene to methacrolein relative to the present process, that described in GB-A-2,030,885, in which methacrolein is passed with oxygen. and water vapor on a molybdenum catalyst, which gives high values of
transformation et de la sélectivité d'obtention de la métha- transformation and selectivity for obtaining metha-
croléine, présente un intérêt particulier. croleine, is of particular interest.
De nombreux brevets ont décrit des procédés pour l'oxydation du propylène en acide acrylique, comme EP OOQ 663 et US-A-3 954 855 Ces procédés sont généralement mis en oeuvre en deux étapes afin d'obtenir les meilleurs rendements en acide acrylique Dans la première étape, on oxyde le propylène en acroléine en phase vapeur sur un catalyseur au molybdène avec promoteur et l'on fait passer l'effluent de -la réaction, avec addition d'oxygène, sur un second catalyseur Numerous patents have described processes for the oxidation of propylene to acrylic acid, such as EP OOQ 663 and US-A-3,954,855. These processes are generally carried out in two stages in order to obtain the best yields of acrylic acid. the first step, propylene is oxidized to the vapor phase acrolein on a promoter molybdenum catalyst and the effluent of the reaction, with addition of oxygen, is passed over a second catalyst
au molybdène avec promoteur pour produire l'acide acrylique. Molybdenum with promoter to produce acrylic acid.
En se fondant sur l'art antérieur étudié ci-dessus, on pourrait regrouper un procédé à étapes multiples selon lequel un alcane a été déshydrogéné avec ou sans présence d'oxygène pour produire les oléfines correspondantesque l'on pourrait ensuite séparer et purifier, puis envoyer à une seconde étape pour l'oxydation de l'oléfine en l'aldéhyde insaturé correspondant De cette façon, en juxtaposant tout simplement des procédés connus, on pourrait faire fonctionner un procédé "combiné" qui transformerait la quasi-totalité de l'alcane d'alimentation en l'aldéhyde insaturé Cela ne Based on the prior art discussed above, a multi-step process could be grouped whereby an alkane was dehydrogenated with or without the presence of oxygen to produce the corresponding olefins which could then be separated and purified, and then In this way, by simply juxtaposing known processes, a "combined" process could be operated which would transform almost all of the alkane to a second step for the oxidation of the olefin to the corresponding unsaturated aldehyde. supply of unsaturated aldehyde
peut pas être une façon économique de produire l'aldéhyde. can not be an economical way to produce aldehyde.
Comme on le verra, la présente invention concerne un procédé intégré, permettant de transformer un alcane en l'aldéhyde As will be seen, the present invention relates to an integrated process for converting an alkane to the aldehyde
insaturé correspondant sans avoir tout d'abord à séparer l'oléfine. corresponding unsaturated without first separating the olefin.
La déshydrogénation d'un alcane produit de grandes quantités d'hydrogène et de faibles quantités d'hydrocarbures à plus bas poids moléculaire que l'on enlèverait du produit dans le cas des procédés antérieurs (voir, par exemple, US-A-3 479 416), mais dont il faut tenir compte, dans un The dehydrogenation of an alkane produces large amounts of hydrogen and low amounts of lower molecular weight hydrocarbons which would be removed from the product in the case of prior processes (see, for example, US-A-3,479 416), but which must be taken into account in a
procédé intégré, lors de l'oxydation de l'alcane en aldéhyde. integrated process, during the oxidation of the alkane to the aldehyde.
L'hydrogène et les sous-produits ne doivent pas exercer d'effets adverses sur le catalyseur d'oxydation ou sur son Hydrogen and by-products shall not adversely affect the oxidation catalyst or its
comportement ou rendement Par exemple, l'exposition des sous. behavior or performance For example, the exposure of sub.
produits à des conditions oxydantes ne peut produire des impuretés diminuant la qualité de l'aldéhyde De même, la présence de l'hydrogène ne doit pas créer un mélange explosif products under oxidizing conditions can not produce impurities decreasing the quality of the aldehyde Similarly, the presence of hydrogen should not create an explosive mixture
dans le réacteur d'oxydation.in the oxidation reactor.
L'étape d'oxydation forme des oxydes de carbone comme sous-produits et certains composés oxygénés à plus bas poids moléculaire et, en même temps, introduit de l'oxygène dans 1 Me gaz, ce qui n'est pas acceptable dans le réacteur de déshydrogénation placé en aval Ainsi, le recyclage, vers l'étape de déshydrogénation, d'un effluent combiné provenant du réacteur d'oxydation implique des problèmes particuliers liés au procédé intégré de l'invention Le présent procédé peut faire face, de la façon qui sera décrite ci-après, à The oxidation step forms carbon oxides as byproducts and certain oxygenated compounds with lower molecular weight and, at the same time, introduces oxygen into 1 Me gas, which is not acceptable in the reactor Thus, the recycling to the dehydrogenation stage of a combined effluent from the oxidation reactor involves particular problems related to the integrated process of the invention. which will be described below,
des problèmes liés à l'intégration du procédé de l'art anté- problems related to the integration of the process of the prior art
rieur. Selon l'invention, on déshydrogène des alcanes pour produires les oléfines correspondantes que l'on oxyde ensuite laughing. According to the invention, alkanes are dehydrogenated to produce the corresponding olefins which are subsequently oxidized.
en les aldéhydes insaturés Par exemple, on prépare la métha- unsaturated aldehydes. For example, the metha-
croléine à partir de l'isobutane, dans un procédé intégré dans lequel la déshydrogénation de l'isobutane en isobutylène crolein from isobutane, in an integrated process in which the dehydrogenation of isobutane to isobutylene
est suivie immédiatement, c'est-à-dire sans séparer l'isobu- is followed immediately, ie without separating the isobut
tylène de l'effluent de déshydrogénation, par l'addition tylene dehydrogenation effluent, by addition
d'oxygène puis l'oxydation de l'isobutylène en méthacroléine. of oxygen and the oxidation of isobutylene to methacrolein.
En variante, certains des sous-produits de la déshydrogéna- Alternatively, some of the by-products of the dehydrogenase
tion peuvent être enlevés avant l'étape d'oxydation, ce qui concentre l'isobutylène On peut y parvenir, par exemple, par oxydation sélective de l'hydrogène en eau ou condensation partielle de l'eau contenue dans le courant effluent La méthacroléine peut être récupérée par lavage ou fixation de l'effluent de la réaction d'oxydation, qui contient aussi de l'isobutane inaltéré, de l'isobutylène et de l'oxygène, plus de l'hydrogène, des oxydes du carbone et divers sous-produits hydrocarbonés des réactions de déshydrogénation et d'oxydation. Le procédé correspondant peut être mis en oeuvre à l'aide d'une This can be achieved by, for example, selective oxidation of hydrogen to water or partial condensation of the water contained in the effluent stream. Methacrolein can be removed before the oxidation step, which concentrates isobutylene. be recovered by washing or fixing the effluent of the oxidation reaction, which also contains unaltered isobutane, isobutylene and oxygen, plus hydrogen, carbon oxides and various sub- hydrocarbon products of dehydrogenation and oxidation reactions. The corresponding method can be implemented using a
alimentation contenant du propane.food containing propane.
Dans certaines formes de réalisation de l'invention, on récupère la méthacroléine puis l'on enlève l'oxygène, l'hydrogène et les oxydes de carbone de l'effluent de la réaction d'oxydation, par des réactions catalytiques ou des techniques d'absorption, et l'on recycle les gaz restants, contenant de l'isobutane et de l'isobutylène inaltérés, vers la réaction de déshydrogénation Un procédé préféré pour enlever l'oxygène et l'hydrogène consiste à les faire réagir sur un catalyseur convenable d'oxydation dans des conditions choisies pour enlever complètement l'oxygène, mais n'ayant sensiblement aucun effet sur l'isobutène et l'isobutane présents Des catalyseurs convenables comprennent du platine ou d'autres métaux nobles du groupe VIII sur de l'alumine ou autres supports On effectue l'oxydation de l'hydrogène à une In certain embodiments of the invention, methacrolein is recovered and then oxygen, hydrogen and oxides of carbon are removed from the effluent of the oxidation reaction by catalytic reactions or reaction techniques. absorption, and the remaining gases, containing isobutane and isobutylene, are recycled to the dehydrogenation reaction. A preferred method of removing oxygen and hydrogen is to react with a suitable catalyst. oxidation under selected conditions to completely remove oxygen, but having substantially no effect on isobutene and isobutane present Suitable catalysts include platinum or other Group VIII noble metals on alumina or other carriers The oxidation of hydrogen is carried out at a
température permettant une oxydation sélective de l'hydrogène. temperature permitting selective oxidation of hydrogen.
Avec du platine sur de l'alumine, de telles oxydations peuvent être amorcées à des températures relativement basses, comme la température ambiante Dans une forme préférée de réalisation, le débit d'addition de l'oxygène à la réaction d'oxydation est ajusté de manière à obtenir une quantité limitée dans l'effluent, de sorte que l'hydrogène produit dans la réaction de déshydrogénation consomme la totalité de l'oxygène restant With platinum on alumina, such oxidation can be initiated at relatively low temperatures, such as ambient temperature. In a preferred embodiment, the rate of addition of oxygen to the oxidation reaction is adjusted by in order to obtain a limited quantity in the effluent, so that the hydrogen produced in the dehydrogenation reaction consumes all of the remaining oxygen
après oxydation de l'isobutylène en méthacroléine. after oxidation of isobutylene to methacrolein.
Dans une autre forme de réalisation, on absorbe à l'aide d'un liquide convenable, comme une huile de paraffine en C 8 à C 10, l'alcane et l'oléfine restant dans les gaz effluents, après enlèvement de l'aldéhyde On peut traiter In another embodiment, the alkane and olefin remaining in the effluent gases are absorbed with a suitable liquid, such as C 8 to C 10 paraffin oil, after removal of the aldehyde. We can treat
encore les gaz, si on le désire, pour récupérer les consti- gases, if desired, to recover the constituents
tuants intéressants, brûler les gaz ou s'ern débarrasser d'une interesting kills, burn the gas or get rid of a
autre façon.other way.
Dans cette forme de réalisation, l'hydrogène et l'oxygène In this embodiment, hydrogen and oxygen
sont contenus dans les gaz résiduaireset seuls les hydrocar- contained in the residual gases and only hydrocarbons
bures non transformés sont recyclés vers le réacteur de déshydrogénation. Dans une autre forme encore de réalisation, les gaz Unprocessed bures are recycled to the dehydrogenation reactor. In yet another embodiment, the gases
effluents sont partiellement séparés après l'étape de déshy- effluents are partially separated after the dehydration step.
drogénation, avec les hydrocarbures en C 3 ou C 4 concentrés, with the concentrated C 3 or C 4 hydrocarbons,
c'est-à-dire du propylène/propane ou de l'isobutylène/isobu- that is propylene / propane or isobutylene / isobutane
tane, envoyés à l'étape d'oxydation. tane, sent to the oxidation stage.
