JP2023549918A - α、β－エチレン性不飽和カルボン酸のための二段階調製プロセスおよびその目的のためのプラント - Google Patents

Abstract

本発明は、アルケンの二段階触媒気相酸化によるα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を製造するためのプロセスであって、少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流（２）を得るために、少なくとも１種のアルケンを含むガス流（１）が、酸素の存在下で第１の反応器（Ａ）内で、モリブデンの多金属酸化物の形態の第１の触媒（Ｋ１）による第１の触媒酸化反応に供され、少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）が、接続導管（Ｖ）を通って第２の反応器（Ｂ）に誘導され、ｃ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を含むガス流（３）を得るために、少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）が、酸素の存在下で前記第２の反応器（Ｂ）内で、第２の触媒（Ｋ２）による第２の触媒酸化反応に供されるプロセスに関する。本発明の方法には、少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）を、前記接続導管（Ｖ）内に配置された高比表面積を有する交換可能な構造体（Ｓ）を通して誘導するステップが含まれる。

Description

本発明は、アルケンの二段階触媒気相酸化によるα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を製造するためのプロセス、特にプロピレンのアクリル酸への二段階酸化のためのプロセス、およびその目的のためのプラントに関する。

アクリル酸を製造するためのこのような二段階プロセスは、それ自体公知であり、例えば、国際公開第02／081422号パンフレットおよびそこに引用されている文献に記載されている。

まず、第1の反応器にプロピレンと分子状酸素を供給する。酸素は、例えば空気の形態で投入されてもよい。さらに、不活性ガス、例えば窒素を供給することが可能である。第1の反応器では、プロピレンは触媒酸化によってアクロレインに変換される。したがって、第1の反応器からの出口ガスは、とりわけアクロレインおよび未変換酸素を含む。この出口ガスは、第2の反応器に投入され、アクロレインおよび酸素がアクリル酸に変換される。

第1のおよび第2の反応器で使用される触媒は、プロピレンのアクロレインへの気相酸化またはアクロレインのアクリル酸への気相酸化に適した触媒である。言及した反応に適した多数の触媒がこれまでに示唆されている。典型的には、モリブデンの多金属酸化物が工業的に使用される。

第2の反応器に投入されたアクロレインをアクリル酸に極めて十分な量で変換するために、十分な酸素が第2の反応器においても利用可能でなければならない。この目的のために、第1の反応器には既に非常に多くの酸素が投入されている可能性があるため、プロピレンがアクロレインに変換された後の第2の反応器には反応のために十分な酸素がなおも残っている。あるいは、第1の反応器と第2の反応器との間で酸素を補充することも可能である。プロピレンと酸素との混合物中の酸素含有量を増加させると爆発リスクが高まるため、プロピレンのアクロレインへの変換に必要な量の酸素のみを第1の反応器に投入することが有利である。続いて、アクロレインのアクリル酸への変換に必要な量の酸素が第1の反応器と第2の反応器との間に添加される。

この方法を実行するプラントの動作において、反応ガスが通過するときに第2の反応器内で圧力降下が見られることが分かった。高圧での合成の操作は、アクリル酸選択性の損失をもたらす。圧力降下が特定の程度に達すると、メンテナンスのために反応器を停止させる必要がある。この操作はスキミングとも呼ばれる。プラントの冷却および加熱によって停止時間が延長されるため、メンテナンスは時間と資源の両方を消費する。

米国特許第6，069，271号明細書は、単一の固定床シェル・アンド・チューブ型熱交換反応器を使用する二段階触媒酸化によってプロピレンからアクリル酸を製造するプロセスを記載している。各反応管の下部には第1の触媒層が設けられ、上部には第2触媒層が設けられている。これらの間には、40％から99．5％の空隙率を有する不活性層が設けられる。このプロセスは、反応ガス流によって下流に一緒に運ばれる第1の触媒の昇華した触媒成分によって引き起こされる反応管の閉塞の問題を防止することを意図している。

国際公開第02／081422号パンフレット 国特許第6，069，271号明細書

本発明の目的は、最初に指定されたプロセスおよび最初に指定されたプラントを、メンテナンスの必要性を低減するような方法で発展させることである。

本発明によれば、目的は、請求項1に記載のプロセスおよび請求項6に記載のプラントによって達成される。有利な実施形態およびさらなる発展形態は、従属請求項によって明らかにされる。

アルケンの二段階触媒気相酸化によってα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を製造するための本発明のプロセスは、
ａ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流を得るために、少なくとも１種のアルケンを含むガス流が、酸素の存在下で第１の反応器内で、モリブデンの多金属酸化物の形態の第１の触媒による第１の触媒酸化反応に供され、
ｂ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流が、接続導管を通って第２の反応器に誘導され、
ｃ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を含むガス流を得るために、少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流が、酸素の存在下で第２の反応器内で、第２の触媒による第２の触媒酸化反応に供される。

このプロセスは、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流を、接続導管内に配置された高比表面積を有する交換可能な構造体を通して誘導するステップを含む。

少なくとも1種のアルケンを含むガス流は、1種類以上のアルケンを含む。適切なアルケンは、例えば、1分子当たり3から5個の炭素原子を含み、例えば、プロピレン、2－メチルプロピレン、1－ブテン、2－ブテンまたは1－ペンテンから選択される。アルケンは、好ましくはプロピレンおよび2－メチルプロピレンから選択される。プロピレンが特に好ましい。

少なくとも1種のアルケンを含むガス流は、酸素の存在下で第1の触媒酸化反応に供される。外部酸素源を供給することが可能である。適切な外部酸素源としては、例えば、酸素、合成空気および空気が挙げられる。空気が特に好ましい。

第1の触媒酸化反応は、第1の反応器内で行われる。第1の反応器は、気相酸化のための任意の反応器である。好ましい実施形態では、第1の反応器は固定床シェル・アンド・チューブ型熱交換反応器である。固定床シェル・アンド・チューブ型熱交換反応器での反応の実行は、熱の均一な除去および良好な熱交換を可能にする。

