JP6751354B2 - 不均一系触媒気相反応を行うための装置および方法 - Google Patents

不均一系触媒気相反応を行うための装置および方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6751354B2
JP6751354B2 JP2016572623A JP2016572623A JP6751354B2 JP 6751354 B2 JP6751354 B2 JP 6751354B2 JP 2016572623 A JP2016572623 A JP 2016572623A JP 2016572623 A JP2016572623 A JP 2016572623A JP 6751354 B2 JP6751354 B2 JP 6751354B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control unit
reactor
temperature control
temperature
starting material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016572623A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017520397A (ja
Inventor
ウルリヒ ハモン
ハモン ウルリヒ
トーマス ヴァルター
ヴァルター トーマス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of JP2017520397A publication Critical patent/JP2017520397A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6751354B2 publication Critical patent/JP6751354B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/065Feeding reactive fluids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0278Feeding reactive fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/067Heating or cooling the reactor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/28Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation of CHx-moieties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
    • C07C45/33Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties
    • C07C45/34Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties in unsaturated compounds
    • C07C45/35Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties in unsaturated compounds in propene or isobutene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/25Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring
    • C07C51/252Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring of propene, butenes, acrolein or methacrolein
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00106Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00176Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles outside the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/0053Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00893Feeding means for the reactants
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

本発明は、不均一系触媒気相反応を行うための装置および方法に関する。
かかる装置および方法は、原則として従来技術から知られている。例えば、独国特許出願公開第4132263号明細書(DE 4132263 A1)には、触媒活性酸化物上で高められた温度で触媒管固定層型反応器中でアクロレインをアクリル酸へと接触気相酸化させるための方法が記載されており、その際、反応温度は、流れ方向でこの触媒管に沿って、連続する2つの反応帯域において所定の温度プロファイル下にある。独国特許出願公開第4023239号明細書(DE 4023239 A1)には、プロペンまたはイソブテンをアクロレインまたは(メタ)アクロレインへと接触気相酸化させるための類似の方法が記載されている。これらの文献の目的は、反応の選択性向上に鑑みて、反応温度の推移を改善することにある。
プロペンからアクロレインへの不均一系触媒部分気相酸化の長期運転のための方法をその主題とする独国特許出願公開第102010048405号明細書(DE 102010048405 A1)も、同様の目的を有する。この刊行物によれば、空間的に連続する2つの温度帯域AおよびBに分割された固定触媒層を反応ガス混合物が通過する。この場合、この固定触媒層は、反応チャンバに、例えば(反応)管の内部空間に、導入される。この固定触媒層の全長が特定の長さの場合に、触媒成形体と希釈成形体との均質な混合物が第1の帯域として提供される。もう1つの帯域では、あまり希釈されていないかまたは希釈されていない固定触媒層が導入される。さらに、純粋な不活性材料層も予定されている。この不活性材料層の長さは固定触媒層の長さを基準として5%から20%までであり、かつ、この不活性材料層は反応ガス混合物の流れ方向でこの固定触媒層に通じている。この不活性材料層は、反応ガス混合物のための加熱帯域として利用される。
触媒成形体の製造方法に関する独国特許出願公開第102007004961号明細書(DE 102007004961 A1)においても、反応管に、全長の約25%の第1部分において不活性予備層を充填し、約60%の第2の部分において触媒材料を充填し、その際、この反応管の約15%の割合を未充填のままとすることが提案されている。
したがって従来技術によれば、反応器容積の20%以上が、不均一系触媒気相反応のためではなく、100℃から120℃までで供給される反応ガス混合物を加熱するために用いられている。このことは、(反応器容積を基準として)比較的低い運転負荷を甘受するか、または相応する比較的高い運転負荷のために反応器容積をもう一度大きくするかのいずれかが必要であることを意味する。さらに、反応ガス混合物が比較的低温であることから、反応管の入口で最適な反応温度を調節することができず、それによって出発材料の転化が不十分となることが多い。
従来技術におけるさらなる不利な態様としては、反応器または反応器容積(反応管、触媒層、不活性材料層、熱媒などを含む)を240℃から300℃までの必要な反応温度に加熱するには極めて高いエネルギー投入が必要であって、このエネルギー投入は、反応ガス混合物を加熱するためだけに部分的にしか消費されないということを考慮すべきである。
このような背景に鑑み、本発明は、従来技術の欠点を克服するとともに、特に不均一系触媒気相反応を効率的に行うことができる装置を提供しかつそのような方法を示すという課題に基づく。
前述の課題はまず、以下:
− 反応器(3)、
− 出発材料を前記反応器(3)に導入するための、前記反応器(3)に通じる少なくとも1つの導管(11)、
− 少なくとも1つの第1の出発材料Aを提供するための、前記導管(11)に通じる少なくとも1つの第1の供給部(5)、
− 少なくとも1つの第2の出発材料Bを提供するための、前記導管(11)に通じる少なくとも1つの第2の供給部(7)、
− 循環ガスGを提供するための、前記導管(11)に通じる少なくとも1つの第3の供給部(9)、
− 前記反応器(3)への進入前に前記第1の出発材料Aおよび/または前記第2の出発材料Bおよび/または前記循環ガスGの温度制御を行うための、前記導管(11)内で前記反応器(3)の上流に配置された温度制御ユニット(13)、および
− 気相反応の生成物、副生成物および/または未反応出発材料のための少なくとも1つの排出部(15)
を含む、不均一系触媒気相反応を行うための装置により解決される。
上述の課題はさらに、以下:
a)第1の供給部(5)において、少なくとも1つの第1の出発材料Aを提供するステップ、
b)第2の供給部(7)において、少なくとも1つの第2の出発材料Bを提供するステップ、
c)第3の供給部(9)において、少なくとも1つの循環ガスGを提供するステップ、
d)導管(11)において、前記第1の出発材料Aと、前記第2の出発材料Bと、前記循環ガスGとを混合して、反応混合物Rを得るステップ、
