JPH10139773A - Selective vapor-phase oxidation of normal butane into maleic anhydride and calcining of v/p/o catalyst - Google Patents

Selective vapor-phase oxidation of normal butane into maleic anhydride and calcining of v/p/o catalyst

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JPH10139773A
JPH10139773A JP9264692A JP26469297A JPH10139773A JP H10139773 A JPH10139773 A JP H10139773A JP 9264692 A JP9264692 A JP 9264692A JP 26469297 A JP26469297 A JP 26469297A JP H10139773 A JPH10139773 A JP H10139773A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for selective vapor-phase oxidation of n-butane useful in preparation of a V/P/O catalyst having enhanced activities in oxidizing the n-butane into maleic anhydride and a method for calcining the V/P/O catalyst. SOLUTION: This improved method for calcining and activating a catalyst containing a mixed oxide of vanadium and phosphorus (V/P/O) comprises adding a spray-dried catalyst precursor to a fluidized oxygen containing gas at a rate controlled so as to maintain the temperature within the range of 370-410 deg.C (preferably 39±5 deg.C). The dehydrating/calcining treatments of the catalyst precursor are carried out at an elevated temperature in addition to a sudden increase in temperature in a fluidized state in air under >=3.5atm pressure in about <4hr average residence time or up to 20hr at the maximum in air under 1atm pressure while being simultaneously and continuously maintaining the average Vox at <=4.55.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、1996年9月2
7日に仮出願された米国特許出願番号60/027, 2
71の優先権主張出願である。
[0001] The present invention relates to the present invention on September 2, 1996.
US Patent Application No. 60 / 027,2, filed provisionally on the 7th
There are 71 priority claim applications.

【0002】本発明は、nブタンから無水マレイン酸を
合成するのに有用なバナジウムとリンとの酸化混合物
(V/P/O)を含む触媒のか焼および活性化を行う改
善された方法に関する。さらに詳しくは、限定されるも
のではないけれども、本発明は酸化流動状態にある間に
非常に急激な温度上昇を誘発することでV/P/O触媒
をか焼する方法と実用規模の移動床施設(transfer bed
commercial scale plant) 内でこれを達成する新規方法
とに関する。
The present invention relates to an improved method for calcining and activating a catalyst comprising an oxidized mixture of vanadium and phosphorus (V / P / O) useful for the synthesis of maleic anhydride from n-butane. More specifically, but not by way of limitation, the present invention relates to a method of calcining a V / P / O catalyst by inducing a very rapid rise in temperature while in an oxidizing fluid state and a moving bed of practical scale. Facility (transfer bed
a new method of accomplishing this within a commercial scale plant.

【0003】[0003]

【従来の技術】V/P/O触媒上でのnブタンから無水
マレイン酸への気相酸化は当該技術分野で周知である。
この方法を記述している従来技術の概説として米国特許
第4,668,802号が挙げられる。また、米国特許
第4,668,802号および米国特許第5,021,
588号に記述された改善された方法では、反応は、2
つの流動反応域を持つ再循環固体反応器で行われる。n
ブタンから無水マレイン酸への変換は、主に1つの反応
域で起きる。そして、ガス種が本質的に取り除かれた触
媒は、他の反応域に送られ、該反応域で再び酸化され
る。すなわち、触媒は反応域に戻る前に再生される。
BACKGROUND OF THE INVENTION The gas phase oxidation of n-butane to maleic anhydride over a V / P / O catalyst is well known in the art.
An overview of the prior art describing this method is given in U.S. Pat. No. 4,668,802. No. 4,668,802 and US Pat. No. 5,021,
In the improved method described in US Pat.
It is performed in a recycle solids reactor with two fluidized reaction zones. n
The conversion of butane to maleic anhydride occurs mainly in one reaction zone. Then, the catalyst from which the gas species has been essentially removed is sent to another reaction zone, where it is oxidized again. That is, the catalyst is regenerated before returning to the reaction zone.