そのような固定床シェル・アンド・チューブ型熱交換反応器は典型的には、典型的には垂直配置で多数の触媒管（管束）を収容するほぼ円筒形の容器からなる。これらの触媒管の各々は、触媒活性多金属酸化物（例えば、第1の反応器内の第1の触媒）の固定床配置を含む。触媒管の端部は、管シート内に封止されて固定され、それらの各々は、上端および下端で容器に接続されたフード内に開口する。これらのフードを通して、触媒管を通って流れるガス流が供給および除去されることで、各触媒管は細長い反応ユニットゾーンに対応する。典型的には、触媒管は、1から3 mmの壁厚、20から30 mmの内径、および2から4 mの管長を有する。適切には、適用の点において、容器内に収容された触媒管の数は、少なくとも5000個、好ましくは少なくとも10000個まで伸びる。多くの場合、反応容器内に収容される触媒管の数は15000から30000個である。容器内では、触媒管は通常、均一な分布で配置され、分布は、互いに隣接する触媒管の中心内部軸の分離が35から45 mmであるように適切に選択される。

さらに、プロセス熱を除去するために、熱交換媒体が触媒管を取り囲む空間内に通される。容器から出た後、熱交換媒体は、反応容器に再び入る前に、例えば外部熱交換器内で元の温度に戻される。適切な熱交換媒体は、特に、流体温度制御媒体である。硝酸カリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸ナトリウムおよび／または硝酸ナトリウムなどの塩の溶融物（「塩浴」）、またはナトリウム、水銀および異なる金属の合金などの低融点金属の溶融物を使用することが特に好ましい。

第1の触媒酸化反応は、第1の触媒の存在下で行われる。第1の触媒は、モリブデンの多金属酸化物の形態をとる。そのような触媒はそれ自体公知である。一実施形態において、多金属酸化物は、一般式（I）
Mo₁₂Bi_aFe_bX¹ _cX² _dX³ _eX⁴ _fO_n （I）
の化学量論を有し、
式中、
X¹＝ニッケルおよび／またはコバルト、
X²＝タリウム、サマリウム、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属、
X³＝亜鉛、リン、ヒ素、ホウ素、アンチモン、スズ、セリウム、鉛、バナジウム、クロム、ニオブおよび／またはタングステン
X⁴＝ケイ素、アルミニウム、チタンおよび／またはジルコニウム、
a＝0．2から5、
b＝0．01から5、
c＝0から10、
d＝0から2、
e＝0から8、
f＝0から10であり、
nは、酸素を除く（I）の元素の価数と頻度で決まる数である。
好ましい実施形態では、化学量論係数は以下の通りであり、
a＝0．4から2、
b＝2から4、
c＝3から10、
d＝0．02から2、
e＝0から5であり、
f＝0．5または1から10である。

X¹は好ましくはコバルトであり、X²は好ましくはK、Csおよび／またはSrであり、より好ましくはKであり、X³は好ましくはタングステン、亜鉛および／またはリンであり、X⁴は好ましくはSiである。より好ましくは、変数X¹からX⁴は同時に上記の定義を有する。全ての化学量論係数aからfおよび全ての変数X¹からX⁴が同時に上記の有利な定義を有することがさらに好ましい。

一実施形態では、触媒活性多金属酸化物は、一般式（II）
［Y¹ _a’Y² _b’O_x’］p［Y³ _c’Y⁴ _d’Y⁵ _e’Y⁶ _f’Y⁷ _g’Y⁸ _h’O_y’］q （II）
を有し、
式中、
Y¹＝ビスマスのみまたはビスマスとテルル、アンチモン、スズおよび銅元素の少なくとも1つであり、
Y²＝モリブデンもしくはタングステンであり、
Y³＝アルカリ金属、タリウムおよび／またはサマリウムであり、
Y⁴＝アルカリ土類金属、ニッケル、コバルト、銅、マンガン、亜鉛、スズ、カドミウムおよび／または水銀であり、
Y⁵＝鉄または鉄とバナジウム、クロムおよびセリウム元素の少なくとも1つであり、
Y⁶＝リン、ヒ素、ホウ素および／またはアンチモンであり、
Y⁷＝希土類金属、チタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタル、レニウム、ルテニウム、ロジウム、銀、金、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、鉛、トリウムおよび／またはウランであり、
Y⁸＝モリブデンもしくはタングステンであり、
a’＝0．01から8であり、
b’＝0．1から30であり、
c’＝0から4であり、
d’＝0から20であり、
e’＞0から20であり、
f’＝0から6であり、
g’＝0から15であり、
h’＝8から16であり、
x’、y’＝酸素以外の（II）中の元素の価数と頻度によって決定される数であり、
p、qは、p／q比が0．1から10である数である。

化学量論（II）の特に有利な触媒活性多金属酸化物は、Y¹がビスマスのみであるものである。

化学量論（II）の触媒活性多金属酸化物は、化学組成Y³ _c’Y⁴ _d’Y⁵ _e’Y⁶ _f’Y⁷ _g’Y⁸ _h’O_y’のマトリックス相に分散した化学組成Y¹ _a’Y² _b’O_x’の三次元領域を含む。

このような触媒の製造は、文献DE4407020A1、EP575897A1、DE3338380A1およびEP2114562A1に詳細に記載されている。

一般式（II）の化学量論の中でも、一般式（IIa）
［Bi_a”Z²b”O_x”］p”［Z⁸ ₁₂Z³ _c”Z⁴ _d”Fe_e”Z⁵ _f”Z⁶ _g”Z⁷ _h”O_y”］q” （IIa）
に適合するものが好ましく、
式中
Z²＝モリブデンおよび／またはタングステン、
Z³＝ニッケルおよび／またはコバルト、
Z⁴＝タリウム、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属、好ましくはK、Csおよび／またはSr、
Z⁵＝リン、ヒ素、ホウ素、アンチモン、スズ、セリウム、バナジウム、クロムおよび／またはBi、
Z⁶＝ケイ素、アルミニウム、チタンおよび／またはジルコニウム、好ましくはSi
Z⁷＝銅、銀および／または金、
Z⁸＝モリブデンおよび／またはタングステン、
a”＝0．1から1、
b”＝0．2から2、
c”＝3から10、
d”＝0．02から2、
e”＝0．01から5、好ましくは0．1から3、
f＝0から5、
g”＝0から10、好ましくは＞0から10、より好ましくは0．2から10、最も好ましくは0．4から3であり、
h”＝0から1、
x”、y”は酸素以外の（IIa）中の元素の価数と頻度によって決定される数であり、
p、qは、p／q比が0．1から5の間、好ましくは0．5から2の間である数である。