On effectue la déshydrogénation de l'alcane en l'olé- The dehydrogenation of the alkane is carried out in the
fine par une réaction en phase vapeur sur un catalyseur convenable, qui peut être du platine/étain sur de l'aluminate de zinc ou sur d'autres catalyseurs à base de métaux nobles by a vapor phase reaction on a suitable catalyst, which may be platinum / tin on zinc aluminate or on other noble metal catalysts
et de métaux courants ou métaux de base Lorsque le cata- and base metals or base metals When cat-
lyseur est du platine/étain sur de l'aluminate de zinc, la déshydrogénation sera effectuée à une température comprise entre environ 400 et 7000 C et sous une pression manométrique lyseur is platinum / tin on zinc aluminate, the dehydrogenation will be carried out at a temperature between about 400 and 7000 C and under a pressure gauge
dont le maximum est voisin de 10 bars. whose maximum is close to 10 bars.
L'oxydation de l'oléfine en l'aldéhyde peut être effectuée sur des catalyseurs convenables, comme des oxydes The oxidation of the olefin to the aldehyde can be carried out on suitable catalysts, such as oxides
de métaux courants ou de bases mixtes, notamment des cataly- common metals or mixed bases, in particular catalytic
seurs à base d'oxyde de molybdène, et en particulier un cata- based on molybdenum oxide, and in particular a catalytic
lyseur comprenant les oxydes de molybdène, de bismuth, de cobalt, de fer, de nickel, de thallium et d'antimoine, de a lysate comprising oxides of molybdenum, bismuth, cobalt, iron, nickel, thallium and antimony,
la silice et un ou plusieurs des métaux alcalins. silica and one or more of the alkali metals.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail, à titre illustratif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique montrant le procédé de l'invention, The invention will now be described in more detail, by way of illustration and in no way limitative, with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a block diagram showing the method of the invention;
la figure 2 est un schéma simplifié montrant la pro- FIG. 2 is a simplified diagram showing the pro-
dution de la méthacroléine à partir de l'isobutane selon une forme de réalisation de l'invention, la figure 3 est un schéma simplifié montrant la production de la méthacroléine à partir de l'isobutane selon une seconde forme de réalisation de l'invention, et la figure 4 est un schéma montrant la production de of methacrolein from isobutane according to one embodiment of the invention, FIG. 3 is a simplified diagram showing the production of methacrolein from isobutane according to a second embodiment of the invention, and Figure 4 is a diagram showing the production of
l'acide acrylique à partir du propane, selon l'invention. acrylic acid from propane according to the invention.
Dans un aspect, l'invention concerne un procédé inté- In one aspect, the invention relates to a method
gré combinant la déshydrogénation d'un alcane, notamment le combining the dehydrogenation of an alkane, particularly the
propane ou l'isobutane, en l'oléfine correspondante, c'est- propane or isobutane, to the corresponding olefin,
à-dire le propylène ou l'isobutylène, avec l'oxydation subsé- quente du propylène ou de l'isobutylène en acroléine ou'en méthacroléine, mais sans purification du propylène ou de l'isobutylène entre les deux réactions L'aldéhyde produit est séparé pour servir ultérieurement et, après séparation des sous-produits, l'oléfine et l'alcane n'ayant pas réagi peuvent être recyclés, si on le désire, vers l'étape de déshydrogénation Un schéma d'un tel procédé complet est propylene or isobutylene, with the subsequent oxidation of propylene or isobutylene to acrolein or methacrolein, but without purification of propylene or isobutylene between the two reactions. The aldehyde product is separated to serve subsequently and, after separation of the by-products, the unreacted olefin and alkane can be recycled, if desired, to the dehydrogenation step. A scheme of such a complete process is
présenté sur la figure 1.shown in Figure 1.
Bien que le procédé soit présenté et décrit spécifi- Although the process is presented and described specifically
quement à propos de l'isobutane, il va de soi que ce procédé about isobutane, it goes without saying that this process
peut également s'appliquer au propane. can also apply to propane.
Le procédé contraste avec ceux de l'art antérieur du fait que les deux réactions sont mises en oeuvre de manière The process contrasts with those of the prior art because the two reactions are carried out in a manner
que l'effluent provenant de la réaction 10 de déshydrdgéna- that the effluent from the dehydrogenogenic reaction
tion de l'alcane (avec présence facultative de vapeur d'eau (vapeur (facult)) peut être envoyé directement à la réaction 12 d'oxydation pour la transformation de l'oléfine (isobut Lylène) cnaldéhyde insaturé(méthacroléine) Une personne connaissant The alkane (optionally with the presence of water vapor (steam (faculty)) can be sent directly to the oxidation reaction 12 for the conversion of the olefin (isobutylene) unsaturated aldehyde (methacrolein).
bien l'art antérieur s'attendrait à se qu'on sépare l'isobu- well the prior art would expect to separate the isobut
tylène) de l'effluent de l'étape de déshydrogénation, avant d'envoyer cet effluent à l'étape d'oxydation Puisque la déshydrogénation de l'isobutane implique la production de fortes quantités d'hydrogène, ainsi que de faibles quantités d'hydrocarbures à plus bas poids moléculaire, l'isobutylène (oléfine) doit être oxydé en présence de grandes quantités d'hydrogène et de sous-produits sans que cela nuise nettement à l'oxydation de l'isobutylène en méthacroléine ou que cela provoque une oxydation de l'hydrogène Il a été trouvé que l'isobutylène peut être oxydé en méthacroléine en présence tylene) of the effluent of the dehydrogenation step, before sending this effluent to the oxidation step Since the dehydrogenation of isobutane involves the production of large amounts of hydrogen, as well as small amounts of hydrocarbons at lower molecular weight, isobutylene (olefin) must be oxidized in the presence of large quantities of hydrogen and by-products without significantly impairing the oxidation of isobutylene to methacrolein or causing oxidation Hydrogen It has been found that isobutylene can be oxidized to methacrolein in the presence of
d'hydrogène et des sous-produits de l'étape de déshydrogéna- of hydrogen and by-products of the dehydrogenation step
tion, sans que cela nuise au processus d'oxydation. without impairing the oxidation process.
Dans une autre forme de réalisation, on peut effectuer une séparation partielle ( 11) par des techniques d'absorption ou de distillation que l'homme du métier connaît bien pour obtenir ue alimentation concentrée en de l'hydrocarbure en C 4 pour l'étape ( 12) d'oxydation Selon la composition de l'effluent de la réaction de déshydrogénation, il peut s'avérer souhaitable d'enlever, en totalité ou en partie, l'un quelconque des constituants suivants, ou l'ensemble de In another embodiment, partial separation (11) can be carried out by absorption or distillation techniques which is well known to those skilled in the art to obtain a concentrated supply of C 4 hydrocarbon for step (12) According to the composition of the effluent of the dehydrogenation reaction, it may be desirable to remove, in whole or in part, any of the following constituents, or the whole of
ces constituants: hydrogène, hydrocarbures légers et eau. these constituents: hydrogen, light hydrocarbons and water.
Les avantages de l'invention sont encore conservés au moins en partie, puisqu'une alimentation impure est fournie à l'étape d'oxydation On peut réaliser très commodément cette The advantages of the invention are still preserved at least in part, since an impure feed is supplied to the oxidation step.
concentration,en oxydant l'hydrogène en eau et/ou en con- concentration, oxidizing the hydrogen to water and / or
densant une partie de l'eau contenue dans l'effluent de la densing part of the water contained in the effluent of the
réaction de déshydrogénation.dehydrogenation reaction.
Dans un aspect de l'invention, après séparation ( 14) de l'aldéhyde (méthacroléine) de l'effluent du réacteur d'oxydation, on renvoie vers l'étape de déshydrogénation un In one aspect of the invention, after separation (14) of the aldehyde (methacrolein) from the effluent of the oxidation reactor, the dehydrogenation stage is returned to the dehydrogenation stage.
gaz contenant l'isobutylène et l'isobutane n'ayant pas réagi. gas containing isobutylene and unreacted isobutane.
Puisqu'on utilise un excès d'oxygène pour oxyder l'isobuty- Since an excess of oxygen is used to oxidize isobutyl-
lène en méthacroléine, ce courant de recyclage contient de fortes quantités d'oxygène qui ne doit pas pénétrer dans l'étape de déshydrogénation Tout l'oxygène présent risque de réagir à la température de fonctionnement et de provoquer une perte des constituants en C 4 Des procédés qui admettent la présence d'hydrogène au cours de la déshydrogénation n'admettent de façon-caractéristique que des quantités mineures d'hydrogène par rapport à l'isobutane Ainsi, pour former un procédé complet dans lequel l'isobutane n'est transformé qu'en méthacroléine (plus des quantités mineures de sous-produits), il est nécessaire d'enlever(en 16) aussi In methacrolein, this recycle stream contains large amounts of oxygen which must not enter the dehydrogenation stage. Any oxygen present may react with the operating temperature and cause loss of C 4 components. processes which admit the presence of hydrogen during dehydrogenation typically only admit minor amounts of hydrogen relative to isobutane. Thus, to form a complete process in which isobutane is converted only 'in methacrolein (plus minor amounts of by-products), it is necessary to remove (in 16) also
bien l'hydrogène (H 2) formé au cours de l'étape de déshydro- the hydrogen (H 2) formed during the dehydro-
génation que l'excès d'oxygène ( 02) restant après cette étape d'oxydation plus les oxydes de carbone, et notamment le dioxyde CO 2 et autres sous-produits On ajustera selon les nécessités la proportion de chaque constituant du gaz à une valeur tolérable Dans une forme préférée de réalisation, generating the excess oxygen (O 2) remaining after this oxidation step plus the carbon oxides, and in particular the CO 2 dioxide and other by-products. The proportion of each constituent of the gas at a value tolerable In a preferred embodiment,
le dioxyde de carbone est enlevé par lavageet les sous- carbon dioxide is removed by washing and the sub-
produits par purge, après quoi l'hydrogène est oxydé en eau sur un catalyseur d'oxydation dans des conditions telles qu'il ne se produit pratiquement pas de pertes des constituants en C 4 Dans une autre forme de réalisation, l'isobutane et l'isobutylène sont enlevés par lavage des gaz effluents et récupérés en vue d'un recyclage vers l'étape de déshydrogénation, cependant que les gaz sont rejetés Il sort ainsi du procédé, d'une part l'aldéhyde insaturé (produit) et, d'autre part, outre les gaz t H 2, C 02, des sous-produits légers et des sous-produits purged products, after which the hydrogen is oxidized to water on an oxidation catalyst under conditions such that substantially no losses of C 4 constituents occur. In another embodiment, isobutane and isobutylene are removed by washing the effluent gases and recovered for recycling to the dehydrogenation stage, while the gases are discharged. Thus, the process results from the unsaturated aldehyde (product) and on the other hand, besides the gases t H 2, C 02, light by-products and by-products
lourds (légers, lourds).heavy (light, heavy).