e)温度制御ユニット(13)において、前記反応混合物Rの温度制御を行うステップ、
f)前記温度制御された反応混合物Rを、反応器(3)に供給するステップ、
g)少なくとも前記第1の出発材料Aと前記第2の出発材料Bとの間で、少なくとも1つの不均一系触媒気相反応を行うステップ、および
h)少なくとも1つの反応生成物Pと前記少なくとも1つの循環ガスGとの混合物を、少なくとも1つの排出部(15)を通じて排出するステップ
を含む、本発明による装置(1)を使用して不均一系触媒気相反応を行うための方法により解決される。
本発明は、反応混合物Rの予備加熱を反応器(3)から移動することで、装置コストを顕著に削減してこの予備加熱を行うことができることを特徴とする。さらに、これによって、実質的に全反応器容積を気相反応に利用することができる。さらに、この方法によって、エネルギーがより低い温度レベルで導入され、かつ顕著により高いレベルで反応器内で回収されるという利点がもたらされる。
以下の記載において、本発明による装置(1)に関連して方法の特徴も挙げられている場合には、この特徴は好ましくは本発明による方法に関連するものである。同様に、本発明による方法に関連して挙げられる、物についての特徴は、好ましくは本発明による装置(1)に関するものである。
以下に、本発明をより詳細に説明する。
本発明の第1の対象は、以下:
− 反応器(3)、
− 出発材料を前記反応器(3)に導入するための、前記反応器(3)に通じる少なくとも1つの導管(11)、
− 少なくとも1つの第1の出発材料Aを提供するための、前記導管(11)に通じる少なくとも1つの第1の供給部(5)、
− 少なくとも1つの第2の出発材料Bを提供するための、前記導管(11)に通じる少なくとも1つの第2の供給部(7)、
− 循環ガスGを提供するための、前記導管(11)に通じる少なくとも1つの第3の供給部(9)、
− 前記反応器(3)への進入前に前記第1の出発材料Aおよび/または前記第2の出発材料Bおよび/または前記循環ガスGの温度制御を行うための、前記導管(11)内で前記反応器(3)の上流に配置された温度制御ユニット(13)、および
− 気相反応の生成物、副生成物および/または未反応出発材料のための少なくとも1つの排出部(15)
を含む、不均一系触媒気相反応を行うための装置(1)である。
本発明による装置は、反応混合物を予備加熱するための設備である温度制御ユニット(13)が反応器(3)の外に移動されており、この温度制御ユニット(13)を、反応器(3)の加熱に必要な熱媒とは異なる熱媒を用いて運転することができる、という利点を有する。これによって、プロセスにおける排出すべきエネルギー流を、比較的低い温度レベルでプロセスに再度導入し、かつより高いエネルギーレベルで高圧蒸気として回収することができる。
第1の出発材料Aは、本発明によれば、液状またはガス状の化合物であるか、またはこれらの化合物の2つ以上の混合物であることができる。極めて具体的な例は、液状のプロピレン、プロパン、アクロレインおよび(メタ)アクロレイン、ブタン、n−ブテンまたはイソブテンである。
第2の出発材料Bも同様に、本発明によれば、液状またはガス状の化合物であるか、またはこれらの化合物の2つ以上の混合物であることができるが、本発明によれば、酸素含有ガス、特に空気であることが好ましい。
不均一系触媒気相反応であって、該反応のために本発明による装置(1)が設計されているところの反応は、特に、プロペン、プロパンもしくはイソブテンからアクロレインへの、または(メタ)アクロレイン、n−ブテンからマレイン酸への、およびアクロレインもしくは(メタ)アクロレインからアクリル酸もしくは(メタ)アクリル酸への、不均一系触媒の、場合により部分的な気相酸化である。
循環ガスGとは、本発明の趣意においては、出発材料AおよびBを希釈しかつ反応熱を吸収する役割を果たすとともに、気相反応において実質的に不活性にふるまうガスであると理解されるべきである。循環ガスGには、窒素、水蒸気、炭素酸化物およびその混合物が含まれうる。
本発明による装置(1)の上述の定義においては、本発明に必須の装置部分のみを挙げた。例えば、反応器(3)のための熱媒のための加熱および循環装置、または必要な導入部および導出部といった当業者にとって自明の装置部分は、明示されてはいないものの、この定義から排除されるものではない。
好ましい一実施形態においては、反応器(3)は多管式反応器であり、この多管式反応器の反応管には、実質的に完全に触媒活性材料が充填されている。本発明による装置(1)は温度制御ユニット(13)を含むため、出発材料A、Bおよび/または循環ガスGを(場合により不活性層を用いて)予備加熱するための帯域を反応器(3)内に設ける必要はなく、したがって、この多管式反応器の反応管の実質的に全容積を気相反応に利用することができる。したがって、同一の反応器容積でより高い運転負荷を実現することができる。