【0004】これらの方法において触媒として使用され
たV/P/O酸化物混合組成物は、当業者に周知であ
る。V/P/O組成物およびその調製を記述している従
来技術の概説として米国特許第4,371,702号が
挙げられる。触媒前駆体組成物は、バナジウムが+5の
酸化状態にあるV25 やNH4 VO3 などの従来のバ
ナジウム化合物を水溶性または有機液体媒体のいずれか
の媒体中における反応によって、部分的に還元して、+
4の酸化状態とする工程により、通常調製される。つぎ
に、前記触媒前駆体は、任意の適当なリン化合物を添加
することにより形成され、還流して反応を起こし、濾過
および乾燥または噴霧乾燥によって、通常はバナジウム
リン酸水和物として回収される。従来技術は、バナジウ
ムに対するリンの原子比率の望ましい範囲と、触媒促進
剤の取り込みと、を記述している。このV/P/O触媒
は、特に流動床反応器または再循環床反応器で使用され
る部分に、良好な耐摩耗性を持っていることが望まし
い。耐摩耗性触媒およびその調製に係わる従来技術が米
国特許第4,677,084号で検討されている。nブ
タンからの無水マレイン酸の調製に役立つV/P/O触
媒の生産では、制御されたか焼と触媒前駆体の活性化と
が必要である。このことは、平均バナジウム酸化状態
(Vox)を所定の範囲内に保ちながら、脱水を成し遂
げるのに適当な温度、時間、および雰囲気下で前駆体を
加熱することによって達成される。例えば、米国特許第
3,915,892号では、Voxを4.1ないし4.
5の範囲に保ちながら、370℃ないし394℃で一水
和水を発生させることによって、前駆体脱水物を一水和
物に変換させる。つぎに、395℃ないし425℃で加
熱した後、再びVoxを4.1ないし4.5の範囲内に
保ちながら、酸素を少なくとも1容量パーセント含む
か、あるいは酸素および炭化水素をそれぞれ1容量パー
セント含む溶出液流を供給するように、制御された量の
酸素および炭化水素とともに、空気または不活性ガスか
らなるキャリヤガス中で450℃を上回る温度で大量の
結晶相転移を促進することによって、水の平衡を取り除
く。
[0004] The V / P / O oxide mixed compositions used as catalysts in these processes are well known to those skilled in the art. A review of the prior art describing V / P / O compositions and their preparation is provided in US Pat. No. 4,371,702. The catalyst precursor composition is partially reacted with a conventional vanadium compound, such as V 2 O 5 or NH 4 VO 3 , in which the vanadium is in the +5 oxidation state, in either a water-soluble or organic liquid medium. Reduce, +
It is usually prepared by the step of bringing it into the oxidation state of 4. Next, the catalyst precursor is formed by adding any suitable phosphorus compound, reacts at reflux, and is typically recovered as a vanadium phosphate hydrate by filtration and drying or spray drying. . The prior art describes a desirable range of atomic ratios of phosphorus to vanadium and the incorporation of catalyst promoters. The V / P / O catalyst desirably has good abrasion resistance, especially in parts used in fluidized bed or recycle bed reactors. Prior art relating to antiwear catalysts and their preparation is discussed in U.S. Pat. No. 4,677,084. The production of V / P / O catalysts useful for the preparation of maleic anhydride from n-butane requires controlled calcination and activation of the catalyst precursor. This is achieved by heating the precursor at a suitable temperature, time, and atmosphere to achieve dehydration while maintaining the average vanadium oxidation state (Vox) within a predetermined range. For example, in U.S. Pat. No. 3,915,892, Vox is set between 4.1 and 4.1.
The precursor dehydrate is converted to the monohydrate by generating monohydrate water at 370 ° C. to 394 ° C. while keeping in the range of 5. Then, after heating at 395 ° C. to 425 ° C., again containing Vox within the range of 4.1 to 4.5, contain at least 1% by volume of oxygen or 1% by volume of oxygen and hydrocarbons each. By promoting a large amount of crystalline phase transition at a temperature above 450 ° C. in a carrier gas consisting of air or an inert gas with a controlled amount of oxygen and hydrocarbons to provide an eluate stream, Remove equilibrium.