化学量論（IIa）の触媒活性多金属酸化物の中でも、Z² _b”＝（タングステン）_b”であり、Z⁸ ₁₂＝（モリブデン）₁₂であるものが好ましい。

第1の反応器内の第1の触媒酸化反応は、200から420℃の範囲の温度、2から3絶対バールの範囲の動作圧力、および1．5から2．5秒の範囲の滞留時間で行われる。

第1の触媒酸化反応からの生成物流は、アルケンの任意の未変換部分に加えて、アルケンの部分酸化によって形成された少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む。したがって、プロピレンの部分酸化はアクロレインをもたらし、2－メチルプロピレンのメタクロレインへの部分酸化をもたらす。α、β－エチレン性不飽和アルデヒドは、好ましくはアクロレインから選択される。

少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流は、第1の反応器からの出口のところで接続導管を介して除去され、第2の反応器に投入される。

少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流は、酸素の存在下で第2の触媒酸化反応に供される。外部酸素源を供給することが可能である。適切な外部酸素源としては、例えば、酸素、合成空気および空気が挙げられる。空気が特に好ましい。

第2の触媒酸化反応が、第2の反応器内で行われる。第2の反応器は、気相酸化のための任意の反応器である。好ましい実施形態では、第2の反応器は固定床シェル・アンド・チューブ型熱交換反応器である。固定床シェル・アンド・チューブ型熱交換反応器での反応の実行は、熱の均一な除去および良好な熱交換を可能にする。

第2の触媒酸化反応は、第2の触媒の存在下で行われる。第2の触媒は、モリブデンの多金属酸化物の形態をとる。そのような触媒はそれ自体公知である。一実施形態では、多金属酸化物は、一般式（III）
Mo₁₂V_aX¹ _bX² _cX³ _dX⁴ _eX⁵ _fX⁶ _gO_n （III）の化学量論を有し、
式中、
X¹＝W、Nb、Ta、Crおよび／またはCe、
X²＝Cu、Ni、Co、Fe、Mnおよび／またはZn、
X³＝Sbおよび／またはBi、
X⁴＝1種類以上のアルカリ金属（Li、Na、K、Rb、Cs）および／またはH、
X⁵＝1種類以上のアルカリ土類金属（Mg、Ca、Sr、Ba）、
X⁶＝Si、Al、Tiおよび／またはZr、
a＝1から6、
b＝0．2から4、
c＝0から18、好ましくは0．5から18、
d＝0から40、
e＝0から2、
f＝0から4、
g＝0から40であり、
nは（III）中の酸素を除く元素の価数と頻度によって決定される数である。

好ましくは、変数は、多金属酸化物材料（III）中の酸素を除く全元素の総量に基づいて、元素Moのモル比が20から80 mol％であり、触媒活性多金属酸化物材料（III）中に存在するMoの、触媒活性多金属酸化物材料（III）中に存在するV、Mo／Vに対するモル比が15：1から1：1であり、対応するモル比Mo／（WおよびNbの総量）が80：1から1：4である（多金属酸化物材料がCuを含む場合、対応するモルMo／Cu比は30：1から1：3である）という条件で指定される範囲内で選択されるべきである。

好ましい多金属酸化物触媒（III）は、
X¹＝W、Nbおよび／またはCr、
X²＝Cu、Ni、Coおよび／またはFe、
X³＝Sb、
X⁴＝Naおよび／またはK、
X⁵＝Ca、Srおよび／またはBa、
X⁶＝Si、Alおよび／またはTiであり、
a＝2．5から5、
b＝0．5から2、
c＝0．5から3、
d＝0から2、
e＝0から0．2、
f＝0から1、
g＝0から15であり、
nは（III）中の酸素を除く元素の価数と頻度によって決定される数である。

好ましい多金属酸化物触媒は、以下の一般化学量論（IIIa）
Mo₁₂V_aX¹ _bX² _cX⁵ _fX⁶ _gO_n（IIIa）に従い、
式中、
X¹＝Wおよび／またはNb、
X²＝Cuおよび／またはNi、
X⁵＝Coおよび／またはSr、
X⁶＝Siおよび／またはAl、
a＝3から4．5、
b＝1から1．5、
c＝0．75から2．5、
f＝0から0．5、
g＝0から8であり、
nは（IIIa）中の元素の価数と頻度によって決定される数である。

Mo／Cuは30：1から1：3であり、対応するモル比Mo／（WおよびNbの総量）は80：1から1：4である。

好ましくは、変数は、触媒活性多金属酸化物材料（IIIa）中の酸素を除く全元素の総量に基づいて、元素Moのモル比が20から80 mol％であり、触媒活性多金属酸化物材料（IIIa）中に存在するMoの、触媒活性多金属酸化物材料（IIIa）中に存在するV、Mo／Vに対するモル比が15：1から1：1であり、対応するモル比Mo／Cuが30：1から1：3であり、対応するモル比Mo／（WおよびNbの総量）が80：1から1：4であるという条件で指定された範囲内で選択されるべきである。

第1の触媒および第2の触媒は、例えば、打錠機または押出機によって製造される、通過孔を有するペレット、ビーズまたはリングの形態をとることができる。そうでなければ、それは、耐火性支持体上に堆積した触媒成分を有する形態で同様の活性を利用して使用されてもよい。

