JP2009067808A - 多段触媒系、ならびにアルカンをアルケンおよびそれらの対応する酸素化生成物へ転化させる方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルケン、不飽和カルボン酸、飽和カルボン酸およびそれらのより高級の類似体を、対応するアルカンから多段触媒系および多段工程を使用して累積的に調製する。これは短接触時間リアクター条件を使用して、対応するアルケンを更に対応する酸素化生成物に接触的に転化させるための1以上の酸化触媒と組み合わせ、火炎温度および短接触時間において、対応するアルケンへのアルカンのスチームクラッキングを行う。
【選択図】なし
Description
(a)火炎温度および短接触時間における、少なくとも1つのスチームクラッキング触媒を含有する第一触媒層、
(b)(i)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(ii)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(iii)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、更に含有する第二触媒層(ここで第一層の触媒は金属酸化物担体上に含浸されている)、ならびに
(c)金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含有する第三触媒層(第三層の触媒は、金属酸化物担体上に含浸されており、第二触媒層から下流に配置されており、かつ、第一触媒層から更に下流に配置されており、その対応するアルカンからの不飽和カルボン酸の総合収率を増加させる)
を含む多段触媒床を提供する。
(a)火炎温度および短接触時間における、少なくとも1つのスチームクラッキング触媒を含有する第一触媒層、
(b)(i)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(ii)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(iii)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、更に含有する第二触媒層(第一触媒層は、アルケンを、その対応する飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸に転化させるために累積的に有効であり、第一層の触媒は金属酸化物担体上に含浸されている)ならびに
(c)飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸を、アルデヒドの存在下でその対応するより高級の類似体不飽和カルボン酸に、アルコールの存在下でその対応する不飽和カルボン酸のエステルに、ホルムアルデヒドおよびアルコールの両方の存在下でその対応する不飽和カルボン酸のより高級の類似体エステルに転化させるために累積的に有効である第三触媒層
を含有する多段触媒床を提供する。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を組み合わせ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、このスチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて転化させる工程、
(リアクターは、(a)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(b)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を含む触媒系を含み、
触媒系は、気体状アルカンをその対応する気体状アルケンに転化させる際に累積的に有効である)
を含み、
リアクターを、700℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下のリアクター滞留時間で運転する方法を提供する。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を通過させ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、このスチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、ならびに
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて接触的に転化させる工程、
(リアクターは、
(1)(i)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(ii)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(iii)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有する第一触媒層(第一層の触媒は、金属酸化物担体上に含浸されている)ならびに
(2)金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含有する第二触媒層
を含有する混合触媒床を含み、
混合床触媒は、気体状アルケンをその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効である)
を含み、
第二触媒層は、第一触媒層から下流の一定の距離に分離され、リアクターを、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下のリアクター滞留時間で運転し、1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターから上流の一定の距離に分離される、多段方法を提供する。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を通過させ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、このスチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて接触的に転化させる工程、