【0005】従来技術に記述されたか焼/活性化方法が
実用稼働に触媒を提供するのに必要とされる規模でのV
/P/O触媒の調製に用いられる場合、nブタンから無
水マレイン酸を生産するという見地からすると、得られ
る触媒が少量バッチ単位で生産された触媒と比較して品
質的に劣ったものとなることが、判明した。したがっ
て、実用施設での稼働に必要な規模で高品質の触媒を生
産するために、厳しく制御されたプロセスが必要とされ
る。例えば、米国特許第5,573,992号(199
6年11月12日発行)では、限定された特定の稼働条
件下で、バナジウムおよびリンの酸化混合物を含む触媒
のか焼および活性化を行う相対的低圧方法が開示されて
いる。この方法は、Voxを3.825から4.175
の範囲内に維持するように酸素濃度を同時かつ連続して
制御しながら触媒前駆体を脱水するのに十分な時間にわ
たって、375℃から400℃までの温度範囲で、水和
したV/P/OまたはV/P/O−SiO2 触媒前駆体
をか焼する工程と、Voxを3.95から4.15の範
囲内に維持するように、同時かつ連続的に酸素濃度を制
御しながら、0.20atmを越えない分圧で、nブタ
ンを含むガス雰囲気の存在下、340℃から500℃ま
での温度範囲で、さらに加熱することにより前記脱水化
された触媒前駆体を活性化させる工程とを含んでいる。
本発明は、この方法に対する改良であると見なされる。
[0005] The calcination / activation methods described in the prior art require V.sub.V on the scale required to provide the catalyst in service.
When used in the preparation of / P / O catalysts, the resulting catalyst is of inferior quality to catalysts produced in small batches from the standpoint of producing maleic anhydride from n-butane. It has been found. Therefore, tightly controlled processes are required to produce high quality catalysts on a scale required for operation in a utility facility. For example, US Pat. No. 5,573,992 (199)
Published November 12, 6) discloses a relatively low pressure process for calcination and activation of a catalyst comprising an oxidized mixture of vanadium and phosphorus under limited specific operating conditions. This method reduces Vox from 3.825 to 4.175.
Hydrated V / P / at a temperature range from 375 ° C. to 400 ° C. for a time sufficient to dehydrate the catalyst precursor while simultaneously and continuously controlling the oxygen concentration to maintain within the range of and calcining the O or V / P / O-SiO 2 catalyst precursor, to maintain the range of the Vox from 3.95 4.15, while controlling simultaneously and continuously the oxygen concentration, Activating the dehydrated catalyst precursor by further heating at a partial pressure not exceeding 0.20 atm and in a temperature range of 340 ° C. to 500 ° C. in the presence of a gas atmosphere containing n-butane; Contains.
The present invention is considered an improvement on this method.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
従来のV/P/O触媒のか焼および活性化方法を改良し
た方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an improved method for calcining and activating a conventional V / P / O catalyst.

【0007】すなわち、本発明の課題は、実用規模で粒
状V/P/O触媒前駆体をか焼および活性化する簡易化
された迅速な方法を提供することである。関連した課題
は、そのようなV/P/O触媒を用いた最新の移送流動
床の実用規模施設を立ち上げるのに要する時間を大幅に
減少させることである。本発明のさらに他の課題は、選
択性を犠牲とすることなく触媒の活性の強化および表面
積の増大をもたらすV/P/O触媒をか焼する方法を提
供することである。
It is an object of the present invention to provide a simplified and rapid method for calcining and activating particulate V / P / O catalyst precursors on a practical scale. A related problem is to significantly reduce the time required to set up a modern transfer fluidized bed commercial scale facility using such a V / P / O catalyst. Yet another object of the present invention is to provide a method for calcining a V / P / O catalyst which results in enhanced activity and increased surface area of the catalyst without sacrificing selectivity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、nブタンの酸
化によって無水マレイン酸を高収率で生産することが可
能な高活性かつ高選択性なV/P/O触媒を調製する過
程において、温度および圧力を上げた状態でV/P/O
触媒前駆体をか焼および活性化させる改善された方法に
関する。この発明の目的のために、触媒活量はnブタン
酸化に関連させて定義され、選択性は無水マレイン酸の
生成に関係し、さらに収率は活性および選択性の関数で
ある。本発明はさらに、現場の昇温および昇圧下での改
善されたV/P/O触媒前駆体のか焼および活性化の利
点を利用する実用規模の流動移動床施設(fluidized tra
nsfer bed plant)を立ち上げる方法に関する。この発明
の方法は、一般に特に著しく高い活性を有する触媒を同
時に生産しながら、典型的に立ち上げ時間を大幅に短縮
させる結果となる無水マレイン酸の実用規模での生産に
関連した再循環床反応器で使用される触媒の大規模生産
に特に適している。
The present invention relates to a process for preparing a highly active and highly selective V / P / O catalyst capable of producing maleic anhydride in high yield by oxidation of n-butane. , V / P / O at elevated temperature and pressure
An improved method for calcining and activating a catalyst precursor. For the purposes of this invention, catalytic activity is defined in relation to n-butane oxidation, selectivity is related to the production of maleic anhydride, and yield is a function of activity and selectivity. The present invention is further directed to a fluidized bed facility on a commercial scale that takes advantage of the improved calcination and activation of the V / P / O catalyst precursor under in-situ elevated temperature and pressure.
nsfer bed plant). The process of the present invention generally recycles bed reactions associated with the production of maleic anhydride on a commercial scale which typically results in significantly reduced start-up times while simultaneously producing a catalyst having significantly higher activity. Particularly suitable for large-scale production of catalysts used in vessels.