第1の触媒および第2の触媒ならびにそれらの製造は、例えば、米国特許第8，232，425号明細書に詳細に記載されている。

第2の反応器内の第2の触媒酸化反応は、240から320℃の範囲の温度、1．5から2．5絶対バールの範囲の動作圧力、および1から1．7秒の範囲の滞留時間で行われる。

第2の触媒酸化反応の生成物流、ならびにアルケンの任意の未変換部分および／または少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流の任意の未変換部分は、アルデヒドの部分酸化によって形成された少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を含む。したがって、アクロレインの部分酸化はアクリル酸をもたらし、メタクロレインのメタクリル酸への部分酸化をもたらす。α、β－エチレン性不飽和カルボン酸は、好ましくはアクリル酸から選択される。

プロピレン、アクロレインおよび酸素以外に、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和カルボン酸、好ましくはアクリル酸を含む第2の反応器から生成されたガス流は、本質的にアクリル酸を含む。カルボン酸、好ましくはアクリル酸は、典型的には吸収または分別蒸留によって得られる。

アクリル酸は、アクリル酸の吸収に適した吸収液、例えば、ジフェニル、ジフェニルエーテル、フタル酸ジメチル、エチルヘキサン酸、N－メチルピロリドン、パラフィン画分またはそれらの混合物、例えば、ジアクリル酸、トリアクリル酸およびテトラアクリル酸を含む混合物などのオリゴマーアクリル酸、または水に吸収される。吸収液を、例えば100から180℃の温度で熱交換器によって冷却した後に、向流で吸収カラム内の少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を含むガス流と接触させる。適切な吸収カラムは、例えば、ランダムパッキンを有するカラム、構造化パッキンを有するカラム、バルブトレイカラムまたはバブルキャップトレイカラムである。アクリル酸を含む吸収液は、一般に、水、アクロレイン、ホルムアルデヒド、ギ酸および／または酢酸などの揮発性不純物を含む。これらは、向流中の脱着カラムにおいて、ストリッピングガス、例えば窒素または空気でストリッピングすることによって少なくとも部分的に除去することができる。粗アクリル酸は、典型的には、減圧下、例えば0．04から0．1バールで、例えばランダムパッキン付きカラムまたはトレイカラムにおける精留除去によって得られる。粗アクリル酸は、精留カラムの上部領域において表面生成物として除去され、またはサイドドローを介して除去され、吸収液は適切にリサイクルされ、吸収のために再利用される。水を吸収液として使用する場合、粗アクリル酸は、抽出剤、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、アクリル酸エチル、2－ブタノンまたはそれらの混合物を用いて向流で抽出カラムにおいて抽出し、続いて抽出物を蒸留することによって、アクリル酸水溶液から単離される。

分別凝縮のために、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を含むガス流を100から180℃に冷却し、内部を分離するカラムの下部領域に適切に投入する。カラム内を上昇するにつれて、適切に取り付けられた収集トレイを介して、中程度のボイラ留分を粗アクリル酸留分として除去することが可能である。この粗アクリル酸留分は、結晶化によりさらに精製することができる。晶析方法はいかなる制限も受けない。

全ての後処理工程において、それ自体公知の方法でアクリル酸の安定剤および／または重合防止剤を添加することが可能である。適切な安定剤の一例は、フェノチアジンである。適切な重合防止剤の例は、ヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、p－ニトロソフェノール、tert－ブチルフェノールまたはそれらの混合物である。

記載されるプロセスにおいて反応ガスと接触する全てのプラント構成要素は、一般的な反応条件下で酢酸耐性、アクロレイン耐性またはアクリル酸耐性である材料から製造される。

第1の触媒に使用されるモリブデン不純物は、第1の反応器内に存在する反応条件下で昇華する傾向があることが分かった。排出された触媒成分は、2つの反応器を有する従来のプラントの場合、第1の反応器からの反応ガスと共に接続導管を介して第2の反応器に進入する。それらは、例えば、予熱ゾーン内の不活性ランダムパッキンおよび／または第2の触媒上に堆積される。これは、第2の反応器内の自由断面を狭窄し（汚損）、第2の反応器を通る反応ガスの通過過程における圧力降下を増大させる。したがって高圧での合成の操作は、アクリル酸選択性の損失をもたらす。圧力降下が特定の程度に達すると、反応器を停止しなければならず、床または不活性ランダムパッキンの最上層を交換しなければならない（スキミング）。

本発明によれば、第1の反応器を出た後、第2の反応器に進入する前に、第1の触媒から排出された触媒成分の一部のレベルを取り込む少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流が、接続導管内に配置された高比表面積を有する交換可能な構造体を通過するという点において、メンテナンスの必要性が低減される。有利には、結果として、反応ガスと共に第1の反応器から排出される第1の触媒の触媒成分は、妨げられずに第2の反応器内へと進むわけではないが、交換可能な構造体の高比表面積において部分的または完全に脱昇華される。

交換可能な構造体の「比表面積」は、交換可能な構造体の体積に基づいて交換可能な構造体によって提供される表面積を意味すると理解される。「交換可能な構造体によって提供される表面積」は、この表面のいかなる可能な粗さも考慮せずに、巨視的な用語で対応する表面積（幾何学的表面積）を指す。交換可能な構造体の「高比表面積」は、特に、交換可能な構造体が存在しない場合に接続導管の表面積よりも大きい表面積を指す。

さらなる構成では、交換可能な構造体の微視的表面積は、この表面積の粗さが高められるという点において増大される。平均粗さR_aは、例えば0．35μmより大きく、好ましくは1μmより大きく、より好ましくは2μm以上である。平均粗さR_aは、例えば、2μmから3μmの範囲内であり、特に、2μmから2．5μmの範囲内である。

一実施形態では、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流の流速は、交換可能な構造体の領域において遅くなる。流量の減速は、例えば、接続導管の断面積の増加によって達成される。流速を遅くすることにより、交換可能な構造体中での少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流の滞留時間が長くなる。滞留時間が長くなることは、排出された触媒成分の脱昇華を促進する。