不均一系触媒気相反応を行うための一般的な装置は、保守作業のために、例えば触媒充填物を交換するために、定期的に運転を停止してシャットダウンを行う必要がある。この目的のために、通常は、冷却されたガス、例えば循環ガスGまたは空気が使用される。従来技術によれば、こうしたガスを装置の反応器に供給してこの反応器自体を内部から冷却する前に、こうしたガスを別個の冷却器(熱交換器)によって冷却する。反応器は、該反応器の安定した金属性の構造と多量の熱媒とに基づいて高い熱容量を有するため、冷却のための高いエネルギー導入と同様に、対応する寸法の導管を敷設するための追加の投資が必要となる。
投資およびエネルギー導入を削減するために、本発明の一発展形態においては、温度制御ユニット(13)は、予備加熱器としてかまたは冷却器として運転可能な熱交換器としての形態をとっている。通常運転では、すなわち不均一系触媒気相反応を行う際には、温度制御ユニット(13)、すなわち熱交換器は、反応器(3)に供給されるガス混合物を予備加熱する役割を果たす。保守運転では、同一の温度制御ユニット(13)が熱交換器として逆方向に運転され、すなわちこの温度制御ユニット(13)が今度は、反応器(3)に供給されるガスを冷却する役割を果たす。
この実施形態における本発明による温度制御ユニット(13)は、純粋な予備加熱器または純粋な冷却器よりも複雑に構成されていなければならないが、それにもかかわらず、本発明による装置のための装置コスト、ひいては投資コストを顕著に削減することができる。
本発明のもう1つの対象は、以下:
a)第1の供給部(5)において、少なくとも1つの第1の出発材料Aを提供するステップ、
b)第2の供給部(7)において、少なくとも1つの第2の出発材料Bを提供するステップ、
c)第3の供給部(9)において、少なくとも1つの循環ガスGを提供するステップ、
d)導管(11)において、第1の出発材料Aと、第2の出発材料Bと、循環ガスGとを混合して、反応混合物Rを得るステップ、
e)温度制御ユニット(13)において、前記反応混合物Rの温度制御を行うステップ、
f)前記温度制御された反応混合物Rを、反応器(3)に供給するステップ、
g)少なくとも前記第1の出発材料Aと前記第2の出発材料Bとの間で、少なくとも1つの不均一系触媒気相反応を行うステップ、および
h)少なくとも1つの反応生成物Pと前記少なくとも1つの循環ガスGとの混合物を、少なくとも1つの排出部(15)を通じて排出するステップ
を含む、本発明による装置(1)を使用して不均一系触媒気相反応を行うための方法である。
この本発明による方法は、上述の装置(1)と実質的に同一の利点を有する。特に、本発明による温度制御ユニット(13)によって、反応混合物Rの予備加熱を反応器(3)の外に移動することができるとともに、この予備加熱を、従来技術により考えうるエネルギーコストよりも顕著に低いエネルギーコストで行うことができる。
さらに、本発明によれば、実質的に全反応器容積を気相反応に利用することができるため、同一の反応器容積でより高い運転負荷を実現することができる。
本発明による方法の一発展形態においては、温度制御ユニット(13)は、ステップd)において反応混合物Rを予備加熱するための熱交換器として運転される。これにより、反応器(3)内で、より均一でかつ気相反応により最適な温度分布を調整することができる。なぜならば、反応器に比較的低温の反応混合物Rが供給されることがないためである。さらに、反応混合物Rは比較的高温で触媒充填物に到達し、これによって生成物収率が向上する。
反応混合物Rが、ステップd)において温度制御ユニット(13)において、反応器(3)における反応温度の60%から100%である温度に予備加熱される場合には、出発材料AおよびBの最適な転化にとってさらに好ましい。
温度制御ユニット(13)、すなわち熱交換器に、熱媒として高温のプロセス蒸気Dが供給される場合には、本発明による方法のエネルギー収支にとって有利であることが判明した。化学工業の大規模運転においては、高温のプロセス蒸気Dが通常は比較的価値の低いエネルギーとして大量に生じ、これを様々な用途に利用することができる。この比較的価値の低いエネルギー、特に10バールから25バールまでのプロセス蒸気Dを、本発明による温度制御ユニット(13)において反応混合物Rを予備加熱するために使用することによって、例えば反応器(3)の加熱に使用しなければならない、従来技術と比較してより価値の高いエネルギーを、すなわち少なくとも35バールの高圧蒸気を、節約することができる。
上述したように、不均一系触媒気相反応を行うための一般的な装置は、保守作業のために定期的に運転を停止してシャットダウンを行う必要がある。この必要性について考慮したものが、時間的な間隔をあけて、以下:
i)ステップa)およびb)を停止するステップ、
ii)ステップc)を行うステップ、
iii)ステップd)を停止するステップ、
iv)温度制御ユニット(13)において循環ガスGの温度制御を行うステップ、
v)前記温度制御された循環ガスGを反応器(3)に供給するステップ、