【0009】本発明は、V/P/O触媒をか焼する方法
を提供するものであり、該方法は、(a)370℃ない
し420℃の温度範囲で、空気または酸素含有ガスを用
いて流動床反応器内にガス流を生じさせる工程と、
(b)工程(a)の流動床反応器に、水和V/P/Oま
たはV/P/O−SiO2 を、触媒前駆体が流動床状態
で370℃から420℃までの温度範囲で急激な温度上
昇にさらされるような速度で、添加する工程と、(c)
工程(b)の前記触媒前駆体を、流動状態で、上記温度
範囲内に、混入有機物を除去するとともに該触媒前駆体
を脱水するために十分な時間および圧力に、保ちなが
ら、同時に平均Voxを4.05を上回るが4.55以
下にする工程と、(d)工程(c)で得られたか焼V/
P/O触媒を、非酸化ガス中で、回収し、保存する工程
とを有する。
The present invention provides a method for calcining a V / P / O catalyst, comprising: (a) using a gas containing air or oxygen at a temperature in the range of 370 ° C. to 420 ° C. Creating a gas stream in the fluidized bed reactor;
(B) The hydrated V / P / O or V / P / O—SiO 2 is added to the fluidized bed reactor of step (a) in a temperature range from 370 ° C. to 420 ° C. in a fluidized bed state of the catalyst precursor. Adding at a rate such that it is subject to a sharp temperature rise; and (c)
While maintaining the catalyst precursor of step (b) in a fluidized state within the above-mentioned temperature range for a time and pressure sufficient to remove contaminant organic substances and to dehydrate the catalyst precursor, at the same time, the average Vox is increased. A step of exceeding 4.05 but not exceeding 4.55; and (d) the calcined V / obtained in step (c).
Recovering and storing the P / O catalyst in a non-oxidizing gas.

【0010】実用規模の移送床施設を立ち上げる改善さ
れた方法は、nブタンを選択的気相酸化させて無水マレ
イン酸にするプロセスに関係する。このプロセスでは反
応域および触媒再生域を有する再循環固体反応器が使用
され、この反応器において、酸化形態のバナジウム/リ
ン酸化物(V/P/O)触媒の使用によって、再循環固
体反応器の反応域でnブタンを無水マレイン酸に変換
し、該再循環固体反応器の再生域内で酸素と接触させる
ことによって、還元したバナジウム/リン酸化物触媒を
再生させる。本発明の固有の改善方法は、(i)触媒前
駆体を380℃ないし400℃の温度に維持された再生
域に添加する工程と、(ii)混入有機物を除去し、かつ
前記触媒前駆体を脱水するために充分な時間と圧力で、
空気または酸素を含むガスを用いて、前記再生域内にお
いて、上記触媒前駆体を流動状態に保つ工程と、(iii
)再生域内の触媒前駆体に対する平均滞留時間を平均
Voxを4.5以下にするように維持して、前記か焼し
た触媒前駆体を再生域から前記反応域へ移す工程と、
(iv)触媒循環が開始されるまで、実質的に非酸化のガ
スを用い、作業温度近傍で、前記反応域内で、前記か焼
した前駆体を流動状態に保つ工程とを有する。
An improved method of setting up a commercial scale transfer bed facility involves a process for the selective gas phase oxidation of n-butane to maleic anhydride. The process employs a recycle solids reactor having a reaction zone and a catalyst regeneration zone in which a recycle solids reactor is provided by use of an oxidized form of a vanadium / phosphorus oxide (V / P / O) catalyst. The reduced vanadium / phosphorus oxide catalyst is regenerated by converting n-butane to maleic anhydride in the reaction zone of and contacting with oxygen in the regeneration zone of the recycle solids reactor. The unique improvement method of the present invention comprises: (i) adding a catalyst precursor to a regeneration zone maintained at a temperature of 380 ° C. to 400 ° C .; (ii) removing contaminating organic matter; With enough time and pressure to dehydrate,
Maintaining the catalyst precursor in a fluidized state in the regeneration zone using a gas containing air or oxygen; (iii)
Transferring the calcined catalyst precursor from the regeneration zone to the reaction zone while maintaining the average residence time for the catalyst precursor in the regeneration zone to maintain an average Vox of 4.5 or less;
(Iv) maintaining the calcined precursor in a fluid state within the reaction zone at about operating temperature using substantially non-oxidizing gas until catalyst circulation is commenced.