La déshydrogénation de l'isobutane produit une mole The dehydrogenation of isobutane produces a mole
d'hydrogène pour chaque mole d'isobutylène et de l'hydro- of hydrogen for each mole of isobutylene and hydro-
gène supplémentaire provenant de la formation de sous-produits à plus bas poids moléculaire Si, comme dans le présent procédé, l'isobutylène n'est pas séparé avant l'oxydation subséquente, l'hydrogène et d'autres sousproduits sont entraînés dans la réaction d'oxydation subséquente Il faut éviter l'oxydation des sous-produits en des composés qui contaminent la méthacroléine L'oxydation de l'hydrogène en même temps que de l'isobutylène serait inopportune puisqu'elle consommerait de l'oxygène et gênerait l'oxydation additional gene from the formation of lower molecular weight by-products If, as in the present process, isobutylene is not separated before subsequent oxidation, hydrogen and other byproducts are entrained in the reaction Subsequent oxidation By-product oxidation should be avoided in compounds that contaminate methacrolein Oxidation of hydrogen along with isobutylene would be inappropriate since it would consume oxygen and interfere with oxidation
de l'isobutylène De même, l'oxydation de l'hydrogène engen- Likewise, the oxidation of hydrogen generates
drerait de la chaleur inopportune et créerait des points chauds dans les tubes du réacteur, et elle abaisserait la productivité d'obtention de la méthacroléine Cependant, would generate inappropriate heat and create hot spots in the reactor tubes, and it would lower the productivity of obtaining methacrolein.
il a été trouvé que l'on peut effectuer l'oxydation de l'iso- It has been found that the oxidation of the iso-
butylène en présence d'hydrogène, pratiquement sans consommer butylene in the presence of hydrogen, practically without consuming
de l'hydrogène, comme on va le voir dans l'exemple suivant. hydrogen, as we will see in the following example.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
Oxydation de l'isobutane en présence d'hydrogène On prépare un mélange gazeux d'alimentation, simulant Oxidation of isobutane in the presence of hydrogen A gaseous feed mixture is prepared, simulating
l'effluent que l'on s'attend à obtenir par la déshydrogéna- the effluent that is expected to be obtained by the dehydrogenation
tionde l'isobutane en présence de vapeur d'eau, et l'on introduit ce mélange gazeux dans un réacteur d'oxydation pour produire de la méthacroléine La composition du gaz est de 7 % en volume d'alcool butylique tertiaire, 15 % en volume de vapeur d'eau, 15 % en volume d'oxygène, 3,2 % en volume d'hydrogène, le reste étant de l'azote On notera que l'alcool butylique tertiaire se déshydrate pour former l'isobutylène, dont il est généralement considéré comme un équivalent dans la réaction d'oxydation On fait passer le gaz à une vitesse spatiale horaire de gaz de 2 300 h 1 et à une pression manométrique d'environ 1,6 bar sur 16-0 cm 3 d'un catalyseur de 3,2 mm environ de diamètre disposé dans un réacteur tubulaire de 12,7 mm de diamètre intérieur On enlève la chaleur de réaction et l'on ajuste la température à l'aide d'une circulation de sel fondu, de la façon usuelle isobutane in the presence of steam, and this gaseous mixture is introduced into an oxidation reactor to produce methacrolein The gas composition is 7% by volume tertiary butyl alcohol, 15% by weight volume of water vapor, 15% by volume of oxygen, 3.2% by volume of hydrogen, the balance being nitrogen It will be noted that tertiary butyl alcohol dehydrates to form isobutylene, of which it is is generally considered an equivalent in the oxidation reaction The gas is passed at a gas hourly space velocity of 2300 h 1 and at a pressure of about 1.6 bar on 16-0 cm 3 of a The catalyst, about 3.2 mm in diameter, is placed in a 12.7 mm ID tubular reactor. The heat of reaction is removed and the temperature is adjusted using a circulation of molten salt, in the same way usual
pour la réalisation de telles réactions Le catalyseur d'oxy- for the realization of such reactions The oxy-
dation répond à la formule théorique Mo 12 Bi 1 Fe 3 Co 4 Ni 2 T 0,5 b 0, 3 K 0,3 Cs 0,3 si 7 x Les résultats des deux essais sont comparés dans le tableau I ci-après L'essai N O 1 montre le résultat avec présence d'hydrogène et l'essai N 02 montre les résultats obtenus après dation corresponds to the theoretical formula Mo 12 Bi 1 Fe 3 Co 4 Ni 2 T 0.5b 0.3 K 0.3 Cs 0.3 if 7 x The results of the two tests are compared in Table I below L test NO 1 shows the result with presence of hydrogen and test N 02 shows the results obtained after
arrêt de l'alimentation en hydrogène. stopping the hydrogen supply.
TABLEAU ITABLE I
Essai Tempé Taux deTemperate Temp Rate
no du transfor-the transfor-
réacteur mation de Pourcentage de sélectivité d'obention de Percentage selectivity
(OC) ATB*(%) MCHO( 1) MAA( 2) HOAC( 3) CO ( 4) (OC) ATB * (%) MCHO (1) MAA (2) HOAC (3) CO (4)
--
1 346 85,2 83,4 3,9 2,5 8,91,346 85.2 83.4 3.9 2.5 8.9
2 346 86,7 82,1 2,9 2,0 10,32,346 86.7 82.1 2.9 2.0 10.3
* ATB: Alcool tertio butylique ( 1) MCHO: méthacroléine ( 2) MAA: acide méthacrylique ( 3) HOAC: acide acétique ( 4) C Ox: oxydes de carbone Les essais montrent les différences qui ne sont pas considérées comme importantes mais se situent à l'intérieur de la variation normale des mesures d'essai La quantité d'hydrogène consommée n'a pas été mesurée de façon précise en raison des faibles quantités en cause, mais il ressort clairement de l'analyse de l'effluent du réacteur que très peu d'hydrogène a été oxydé Cependant, les données montrent * ATB: tertiary butyl alcohol (1) MCHO: methacrolein (2) MAA: methacrylic acid (3) HOAC: acetic acid (4) C Ox: oxides of carbon Tests show differences that are not considered important but are located within the normal range of test measurements The amount of hydrogen consumed was not accurately measured due to the small quantities involved, but it is clear from the analysis of the reactor effluent that very little hydrogen has been oxidized However, the data show
que cela a eu peu ou pas d'effet sur l'oxydation de l'isobu- that this had little or no effect on the oxidation of isobutane
tylène en méthacroléine.tylene methacrolein.
Des additions de faibles quantités d'autres sous- Additions of small quantities of other sub-
produits en C 4 de la réaction de déshydrogénation, comme des n-butène, semblent aussi avoir peu ou pas d'effet sur C 4 products of the dehydrogenation reaction, such as n-butene, also appear to have little or no effect on
l'oxydation en méthacroléine.oxidation to methacrolein.
La séparation de la méthacroléine ( 14) peut être effectuée par des procédés connus de l'art antérieur Voir, The separation of methacrolein (14) can be carried out by methods known from the prior art.
par exemple, US-A-4 234 519 On peut y parvenir en refroi- for example, US-A-4,234,519 can be achieved in cooling
dissant et condensant la méthacroléine, contenant de l'eau, containing and condensing methacrolein, containing water,
à partir de l'effluent du réacteur d'oxydation de l'iso- from the effluent of the oxidation reactor of the isomer
butylène puis en lavant le gaz résultant à l'aide d'un cou- butylene and then washing the resulting gas with a
rant d'eau de recyclage, afin de compléter l'enlèvement de la méthacroléine Les solutions résultantes de méthacroléine peuvent être strippées à un moment convenable pour produire une vapeur contenant de la méthacroléine et destinée à une utilisation subséquente On peut aussi utiliser d'autres voies de séparation, comme une extraction au solvant et des The resulting solutions of methacrolein can be stripped at a convenient time to produce a vapor containing methacrolein and intended for subsequent use. Other routes may also be used. separation, such as solvent extraction and
opérations analogues.similar operations.
Bien qu'une séparation de la méthacroléine en vue d'une oxydation subséquente en acide méthacrylique (ou en vue d'une autre utilisation) soit représentée, il est possible, à la condition que le catalyseur résiste aux divers composés présents, d'envoyer l'effluent de l'étape 12 d'oxydation directement vers une autre étape d'oxydation Although a separation of methacrolein for subsequent oxidation to methacrylic acid (or for other use) is shown, it is possible, provided the catalyst is resistant to the various compounds present, to send the effluent from oxidation step 12 directly to another oxidation step
destinée à transformer la méthacroléine en acide méthacry- intended to convert methacrolein to methacrylate
lique On préférera sans doute faire fonctionner l'étape We will probably prefer to make the step
12 d'oxydation pour transformer la quasi-totalité de l'iso- 12 oxidation to transform almost all of the iso-
butylène en méthacroléine avant d'effectuer l'oxydation Butylene methacrolein before oxidation
aboutissant à l'acide méthacrylique. resulting in methacrylic acid.
Dans sa forme large, l'invention englobe la combinai- In its broad form, the invention encompasses the combination of
son d'étapes de déshydrogénation et d'oxydation réalisant la transformation de l'isobutane en méthacroléine Il a été montré qu'un tel procédé combiné, ne faisant pas appel à its dehydrogenation and oxidation stages carrying out the transformation of isobutane into methacrolein It has been shown that such a combined process, not involving
une séparation intermédiaire de l'isobutylène, est possible. an intermediate separation of isobutylene is possible.
Si le courant des sous-produits résultants, et qui contient de fortes quantités d'isobutylène et d'isobutane, peut servir If the resulting by-product stream, which contains high amounts of isobutylene and isobutane, can be used
à d'autres fins, le recyclage du gaz n'est pas indispensable. for other purposes, gas recycling is not essential.
Dans de nombreux cas, il sera souhaitable de recycler i'iso- In many cases, it will be desirable to recycle
butylène et l'isobutane n'ayant pas réagi, de sorte que le procédé intégré transforme sensiblement l'isobutane en métha- butylene and unreacted isobutane, so that the integrated process substantially converts the isobutane to methacrylate.
croléine en ne produisant que des quantités mineures de sous- croleine by producing only minor amounts of
produits et sans jamais donner un courant d'isobutylène sensi- products and without ever giving a current of isobutylene sensi-
blement pur Pour recycler du gaz contenant de fortes quanti- purely used to recycle gas with high levels of
tés d'isobutane et d'isobutylène, il sera nécessaire d'enle- isobutane and isobutylene, it will be necessary to
ver l'hydrogène formé au cours de l'étape de déshydrogénation, l'excès d'oxygène provenant de l'étape d'oxydation, et les oxydes de carbone formés dans les deux étapes En outre, il faudra effectuer une purge des sous-produits légers et lourds et des impuretés de l'alimentation Typiquement, on enlèvera le dioxyde de carbone en lavant la totalité ou une partie du courant de recyclage à l'aide d'une solution de carbonate ou d'amine connue en pratique, afin de maintenir le taux voulu de dioxyde de carbone (gaz carbonique) Le monoxyde de carbone sera transformé en dioxyde de carbone dans le réacteur de déshydrogénation Puisque la présence de ces matières n'a pas une importance fondamentale sur les étapes de déshydrogénation ou d'oxydation, on peut économiquement les laisser s'accumuler dans le courant de recyclage jusqu'à une proportion à laquelle on peut les enlever commodément to the hydrogen formed during the dehydrogenation step, the excess oxygen from the oxidation step, and the carbon oxides formed in the two steps. light and heavy products and impurities from the feed Typically, the carbon dioxide will be removed by washing all or part of the recycle stream with a carbonate or amine solution known in the art, in order to maintain the desired level of carbon dioxide (carbon dioxide) Carbon monoxide will be converted to carbon dioxide in the dehydrogenation reactor Since the presence of these materials is not critical to the dehydrogenation or oxidation steps, they can economically be allowed to accumulate in the recycle stream to a proportion to which they can be conveniently removed.