一実施形態では、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流は、第1の反応器を出た後、交換可能な構造体を通過する前に、80から160℃、好ましくは110から145℃冷却される。冷却は、例えば、接続導管内に配置された外部冷却器によって行われる。第1の反応器から反応ガスと共に排出される第1の触媒の触媒成分を含み得る、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流の外部冷却は、交換可能な構造体の高比表面積での脱昇華を促進する。

本発明のプロセスでは、熱力学的観点から、脱昇華は、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流の低温によって、または前記ガス流中の低い水の濃度によって促進することができる。現行の酸化は副生成物として水を生じるので、水の濃度は限られた程度にしか制御できない。したがって、脱昇華の促進は、第1の反応器を出た後のガス流の冷却、すなわち低温での冷却によって有利に達成される。しかしながら、過度に低い温度の場合、より高い沸点の二次成分が凝縮し、プラント構成要素の汚染につながる可能性がある。したがって、一般に、反応ガスと共に第1の反応器から排出される第1の触媒の触媒成分は、交換可能な構造体の高比表面積において部分的に脱昇華され、一方で、さらなる部分は、例えば、2つの反応器間の接続導管の内管壁でも脱昇華することができる。

交換可能な構造体は交換可能である。一実施形態では、第1の反応器（A）および／または第2の反応器（B）が150℃未満に冷却されていない間に、交換可能な構造体は一度または定期的に交換される。第1の反応器および／または第2の反応器が完全に冷却されていないため、これらは、例えば150℃および1絶対バールで、反応条件に熱的に近くなるように保たれてよい。ここでの温度は、反応管（例えば、塩浴）を取り囲む温度制御媒体の溶融温度よりも高い。塩浴を溶融状態に保つことによって、合成が再開された後、非常に迅速に反応条件が再び達成される。したがって、例えば、塩溶融物を室温に冷却し、それを少なくとも150℃に再加熱する必要がないため、従来のメンテナンスまたは洗浄プロセス（スキミング）と比較して、かかる時間と、メンテナンスの必要性の両方を大幅に（約2週間ではなく数時間に）低減することができる。

好ましい実施形態は、プロピレンの二段階触媒気相酸化によるアクリル酸の製造を含み、プロピレンは第1の触媒酸化反応においてアクロレインに酸化され、アクロレインは第2の触媒酸化反応においてさらにアクリル酸に酸化される。このプロセスは、価値のあるアクリル酸生成物の効率的な製造を可能にし、これは、例えば重合において工業規模での使用を見いだす。

本発明はまた、アルケンの二段階触媒気相酸化によってα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を製造するためのプラントであって、
ａ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流を得るために、モリブデンの多金属酸化物の形態の第１の触媒上で酸素の存在下で少なくとも１種のアルケンを含むガス流の第１の触媒酸化反応を実施するように設計された第１の反応器と、
ｂ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を含むガス流を得るために、第２の触媒上で酸素の存在下で少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流の第２の触媒酸化反応を実施するように設計された第２の反応器と、
ｃ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流を第２の反応器内に誘導するために、第１の反応器と第２の反応器との間に配置された接続導管と、
ｄ）接続導管内に配置され、少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流を通過させることができる、高比表面積を有する交換可能な構造体とを備えるプラントに関する。

交換可能な構造体の「比表面積」は、交換可能な構造体の体積に基づいて交換可能な構造体によって提供される表面積を意味すると理解される。交換可能な構造体の「高比表面積」は、特に、交換可能な構造体が存在しない場合に接続導管の表面積よりも大きい表面積を指す。

一実施形態では、交換可能な構造体は、少なくとも400 m²／m³、好ましくは少なくとも600 m²／m³の比表面積を有する。少なくとも400 m²／ m³の比表面積を有する交換可能な構造体の設置は、排出された触媒成分の脱昇華を促進し、したがってプラントのメンテナンスの必要性を低減する。

さらに、構造体は、構造体を通して最小の圧力降下が生じるように選択される。これは、構造体（S）の設置された絶対表面積を介して達成することができる。これは、例えば、少なくとも350 m²である。

一実施形態では、交換可能な構造体は、少なくとも600 m²／m³、好ましくは少なくとも800 m²／m³の単位ガス体積当たりの比表面積を有する。交換可能な構造体の「単位ガス体積当たりの比表面積」は、ガス流が流れる構造体の空隙体積に基づいて、そこを通過して流れるガス流、例えばアクロレイン含有ガス流がそこを通過して直接流れ、構造体の表面と接触する交換可能な構造体によって提供される表面積を意味すると理解される。

少なくとも600 m²／ m³の単位ガス体積当たりの比表面積を有する交換可能な構造体の設置は、排出された触媒成分の脱昇華を促進し、したがってプラントのメンテナンスの必要性を低減する。

一実施形態では、交換可能な構造体は構造化されたパッキンである。「構造化パッキン」という用語は、例えば金属板（トレイ）、金属メッシュ、金属グリッドなどの内部を意味すると理解される。トレイは、例えば、滑らかにされる、波形にされる、穿孔される、またはエンボス加工されていてもよい。金属グリッドの流路は、例えば、直線構成または傾斜した構成を有してよい。一般に、構造化パッキンは、高い（接触）表面積を提供するが、ガス流に対する抵抗は低い。

先行技術は、プロピレンからのアクリル酸の製造を開示しており、ここでは、反応器から排出された触媒成分は、適切な設備において、例えば反応管に配置されたランダムなパッキンにおいて除去される。ランダムなパッキンは、構造化されたパッキンではなく、構造化されていないパッキンとみなされる。排出された触媒成分のそのようなランダムパッキン（非構造化パッキン）の本体上での脱昇華は、同じ絶対表面積を有する構造化パッキン上での脱昇華の場合よりも圧力降下が高まる結果となる。