【0011】本発明に従った実用規模の立ち上げの一実
施態様では、触媒前駆体を添加する速度は、充填された
触媒の全体がか焼されるまで再生域内で前記温度が維持
されるように、再生域から反応域へのか焼触媒前駆体の
移動に、同時同調する。関連した実施態様では、反応域
へのnブタンの導入および反応域と再生域との間の触媒
再循環を伴う稼働条件下で、前記か焼触媒前駆体の充填
量がその場(in situ)で活性化される。好ましくは、前
記触媒前駆体は390±5℃の温度に保持される。実用
立ち上げの実施態様では、前記触媒前駆体は約3.5a
tmまでに圧力で再生域内で流動状態に維持され、さら
に前記再生域内での触媒前駆体の平均滞留時間は、3.
5atm以上の空気で、約4時間未満であり、1atm
の空気で20時間まで維持する。任意に、nブタンを用
いた直火加熱によって380℃から400℃までの温度
範囲を達成することで、空気または酸素を含むガス中の
水蒸気含有量を最大約3モル%とする。
In one embodiment of a commercial scale start-up according to the invention, the rate at which the catalyst precursor is added is such that said temperature is maintained in the regeneration zone until the entire charged catalyst has been calcined. Then, the transfer of the calcination catalyst precursor from the regeneration zone to the reaction zone is simultaneously synchronized. In a related embodiment, the charge of the calcined catalyst precursor is reduced in situ under operating conditions involving introduction of n-butane into the reaction zone and catalyst recycle between the reaction and regeneration zones. Activated by. Preferably, the catalyst precursor is kept at a temperature of 390 ± 5 ° C. In a commercial start-up embodiment, the catalyst precursor is about 3.5a
By tm the pressure is maintained in a fluidized state in the regeneration zone, and the average residence time of the catalyst precursor in said regeneration zone is 3.
Less than about 4 hours with air of 5 atm or more, 1 atm
For up to 20 hours. Optionally, the temperature range from 380 ° C. to 400 ° C. is achieved by direct fire heating with n-butane to bring the water vapor content in the air or oxygen containing gas up to about 3 mol%.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明は、nブタンの酸化によっ
て無水マレイン酸を高い収率で製造することが可能な高
活性かつ高選択性のV/P/O触媒の調製方法に関す
る。この反応に必要とされるバナジウムピロリン酸塩触
媒は、か焼/活性化方法によって前駆体から活性結晶相
へ変換される必要がある。同じく、本発明の温度および
圧力を上昇させて行うか焼/活性化方法は、どのような
規模においてもV/P/O触媒の調製に使用することが
できるけれども、特に再循環個体反応器を使用している
大規模な生産施設の立ち上げに適している。本発明に関
連した改善された方法に先だって、nブタンから無水マ
レイン酸へ選択的に酸化しようとする実用再循環固形反
応器の立ち上げ方法は、完了するまで数週間は必要であ
ろうとされるバッチ生産の方法として想定された前記前
駆体のか焼/活性化を含んでいた。本発明にもとづく改
善された方法では、概念的に、その場での立ち上げ方法
であり、か焼/活性化を数日で完了させることができ
る。好ましくは、所望のか焼は、2.5ないし約3.5
atmの空気中で触媒を充填し、350℃に加熱するの
に必要とされるおおよその時間、実用施設の触媒再生器
の容器内で、連続もしくは半連続的に行われる。この時
間中、再循環個体反応器の立ち上がり(riser) 容器は、
実質的に不活性ガス中でおおよそ同じ温度に保たれる。
再生域で生じたか焼触媒生成物は、前記再生器中の平均
滞留時間を該再生器の作業圧力と作業温度との関数であ
る臨界最大持続時間未満に保つように、周期的あるいは
連続的に、反応器の容器(すなわち、施設の立ち上がり
側)へ移す(例えば、一般に約3.5atmで4時間の
最大滞留時間から約390℃、約1atmの空気で、2
0時間の最大滞留時間まで)。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for preparing a highly active and highly selective V / P / O catalyst capable of producing maleic anhydride in a high yield by oxidation of n-butane. The vanadium pyrophosphate catalyst required for this reaction needs to be converted from the precursor to the active crystalline phase by a calcination / activation process. Similarly, the calcination / activation process of the present invention at elevated temperature and pressure can be used for the preparation of V / P / O catalysts on any scale, but in particular recycle solids reactors Suitable for starting up a large-scale production facility used. Prior to the improved process associated with the present invention, a process for starting up a practical recycle solids reactor that would attempt to selectively oxidize n-butane to maleic anhydride would require several weeks to complete. It involved calcination / activation of the precursor envisaged as a method of batch production. The improved method according to the invention is conceptually an in-situ start-up method, in which the calcination / activation can be completed in a few days. Preferably, the desired calcination is from 2.5 to about 3.5
The operation is carried out continuously or semi-continuously in the vessel of the catalyst regenerator of the utility facility for the approximate time required to charge the catalyst in air atm and heat it to 350 ° C. During this time, the riser vessel of the recirculating solid reactor is
Approximately the same temperature is maintained in a substantially inert gas.
The calcined catalyst product formed in the regeneration zone may be periodically or continuously controlled to maintain the average residence time in the regenerator below a critical maximum duration that is a function of the operating pressure and operating temperature of the regenerator. Transfer to the reactor vessel (ie, the riser side of the facility) (e.g., typically from about 3.5 atm for a maximum residence time of 4 hours to about 390 ° C., about 1 atm of air for 2 hours).
Up to a maximum residence time of 0 hours).