et économiquement Puisque les points d'ébullition des hydro- carbures légers et lourds obtenus comme sous-produits, comme le méthane, and economically Since the boiling points of light and heavy hydrocarbons obtained as by-products, such as methane,
l'éthane, l'éthylène, le propane, le propylène, le pentane et le pentène, sont nettement différents des points d'ébullition de la méthacroléine ou des hydrocarbures en C 4, on peut séparer ces sous-produits par distillation ou en purgeant des courants contenant les sous-produits en de fortes quantités ou sous forme concentrée On peut réaliser par divers procédés, comme une oxydation catalytique, une absorption en phase liquide ou une adsorption de phase gazeuse, l'enlèvement de l'hydrogène formé par la déshydrogénation de l'isobutane Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, on enlève en même temps l'hydrogène et l'oxygène en les faisant réagir pour former de l'eau en phase vapeur sur un catalyseur convenable d'oxydation dans des conditions telles que l'on enlève la quasi-totalité de l'hydrogène et de l'oxygène présents Comme on le verra, on peut y parvenir sans grandes pertes en des constituants en C 4. Il faut enlever l'hydrogène, qui est un sous-produit de la déshydrogénation de l'isobutane, si l'on doit recycler l'isobutane n'ayant pas réagi Comme on l'a vu antérieurement, ethane, ethylene, propane, propylene, pentane and pentene are clearly different from the boiling points of methacrolein or C 4 hydrocarbons, these by-products can be separated by distillation or by purging streams containing the by-products in large quantities or in concentrated form Various processes, such as catalytic oxidation, can be carried out by means of liquid phase absorption or gas phase adsorption, removal of the hydrogen formed by dehydrogenation In a preferred embodiment of the invention, hydrogen and oxygen are removed at the same time by reacting them to form water vapor on a suitable oxidation catalyst under As we shall see, this can be achieved without major losses of C 4 constituents. It is necessary to remove the hydrogen, which must be removed. It is a by-product of the dehydrogenation of isobutane, if the unreacted isobutane must be recycled. As we have seen earlier,
on effectue l'oxydation de l'isobutylène de façon à ne con- the oxidation of isobutylene is carried out in such a way that
IO sommer que peu ou pas d'hydrogène Selon une forme préférée IO summed that little or no hydrogen According to a preferred form
de réalisation de l'invention, on ajuste la quantité d'oxy- embodiment of the invention, the amount of oxy-
gène dans l'alimentation de la réaction d'oxydation de l'iso- gene in the diet of the oxidation reaction of the iso-
butylène de manière que l'effluent ne contienne pas plus butylene so that the effluent does not contain more
d'oxygène que celui pouvant réagir avec l'hydrogène présent. of oxygen that can react with the hydrogen present.
Bien évidemment, ni l'oxygène ni l'hydrogène ne doivent être Of course, neither oxygen nor hydrogen should be
présents en de fortes quantités dans le réacteur de déshydro- present in large quantities in the dehydro-
génation, qui ne doit en principe fonctionner qu'avec de l'isobutane et de la vapeur d'eau comme alimentation si l'on veut obtenir le meilleur rendement L'enlèvement de l'oxygène est plus important, mais on peut laisser des quantités mineures d'hydrogène Il a été trouvé que l'on peut effectuer une telle oxydation sélective de l'hydrogène sans perte de generation, which should in principle only work with isobutane and water vapor as a feedstock if we want to obtain the best efficiency Oxygen removal is more important, but we can leave It has been found that such selective oxidation of hydrogen can be carried out without loss of hydrogen.
l'isobutane ou de l'isobutylène qui sont des composés inté- isobutane or isobutylene which are
ressants, comme on le verra dans l'exemple suivant. as we will see in the following example.
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
Oxydation sélective de l'hydrogène Dans un réacteur d'oxydation de 12,7 mm de diamètre intérieur, contenant 75 cm 3 de pastilles ou boulettes d'alumine de 3,2 mm ayant une surface spécifique de contact d'environ 150 m 2/g et imprégnée de 0,3 % en poids de platine, Selective Oxidation of Hydrogen In an oxidation reactor of 12.7 mm ID, containing 75 cm 3 of 3.2 mm pellets or alumina pellets having a contact surface area of about 150 m 2 / g and impregnated with 0.3% by weight of platinum,
on introduit un gaz d'alimentation simulant le gaz de recy- a feed gas simulating the recycle gas is introduced
clage obtenu après enlèvement de la méthacroléine On intro- obtained after removal of methacrolein.
duit le gaz à une vitesse spatiale horaire de gaz de 2 000 h l et au voisinage de la pression atmosphérique Sa composition est de 30 % en volume d'isobutane, 4 % en volume d'hydrogène, 3 % en volume d'oxygène et 63 % en volume The gas is produced at a gas hourly space velocity of 2000 hl and in the vicinity of atmospheric pressure. Its composition is 30% by volume of isobutane, 4% by volume of hydrogen, 3% by volume of oxygen and % in volume
d'azote On effectue la réaction essentiellement à la tempé- The reaction is carried out essentially at room temperature
rature ambiante, et l'on trouve que tout l'hydrogène est consommé mais qu'il n'y a pratiquement pas eu de consommation d'isobutane. Si l'on préfère effectuer l'oxydation sélective de l'hydrogène se trouvant dans le gaz de recyclage, il est ambient, and all hydrogen is found to be consumed but there has been virtually no consumption of isobutane. If it is preferred to perform the selective oxidation of the hydrogen in the recycle gas, it is
faisable d'introduire l'étape équivalente après la déshydro- feasible to introduce the equivalent step after dehydro-
génation de l'isobutane ou avant l'oxydation de l'isobutylène. generation of isobutane or before the oxidation of isobutylene.
Bien que l'on réalise une concentration de l'isobutylène, il faut prévoir d'autres mesures pour éviter qu'un excès Although a concentration of isobutylene is achieved, other measures must be
d'oxygène ne retourne à l'étape de déshydrogénation. of oxygen returns to the dehydrogenation stage.
EXEMPLE 3EXAMPLE 3
Déshydrogénation du propane On prépare un catalyseur composé de 0,4 % en poids de Pt et 1 % en poids de In fixéspar imprégnation sur un support d'aluminate de zinc On introduit un échantillon du Dehydrogenation of Propane A catalyst composed of 0.4% by weight of Pt and 1% by weight of In is prepared by impregnation on a zinc aluminate support.
catalyseur, représentant 50 cm 3 sous forme de pièces extru- catalyst, representing 50 cm 3 in the form of extrusion
dées de 3 mm, dans un réacteur tubulaire ayant un diamètre interne de 25, 4 mm On ajoute dans le réacteur, au-dessus du lit du catalyseur, 250 cm 3 supplémentaires du support en aluminate de zinc On introduit dans le réacteur, à une vitesse spatiale horaire de gaz de 4 000 h 1 sous une 3 mm in a tubular reactor having an internal diameter of 25.4 mm. 250 cm 3 of the zinc aluminate support are added to the reactor above the catalyst bed. gas hourly space velocity of 4,000 h 1 under a
pression manométrique de 3,5 bars, un courant de gaz conte- pressure of 3.5 bar, a gas stream containing
nant 1 mole de propane pour 2 moles de vapeur d'eau On main- 1 mole of propane per 2 moles of water vapor
tient à une température prédéterminée l'entrée du lit du catalyseur, la température de sortie reflétant la nature holds at a predetermined temperature the inlet of the catalyst bed, the outlet temperature reflecting the nature
endothermique de la réaction de déshydrogénation Les résul- endothermic reaction of the dehydrogenation reaction The results
tats obtenus sftnt présentés au tableau II ci-après. The results obtained are shown in Table II below.
TABLEAU IlTABLE II
Essai Tempé Taux de transformation Sélectivité d'obtention rature du propane du propylène d'entrée (%) (%) C) Tempering test Conversion rate Selectivity for obtaining propylene input propylene (%) (%) C)
1 548 23,6 95,81,548 23.6 95.8
2 523 29,7 96,52,523 29.7 96.5
La déshydrogénation du propane produit une mole Dehydrogenation of propane produces a mole
d'hydrogène par mole de propylène et l'on obtient de l'hydro- of hydrogen per mole of propylene, and hydro-
gène supplémentaire résultant de la formation de quelques sous-produits à plus bas poids moléculaire Si, comme dans le présent procédé, le propylène n'est pas séparé avant l'oxydation subséquente, l'hydrogène et d'autres sous-produits additional gene resulting from the formation of some lower molecular weight by-products If, as in the present process, propylene is not separated before subsequent oxidation, hydrogen and other by-products
sont entraînés dans la réaction d'oxydation subséquente. are entrained in the subsequent oxidation reaction.
L'oxydation des sous-produits en des composés qui contaminent l'acroléine doit être évitée L'oxydation de l'hydrogène en même temps que du propylène serait inopportune puisqu'elle The oxidation of by-products to compounds that contaminate acrolein should be avoided. The oxidation of hydrogen along with propylene would be inappropriate since
consommerait de l'oxygène et gênerait l'oxydation du propy- would consume oxygen and hinder the oxidation of propylene
lène De même, l'oxydation de l'hydrogène engendrerait une chaleur inopportune et créerait des points chauds dans le catalyseur, elle abaisserait également la productivité d'obtention de l'acroléine Cependant, il a été trouvé que l'on peut effectuer l'oxydation du propylène en présence d'hydrogène, pratiquement sans consommer de l'hydrogène, comme on le verra dans l'exemple suivant La présence de propane n'ayant pas été déshydrogéné semble également ne pas Likewise, the oxidation of hydrogen would generate undesirable heat and create hot spots in the catalyst, it would also lower the productivity of obtaining acrolein. However, it has been found that it is possible to carry out oxidation of propylene in the presence of hydrogen, practically without consuming hydrogen, as will be seen in the following example The presence of propane that has not been dehydrogenated also does not appear to be
avoir de grand effet sur l'oxydation du propylène. have a great effect on the oxidation of propylene.