(リアクターは、少なくとも1つの触媒帯域を含有する混合触媒床を含み、第一触媒帯域は、更に、(1)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(2)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(3)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有し、
触媒は、対応する気体状アルケンを、対応する気体状不飽和カルボン酸および飽和カルボン酸を含む気体流に転化させる)、ならびに
(d)この気体流を、金属酸化物担体上に含浸させた触媒を含有する第二触媒帯域に通過させる工程、
(触媒は、金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含み、
触媒帯域は、気体状飽和カルボン酸をその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効である)
を含み、
1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターを含有する第一および第二触媒帯域への気体流の流れの方向に対して上流の一定の距離に分離され、
第一触媒帯域を、リアクターを通過する気体流の流れの方向に対して第二触媒帯域の上流に配置し、
第一触媒帯域を、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下の第一反応帯域滞留時間で運転し、
第二触媒帯域を、300℃〜400℃の温度で、100ミリ秒以下の第二反応帯域滞留時間で運転し、
アルケンの気体流を、一回通過でリアクターに通過させ、または任意の未反応アルケンをリアクターに入るアルケンの気体流の中に戻し再循環させ、任意の飽和カルボン酸を第二触媒帯域の中に戻し再循環させて、不飽和カルボン酸の総合収率を増加させる、多段方法を提供する。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を通過させ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、このスチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、ならびに
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて接触的に転化させる工程、
(リアクターは、
(1)(i)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(ii)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(iii)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有する第一触媒層(第一触媒層は、気体状アルカンをその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効であり、第一層の触媒は金属酸化物担体上に含浸されている)、ならびに
(2)気体状不飽和カルボン酸をその対応する気体状エステルに転化させる際に累積的に有効である1以上の触媒を含有する第二触媒層
を含む混合触媒床を含む)
を含み、
第二触媒層は、第一触媒層から下流に一定の距離に分離され、
リアクターを、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下のリアクター滞留時間で運転し、
1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターへの反応体の気体流の流れに対して上流の一定の距離に分離される、多段方法を提供する。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を通過させ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、このスチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて接触的に転化させる工程、
(リアクターは、少なくとも1つの触媒帯域を含有する混合触媒床を含み、
第一触媒帯域は、更に、(1)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(2)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(3)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有し、
触媒は、対応する気体状アルケンを、対応する気体状不飽和カルボン酸および飽和カルボン酸を含む気体流に転化させる)
(d)この気体流を、金属酸化物担体上に含浸されている触媒を含有する第二触媒帯域に通過させる工程、
(触媒は、金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含み、
触媒帯域は気体状飽和カルボン酸をその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効である)、ならびに
(e)アルコールを含む第二気体流をリアクターに通過させる工程
を含み、
1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターを含む第一および第二反応帯域内の第一および第二触媒への気体流の流れの方向に対して上流の一定の距離に分離され、
リアクターは、アルケンを、その対応する不飽和カルボン酸とアルコールのエステルに転化させるために累積的に有効な1以上の酸化触媒を含み、
1以上の酸化触媒は、アルカンをその対応する不飽和カルボン酸に転化させるために有効な第一触媒系およびエチレン性不飽和カルボン酸を、アルコールの存在下で、その対応するエチレン性不飽和カルボン酸とアルコールのエステルに転化させるために有効な第二触媒を含み、