【0013】実用規模の再循環個体反応器内でV/P/
O触媒をか焼/活性化するこの運転方法の正当性、利
益、および利点をより完全に認識し、かつ理解するため
に、温度、時間、酸素および水の分圧を含む圧力、触媒
前駆体の残留有機物の燃焼、および平均的なバナジウム
酸化状態(すなわち、Vox)等の触媒変数に関連した
ある種の実験的データを考慮するだけではなく、実用規
模での運転を一般に強いる所定の実用的施設の設計およ
び工学をも考慮することが最善策であろう。
[0013] V / P /
In order to more fully recognize and understand the justification, benefits and advantages of this mode of operation for calcining / activating the O catalyst, the temperature, the time, the pressure, including the partial pressure of oxygen and water, the catalyst precursor Not only take into account certain experimental data related to the combustion of residual organic matter and catalytic variables such as average vanadium oxidation state (ie, Vox), but also certain practical It may be best to also consider facility design and engineering.

【0014】温度 本発明の触媒前駆体をか焼するための改善された方法に
よれば、噴霧乾燥したV/P/O触媒前駆体または類似
化合物は、まず、熱流動床反応器または流動床反応器内
のか焼前駆体の熱流動床のいずれか一方の中に導入され
ると同時に、流動ガス、流動床反応器および/または流
動床が運転温度に維持される。別の言い方をすれば、か
焼しようとするV/P/O触媒前駆体は、か焼条件下で
最初に流動床反応器に導入され、そのため、本質的に瞬
時の熱衝撃を経験する。か焼の際に用いられる実際の温
度は、いくつかの条件によって影響を受ける。例えば、
あまりにも低いか焼温度では、前駆体からバナジウムピ
ロリン酸塩への相転移を生じさせるのに十分なエネルギ
ーとなりえないと思われる。また、390℃に比較して
あまりにも高いか、あまりにも低い温度では、触媒の酸
化率が高くなり、さらに触媒に対してあまりにも高い酸
化状態が与えられる傾向になる(すなわち、平均Vox
があまりにも高い)。3モル%の蒸気を含む35psi
gの空気と360℃の温度の流動床反応器内でか焼され
た300グラムの触媒前駆体試料は、390℃での同様
の実験運転に比較して、使用中、高い触媒酸化率を示す
とともに、低いマレイン酸収率を示した。同様に、39
0℃に対して370および420℃の触媒か焼温度で、
高触媒酸化率および低マレイン酸収率が得られる。この
ような違いもまた、各々の試料のX線回折で明らかであ
る。360℃でか焼した前駆体試料は、アモルファス中
間体を経て直接半アモルファスVOPO4 相に転移され
るほどに酸化する。それとは異なり、390℃よりも高
い温度でか焼された前駆体は、最初に所望のピロリン酸
塩相に変わるけれども、すばやくより高度に酸化された
VOPO4 相に転移する。高温は適正なか焼にとって必
要であるということを示しているデータは、熱重量分析
(thermal gravimetric analysis:TGA)測定と一致
しており、この測定においては、370℃付近で顕著な
現象が観察されている。したがって、所望の相転移を達
成するためには少なくとも370℃の温度が必要であ
る。か焼の下限もまた、V/P/O前駆体中に典型的に
存在する混入炭化水素を望み通りに酸化除去するという
観点から言えば、大きな影響力を持つとものと思われ
る。別の言い方をすれば、370℃以上の温度でか焼を
行うことで、ピロリン酸塩相への所望の相転移がなさ
れ、有効な酸化率および混入有機物の除去につながる。
実用規模の再循環床反応器で実行する場合の相転移の実
用的な下限は、3.5atmでのか焼においてはより3
80℃に近くなる。好ましくは、390±5℃のか焼温
度を使用すべきである。
Temperature According to an improved method for calcining the catalyst precursor of the present invention, the spray-dried V / P / O catalyst precursor or similar compound is first treated in a hot fluidized bed reactor or fluidized bed reactor. The fluidized gas, fluidized bed reactor and / or fluidized bed are maintained at operating temperature while being introduced into either one of the calcined precursor thermal fluidized beds in the reactor. Stated another way, the V / P / O catalyst precursor to be calcined is first introduced into the fluidized bed reactor under calcination conditions, and thus experiences essentially instantaneous thermal shock. The actual temperature used during calcination is affected by several conditions. For example,