EXEMPLE 4-EXAMPLE 4-
Oxydation du propylène en présence d'hydrogène etde propane On prépare, selon le procédé décrit dans EP 0000 663, un catalyseur correspondant au catalyseur A de référence et ayant pour composition 80 % en poids de K 0, 1 Ni 2,5 o 4,5 Fe 3 Bi P,5 Mo 120 x et 20 % de Si O On place une charge de 220 cm 3 de catalyseur, sous forme de pastilles ou boulettes de 4,7 mm, dans un réacteur à un seul tube ayant Oxidation of Propylene in the Presence of Hydrogen and Propane According to the process described in EP 0000 663, a catalyst corresponding to the reference catalyst A having 80% by weight of K 0.1 Ni 2.5 O 4 is prepared. 5 Fe 3 BiP, 5 Mo 120x and 20% SiO A charge of 220 cm 3 of catalyst, in the form of pellets or pellets of 4.7 mm, is placed in a single tube reactor having
* un diamètre interne de 12,7 mm On fait passer sur le cataly-* an internal diameter of 12.7 mm is passed over the catalyst
seur, à une vitesse spatiale horaire en volume de 1 200 h un gaz d'alimentation contenant 5 % en volume de propylène, % en volume de vapeur d'eau et 12 % d'oxygène La pression manométrique agissant sur le catalyseur est d'environ 1,76 at a space hourly space velocity of 1,200 h, a feed gas containing 5% by volume of propylene,% by volume of water vapor and 12% of oxygen. The gauge pressure acting on the catalyst is about 1.76
bar Une analyse, par chromatographie de gaz, des gaz efflu- bar An analysis, by gas chromatography, of the effluent gases
ents donne les résultats indiqués aux essais 3 à 6 du tableau III suivant: ents gives the results indicated in tests 3 to 6 of Table III below:
TABLEAU IIITABLE III
Essai Temps, Temp Taux de transfor Sélectivité d'obtention de no heures ('C) mation du propylène l'acroléine et de l'acide (%) acrylique, % Test Time, Temp Conversion rate Selectivity for obtaining no hours ('C) of propylene acrolein and (%) acrylic acid,%
3 78,0 310 91,1 87,43 78.0 310 91.1 87.4
4 81,0 310 90,6 86,34 81.0 310 90.6 86.3
93,5 310 90,5 87,793.5 310 90.5 87.7
6 99,5 310 90,1 89,76 99.5 310 90.1 89.7
7 102 310 94,2 86,67,102 310 94.2 86.6
8 115 309 92,6 88,78,115,309 92.6 88.7
9 124 309 92,5 87,99 124 309 92.5 87.9
139 309 89,3 87,2139,309 89.3 87.2
il 147 309 91,4 85,6he 147 309 91.4 85.6
12 156 310 93,7 86,712,156,310 93.7 86.7
13 180 309 92,9 86,913 180 309 92.9 86.9
Après établissement du rendement du catalyseur avec du propylène comme seule charge, on ajoute de l'hydrogène aux gaz d'alimentation pour simuler en partie les conditions After establishing the catalyst yield with propylene as sole feed, hydrogen is added to the feed gas to partially simulate the conditions.
qui correspondraient à la réaction d'oxydation en cas d'ali- which would correspond to the oxidation reaction in case of
mentation par du propylène produit par déshydrogénation de propane On inclut 4 % supplémentaires en volume d'hydrogène Propylene dehydrogenation produced by propane dehydrogenation 4% by volume of hydrogen
dans le mélange précédemment introduit Les résultats obte- in the previously introduced mixture The results obtained
nus sont présentés au titre des essais 7 à 10 sur le tableau are shown under tests 7 to 10 on the table
III On voit que l'on obtient sensiblement les mêmes résul- III It can be seen that we obtain substantially the same results
tats qu'au cours des essais 3 à 6 On en conclut qu'il n'y a pratiquement pas eu d'hydrogène d'oxydé, à en juger in tests 3 to 6 It is concluded that there has been practically no oxidized hydrogen, judging from
d'après les conditions de fonctionnement du réacteur. according to the operating conditions of the reactor.
On arrête l'introduction d'hydrogène et l'on continue la réaction d'oxydation avec addition de 4 % en volume de propane Les résultats obtenus sont présentés sous la forme des essais 11 à 13 sur le tableau III Dans ce cas également, on obtient sensiblement les mêmes résultats que pour les essais 3 à 6, ce qui indique que le propane n'influe pas The introduction of hydrogen is stopped and the oxidation reaction is continued with the addition of 4% by volume of propane. The results obtained are presented in the form of tests 11 to 13 in Table III. obtains substantially the same results as for tests 3 to 6, which indicates that propane does not affect
sur l'oxydation du propylène et n'est pas lui-même oxydé. on the oxidation of propylene and is not itself oxidized.
Ces résultats montrent que l'on peut oxyder du propy- These results show that we can oxidize propylene
lène en présence d'hydrogène et de propane, les deux princi- in the presence of hydrogen and propane, the two main
paux constituants du mélange résultant de la déshydrogénation constituents of the mixture resulting from dehydrogenation
de propane en propylène On peut en conclure que l'intégra- It can be concluded that the integration of propylene
tion des réactions de déshydrogénation et d'oxydation est réalisable. Dehydrogenation and oxidation reactions are feasible.
EXEMPLE 5EXAMPLE 5
Oxydation de l'acroléine en présence d'hydrogène et de propane Pour illustrer l'oxydation de l'acroléine en acide acrylique et l'effet des additions d'hydrogène et de propane Oxidation of acrolein in the presence of hydrogen and propane To illustrate the oxidation of acrolein to acrylic acid and the effect of hydrogen and propane additions
au gaz d'alimentation, on effectue des expériences qui cor- to the feed gas, experiments are carried out which
respondent à celles de l'exemple 1. correspond to those of Example 1.
On prépare un catalyseur correspondant à la composi- A catalyst corresponding to the composition is prepared
tion de l'exemple 1 du brevet US-A-3 954 855, en opérant selon le mode opératoire qui y est décrit La composition du catalyseur est Mo 12 V 4,8 Sr,5 W 2,4 u 2,2 x On place un échantillon ( 73 cm 3) du catalyseur sous forme de pastilles ou boulettes de 4,7 mm dans un réacteur tubulaire ayant 12,7 mm de diamètre interne On entoure le Example 1 of US Pat. No. 3,954,855, according to the procedure described therein. The composition of the catalyst is Mo 12 V 4.8 Sr, 5 W 2.4 u 2.2 x On place a sample (73 cm 3) of the catalyst in the form of pellets or pellets of 4.7 mm in a tubular reactor having 12.7 mm internal diameter.
réacteur d'un bain thermostaté assurant une température uni- reactor of a thermostated bath ensuring a uniform temperature
forme prédéterminée L'alimentation du réacteur est initiale- predetermined form The feed to the reactor is initially
ment constituée de 6 à 8 % en volume d'acroléine, 51 % en volume d'air et 45 % en volume de vapeur d'eau La vitesse spatiale volumétrique est de 3 000 h 1, et la pression moyenne régnant dans le réacteur est légèrement supérieure à la pression atmosphérique Les résultats obtenus sont consisting of 6 to 8% by volume of acrolein, 51% by volume of air and 45% by volume of water vapor The volumetric space velocity is 3000 h 1, and the average pressure prevailing in the reactor is slightly above atmospheric pressure. The results obtained are
présentés au tableau IV.presented in Table IV.
TABLEAU IVTABLE IV
Essai Temps Tempéra Taux de transfor Sélectivité d'obtention de 3 (heures) ture (OC) mation de l'acro l'acide acrilique (%) léine (%) Test Time Tempera Transformation rate Selectivity for obtaining 3 (hours) ture (OC) mation of acro acrilic acid (%) lein (%)
14 126 254 92,8 89,114,126 254 92.8 89.1
126 251 84,5 89,2126 251 84.5 89.2
16 41 252 86,8 88,416 41 252 86.8 88.4
17 36 251 80,7 8717 36 251 80.7 87
Comme à l'exemple 1, on ajoute tout d'abord 4 % en volume d'hydrogène puis l'on remplace l'hydrogène par du propane Les résultats obtenus sont présentés au tableau IV sous forme de l'essai 16 (H 12) et 17 (propane) Bien qu'il As in Example 1, 4% by volume of hydrogen is first added and hydrogen is then replaced by propane. The results obtained are shown in Table IV in the form of Test 16 (H 12). and 17 (propane) Although he
apparaisse une certaine différence dans le taux de transfor- a certain difference in the rate of transfor-
mation de l'acroléiîne, il résulte clairement des essais 14 et 15 que la transformation est très sensible à la tempéra- ture, et les différences entre les essais 15, 16 et 17 ne In the case of acrolein, it is clear from tests 14 and 15 that the transformation is very sensitive to temperature, and the differences between tests 15, 16 and 17
sont pas considérées comme importantes ou significatives. are not considered important or significant.
La sélectivité d'obtention de l'acide acrylique est sensible- The selectivity for obtaining acrylic acid is sensitive
ment la même.the same.
La figure 2 est un schéma simplifié montrant une forme préférée de mise en oeuvre de l'invention avec un procédé FIG. 2 is a simplified diagram showing a preferred embodiment of the invention with a method
complet permettant de transformer l'isobutane quasi totale- complete package to transform almost complete isobutane-
ment en méthacroléine Une alimentation d'isobutane frais Methacrolein A diet of fresh isobutane
est vaporisée dans un échangeur 22 et combinée à un cou- is vaporized in an exchanger 22 and combined with a
rant 24 de recyclage contenant de grandes quantités d'isobutane et d'isobutylène Le courant combiné 26 est ensuite chauffé dans un échangeur 28 jusqu'à une température telle que, lors de la combinaison avec la quantité requise de vapeur d'eau ( 30), la température obtenue soit celle The combined stream 26 is then heated in an exchanger 28 to a temperature such that when combined with the required amount of water vapor (30) , the temperature obtained is that
convenant pour la déshydrogénation de l'isobutane en isobu- suitable for the dehydrogenation of isobutane to isobutane
tylène Selon ce qui est représenté sur Ja figure 2, la According to what is shown in FIG.
vapeur d'eau est fournie sous forme d'un courant d'alimenta- water vapor is supplied in the form of a feed stream
tion frais Si cela constitue le mode d'alimentation en vapeur d'eau, l'eau produite dans les réactions est finalement purgée de l'appareillage et prélevée du bas ( 49) de l'appareil 46 de strippage de méthacroléine Puisque le résultat net du procédé est une production d'eau, cette eau peut servir à fournir la vapeur d'eau nécessaire au procédé Dans l'un If this is the mode of supply of water vapor, the water produced in the reactions is finally purged from the apparatus and taken from the bottom (49) of the methacroleine stripping apparatus 46. of the process is a production of water, this water can be used to supply the water vapor necessary for the process.
ou l'autre cas, on introduit un courant d'alimentation, conte- the other case, a feed stream, containing
nant de l'isobutane et de la vapeur d'eau selon des rapports molaires compris: entre 1/1 et 1/10, de préférence entre 1/2 et 1/5, à des températures comprises entre environ 300 et 7000 C, de préférence au voisinage de 650 'C, et à des pressions isobutane and water vapor in molar ratios of between 1/1 and 1/10, preferably between 1/2 and 1/5, at temperatures between about 300 and 7000 C, preferably in the vicinity of 650 ° C, and at pressures
manométriques comprises entre environ 2 et 10 bars, de préfé- between 2 and 10 bar, preferably
rence au voisinage de 3 bars, au réacteur 32 dans lequel at around 3 bars, at reactor 32 in which
environ 40 à 50 % de l'isobutane sont transformés en isobuty- about 40 to 50% of the isobutane is converted to isobutane
lène avec une sélectivité égale ou supérieure à 90 %. with a selectivity equal to or greater than 90%.
L'art antérieur a décrit un certain nombre de cata- The prior art has described a number of
lyseurs destinés à servir dans ce procédé, et les conditions lysers for use in this process, and the conditions
dans lesquelles on effectue la réaction dépendront du cataly- in which the reaction is carried out will depend on the
seur choisi U N catalyseur à base de platine, du type décrit dans US-A-4 005 985, est particulièrement utile pour ce procédé Bien que du platine et de l'étain disposés sur un support d'aluminate de zinc assurent un bon rendement, on peut indiquer que d'autres catalyseurs qui se sont avérés efficaces comprennent du platine et du rhénium ou de l'indium sur de l'aluminate de zinc de support D'autres métaux nobles A platinum catalyst of the type described in US Pat. No. 4,005,985 is particularly useful for this process. Although platinum and tin arranged on a zinc aluminate support provide a good yield, it can be stated that other catalysts that have proven effective include platinum and rhenium or indium on zinc support aluminate Other noble metals
du groupe VIII, isolément ou en combinaison sur divers sup- Group VIII, singly or in combination on various
ports connus en pratique, peuvent être appliqués à la ports known in practice, can be applied to the
déshydrogénation de l'isobutane en isobutylène. dehydrogenation of isobutane to isobutylene
D'autres supports potentiels peuvent comprendre de l'alumine, des aluminates d'autres métaux alcalino-terreux, Other potential supports may comprise alumina, aluminates of other alkaline earth metals,
et des aluminates des terres rares, notamment du LANTHANE. and rare earth aluminates, especially LANTHANE.