第一触媒を第一反応帯域内に配置し、
第二触媒を第二反応帯域内に配置し、
第一反応帯域は、リアクターを通過する第一気体流の流れの方向に対して第二反応帯域の上流に配置され、
第二気体流を、第一反応帯域と第二反応帯域との中間でリアクターに供給し、
第一反応帯域を、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下の第一反応帯域滞留時間で運転し、
第二反応帯域を、300℃〜400℃の温度で、100ミリ秒以下の第二反応帯域滞留時間で運転する、多段方法を提供する。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を通過させ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、このスチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて接触的に転化させる工程、
(リアクターは、少なくとも1つの触媒帯域を含む混合触媒床を含み、
第一触媒帯域は、更に、(1)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(2)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(3)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有し、
触媒は、対応する気体状アルケンを、対応する気体状不飽和カルボン酸および飽和カルボン酸を含む気体流に転化させる)
(d)この気体流を、金属酸化物担体上に含浸されている触媒を含む第二触媒帯域に通過させる工程、
(触媒は、金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含み、
触媒帯域は気体状飽和カルボン酸をその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効である)
(e)アルカンおよび分子酸素を含む第一気体流をリアクターに通過させる工程、ならびに
(f)アルデヒドを含む第二気体流をリアクターに通過させる工程
を含み、
1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターを含む第一および第二反応帯域内の第一および第二触媒への気体流の流れの方向に対して上流の一定の距離に分離され、
リアクターは、アルカンを、その対応する不飽和カルボン酸のより高級の類似体に転化させるために累積的に有効な1以上の酸化触媒を含み、
1以上の酸化触媒は、アルカンをその対応する飽和カルボン酸に転化させるために有効な第一触媒系および飽和カルボン酸を、アルデヒドの存在下で、アルデヒドと共にその対応するより高級の類似体不飽和カルボン酸に転化させるために有効な第二触媒を含み、
第一触媒を第一反応帯域内に配置し、
第二触媒を第二反応帯域内に配置し、
第一反応帯域を、リアクターを通過する第一気体流の流れの方向に対して第二反応帯域の上流に配置し、
第二気体流を、第一反応帯域と第二反応帯域との中間でリアクターに供給し、
第一反応帯域を、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下の第一反応帯域滞留時間で運転し、
第二反応帯域を、300℃〜400℃の温度で、100ミリ秒以下の第二反応帯域滞留時間で運転する、多段方法を提供する。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を通過させ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、このスチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて接触的に転化させる工程、
(リアクターは、少なくとも1つの触媒帯域を含む混合触媒床を含み、
第一触媒帯域は、更に、(1)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(2)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(3)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有し、
触媒は、対応する気体状アルケンを、対応する気体状不飽和カルボン酸および飽和カルボン酸を含む気体流に転化させる)、ならびに
(d)この気体流を、金属酸化物担体上に含浸されている触媒を含む第二触媒帯域に通過させる工程、
(触媒は、金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含み、
触媒帯域は気体状飽和カルボン酸をその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効である)
を含み、
1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターを含む第一および第二反応帯域内の第一および第二触媒への気体流の流れの方向に対して上流の一定の距離に分離され、
リアクターは、アルケンを、その対応する不飽和カルボン酸に転化させるために累積的に有効な1以上の酸化触媒を含み、
1以上の酸化触媒は、アルカンをその対応するアルケンに転化させるために有効な少なくとも1つのスチームクラッキング触媒、アルケンを、その対応する飽和カルボン酸および不飽和カルボン酸に転化させるために有効な第一および第二触媒、ならびに飽和カルボン酸を、その対応する不飽和カルボン酸に転化させるために有効な第三触媒を含み、
第一触媒を第一反応帯域内に配置し、
第二触媒を第二反応帯域内に配置し、
第三触媒を第三反応帯域内に配置し、
第一反応帯域を、リアクターを通過する第一気体流の流れの方向に対して第二反応帯域の上流に配置し、
第二反応帯域を、リアクターを通過する第一気体流の流れの方向に対して第三反応帯域の上流に配置し、