vi)ステップg)を停止するステップ、
vii)排出部(15)を通じて循環ガスGを排出するステップ
を行うことによる、本方法のもう1つの実施形態である。
これによって、単純ではあるが効率的に、本来の不均一系触媒気相反応が停止され、かつ本方法が保守モードまたは整備モードとなる。
この実施形態の一発展形態においては、温度制御ユニット(13)は、ステップd)において循環ガスGを冷却するための熱交換器として運転される。この措置により、有利に本発明による装置(1)のための投資および本発明による方法のためのエネルギー導入を削減することができる。ここでは、不均一系触媒気相反応を行うための通常運転と比較して、温度制御ユニット(13)、すなわち熱交換器の運転モードを逆にして、反応器(3)に供給されるガスの冷却に使用する。
エネルギー効率のためには、温度制御ユニット(13)に熱媒として低温の凝縮物Kを供給することが合理的であることが判明した。低温の凝縮物Kは、(高温のプロセス蒸気Dと同様に)化学工業の大規模運転において通常は多量に生じる。凝縮物Kを冷却熱媒として使用した後に、これを、さらなる使用に十分なエネルギー量を有する高温の凝縮物HKとしてさらに利用することができる。それによって、化学工業の運転の局所的なエネルギー収支をさらに改善することができる。
さらなる目的、特徴、利点および使用可能性は、図面を参照して、本発明の実施例の以下の説明から明らかである。この場合、記載されたおよび/または図示されたすべての特徴は、それらが特許請求の範囲またはその引用のいずれに記載されているかに関わらず、単独でもまたは任意に組み合わせても、本発明の対象となりうる。
図1は、本発明の第1の実施形態における装置(1)の概略図を示す。 図2は、本発明の第2の実施形態における装置(1)の概略図を示す。
図1に、本発明の第1の実施形態を示す。詳細には図示されていない貯蔵容器から、液状またはガス状の出発材料Aが第1の供給部5を通じて提供される。この出発材料Aは、次いで第3の供給部9で、予備加熱された循環ガスGと混合される。そのため、この出発材料Aが液体の形態である場合には、この出発材料Aは実質的に完全に蒸発される。第2の供給部7を通じて第2の出発材料Bが供給され、これが出発材料Aと循環ガスGとの混合物と混合されることによって、反応混合物Rが得られる。
この反応混合物Rは、導管11を通じて温度制御ユニット13に導入される。この反応混合物Rは、この温度制御ユニット13において、この実施形態ではプロセス蒸気Dによって200℃の温度に予備加熱される。このように予備加熱された反応混合物Rは、反応器3に、この実施形態では固定層触媒充填物を有する多管式反応器に、供給される。
この反応混合物Rはすでに不均一系触媒気相反応に十分な温度に予備加熱されているため、多管式反応器3の反応管には実質的に完全に触媒活性材料が充填されており、そのため、これらの反応管の最初ですでに、出発材料AとBとの反応が生じる。生成物、副生成物および/または未反応出発材料AおよびBが、排出部15を通じて反応器3から排出される。
図1では、生成物および副生成物のさらなる後処理のための従来技術から原則的に知られている設備、例えば吸収塔、脱着塔、蒸留塔、晶出器などは、省略されている。
図1には、反応モードでの本発明による装置1が示されており、これに対して図2には、この装置の保守および整備のためのもう1つの実施形態が示されている。保守モードでは出発材料が提供されないため、出発材料AおよびBのための第1の供給部5および第2の供給部7は示されていない。循環ガスGが第3の供給部9を通じて提供され、そして導管11を通じて温度制御ユニット13に供給される。この実施形態では、熱交換器としての形態をとる温度制御ユニット13を、反応混合物Rを予備加熱するためのプロセス蒸気Dを用いて運転することは、行われない。弁Vを閉鎖することによってプロセス蒸気Dの供給が中断され、その代わりに、弁Vを開放して、低温であるかまたは予備冷却された凝縮物Kが供給され、それによって、温度制御ユニット13において循環ガスが冷却される。
このようにして冷却された循環ガスGが反応器3に供給されることによって、この反応器3がその側で内部から冷却される。熱交換により、冷却された凝縮物Kが加熱されて高温の凝縮物HKが生成され、この高温の凝縮物HKを他の様式で合理的にさらに使用することができる。
反応器3内で加熱された循環ガスGは、排出部15を通じて引き出され、そして、実質的に、図示されていない循環部を通じて第3の供給部9で提供されることよって、冷却器として作用する温度制御ユニット13に再度供給される。
図2にも、例えば、反応モードで多管式反応器のおよび反応管の周囲を流れる熱媒のための、循環部および考えうる収容容器および貯蔵容器のような、いくつかの装置部分は示されていない。この熱媒も、当然のことながら反応器3から排出され、それによって、この反応器3を十分に冷却することができる。