一実施形態では、交換可能な構造体はセラミックからなる。セラミックは、好ましくはモノリシックセラミックである。モノリシックセラミックは、例えばセラミックマトリックスを有する複合材料と比較して、高温に耐えることができ、高い耐侵食性を有する。さらに、モノリシックセラミックは、安価な原材料を使用し、特定の形状に成形することができる。モノリシックセラミックは、例えば、二酸化ケイ素（SiO₂）、窒化ケイ素（Si₃N₄）、酸窒化ケイ素アルミニウム（SiAlON）、炭化ケイ素（SiC）、酸窒化ケイ素（Si₂N₂O）、窒化アルミニウム（AlN）、酸化アルミニウム（Al₂O₃）、二酸化ハフニウム（HfO₂）、二酸化ジルコニウム（ZrO₂）、ケイ化炭化ケイ素（Si－SiC）もしくは他の酸化物、炭化物もしくは窒化物、またはそれらの組み合わせ、好ましくは二酸化ケイ素（SiO₂）および／または酸化アルミニウム（Al₂O₃）からなる場合がある。

交換可能な構造体は、特にブロックからなり、好ましくは四角形ブロックからなる。交換可能な構造体は、典型的には、1から200個、好ましくは50から170個、より好ましくは100から150個のブロックを含む。典型的には、あらゆる四角形のブロックは、100から200 mm（長さ）および100から200 mm（幅）の縁部の長さを有する。長辺が長い四角形のブロックが好ましい。ブロックの深さは、ガス流の流れ方向に延び、150から350 mmである。これは、交換可能な構造体の圧力降下および全表面積に対応される。ブロックは、互いに並んで配置される。ブロックは、好ましくは、交換可能な構造体の断面積を満たす。交換可能な構造体の「断面積」は、通過する少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流の流れ方向に対して直角の交換可能な構造体の任意の面積を意味すると理解される。ブロック間に本質的に隙間は存在しない。何らかの隙間を、例えばガラス織物によって気密式に閉じることが可能である。ブロックは、より好ましくは、交換可能な構造体の断面積を完全に満たす。

一実施形態では、交換可能な構造体はチャネルを備える。チャネルは、特に、上述のブロック内に形成されてもよい。チャネルは、異なる断面、例えば円形、ハニカム形状、長方形および正方形を有してもよい。断面が正方形のチャネルが好ましい。チャネルの長手方向は、いずれの場合も、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流の流れ方向に整列される。チャネルの表面は、排出された触媒成分が脱昇華される交換可能な構造体の表面積を提供し、プラントのメンテナンスの必要性を低減する。

接続導管の断面積は、交換可能な構造体によって完全に満たされる。少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流は、特に交換可能な構造体のチャネルを通って、したがってその表面積にわたって誘導され、交換可能な構造体を通り越して流れることはできない。より好ましくは、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流は、前もって、交換可能な構造体のチャネルを通って流れることなしには第2の反応器に到達することはできない。これは、接続導管の断面積に特に隙間が全くないことを意味する。交換可能な構造体のブロック内のチャネルは、ここでは「隙間」とはみなされない。「隙間」は、例えば、交換可能な構造体の外端とハウジングとの間の開口、またはそれらの外壁が接触するように十分に密接に位置合わせされていない場合の2つのブロックの間の開口を意味すると理解される。

一実施形態では、接続導管は、内部に交換可能な構造体が配置された設置ハウジングを有する。ハウジングは気密構造である。交換可能な構造体は、それを交換することができるように、特にハウジング内に解放可能に取り付けられる。例えば、交換可能な構造体を取り外し、新しい交換可能な構造体と交換することができる。

代替的または追加的に、ハウジングは、接続導管の残りの部分から分割され、取り外されてもよい。この目的のために、ハウジングは各端部に接続ポートを有し、これを介してハウジングはねじを介して接続導管に取り外し可能に接続され、フランジによって固定することができる。その場合、ハウジングを交換可能な構造体と一緒に、新たな交換可能な構造体と一緒に新たなハウジングに交換してもよい。次いで、交換可能な構造体は、ハウジング内に取り外し不能に取り付けられてよい。接続導管内に設置されたハウジング内の交換可能な構造体の配置は、ハウジング内に配置された使用済みの交換可能な構造体が交換可能な構造体を含む新しい構造体または新しいハウジングに交換されるという点において、ハウジング内に配置された交換可能な構造体の簡単かつ迅速な交換を可能にする。

典型的には、交換可能な構造体は、ハウジング内の交換可能な構造体の下に取り付けられた支持要素上にある。典型的な支持要素は、例えば、グリッドおよびメッシュを含む。支持要素の開口は、構造化パッキンのチャネルの断面積よりも大きい断面積を有する。支持要素は、例えば滑りによって、ハウジング内の交換可能な構造体または接続導管の方向でのいかなる移動も防止するように機能する。

一実施形態では、交換可能な構造体のハウジングの断面積は、接続導管の断面積よりも大きい。ハウジングの「断面積」は、中を流れる少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流の流れ方向に対して直角のハウジングの任意の領域を意味すると理解される。交換可能な構造体のハウジングの断面積は、好ましくは接続導管の断面積よりも少なくとも25％大きく、より好ましくは少なくとも150％大きい。交換可能な構造体のハウジングの断面積が接続導管の断面積よりも大きい実施形態は、本発明のプロセスにおける圧力降下を低く保つことを可能にする。圧力降下を最小限に抑えることができる実施形態は、プロピレンのアクリル酸への酸化においてアクリル酸に対するより高い選択性をもたらし、したがって特に好ましい。

さらに、触媒成分の昇華のために提供された表面積は、より大きな断面積によって増大される。特に、表面は互いに対して平行に設けられているので、表面に触媒成分が吸着した場合でも圧力降下は全く生じない。結果として、断面は、長期間にわたってガスが通過するのに十分な状態のままである。これは、有利には、メンテナンス間隔を延長するか、またはプラントのメンテナンスの必要性を低減する。

一実施形態では、プラントは、第1の反応器を出た後、交換可能な構造体を通過する前に、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流を冷却するための冷却器を備える。第1の反応器から反応ガスと共に排出される第1の触媒の触媒成分を含み得る、少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流の冷却は、交換可能な構造体の高比表面積での部分的または完全な脱昇華を促進する。