第二気体流を、第二反応帯域と第三反応帯域との中間でリアクターに供給し、
第一反応帯域を、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下の第一反応帯域滞留時間で運転し、
第二反応帯域を、300℃〜400℃の温度で、100ミリ秒以下の第二反応帯域滞留時間で運転し、
第三反応帯域を、100℃〜300℃の温度で、100ミリ秒以下の第三反応帯域滞留時間で運転する多段方法を提供する。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を通過させ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、このスチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて接触的に転化させる工程、
(リアクターは、少なくとも1つの触媒帯域を含む混合触媒床を含み、
第一触媒帯域は、更に、(1)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(2)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(3)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有し、
触媒は、対応する気体状アルケンを、対応する気体状不飽和カルボン酸および飽和カルボン酸を含む気体流に転化させる)、ならびに
(d)この気体流を、金属酸化物担体上に含浸されている触媒を含む第二触媒帯域に通過させる工程、
(触媒は、金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含み、
触媒帯域は気体状飽和カルボン酸をその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効である)、ならびに
(e)アルデヒドを含む第二気体流をリアクターに通過させる工程
を含み、
1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターを含む第一および第二反応帯域内の第一および第二触媒への気体流の流れの方向に対して上流の一定の距離に分離され、
リアクターは、アルカンを、アルデヒドと共にその対応する不飽和カルボン酸に酸化するために累積的に有効な1以上の酸化触媒を含み、
1以上の酸化触媒は、アルカンをその対応するアルケンに転化させるために有効な第一触媒、アルケンを、その対応する飽和カルボン酸に転化させるために有効な第二触媒および飽和カルボン酸を、アルデヒドの存在下で、アルデヒドと共にその対応するより高級の類似体不飽和カルボン酸に転化させるために有効な第三触媒を含み、
第一触媒を第一反応帯域内に配置し、
第二触媒を第二反応帯域内に配置し、
第三触媒を第三反応帯域内に配置し、
第一反応帯域を、リアクターを通過する第一気体流の流れの方向に対して第二反応帯域の上流に配置し、
第二反応帯域を、リアクターを通過する第一気体流の流れの方向に対して第三反応帯域の上流に配置し、
第二気体流を、第二反応帯域と第三反応帯域との中間でリアクターに供給し、
第一反応帯域を、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下の第一反応帯域滞留時間で運転し、
第二反応帯域を、300℃〜400℃の温度で、100ミリ秒以下の第二反応帯域滞留時間で運転し、
第三反応帯域を、100℃〜300℃の温度で、100ミリ秒以下の第三反応帯域滞留時間で運転する多段方法を提供する。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を通過させ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、このスチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて接触的に転化させる工程、
(リアクターは、少なくとも1つの触媒帯域を含む混合触媒床を含み、
第一触媒帯域は、更に、(1)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(2)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(3)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有し、
触媒は、対応する気体状アルケンを、対応する気体状不飽和カルボン酸および飽和カルボン酸を含む気体流に転化させる)
(d)この気体流を、金属酸化物担体上に含浸されている触媒を含む第二触媒帯域に通過させる工程、
(触媒は、金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含み、
触媒帯域は気体状飽和カルボン酸をその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効である)
(e)ホルムアルデヒドを含むアルデヒドを含む第二気体流をリアクターに通過させる工程、ならびに
(f)アルコールを含む第三気体流をリアクターに通過させる工程、
を含み、
リアクターは、アルカンを、アルデヒドおよびアルコールと共に、その対応する不飽和カルボン酸のより高級の類似体のエステルに転化させるために累積的に有効な1以上の酸化触媒を含み、
1以上の酸化触媒は、アルカンをその対応するその対応する飽和カルボン酸に転化させるために有効な第一触媒系、飽和カルボン酸を、アルデヒドの存在下で、その対応するより高級の類似体不飽和カルボン酸に転化させるために有効な第二触媒およびより高級の類似体不飽和カルボン酸を、アルコールの存在下で、その対応する不飽和カルボン酸のより高級の類似体とアルコールのエステルに転化させるために有効な第三触媒を含み、
第一触媒系を第一反応帯域内に配置し、
第二触媒を第二反応帯域内に配置し、
第三触媒を第三反応帯域内に配置し、
1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターを含む第一および第二反応帯域内の第一および第二触媒への気体流の流れの方向に対して上流の一定の距離に分離され、