Claims (10)

  1. 以下:
    − 反応器(3)、
    − 出発材料を前記反応器(3)に導入するための、前記反応器(3)に通じる少なくとも1つの導管(11)、
    − 少なくとも1つの第1の出発材料Aを提供するための、前記導管(11)に通じる少なくとも1つの第1の供給部(5)、
    − 少なくとも1つの第2の出発材料Bを提供するための、前記導管(11)に通じる少なくとも1つの第2の供給部(7)、
    − 循環ガスGを提供するための、前記導管(11)に通じる少なくとも1つの第3の供給部(9)、
    − 前記反応器(3)への進入前に前記第1の出発材料Aおよび/または前記第2の出発材料Bおよび/または前記循環ガスGの温度制御を行うための、前記導管(11)内で前記反応器(3)の上流に配置された温度制御ユニット(13)、
    − 気相反応の生成物、副生成物または未反応出発材料のための少なくとも1つの排出部(15)
    − 前記温度制御ユニット(13)にプロセス蒸気Dを供給するための、第4の供給部、ここで、前記第4の供給部は、弁Vを有するものとする、
    − 前記温度制御ユニット(13)に低温の凝縮物Kを供給するための、第5の供給部、ここで、前記第5の供給部は、弁Vを有するものとする、および
    − 前記温度制御ユニット(13)から導出される、凝縮物Kまたは高温の凝縮物HKのための第2の排出部
    を含む、不均一系触媒気相反応を行うための装置(1)であって、前記温度制御ユニット(13)が、不均一系触媒気相反応を行う際には、前記反応器(3)に供給されるガス混合物を予備加熱する予備加熱器として運転可能であり、かつ、保守運転では、前記反応器(3)に供給される前記循環ガスGを冷却する冷却器として運転可能であって、前記プロセス蒸気Dの代わりに低温であるかまたは予備冷却された凝縮物Kが供給されて、熱交換により前記低温であるかまたは予備冷却された凝縮物Kを加熱して高温の凝縮物HKを生成するものである、前記装置(1)。
  2. 前記反応器(3)が多管式反応器であり、該多管式反応器の反応管には触媒活性材料が充填されている、請求項1に記載の装置(1)。
  3. 以下:
    a)第1の供給部(5)において、少なくとも1つの第1の出発材料Aを提供するステップ、
    b)第2の供給部(7)において、少なくとも1つの第2の出発材料Bを提供するステップ、
    c)第3の供給部(9)において、少なくとも1つの循環ガスGを提供するステップ、
    d)導管(11)において、前記第1の出発材料Aと、前記第2の出発材料Bと、前記循環ガスGとを混合して、反応混合物Rを得るステップ、
    e)温度制御ユニット(13)において、前記反応混合物Rの温度制御を行うステップ、
    f)前記温度制御された反応混合物Rを、反応器(3)に供給するステップ、
    g)少なくとも前記第1の出発材料Aと前記第2の出発材料Bとの間で、少なくとも1つの不均一系触媒気相反応を行うステップ、および
    h)少なくとも1つの反応生成物Pと前記少なくとも1つの循環ガスGとの混合物を、少なくとも1つの排出部(15)を通じて排出するステップ
    を含む、請求項1または2に記載の装置(1)を使用して不均一系触媒気相反応を行うための方法であって、時間的な間隔をあけて、以下:
    i)前記ステップa)およびb)を停止するステップ、
    ii)前記ステップc)を行うステップ、
    iii)前記ステップd)を停止するステップ、
    iv)前記温度制御ユニット(13)において前記循環ガスGの温度制御を行うステップ、
    v)前記温度制御された循環ガスGを前記反応器(3)に供給するステップ、
    vi)前記ステップg)を停止するステップ、
    vii)前記排出部(15)を通じて前記循環ガスGを排出するステップ
    を行い、
    前記温度制御ユニット(13)を、ステップe)において前記反応混合物Rを予備加熱するための熱交換器として運転し、
    前記温度制御ユニット(13)を、ステップiv)において前記循環ガスGを冷却するための熱交換器として運転し、その際に、前記プロセス蒸気の代わりに低温であるかまたは予備冷却された凝縮物Kを前記温度制御ユニット(13)に供給して、熱交換により前記低温であるかまたは予備冷却された凝縮物Kを加熱して高温の凝縮物HKを生成する、前記方法。
  4. 前記反応混合物Rを、ステップe)において前記温度制御ユニット(13)において、前記反応器(3)における反応温度の60%から100%である温度に予備加熱する、請求項3に記載の方法。
  5. 前記温度制御ユニット(13)に、熱媒として高温のプロセス蒸気Dを供給する、請求項3または4に記載の方法。
  6. 以下:
    − 請求項3に記載の、前記反応混合物Rを予備加熱するための熱交換器としての、ステップe)における前記温度制御ユニット(13)の運転、または
    − 請求項4に記載の、前記温度制御ユニット(13)におけるステップe)における前記反応混合物Rの予備加熱、または
    − 請求項5に記載の、前記温度制御ユニット(13)への熱媒としての高温のプロセス蒸気Dの供給
    を、それぞれ、時間的な間隔をあけて、前記ステップi)からvii)までに代えて行う、請求項3から5までのいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記温度制御ユニット(13)に、熱媒として低温の凝縮物Kを供給する、請求項3に記載の方法。
  8. 以下:
    − 請求項3に記載の、前記循環ガスGを冷却するための熱交換器としての、ステップiv)における前記温度制御ユニット(13)の運転、または
    − 請求項7に記載の、前記温度制御ユニット(13)への熱媒としての低温の凝縮物Kの供給
    を、それぞれ、時間的な間隔をあけて、前記ステップi)からvii)までにしたがって行う、請求項3または7に記載の方法。
  9. 請求項3から8までのいずれか1項に記載の不均一系触媒気相反応を行うための方法における、請求項1または2に記載の装置(1)における温度制御ユニット(13)の、予備加熱器としてかまたは冷却器としての使用。
  10. 前記温度制御ユニット(13)が、不均一系触媒気相反応を行う際には、前記反応器(3)に供給されるガス混合物を予備加熱する役割を果たし、かつ、
    保守運転では、この同一の温度制御ユニット(13)が熱交換器として逆方向に運転されて、前記反応器(3)に供給される前記循環ガスGを冷却する役割を果たす、請求項9に記載の使用。
JP2016572623A 2014-06-12 2015-06-09 不均一系触媒気相反応を行うための装置および方法 Active JP6751354B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462011067P 2014-06-12 2014-06-12
US62/011,067 2014-06-12
DE102014108272.9 2014-06-12
DE102014108272.9A DE102014108272A1 (de) 2014-06-12 2014-06-12 Anlage und Verfahren zur Durchführung von heterogen katalysierten Gasphasen-Reaktionen
PCT/EP2015/062857 WO2015189221A1 (de) 2014-06-12 2015-06-09 Anlage und verfahren zur durchführung von heterogen katalysierten gasphasen-reaktionen