On peut utiliser des promoteurs ou activateurs commme de l'étain, du plomb, de l'antimoine et du thallium On peut aussi utiliser des catalyseurs à base de métaux courants ou de base, comme des oxydes de chrome, de zirconium, de titane, de magnésium et de vanadium, tels qu'ils sont décrits dans les brevets US-A-3 479 416 et US-3 784 483 ou le titanate de zinc des brevets US-A-4 176 140 et US-A 4 144 277 L'invention It is possible to use promoters or activators such as tin, lead, antimony and thallium. It is also possible to use catalysts based on common or base metals, such as chromium, zirconium and titanium oxides. magnesium and vanadium as disclosed in US-A-3,479,416 and US-3,784,483 or zinc titanate of US-A-4,176,140 and US-A-4,144,277; 'invention
n'est pas considérée comme limitée à des formulations spéci- is not considered limited to specific formulations
fiques de catalyseurs.catalysts.
L'homme du métier comprendra que ce type de procédé Those skilled in the art will understand that this type of process
implique une désactivation rapide du catalyseur et, typique- involves a rapid deactivation of the catalyst and, typically,
ment, le procédé fonctionnera avec des réacteurs multiples permettant des régénérations fréquentes Les détails de telles opérations ne sont cependant pas considérés comme the process will work with multiple reactors allowing frequent regeneration The details of such operations are however not considered
faisant partie de l'aspect inventif de l'invention La réac- part of the inventive aspect of the invention.
tion de déshydrogénation est endothermique, et la température du mélange sortant du réacteur 32 sera inférieure d'environ à 200 'C à la température d'admission Cette température de sortie va subir l'influence de la quantité de vapeur d'eau utilisée, de l'état du catalyseur et de la rudesse ou sévérité The dehydrogenation temperature is endothermic, and the temperature of the mixture exiting the reactor 32 will be about 200 ° C. lower than the inlet temperature. This outlet temperature will be influenced by the amount of water vapor used, the state of the catalyst and the roughness or severity
des conditions choisies pour la réaction. selected conditions for the reaction.
L'effluent du réacteur de déshydrogénation est refroi- The effluent from the dehydrogenation reactor is cooled
di dans un échangeur 34 jusqu'à une température convenant pour son admission dans le réacteur 38 d'oxydation et il est di in an exchanger 34 to a temperature suitable for its admission into the oxidation reactor 38 and it is
additionné d'un courant 36 d'oxygène pour donner une alimen- supplemented with a stream 36 of oxygen to give a feed
tation convenant pour l'oxydation de l'isobutylène en métha- croléine On préfère de l'oxygène sensiblement pur, bien qu'on puisse 'utiliser de l'oxygène moins pur si l'on prévoit des dispositifs pour purger les gaz inertes supplémentaires Suitable oxidation of isobutylene to methacrolein is preferred. Substantially pure oxygen is preferred, although less pure oxygen can be used if devices for purging additional inert gases are provided.
qui seront ainsi normalement présents On effectuera la réac- which will normally be present.
tion dans des conditions typiques de l'art antérieur, c'est- under typical conditions of the prior art, that is,
à-dire des températures comprises entre environ 300 et 400 'C, des pressions manométriques d'environ 1 à 8 bars, et des vitesses spatiales horaires de gaz de l'ordre de 2 000 à that is, temperatures between about 300 and 400 ° C, gauge pressures of about 1 to 8 bar, and gas hourly space velocities of about 2,000 to
3 000 h On utilisera un catalyseur convenable pour l'oxy- 3000 h A suitable catalyst for the oxyhydrogen
dation, typiquement un mélange d'oxydes de métaux courants ou de base, en particulier ceux qui sont à base de molybdène, notamment un catalyseur comprenant les éléments molybdène, bismuth, cobalt, fer, nickel, thallium, antimoine, et un ou plusieurs des métaux alcalins Le réacteur sera typiquement du type tubulaire, dans lequel on place le catalyseur sous forme de pastilles à l'intérieur des tubes qui sont entourés cation, typically a mixture of common or base metal oxides, in particular those based on molybdenum, in particular a catalyst comprising the elements molybdenum, bismuth, cobalt, iron, nickel, thallium, antimony, and one or more of alkali metals The reactor will typically be of tubular type, in which the catalyst is placed in the form of pellets inside the tubes which are surrounded
par un fluide de transmission de chaleur (ou fluide calopor- by a heat transfer fluid (or heat transfer fluid)
teur) destiné à enlever la chaleur' de réaction Typiquement à 95 % de l'isobutylène introduit dans le réacteur seront transformés en méthacroléine, et l'on obtiendra également The process of removing the reaction heat typically 95% of the isobutylene introduced into the reactor will be converted to methacrolein, and will also be obtained.
des quantités mineures d'acide méthacrylique, d'acide acéti- minor amounts of methacrylic acid, acetic acid,
que, et des quantités encore plus faibles ou moins importan- that, and even smaller or less important quantities
tes de sous-produits plus légers et plus lourds Une certaine Lighter and heavier by-products
quantité de l'isobutylène brûle en donnant des oxydes de car- The amount of isobutylene burns to give oxides of
bone et de l'eau Si l'on fait fonctionner le réacteur de manière à oxyder la quasi-totalité de l'isobutylène, il peut If the reactor is operated in such a way as to oxidize almost all the isobutylene, it can
s'avérer possible d'introduire l'effluent du réacteur d'oxy- It may be possible to introduce the effluent from the oxy-
dation directement dans une seconde étape d'oxydation pour oxyder encore davantage la méthacroléine et obtenir l'acide dation directly in a second oxidation step to further oxidize methacrolein and obtain the acid
méthacrylique.methacrylic.
Le mélange gazeux résultant peut être refroidi et in- The resulting gas mixture can be cooled and
troduit dans une tour 42 d'absorption dans laquelle la métha- troduced in an absorption tower 42 in which the metha-
croléine est absorbée dans un courant 44 d'eau de recyclage à des températures comprises entre environ 15 et 200 C La quasi-totalité de la méthacroléine est récupérée dans une The crolein is absorbed into a stream of recycle water at temperatures of about 15 to 200 ° C. Most of the methacrolein is recovered in a reactor stream.
solution contenant jusqu'à environ 2 moles % de méthacroléine. solution containing up to about 2 mole% methacrolein.
Cette solution peut être stockée pour servir ultérieurement ou bien elle peut être immédiatement envoyée à une tour 46 de strippage de la méthacroléine dans laquelle, à une pression inférieure et avec application de la chaleur, la méthacroléine est strippée dé l'eau et retirée sous forme d'un courant latéral de vapeur L'eau débarrassée de la méthacroléine est recyclée ( 44) vers le sommet de l'absorbeur 42 de méthacroléine pour servir à nouveau L'eau produite dans le procédé est enlevée ( 49) pour être jetée ou remise This solution can be stored for later use or it can be immediately sent to a methacrolein stripping tower 46 in which, at a lower pressure and with heat application, the methacrolein is stripped from the water and removed in the form of The methacroleine free water is recycled (44) to the top of the methacrolein absorber 42 to be used again. The water produced in the process is removed (49) for disposal or disposal.
en circulation sous forme de vapeur dans l'étape de déshydro- circulating as a vapor in the dehydro-
génation Les gaz légers sortant du sommet de l'absorbeur The light gases leaving the top of the absorber
42 de méthacroléine contiennent de grandes quantités d'isobu- 42 of methacrolein contain large amounts of isobutane
tylène et d'isobutane avec de moindres quantités des oxydes tylene and isobutane with lower amounts of oxides
de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'impuretés légères. carbon, hydrogen, oxygen and light impurities.
Ces gaz sont comprimés ( 48), s'ils doivent être renvoyés comme courant de recyclage pour une transformation ultérieure des composés en C 4 en de la méthacroléine -La totalité ou une partie du courant peut-être soumise à lavage pour enlever These gases are compressed (48), if they are to be returned as a recycle stream for subsequent conversion of the C 4 compounds to methacrolein - All or a portion of the stream may be washed to remove
le dioxyde de carbone, comme montré de façon schématique seu- carbon dioxide, as shown schematically only in
lement ( 50), puisque cela représente une technique que l'homme du métier connaît bien -Par exemple, on peut utiliser (50), since this represents a technique that the person skilled in the art knows well -for example, one can use
un lavage par une amine ou par une solution chaude de carbo- washing with an amine or a hot solution of carbon dioxide
nate Pour éviter une accumulation d'impuretés légères comme nate To avoid an accumulation of light impurities as
du méthane, de l'éthane, de l'éthylène, du propane et du pro- methane, ethane, ethylene, propane and
pylène, on peut prélever continuellement ou de façon inter- can be taken continuously or
mittente, sur le courant de recyclage, comme représenté, un on the recycling stream, as shown, a
courant ( 51) de purge des impuretés légères (purgé'). purge stream (51) for light impurities (purged).
Le gaz contient encore de grandes quantités d'hydrogène obtenues lors de la déshydrogénation de l'isobutane et un The gas still contains large quantities of hydrogen obtained during the dehydrogenation of isobutane and a
excès d'oxygène fourni au réacteur d'oxydation Il faut enle- excess oxygen supplied to the oxidation reactor.
ver ces deux matières Une caractéristique d'une forme de réalisation de l'invention consiste à ajuster la quantité d'oxygène fournie au réacteur 38 de manière qu'il n'en reste One feature of one embodiment of the invention is to adjust the amount of oxygen supplied to the reactor 38 so that there is no leftover
dans l'effluent pas plus que ce qui peut réagir avec l'hydro- in the effluent no more than can react with the hydro-
gène produit dans la réaction de déshydrogénation Une telle gene produced in the dehydrogenation reaction Such a
oxydation est représentée comme étant effectuée dans un réac- oxidation is shown as being carried out in a reaction
teur 52 d'oxydation utilisant un catalyseur capable d'oxyder l'hydrogène en eau à des températures relativement basses, de manière à ne pas affecter sensiblement les constituants en C 4, comme cela a été indiqué à l'exemple 2 ci-dessus On peut utiliser pour cela divers catalyseurs d'oxydation, comme An oxidizing reactor 52 employs a catalyst capable of oxidizing hydrogen to water at relatively low temperatures, so as not to substantially affect the C 4 components, as indicated in Example 2 above. can be used for this various oxidation catalysts, as
des métaux nobles ou des métaux courants ou de base En par- noble metals or common or basic metals.
ticulier, du platine ou du palladium sur de l'alumine se sont avérés particulièrement utiles puisque la réaction peut être amorcée au voisinage de la température ambiante Cependant, In particular, platinum or palladium on alumina have been found to be particularly useful since the reaction can be initiated in the vicinity of room temperature.
on peut utiliser n'importe quelle température commode, jus- any convenient temperature can be used,
qu'à environ 400 C En variante, on peut choisir du platine sur une zéolite de support dimensionnée de manière à exclure les hydrocarbures en C 4 De tels catalyseurs sont capables d'oxyder complètement l'hydrogène en eau sans oxyder les At approximately 400 ° C. Alternatively, platinum may be selected from a support zeolite sized to exclude C 4 hydrocarbons. Such catalysts are capable of completely oxidizing hydrogen to water without oxidizing the hydrocarbons.
constituants en C 4 Ainsi, on fait passer le courant de recy- In this way, the recycle stream is passed through
clage sur le catalyseur ( 52) sélectif pour l'oxydationen vue d'enlever à la fois l'hydrogène et l'oxygènepuis l'on on the selective oxidation catalyst (52) to remove both hydrogen and oxygen, and
fait passer le mélange vers le réacteur 32 de déshydrogéna- passes the mixture to the dehydrogenation reactor 32
tion pour la suite du traitement de ce mélange. tion for further processing of this mixture.