特に明記しない限り、上記の実施形態、説明および選好は、本発明のプロセスおよび本発明のプラントに等しく適用される。

ここで、本発明を、プロピレンからのアクリル酸の製造の例を使用して添付の図面によって詳細に説明する。

プロピレンの二段階触媒気相酸化によるアクリル酸の製造のための本発明のプラントの作業例の概略図である。 高比表面積を有する交換可能な構造体の断面の概略斜視図である。

図1および図2を参照して、本発明のプラントの作業例を説明する。

図1は、プロピレンのアクリル酸への触媒気相酸化のための本発明のプラントを示す。プラントは、第1の触媒K1が充填された反応管R1を有する、塩浴調節された第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Aを備える。接続導管Vは、第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Aを塩浴調節された第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bに接続する。第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bは、第2の触媒K2が充填された反応管R2を備える。

接続導管Vは、第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Aと第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bとの間に冷却器K’を有する。接続導管Vはまた、内部に交換可能な構造体Sが配置されたハウジングGを有する。ハウジングGは、接続導管Vの一部である。ハウジングGは、冷却器K’と第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bとの間の接続導管Vに挿入される。第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器AとハウジングGとの間の接続導管Vは、1．4 mの直径を有する。ハウジングGと第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Vとの間の接続導管Vは、1．6 mの直径を有する。交換可能な構造体Sを備えるハウジングは、2 mの直径を有する。

ハウジングG内に配置された交換可能な構造体Sは、その中を通って流れるアクロレイン含有ガス流2の流れ方向に形成されたブロックUおよびチャネルCを有する。交換可能な構造体Sの断面の概略図を図2に示す。チャネルCは、図2に点線で示されている。チャネルの表面は、それ自体で接続導管によって提供される表面積と比較して、交換可能な構造体の高比表面積を提供する。この高比表面積は600 m²／m³である。単位ガス体積当たりの比表面積は800 m²／ m³である。比表面積は、粗さが原因の表面積の増加を無視する幾何学的表面積である。構造体の平均粗さR_aは、2μmから2．5μmの範囲内である。

交換可能な構造体Sのブロックは、ハウジングG内のグリッドY上にある。それらは、ハウジングGの断面、およびしたがって接続導管Vの断面を本質的に完全に満たす。何らかの隙間は、例えばガラス織物によって満たされる。ハウジングGは、一端に1つの接続ポートを有し、他端に1つの接続ポートを有し、これを介してハウジングGは、ねじを介して接続導管Vの他の部分に取り外し可能に接続され、フランジによって固定される。
以下、本発明のプロセスの実施例の説明が続き、本発明のプラントの作業例のさらなる詳細が説明される。

プロピレン含有ガス流1が、第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Aに投入され、第1の触媒K1が充填された反応管R1を通って流れる。第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Aにおいて、プロピレンは、第1の触媒酸化反応において第1の触媒K1上で大気酸素と反応し、アクロレインを提供する。使用される第1の触媒K1は、モリブデンの多金属酸化物である。第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Aの下端に矢印で図1に示すように、本質的にアクロレインおよび未変換の大気酸素を含む得られたガス流2は、接続導管Vを介して第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Aを出る。第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器A内の300から400℃および2から3バール絶対の支配的な反応条件下で、第1の触媒K1の成分はある程度昇華し、アクロレイン含有ガス流2によって接続導管V内に排出される。

アクロレイン含有ガス流2は、第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bに到達する前に、冷却器K’を通過し、冷却器K’はそれを350℃から240℃に冷却する。さらに、アクロレイン含有ガス流2は、冷却器K’を出た後、交換可能な構造体Sに到達する前に、パイプライン内の熱損失によって240℃から150℃に冷却される。アクロレイン含有ガス流2は、図1に矢印で示されているように、交換可能な構造体SのブロックUのチャネルCを通って流れるという点において、交換可能な構造体Sを通って誘導される。アクロレイン含有ガス流2中に存在する第1の触媒K1の昇華した成分は、続いて交換可能な構造体SのブロックUのチャネルCの表面で部分的または完全に脱昇華される。次いで、第1の触媒K1の昇華した成分が本質的に除去されている、結果として得られたアクロレイン含有ガス流2は、接続導管V（図2には示されていない）を介して交換可能な構造体Sを出る。

続いて、アクロレイン含有ガス流2は、図1に第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bの反応器入口で矢印によって示されるように、第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bに投入され、第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bを通って流れる。第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bでは、アクロレインは、第2の触媒K2上で大気酸素の存在下で第2の酸化反応に供され、アクロレインからアクリル酸を形成する。使用される第2の触媒K2は、モリブデンの多金属酸化物である。結果として得られたアクリル酸含有ガス流3は、本質的にアクリル酸ならびにプロピレン、アクロレインおよび酸素を含み、第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bからの出口で除去される。

交換可能な構造体SのチャネルC内の第1の触媒K1の昇華した成分の堆積が増加するにつれて、チャネルCの断面は、第1の触媒K1の脱昇華した成分の蓄積によって縮小される。これにより、第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器A内の圧力が上昇する可能性があり、交換可能な構造体の交換（メンテナンス）が必要になる。第1の触媒1および／または第2の触媒2の寿命の間、交換可能な構造体は、1回または定期的に交換される可能性がある。交換は、プラントの停止（待機）によって第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Aおよび第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bにおける合成の中断を当然伴う。この目的のために、反応器は、典型的には、1バール絶対および約150℃に保たれる。記載された温度は、塩浴の溶融温度よりも高い。塩浴を溶融状態に保つことによって、合成が再開された後、非常に迅速に反応条件が再び達成される。比較すると、塩溶融物の室温への冷却および少なくとも150℃への再加熱は、著しく時間がかかり、資源集約的である。

続いて、交換可能な構造体Sを備えるハウジングGを取り外す。この目的のために、ハウジングGを接続導管Vに接続するフランジのねじが解放される。続いて、接続導管Vは、ハウジングGの端部に取り付けられた接続ポートで開放される。使用済みの交換可能な構造体Sを備えるハウジングGが、クレーンで持ち上げられる。続いて、新しい交換可能な構造体を有する新しいハウジングGを挿入し、接続導管Vをフランジで再び気密に密封し、ねじ込む。別の作業例では、バイパスまたは2つの構造が並列に接続され、この場合、一度に1つのみが動作し、動作中に他方に切り替えることが可能である。その後、第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Aおよび第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bにおける合成を再開することができる。