It is believed that too low a calcination temperature may not provide enough energy to cause a phase transition from the precursor to vanadium pyrophosphate. If the temperature is too high or too low as compared to 390 ° C., the oxidation rate of the catalyst increases, and the catalyst tends to be given an excessively high oxidation state (ie, the average Vox).
Is too high). 35 psi with 3 mole% steam
g of air and a 300 gram sample of the catalyst precursor calcined in a fluidized bed reactor at a temperature of 360 ° C. show a higher rate of catalytic oxidation during use as compared to a similar experimental run at 390 ° C. In addition, a low maleic acid yield was shown. Similarly, 39
At catalyst calcination temperatures of 370 and 420 ° C for 0 ° C,
High catalytic oxidation rates and low maleic acid yields are obtained. Such differences are also evident in the X-ray diffraction of each sample. The precursor sample calcined at 360 ° C. oxidizes enough to be transformed directly into a semi-amorphous VOPO 4 phase via an amorphous intermediate. In contrast, precursors calcined at temperatures higher than 390 ° C. transform to the more highly oxidized VOPO 4 phase quickly, although they initially change to the desired pyrophosphate phase. Data indicating that elevated temperatures are necessary for proper calcination are consistent with thermal gravimetric analysis (TGA) measurements, in which a significant phenomenon is observed around 370 ° C. ing. Therefore, a temperature of at least 370 ° C. is required to achieve the desired phase transition. The lower limit of calcination also appears to have a significant impact in terms of desirably oxidizing and removing contaminating hydrocarbons typically present in the V / P / O precursor. Stated another way, calcination at a temperature of 370 ° C. or higher results in the desired phase transition to the pyrophosphate phase, leading to effective oxidation rates and removal of contaminating organics.
The practical lower limit of phase transition when operating in a commercial scale recirculating bed reactor is more than 3 in calcining at 3.5 atm.
It approaches 80 ° C. Preferably, a calcination temperature of 390 ± 5 ° C. should be used.