第一反応帯域を、リアクターを通過する第一気体流の流れの方向に対して第二反応帯域の上流に配置し、
第二反応帯域を、リアクターを通過する第一気体流の流れの方向に対して第三反応帯域の上流に配置し、
第二気体流を、第一反応帯域と第二反応帯域との中間でリアクターに供給し、
第三気体流を、第二反応帯域と第三反応帯域との中間でリアクターに供給し、
第一反応帯域を、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下の第一反応帯域滞留時間で運転し、
第二反応帯域を、300℃〜400℃の温度で、100ミリ秒以下の第二反応帯域滞留時間で運転し、
第三反応帯域を、100℃〜300℃の温度で、100ミリ秒以下の第三反応帯域滞留時間で運転する多段方法を提供する。
第1族には、Li、Na、K、RbおよびCsが含まれる。
第2族には、Mg、Ca、SrおよびBaが含まれる。
第3族には、B、Al、Ga、InおよびTlが含まれる。
ランタニドには、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luおよびアクチニド系列の全ての安定な元素が含まれる。
第4A族には、C、Si、Ge、SnおよびPbが含まれる。
第4B族には、Ti、ZrおよびHfが含まれる。
第5A族には、N、P、As、SbおよびBiが含まれる。
第5B族には、V、NbおよびTaが含まれる。
第6B族には、Cr、MoおよびWが含まれる。
第7B族には、Mn、TcおよびReが含まれる。
第8族には、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、PdおよびPtが含まれる。
Mo、Te、V、TaおよびNbからなる群から選択される金属の塩を、最高溶融塩の融点よりも高い温度で混合して、混和性溶融塩を形成する工程、ならびに
この塩の混合物を、酸素の存在下で焼成して(任意に溶媒として、金属ハロゲン化物塩または金属オキシハロゲン化物塩を使用して)、混合金属酸化物触媒を提供する工程
を含む方法を提供する。
(A)MMH前駆体を、湿潤(1%)アルゴン下で加熱温度(600℃)で焼成する。オフガスを苛性物質でスクラビングして、生成物HClを捕捉する。
(B)MMH前駆体を、低いO2濃度で、アルゴン下で焼成する。低いO2濃度は、反応を穏やかにする。オキシハロゲン化物ガスを苛性物質でスクラビングする。
(C)MMH前駆体を、穏和な条件下で金属アルコキシドに化学的に転化させ、続いてO2/アルゴン下で焼成して、MMO触媒を生じさせる。アルコキシド中間体を使用することによって、最終触媒の結晶構造を変えることができる。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を組み合わせ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、スチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、ならびに
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて転化させる工程、
(リアクターは、
(1)(i)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(ii)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(iii)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有する第一触媒層(第一層の触媒は、金属酸化物担体上に含浸されている)、ならびに
(2)金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含有する第二触媒層
を含む混合触媒床を含み、
混合床触媒は、気体状アルカンをその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効である)
を含み、
第二触媒層は、第一触媒層から下流の一定の距離に分離され、
リアクターを、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下のリアクター滞留時間で運転し、
1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターから上流の一定の距離に分離される、多段方法を提供する。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を組み合わせ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、スチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、ならびに
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて転化させる工程、
(リアクターは、
(1)(i)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(ii)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(iii)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有する第一触媒層(第一層の触媒は、金属酸化物担体上に含浸されている)、ならびに
(2)金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含有する第二触媒層
を含む混合触媒床を含み、
混合床触媒は、気体状アルカンをその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効である)
を含み、
1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターから上流の一定の距離に分離され、