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019002831A Division JP6732972B2 (ja) 2014-06-12 2019-01-10 不均一系触媒気相反応を行うための装置および方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017520397A JP2017520397A (ja) 2017-07-27
JP6751354B2 true JP6751354B2 (ja) 2020-09-02

Family

ID=54706241

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016572623A Active JP6751354B2 (ja) 2014-06-12 2015-06-09 不均一系触媒気相反応を行うための装置および方法
JP2019002831A Active JP6732972B2 (ja) 2014-06-12 2019-01-10 不均一系触媒気相反応を行うための装置および方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019002831A Active JP6732972B2 (ja) 2014-06-12 2019-01-10 不均一系触媒気相反応を行うための装置および方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9636651B2 (ja)
EP (1) EP3154672A1 (ja)
JP (2) JP6751354B2 (ja)
CN (1) CN106457189A (ja)
BR (1) BR112016028808B8 (ja)
DE (1) DE102014108272A1 (ja)
RU (1) RU2688858C2 (ja)
WO (1) WO2015189221A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014114193A1 (de) 2014-09-30 2015-08-13 Basf Se Verfahren und Anlage zur Rückgewinnung von Acrylsäure
JP2024055688A (ja) * 2022-10-07 2024-04-18 日立造船株式会社 生成装置及び生成方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3904652A (en) * 1972-11-16 1975-09-09 Standard Oil Co Indiana Recycle process for oxidation of n-butane to maleic anhydride
DE2513405C2 (de) * 1975-03-26 1982-10-21 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure durch Oxidation von Propylen mit Sauerstoff enthaltenden Gasen in zwei getrennten Katalysatorstufen, die in einem Röhrenreaktor hintereinander angeordnet sind
US4087471A (en) * 1977-05-20 1978-05-02 Petro-Tex Chemical Corporation Fixed bed process for the production of t-butanol
DE4023239A1 (de) 1990-07-21 1992-01-23 Basf Ag Verfahren zur katalytischen gasphasenoxidation von propen oder iso-buten zu acrolein oder methacrolein
DE4132263A1 (de) 1991-09-27 1993-04-01 Basf Ag Verfahren zur katalytischen gasphasenoxidation von acrolein zu acrylsaeure
JP4659988B2 (ja) * 2001-02-06 2011-03-30 株式会社日本触媒 機器の冷却方法
CN100379776C (zh) * 2002-02-06 2008-04-09 株式会社日本触媒 在非稳定状态下冷却加热用换热器的方法
JP4325146B2 (ja) * 2002-03-11 2009-09-02 三菱化学株式会社 (メタ)アクリル酸類の製造方法
KR100450234B1 (ko) 2002-07-10 2004-09-24 주식회사 엘지화학 개선된 열교환 시스템을 갖는 촉매 산화 반응기
US7414149B2 (en) * 2004-11-22 2008-08-19 Rohm And Haas Company Non-routine reactor shutdown method
EA200971028A1 (ru) * 2005-04-29 2010-04-30 Скф Технолоджис А/С Способ и аппарат для переработки органического материала
DE102006051899A1 (de) 2006-10-31 2008-05-15 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Oxidation von SO2-haltigen Gasen mit Sauerstoff
EP2114562B1 (de) 2007-01-19 2017-11-01 Basf Se Verfahren zur herstellung von katalysatorformkörpern, deren aktivmasse ein multielementoxid ist
DE102007004961A1 (de) 2007-01-26 2008-07-31 Basf Se Verfahren zur Herstellung von Katalysatorformkörpern, deren Aktivmasse ein Multielementoxid ist
DE102010048405A1 (de) 2010-10-15 2011-05-19 Basf Se Verfahren zum Langzeitbetrieb einer heterogen katalysierten partiellen Gasphasenoxidation von Proben zu Acrolein
DE102013218628A1 (de) 2013-09-17 2014-03-06 Basf Se Katalysator zur Herstellung einer ungesättigten Carbonsäure durch Gasphasenoxidationeines ungesättigten Aldehyds
CN105899480B (zh) 2013-11-11 2018-11-13 巴斯夫欧洲公司 用于烯烃气相氧化以获得不饱和醛和/或不饱和羧酸的机械上稳定的中空圆柱形模制催化剂体
DE102013226428A1 (de) 2013-12-18 2015-06-18 Basf Se Extraktionskolonne und Verfahren zum Extrahieren eines Bestandteils aus einem Fluid