接続導管内に設置されたハウジング内に交換可能な構造体を配置することにより、ハウジング内に配置された交換可能な構造体の簡単かつ迅速な交換が可能になる。さらに、交換は、従来技術でこれまでに説明したプロセスよりもはるかに簡単である。今日まで、排出された触媒成分は、第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器Bの表面（例えば、床）に堆積してきた。圧力降下の上昇が生じた場合、結果として、反応器を冷却し、反応器を開放し、個々の反応管の洗浄の形態でメンテナンスを行うことを可能にするために、プロセスを停止する必要があった。本発明のプラントのメンテナンスの必要性はその結果何倍も小さくなる。

1 少なくとも1種のアルケンを含むガス流
2 少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流
3 少なくとも1種のα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を含むガス流
A 第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器
B 第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器
C チャネル
G ハウジング
K’ 冷却器
K1 第1の触媒
K2 第2の触媒
R1 反応管（第1のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器A内）
R2 反応管（第2のシェル・アンド・チューブ型熱交換反応器B内）
S 交換可能な構造体
U ブロック
V 接続導管
Y グリッド

Claims (15)

1. アルケンの二段階触媒気相酸化によるα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を製造するためのプロセスであって、
   ａ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流（２）を得るために、少なくとも１種のアルケンを含むガス流（１）が、酸素の存在下で第１の反応器（Ａ）内で、モリブデンの多金属酸化物の形態の第１の触媒（Ｋ１）による第１の触媒酸化反応に供され、
   ｂ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）が、接続導管（Ｖ）を通って第２の反応器（Ｂ）に誘導され、
   ｃ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を含むガス流（３）を得るために、少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）が、酸素の存在下で前記第２の反応器（Ｂ）内で、第２の触媒（Ｋ２）による第２の触媒酸化反応に供され、
   少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）を、前記接続導管（Ｖ）内に配置された高比表面積を有する交換可能な構造体（Ｓ）を通して誘導するステップを含む、プロセス。
2. 少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）の流速は、前記交換可能な構造体（Ｓ）の領域において遅くなる、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）は、前記第１の反応器（Ａ）を出た後、前記交換可能な構造体（Ｓ）を通過する前に、８０から１６０℃、好ましくは１１０から１４５℃冷却される、請求項１または２に記載のプロセス。
4. 前記交換可能な構造体（Ｓ）は、前記第１の反応器（Ａ）および／または前記第２の反応器（Ｂ）が１５０℃未満に冷却されていない間に、一度または定期的に交換される、請求項１から３のいずれか一項に記載のプロセス。
5. プロピレンの二段階触媒気相酸化によるアクリル酸の製造のための、請求項１から４のいずれかに記載のプロセス。
6. アルケンの二段階触媒気相酸化によってα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を製造するためのプラントであって、
   ａ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含むガス流を得るために、モリブデンの多金属酸化物の形態の第１の触媒（Ｋ１）上で酸素の存在下で少なくとも１種のアルケンを含むガス流（１）の第１の触媒酸化反応を実施するように設計された第１の反応器（Ａ）と、
   ｂ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和カルボン酸を含むガス流（３）を得るために、第２の触媒（Ｋ２）上で酸素の存在下で少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）の第２の触媒酸化反応を実施するように設計された第２の反応器（Ｂ）と、
   ｃ）少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）を前記第２の反応器（Ｂ）内に誘導するために、前記第１の反応器（Ａ）と前記第２の反応器（Ｂ）との間に配置された接続導管（Ｖ）と、
   ｄ）前記接続導管（Ｖ）内に配置され、少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）を通過させることができる、高比表面積を有する交換可能な構造体（Ｓ）とを備える、プラント。
7. 前記交換可能な構造体（Ｓ）は、少なくとも４００ｍ^２／ｍ^３、好ましくは少なくとも６００ｍ^２／ｍ^３の比表面積を有する、請求項６に記載のプラント。
8. 前記交換可能な構造体（Ｓ）は、少なくとも６００ｍ^２／ｍ^３、好ましくは少なくとも８００ｍ^２／ｍ^３の単位ガス体積当たりの比表面積を有する、請求項６に記載のプラント。
9. 前記交換可能な構造体（Ｓ）は構造化パッキンである、請求項６から８のいずれか一項に記載のプラント。
10. 前記交換可能な構造体（Ｓ）は、セラミック、好ましくは二酸化ケイ素および／または酸化アルミニウムからなる、請求項６から９のいずれか一項に記載のプラント。
11. 前記交換可能な構造体（Ｓ）はチャネル（Ｃ）を備える、請求項６から１０のいずれか一項に記載のプラント。
12. 前記接続導管（Ｖ）は、設置されたハウジング（Ｇ）を有し、前記交換可能な構造体（Ｓ）は前記ハウジング（Ｇ）内に配置される、請求項６から１１のいずれか一項に記載のプラント。
13. 前記交換可能な構造体（Ｓ）の前記ハウジング（Ｇ）の断面積は、前記接続導管（Ｖ）の断面積よりも大きく、好ましくは少なくとも２５％大きく、より好ましくは少なくとも１５０％大きい、請求項１２に記載のプラント。
14. 前記第１の反応器（Ａ）および／または前記第２の反応器（Ｂ）は固定床シェル・アンド・チューブ型熱交換反応器である、請求項６から１３のいずれか一項に記載のプラント。
15. 前記第１の反応器（Ａ）を出た後、前記交換可能な構造体（Ｓ）を通過する前に、少なくとも１種のα、β－エチレン性不飽和アルデヒドを含む前記ガス流（２）を冷却するための冷却器（Ｋ’）をさらに備える、請求項６から１４のいずれか一項に記載のプラント。

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