第一触媒帯域を、リアクターを通過する気体流の流れの方向に対して第二触媒帯域の上流に配置し、
第一触媒帯域を、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下の第一反応帯域滞留時間で運転し、
第二触媒帯域を、300℃〜400℃の温度で、100ミリ秒以下の第二反応帯域滞留時間で運転し、
アルカンの気体流を、一回通過でリアクターに通過させるか、または任意の未反応アルカンをリアクターに入るアルカンの気体流の中に戻し再循環させ、任意の飽和カルボン酸を第二触媒帯域の中に戻し再循環させて、不飽和カルボン酸の総合収率を増加させる多段方法を提供する。
MoaVbMcNdOe
(式中、Mは、TeおよびSbからなる群から選択され、
Nは、Nb、Ta、W、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、B、In、As、Ge、Sn、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、HfおよびPからなる群から選択される少なくとも1つの元素であり、
a、b、c、dおよびeは、元素の相対的原子量を表し、a=1のとき、b=0.01〜1.0、c=0.01〜1.0、d=0.01〜1.0、かつeは酸素以外の元素の酸化状態に依存する)
を有する混合金属酸化物触媒。
火炎温度で、混合金属酸化物触媒の、MoおよびTeを含むある種の金属成分は揮発して、異なる混合金属酸化物触媒、金属間触媒およびそれらの複合触媒を残す。
MoaSbbOc
(式中、a、bおよびcは、元素の相対的原子量を表し、a=1のとき、b=0.01〜1.0、かつcは酸素以外の元素の酸化状態に依存する)
を有する混合金属酸化物を含む触媒。
火炎温度で、混合金属酸化物触媒のある種の金属成分は揮発して、異なる混合金属酸化物触媒、金属間触媒およびそれらの複合触媒を残す。
MoaSbbBicOd
(式中、a、b、cおよびdは、元素の相対的原子量を表し、a=1のとき、b=0.01〜1.0、c=0.01〜1.0、かつdは酸素以外の元素の酸化状態に依存する)
を有する混合金属酸化物を含む触媒。
火炎温度で、混合金属酸化物触媒のある種の金属成分は揮発して、異なる混合金属酸化物触媒、金属間触媒およびそれらの複合触媒を残す。
(a)元素の周期表の第1B族から選択される少なくとも1つの元素プラス酸化ビスマスアセテート(bismuth oxide acetate)で促進された、元素の周期表の第5B族、第6B族、第7B族および第8族からなる群から選択される少なくとも1つの元素を含む担持触媒または
(b)ルテニウムを含む触媒または
(c)担体上にPbおよびBiを含む触媒または
(d)Pd、ならびに元素の周期表の第3A族、第4A族、第5A族および第6B族の元素からなる群から選択される少なくとも1つの元素、ならびに元素の周期表の第3B族および第4B族の元素からなる群から選択される少なくとも1つの元素を含む担持触媒または
(e)Pdおよび元素の周期表の第1B族の少なくとも1つの元素を含む担持触媒または
(f)PdおよびPbを含む担持触媒または
(g)Pd、ならびにBa、Au、La、Nb、Ce、Zn、Pb、Ca、Sb、K、Cd、VおよびTeからなる群から選択される少なくとも1つの元素を含む担持触媒または
(h)これらの組合せ
を含むことができる。
(a)気体状アルカンの5〜30重量%および化学量論的量の分子酸素を組み合わせ、アルカンを、二酸化炭素およびスチームの形態の水蒸気に完全に酸化する工程、
(b)スチームおよびアルカンの残りの量を、スチームおよび二酸化炭素と組み合わせ、それを1以上のスチームクラッキング触媒と接触させる工程、ならびに
(c)(b)から発生した対応するアルケンおよび分子酸素を、短接触時間リアクターにおいて転化させる工程、
(リアクターは、
(1)(i)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組合せからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(ii)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組合せを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を、(iii)金属Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Zn、これらの二成分組合せ、これらの三成分組合せおよびこれらのより高次の組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物と組み合わせてまたは組み合わせずに、含有する第一触媒層(第一層の触媒は、金属酸化物担体上に含浸されている)、ならびに
(2)金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組合せを含む少なくとも1つの金属酸化物を含有する第二触媒層
を含む混合触媒床を含み、
混合床触媒は、気体状アルカンをその対応する気体状不飽和カルボン酸に転化させる際に累積的に有効である)
を含み、
1以上のクラッキング触媒は、短接触時間リアクターから上流の一定の距離に分離され、
第二触媒層は、第一触媒層から下流の一定の距離に分離され、
リアクターを、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下のリアクター滞留時間で運転する多段方法を提供する。
第一触媒を第一反応帯域内に配置し、
第二触媒を第二反応帯域内に配置し、
第一反応帯域を、リアクターを通過する第一気体流の流れの方向に対して第二反応帯域の上流に配置し、
第二気体流を、第一反応帯域と第二反応帯域との中間でリアクターに供給し、
第一反応帯域を、500℃〜1000℃の温度で、100ミリ秒以下の第一反応帯域滞留時間で運転し、
第二反応帯域を、300℃〜400℃の温度で、100ミリ秒以下の第二反応帯域滞留時間で運転する多段方法を提供する。
MoaVbMcNdQeXfOg
(式中、Mは、TeおよびSbからなる群から選択される元素であり、