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014108272A1 (de) 2015-12-17
BR112016028808A2 (pt) 2017-08-22
JP6732972B2 (ja) 2020-07-29
US20150360191A1 (en) 2015-12-17
CN106457189A (zh) 2017-02-22
BR112016028808B8 (pt) 2021-11-23
EP3154672A1 (de) 2017-04-19
RU2017100551A3 (ja) 2018-12-11
RU2688858C2 (ru) 2019-05-22
RU2017100551A (ru) 2018-07-12
JP2019069444A (ja) 2019-05-09
US9636651B2 (en) 2017-05-02
BR112016028808B1 (pt) 2021-09-21
JP2017520397A (ja) 2017-07-27
WO2015189221A1 (de) 2015-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4681183B2 (ja) (メタ)アクロレインおよび/または(メタ)アクリル酸を生じる接触気相酸化法
RU2753027C2 (ru) Реактор для проведения экзотермических равновесных реакций
JP6732972B2 (ja) 不均一系触媒気相反応を行うための装置および方法
EP3490961B1 (en) Oxidative dehydrogenation (odh) of ethane
US9504979B2 (en) Radial-parallel catalytic reactor
EA017645B1 (ru) Способ проведения эндотермической реакции
JP5764292B2 (ja) 脱水素化される炭化水素の連続実施型不均一系触媒部分脱水素化の長期実施方法
CN103908931B (zh) 一种液化气芳构化制备芳烃的流化床反应装置及使用方法
BR102016023459A2 (pt) método e equipamento de reação para preparar dimetil éter e olefina a partir de metanol
CN109476564A (zh) 乙烷的氧化脱氢(odh)
JP4477640B2 (ja) 固定層触媒酸化反応器における改善された熱制御システムによる不飽和酸の製造方法
TW201945073A (zh) 用於控制反應器溫度的裝置
US7238836B2 (en) Method of producing unsaturated aldehyde and unsaturated acid in fixed-bed catalytic partial oxidation reactor with enhanced heat control system
JP2003519673A (ja) 無水マレイン酸を得るための気相接触酸化法
CN101142163B (zh) 由烯烃制备不饱和酸的方法
JPWO2011090131A1 (ja) 気相反応方法
US10913698B2 (en) Process for conducting exothermic equilibrium reactions
JP4958376B2 (ja) 部分酸化によって有機物質を接触式で生成する方法
JP2009262136A (ja) プレート式反応器のスタートアップ方法
RU2787160C2 (ru) Способ проведения экзотермических равновесных реакций
CN102527301A (zh) 多管氧化反应器
JP2020044485A (ja) 反応方法および反応器
CN219849520U (zh) 一种加氢设备
RU176186U1 (ru) Реактор
CN116272687A (zh) 一种加氢设备及方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170210

A529 Written submission of copy of amendment under article 34 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A529

Effective date: 20170210

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170210

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180129

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20180501

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180626

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180910

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190110

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20190121

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20190315

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20191016

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200814

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6751354

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250