Voici un exemple typique d'un mode pratique de fonc- Here is a typical example of a practical way of
tionnement de ce qui est schématiquement représenté sur la of what is schematically represented on the
figure 2.figure 2.
EXEMPLE 6EXAMPLE 6
On vaporise 100 moles/h d'un courant d'alimentation 100 mol / h of a feed stream is sprayed
contenant 95 % d'isobutane, 3 % de n-butane, 1,5 % de pen- containing 95% isobutane, 3% n-butane, 1.5%
tanes, et 0,5 % de propane, et l'on introduit ce courant dans le réacteur de déshydrogénation, ainsi que 378,3 moles par tanes, and 0.5% of propane, and this stream is introduced into the dehydrogenation reactor, as well as 378.3 moles
heure d'un courant gazeux de recyclage contenant 30 % d'iso- hour of a gaseous recycle stream containing 30% iso-
butane et 37 % d'isobutylène, 16 % d'eau et essentiellement butane and 37% isobutylene, 16% water and essentially
pas d'oxygène ni d'hydrogène On chauffe les courants 26 com- no oxygen or hydrogen The currents 26 com
binés jusqu'à environ 750 C ( 38) et on les mélange avec 323 bined to about 750 C (38) and mixed with 323
moles/h de vapeur d'eau ( 30) que l'on peut obtenir en recy- moles / h of water vapor (30) which can be obtained by recycling
clant et vaporisant un courant 49 provenant du strippeur 46 clinking and vaporizing a stream 49 from the stripper 46
de méthacroléine On envoie le courant combiné dans le réac- methacrolein The combined current is sent into the reaction
teur 32 de déshydrogénation à environ 650 C, et l'on obtient environ 45 % de transformation de l'isobutane d'alimentation en isobutylène Le courant effluent quitte le réacteur à environ 520 C; il est refroidi jusqu'à environ 130 C dans un échangeur 34 et mélangé avec 171 moles/h d'oxygène ( 36) avant d'être introduit dans le réacteur 38 d'oxydation, dans lequel 82 % environ de l'isobutylène sont transformés en méthacroléine Les gaz effluents quittent le réacteur 38 à environ 342 O C sous une pression manométrique d'environ 1,4 bar et ils sont refroidis jusqu'à environ 150 C et envoyés vers l'absorbeur 42 dans lequel la méthacroléine est récupérée par un courant d'eau de recyclage qui suffit pour produire une solution aqueuse contenant environ 1 à 2 moles % de méthacroléine Cette solution est ensuite strippée dans un strippeur 46, avec rebouilleur, qui donne un courant latéral sous forme de vapeur produite contenant 69,7 moles par heure de méthacroléine, 6 moles/h d'acide méthacrylique et 9,4 moles/h de divers sous-produits comme l'acétone, l'acroléine et l'eau Le gaz brut de recyclage The effluent stream leaves the reactor at about 520 ° C, and about 45% isobutane is converted to isobutylene. it is cooled to about 130 ° C. in an exchanger 34 and mixed with 171 mol / h of oxygen (36) before being introduced into the oxidation reactor 38, in which about 82% of the isobutylene is transformed The effluent gases leave the reactor 38 at about 342 ° C. at a pressure of about 1.4 bar and are cooled to about 150 ° C. and sent to the absorber 42 in which the methacrolein is recovered by a stream of methacrolein. recycle water sufficient to produce an aqueous solution containing about 1 to 2 mole% methacrolein This solution is then stripped in a stripper 46, with reboiler, which gives a side stream in the form of vapor produced containing 69.7 moles methacrolein hour, 6 moles / h of methacrylic acid and 9.4 moles / h of various by-products such as acetone, acrolein and water.
qui sort du sommet de l'absorbeur 42 est comprimé suffisam- coming out of the top of the absorber 42 is sufficiently compressed
ment pour permettre au gaz de rejoindre l'alimentation fraîche du réacteur 32 de déshydrogénation (environ 3,9 bars to allow the gas to reach the fresh feed of the dehydrogenation reactor 32 (about 3.9 bar
de pression manométrique) Les 429 moles/h de vapeur contien- pressure) The 429 moles / h of steam containing
nent environ 23,8 % d'hydrogène, 11,9 % d'oxygène, 21,9 % about 23.8% hydrogen, 11.9% oxygen, 21.9%
d'isobutane et 17,2 % d'isobutylène Le gaz contient égale- isobutane and 17.2% isobutylene. The gas also contains
ment des oxydes du carbone, qu'on laisse s'accumuler jusqu'à un taux voulu et que l'on maintient ensuite à ce taux en éliminant par lavage l'anhydride carbonique net obtenu à chaque passage ( 50) On fait passer le gaz dans le réacteur ( 52) d'oxydation sélective dans lequel la totalité de l'hydrogène et de l'oxygène se combinent pour produire de l'eau Le réacteur est alimenté par du gaz à environ 25 C et l'effluent le quitte à environ 175 C en raison de la oxides of carbon, allowed to accumulate to a desired level and then maintained at this level by washing off the net carbon dioxide obtained at each pass (50). in the selective oxidation reactor (52) in which all the hydrogen and oxygen combine to produce water. The reactor is supplied with gas at approximately 25 ° C. and the effluent leaves it at approximately 175 C because of the
chaleur de combustion Le gaz est renvoyé ( 24) vers l'ali- heat of combustion The gas is returned (24) to the
mentation en isobutane fraîchement vaporisé ( 20) pour ache- freshly vaporized isobutane (20) to
ver le cycle On voit sur la figure 2 qu'il est éventuelle- see the cycle We see in Figure 2 that it is possible-
ment possible d'introduire de l'oxygène (oxygène (facult)) dans le courant d'alimentation du réacteur 52 d'oxydation It is possible to introduce oxygen (oxygen (faculty)) into the feedstream of the oxidation reactor 52.
de l'hydrogène, si cela s'avère nécessaire. hydrogen if necessary.
Une autre forme de réalisation est illustrée sur la figure 3 La déshydrogénation de l'isobutane en isobutylène dans le réacteur 32, suivie de l'oxydation de l'isobutylène Another embodiment is illustrated in FIG. 3 Dehydrogenation of isobutane to isobutylene in reactor 32, followed by oxidation of isobutylene
en méthacroléine dans le réacteur 38 et la récupération sub- methacrolein in reactor 38 and the recovery
séquente de la méthacroléine sont les mêmes que sur le schéma de la figure 2 Dans cette forme de réalisation, tous les gaz sont purgés et seuls l'isobutane et l'isobutylène n'ayant pas réagi sont recyclés pour un supplément de production de The sequential methacrolein are the same as in the scheme of FIG. 2. In this embodiment, all gases are purged and only unreacted isobutane and isobutylene are recycled for additional production.
méthacroléine On peut y parvenir en absorbant les hydrocar- methacrolein This can be achieved by absorbing hydrocarbons
bures en C 4 à l'aide de solvants liquides convenables comme des hydrocarbures paraffiniques ou aromatiques, ou à l'aide de matières solides comme des tamis moléculaires Le procédé représenté sur la figure 3 utilise un solvant liquide choisi de manière à séparer efficacement et à récupérer l'isobutane et l'isobutylène des autres constituants gazeux Un solvant C 4 -bures using suitable liquid solvents such as paraffinic or aromatic hydrocarbons, or using solids such as molecular sieves. The process shown in Figure 3 uses a liquid solvent selected to effectively and efficiently separate recover the isobutane and isobutylene from the other gaseous constituents A solvent
économique est une huile de paraffine contenant des hydrocar- is a paraffin oil containing hydrocarbons
bures en C 8 à Cl O On envoie le gaz de recyclage, contenant des oxydes de carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène et des The carbon dioxide, hydrogen, oxygen and
sous-produits hydrocarbonés légers, dans une tour 54 d'absor- light hydrocarbon by-products, in a tower 54 of
ption dans laquelle l'isobutane, l'isobutylène et des matières plus lourdes sont absorbées par un courant liquide 56, en laissant dans la phase vapeur les gaz légers, qui sont retirés ( 58) du sommet de la colonne pour la récupération de constituants utiles ou pour être éliminés Le liquide riche en C 4 est soutiré du bas de la colonne 54 et envoyé ( 60) dans une colonne 62 de strippage dans laquelle les composés en C 4 sont enlevés par strippage Le liquide pauvre en C 4 est soutiré du bas de la colonne 62, refroidi dans un échangeur 64 et renvoyé ( 56) dans l'absorbeur ( 54) pour servir à nouveau L'isobutane et l'isobutylène vaporisé sont recycles ( 24) vers le réacteur ( 32) de déshydrogénation Un petit courant peut être prélevé sur le solvant pauvre en C 4 et distillé pour séparer de façon classique (non représentée) wherein isobutane, isobutylene and heavier materials are absorbed by a liquid stream 56, leaving in the vapor phase the light gases, which are withdrawn (58) from the top of the column for the recovery of useful constituents or to be removed C 4 -rich liquid is withdrawn from the bottom of the column 54 and sent (60) into a stripping column 62 in which the C 4 compounds are removed by stripping. The C 4 poor liquid is withdrawn from the bottom of the column 62, cooled in an exchanger 64 and returned (56) into the absorber (54) to serve again Isobutane and vaporized isobutylene are recycles (24) to the reactor (32) dehydrogenation A small current can be taken from the solvent poor in C 4 and distilled to separate in a conventional manner (not shown)
des matières à point élevé d'ébullition. high boiling point materials.
Voici un exemple type de fonctionnement pratique du Here is a typical example of practical operation of the
_ _____ _______ 7 __ ____ ___ _____ _______ 7 __ ____ __
procédé tel que représenté schématiquement sur la figure 3: as shown diagrammatically in FIG.