Nは、Nb、Ta、W、Ti、Al、Zr、Cr、Mn、B、In、As、Ge、Sn、Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、HfおよびPからなる群から選択される少なくとも1つの元素であり、
Qは、元素の周期表の第8族から選択される少なくとも1つの元素であり、
Xは、PbおよびBiからなる群から選択される少なくとも1つの元素であり、
a、b、c、d、e、fおよびgは、元素の相対的原子量を表し、a=1のとき、b=0.01〜1.0、c=0.01〜1.0、d=0.01〜1.0、e=0.001〜0.1、f=0.001〜0.1、かつgは酸素以外の元素の酸化状態に依存する)
を有する混合金属酸化物を含むことができる。
火炎温度で、混合金属酸化物触媒の、MoおよびTeを含むある種の金属成分は揮発して、異なる混合金属酸化物触媒、金属間触媒およびそれらの複合触媒を残す。
アルミナフォーム上に洗浄被覆されたMoaVbMcNdQeXfOg上に含浸させたPt
α−アルミナフォームモノリス上に担持させたPt/In酸化物
α−アルミナフォームモノリス上に担持させたPt/Nb酸化物
α−アルミナフォームモノリス上に担持させたPt/Nb/V酸化物
第一触媒は、プロパンを燃料として、分子酸素と共に使用して、穏和な酸化剤である二酸化炭素およびスチームを発生させ、短接触時間でのプロパンのプロピレンへの転化の温度を低下させる。燃料として犠牲になり、二酸化炭素を発生するためのプロパンの量は、プロパンのプロピレンへの接触脱水素化である第二接触段階のために必要な熱量を発生するために十分なもの(5〜30重量%)である。代表的第一触媒には、ガーゼ、メッシュ、ワイヤおよびこれらの組合せの形態での、第8族、Pt、Rh、Pd、Irから選択される金属が含まれる。この触媒は担持されていないかまたはシリカ、アルミナ、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩およびゼオライトから選択される、フォーム、モノリス、被覆されたチャンネルまたはマイクロリアクターを含む三次元構造物の上に担持されている。この反応は、ミリ秒のオーダーの接触時間で、700℃よりも高い温度で実施される。
Pt/Na−[Fe]−ZSM−5型を使用して、短接触時間で、イソブタンをメタクリル酸に接触的に転化させた。この触媒は、L.Schmidtらによって、一般的な酸化的脱水素化におけるプロパンのプロピレンへの転化において、高い選択率を示すことが示されている。低レベルのPtの添加は、この触媒を、SCTRにおける火炎温度のために適切にするであろう。ZSM−5の中にリンを含有させることによって、一定のアルカン転化で、選択率および収率が更に改良されると期待される。この排出気体流を、選択的酸化のための第二触媒帯域に向ける。この段階で、酸化された水素の形での追加のスチームおよび燃料を含む、空気、酸素、二酸化炭素および亜酸化窒素から選択される1以上の追加の酸化剤を添加することも有用である。更に、発生した任意の水素は、アルカンのその対応するアルケンへの転化のための燃料として使用される。本発明の他の利点は、L.Schmidtらによって報告されたC2転化での研究と一致する、転化における燃料としての水素の使用からである。製造された有用なまたは望ましい酸素化物には、メタクリル酸およびメタクリル酸エステルが含まれる。エステルは、アルコールのための追加の段階化を必要とし、より高級の類似体は、また、適切な追加の段階化を必要とする。選択的酸化は、300℃よりも高い温度で実施される。混合金属酸化物触媒が有用である。
Claims (5)
- C3−C8アルケンを対応するC3−C8アルカンから調製するための多段方法であって、
(a)5〜30重量%のC3−C8アルカンと化学量論的量の分子酸素とを組み合わせ、前記アルカンを完全に酸化して、二酸化炭素、水蒸気および未反応アルカンを生成する工程、
(b)前記二酸化炭素、水蒸気および未反応アルカンを組み合わせて、複合供給物流を形成する工程、および
(c)700℃〜1000℃の温度および100ミリ秒以下の滞留時間で、前記複合供給物流を1以上のスチームクラッキング触媒と接触させて、対応するC3−C8アルケンを生成する工程を含む多段方法。 - 前記1以上のスチームクラッキング触媒が、C3−C8アルカンをそれに対応するC3−C8アルケンに転化させる際に累積的に有効である触媒系を含み、かつ(1)Ag、Au、Ir、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、これらの合金およびこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの金属、ならびに(2)金属Bi、In、Mg、P、Sb、Zr、第1〜3族金属、ランタニド金属およびこれらの組み合わせを含む金属酸化物の群から選択される少なくとも1つの調節剤を含む請求項1記載の多段方法。
- 前記1以上のスチームクラッキング触媒が、(3)Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Nb、Ta、V、Znおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの金属酸化物をさらに含む請求項2記載の多段方法。
- C3−C8アルカンをそれらの対応するC3−C8酸素化物に累積的に転化するための多段方法であって、
(A)C3−C8アルケンを対応するC3−C8アルカンから調製するための請求項1記載の多段方法を実行して、対応するC3−C8アルケンを生成する工程、および
(B)前記対応するC3−C8アルケンを、金属Mo、Fe、P、Vおよびこれらの組み合わせを含む少なくとも1つの金属酸化物を含有する少なくとも1つの選択的酸化触媒と接触させて、カルボン酸およびそのエステルからなる群から選択される少なくとも1つの対応するC3−C8酸素化物を生成する工程を含む多段方法。 - 前記選択的酸化触媒が、クラッキング触媒から下流に一定の距離を置いて分離されている請求項4記載の多段方法。
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