EXEMPLE 8EXAMPLE 8
On vaporise 100 moles/h d'un courant d'alimentation contenant 95 % d'isobutane et on l'introduit ( 26) dans le réacteur 32 de déshydrogénation, ainsi que 146 moles/h d'un courant 24 de gaz de recyclage contenant 62 % d'isobutane et 38 % d'isobutylène On chauffe les courants combinés et on les mélange avec 461 moles/h de vapeur d'eau ( 30) , sous 100 mol / h of a feed stream containing 95% of isobutane is vaporized and introduced (26) into the dehydrogenation reactor 32, and 146 mol / h of a recycle gas stream 24 containing 62% of isobutane and 38% of isobutylene. The combined streams are heated and mixed with 461 mol / h of water vapor (30),
forme de vapeur fraîche ou recyclée du strippeur 46 de métha- form of fresh or recycled steam from the methacrylate stripper 46
croléine et vaporisée Le courant combiné 29 est introduit dans le réacteur 32 de déshydrogénation à environ 650 C, et crolein and vaporized The combined stream 29 is introduced into the dehydrogenation reactor 32 at about 650.degree. C., and
dans ce réacteur 32 environ 45 % de l'isobutane d'alimenta- in this reactor 32 about 45% of the feed isobutane
tion sont transformés en isobutylène Le courant effluent quitte le réacteur 32 à environ 5200 C et il est refroidi à environ 130 C dans un échangeur 34 et mélangé avec 141 moles/ h d'oxygène ( 36) avant d'être introduit dans le réacteur 38 d'oxydation, dans lequel 82 % environ de l'isobutylène sont transformés en méthacroléine Les gaz effluents sortent du réacteur 38 à environ 342 C sous une pression manométrique de 1,4 bar et ils sont refroidis jusqu'à environ 150 C dans un échangeur 40 et envoyés dans l'absorbeur 42 dans lequel la méthacroléine est récupérée par un courant d'eau 44 en The effluent stream leaves the reactor 32 at about 5200 C and is cooled to about 130 C in an exchanger 34 and mixed with 141 moles / h of oxygen (36) before being introduced into the reactor 38. in which about 82% of the isobutylene is converted to methacrolein. The effluent gases exit reactor 38 at about 342 ° C. under a pressure of 1.4 bar and are cooled to about 150 ° C. in a heat exchanger. 40 and sent to the absorber 42 in which the methacrolein is recovered by a stream of water 44 in
recirculation, en quantité suffisante pour donner une solu- recirculation, in sufficient quantity to give a solution
tion aqueuse contenant environ 1 à 2 moles % de méthacroléine ( 45) Cette solution subit ensuite un strippage dans un strippeur 46 avec rebouilleurpour donner un courant latéral de vapeur de produit contenant 69,7 moles/h de méthacroléine, The solution is then stripped in a stripper 46 with a reboiler to give a side stream of product vapor containing 69.7 mol / h of methacrolein.
6 moles/h d'acide méthacrylique et divers sous-produits com- 6 moles / h of methacrylic acid and various by-products
prenant de l'acide acétique, de l'acroléine et de l'acétone. taking acetic acid, acrolein and acetone.
Le gaz brut de recyclage ( 43), qui sort du sommet de l'absor- The raw recycle gas (43), which comes out of the top of the absorber
beur 42, est comprimé ( 48) suffisamment pour permettre au gaz de rejoindre l'alimentation fraîche du réacteur 32 de 42, is compressed (48) sufficiently to allow the gas to reach the fresh feed of reactor 32 of
déshydrogénation (pression manométrique d'environ 3,9 bars). dehydrogenation (gauge pressure of about 3.9 bar).
Les 302 moles/h de vapeur contiennent environ 28 % d'hydro- The 302 moles / h of steam contain about 28% of hydro-
gène, 7 % d'oxygène, 30 % d'isobutane, 19 % d'isobutylène et 11 % d'oxydes de carbone On fait passer le gaz dans la tour 54 d'absorption dans laquelle la quasitotalité de l'isobutane et de l'isobutylène sont enlevés par lavage à l'aide du courant 56 contenant 150 moles/h d'un solvant en C 8-C 10 Le liquide ( 60) riche en C 4 passe à la colonne 62 de strippage dans laquelle les composés en C 4 sont strippés et renvoyés ( 24) au réacteur 32 de déshydrogénation pour 7% of oxygen, 30% of isobutane, 19% of isobutylene and 11% of carbon oxides. The gas is passed into the absorption tower 54 in which the quasi-totality of isobutane and The isobutylene is washed out with the stream 56 containing 150 moles / h of a C 8 -C 10 solvent. The C 4 -rich liquid (60) passes to the stripping column 62 in which the C 2 -C 4 compounds are removed. 4 are stripped and returned (24) to the dehydrogenation reactor 32 for
achever le cycle.complete the cycle.
Comme pour l'étape d'oxydationsélective étudiée ci- As for the selective oxidation step studied above
dessus, l'absorption des composés en C 4 par un solvant peut être adaptée de manière à réaliser une séparation partielle de l'effluent provenant de l'étape de déshydrogénation, de manière à n'introduire dans le réacteur d'oxydation que de l'isobutylène et de l'isobutane n'ayant pas réagi Comme ci-dessus, on obtient quelques avantages, mais à un prix de revient plus élevé et il reste encore nécessaire d'enlever l'oxygène et les oxydes de carbone de l'effluent gazeux. L'étude ci-dessus concernant les procédés permettant above, the absorption of the C 4 compounds by a solvent can be adapted to achieve a partial separation of the effluent from the dehydrogenation step, so as to introduce into the oxidation reactor only isobutylene and unreacted isobutane As above, some advantages are obtained, but at a higher cost and it is still necessary to remove oxygen and carbon oxides from the effluent gaseous. The above study on processes for
de transformer l'isobutane en méthacroléine peut aussi- to convert isobutane to methacrolein can also
s'appliquer de façon générale à un procédé analogue de transformation du propane en acroléine On va utiliser sensiblement la même technique, mais l'homme du métier generally apply to a similar process for converting propane to acrolein. The same technique will be used, but the person skilled in the art
comprendra que l'on va modifier les conditions de fonctionne- understand that we are going to change the operating conditions
ment et l'équipement pour obtenir les meilleurs résultats equipment and equipment to achieve the best results
mais sans sortir du cadre large de l'invention. but without departing from the broad scope of the invention.
Le procédé usuel pratiqué à l'échelle industrielle produit généralement de l'acide acrylique plutôt que de l'acroléine La présente invention peut être appliquée à The usual process practiced on an industrial scale generally produces acrylic acid rather than acrolein. The present invention can be applied to
la production d'acide acrylique, comme représenté schémati- the production of acrylic acid, as schematically represented
quement sur la figure 4.only in Figure 4.
Le procédé contraste ave ceux de l'art antérieur du The process contrasts with those of the prior art of
fait que l'effluent de la réaction 10 de déshydrogénation- that the effluent from the dehydrogenation reaction
peut être introduit directement dans la réaction 12 d'oxyda- can be introduced directly into the oxidation reaction 12
tion pour transformer le propylène en acroléine L'homme du métier, familier avec l'art antérieur, s'attendrait à ce qu'on sépare le propylène de l'effluent de l'étape 10 de déshydrogénation avant d'introduire cet effluent dans l'étape 12 d'oxydation Puisque la déshydrogénation du The person skilled in the art, familiar with the prior art, would expect propylene to be separated from the effluent of the dehydrogenation step before introducing this effluent into the reactor. step 12 of oxidation Since the dehydrogenation of
propane implique la production de grandes quantités d'hydro- Propane involves the production of large quantities of hydro-
gène, ainsi que de faibles quantités d'hydrocarbures à plus bas poids moléculaire, le propylène doit être oxydé en présence de grandes quantités d'hydrogène, de propane et de sous-produits, sans que cela nuise fortement à l'oxydation du propylène en acroléine ni que cela provoque une oxydation de l'hydrogène Il a été montré dans les exemples ci-dessus que le propylène peut être oxydé en acroléine en présence d'hydrogène, de propane et de sous-produits de l'étape de low molecular weight hydrocarbons, propylene must be oxidized in the presence of large quantities of hydrogen, propane and It has been shown in the examples above that propylene can be oxidized to acrolein in the presence of hydrogen, propane and by-products of the hydrogenation stage.
déshydrogénation, sans que cela nuise au processus d'oxyda- dehydrogenation without affecting the oxidation process.
tion. Après oxydation du propylène en acroléine, la totalité de l'effluent provenant de la première étape 12 d'oxydation (en acroléine) peut être envoyée directement à une seconde étape 14 d'oxydation de cette acroléine, dans laquelle l'acroléine est oxydée en acide acrylique L'effluent de l'étape 14 d'oxydation est ensuite partiellement condensé et séparé en 16 L'acide acrylique constitue le produit voulu, des sous- produits lourds sont séparés ("lourds"), cependant que les constituants à plus bas point d'ébullition sont séparés en 18 Des gaz présentant dans ce cas peu ou pas d'intérêt, par exemple CO 2 ' H 2, 02 et des hydrocarbures légers ("légers"), ainsi que des sous-produits lourds ("lourds") sont déchargés, cependant que le propane n'ayant tion. After oxidation of propylene to acrolein, all of the effluent from the first oxidation stage 12 (acrolein) can be sent directly to a second stage 14 for oxidation of this acrolein, in which the acrolein is oxidized to Acrylic acid The effluent from the oxidation step 14 is then partially condensed and separated into 16 The acrylic acid is the desired product, heavy by-products are separated ("heavy"), while the lower constituents boiling point are separated into 18 gases in this case little or no interest, for example CO 2 'H 2, 02 and light hydrocarbons ("light"), as well as heavy by-products ("heavy" ") are unloaded, while propane
pas réagi est recyclé vers les étapes 10 et 14. unreacted is recycled to steps 10 and 14.
L'effluent de l'étape 12 de première oxydation peut être soumis à une séparation facultative en vue de récupérer l'acroléine, qui est ensuite introduite, avec de l'air ou de l'oxygène, dans l'étape 14 de seconde oxydation (oxydation The effluent from step 12 of the first oxidation can be optionally separated in order to recover acrolein, which is then introduced, with air or oxygen, into step 14 of second oxidation (oxidation
de l'acroléine) La récupération peut s'effectuer par absorp- acrolein) Recovery can be achieved by absorbing
tion dans les liquides convenables, comme l'eau et les acides carboxyliques inférieurs Le propane n'ayant pas réagi sera in suitable liquids, such as water and lower carboxylic acids. Unreacted propane will be
retourné vers l'étape 10 de déshydrogénation, comme repré- returned to dehydrogenation step 10, as shown in FIG.
senté S'il reste une forte quantité d'acroléine non trans- If a large quantity of non-trans-
formée, elle peut éventuellement être séparée et recyclée formed, it can possibly be separated and recycled
("acroléine") vers l'étape 14 d'oxydation, comme représenté. ("acrolein") to oxidation step 14, as shown.
Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté Notamment et comme indiqué ci-dessus, le procédé est applicable à la déshydrogénation du propane, réalisée selon un rapport de 1/0,5 à 1/10 entre le propane et la vapeur d'eau, à une température d'environ 400 à 7000 C sous une pression manométrique allant jusqu'à 10 bars environ, en utilisant un catalyseur de déshydrogénation à base d'un métal noble du groupe VIII ou d'un oxyde de métal courant It goes without saying that, without departing from the scope of the invention, many modifications can be made to the method described and shown in particular and as indicated above, the method is applicable to the dehydrogenation of propane, carried out in a ratio of 1 / 0.5 to 1/10 between the propane and the steam, at a temperature of about 400 to 7000 C under a pressure of up to about 10 bar, using a dehydrogenation catalyst based on a Group VIII noble metal or a common metal oxide
sur un support.on a support.
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