【0015】か焼温度の上限もまたいくつかの条件に左
右される。例えば、より高いか焼温度はより高い平均V
oxに有利であり、Voxが4.6以上であると、完全
に触媒性能が劣る。したがって、420℃および35p
sigでの事前の実験的生産ではマレイン酸の収率を改
善することが可能なか焼触媒が作られ、Voxはか焼の
間、4.55以下の値に維持された。しかし、460℃
での同様の実験的生産では、改善されたV/P/O触媒
を得ることはできず、このことは、か焼温度が酸化状態
とは無関係にマレイン酸の収率に影響を及ぼしているよ
うに思われることを示している。さらにまた、好ましい
か焼温度は390℃であると思われ、それよりも高い温
度あるいは低い温度はどちらの場合も、過剰酸化された
触媒の形成率を増大させるとともに、固定床および立ち
上がり反応器(fixed bed and riser reactor) で試験し
た場合のマレイン酸の収率を低下させた。
[0015] The upper limit of the calcination temperature also depends on several conditions. For example, a higher calcination temperature will result in a higher average V
This is advantageous for ox, and when Vox is 4.6 or more, the catalytic performance is completely inferior. Therefore, 420 ° C and 35p
Prior experimental production at sig produced calcining catalysts capable of improving the yield of maleic acid, and Vox was maintained at a value of 4.55 or less during calcination. However, 460 ° C
In a similar experimental production at, no improved V / P / O catalyst could be obtained, which affected the yield of maleic acid regardless of the oxidation state It seems like it seems. Furthermore, the preferred calcination temperature appears to be 390 ° C., with higher and lower temperatures both increasing the formation of overoxidized catalyst and increasing the fixed bed and riser reactor ( The maleic acid yield was reduced when tested in a fixed bed and riser reactor).

【0016】酸素含有ガス中での触媒前駆体の温度の急
激な上昇は、迅速な燃焼と触媒前駆体に含まれる混入有
機物の除去とを確実なものとする。同時に、すでに熱流
動化したガス流中への触媒前駆体の導入に伴なう急激な
温度上昇は、化合水の急激な損失を引き起こし、それゆ
え触媒のか焼を引き起こす。現在のところ、混入有機物
を素早く除去することと、典型的に約10重量%の水の
損失とを組み合わせることによって、触媒表面積に確認
できるほどの増加が得られる(典型的に30〜35m2
/gほど高い)ことに、大きく寄与できるものと思われ
る。表面積のこの相対的増加もまた、最大の触媒活性で
観測された増大(典型的に20ないし25%以上多い)
にも寄与できる。この素早い温度上昇と、混入有機物お
よび高温に維持された付加の制御された速度での酸化条
件下で既熱流動化床(already hotfluidized bed) に触
媒前駆体を浸すことによって生成された化合水の急激な
除去とが、本発明にかかるV/P/O触媒をか焼し、か
つ活性化させる改善された方法と、従来技術の方法とに
大きな違いをもたらすものと思われる。ことによると、
もっとも広く、しかしもっとも単純化された意味では、
本発明の改善された方法は、混入有機物および平均Vo
xの値が4.05よりも大きくしかし4.55未満とす
るように、混入有機物および化合水を除去するのに十分
な時間で、流動状態で、390±5℃の温度に前駆体を
さらすことによって、V/P/O触媒前駆体をか焼する
方法と、見なすことができる。そのようなか焼V/P/
O触媒前駆体は、次に、本質的に任意の温度で、本質的
に非酸化環境(すなわち、典型的に0.035atm未
満の酸素分圧を持つ乾燥ガス相)で、持続した時間にわ
たって保存することができ、次に運転条件で単にその場
(in situ) での使用を含む活性化と同時に、反応が、固
定床、流動床、または移送流動床反応器で行われるかに
かかわりなく、nブタンから無水マレイン酸への気相酸
化に比例して顕著に増加した触媒活性を首尾一貫して示
すV/P/O触媒が生産される。
The rapid rise in the temperature of the catalyst precursor in the oxygen-containing gas ensures rapid combustion and removal of contaminant organics contained in the catalyst precursor. At the same time, the sharp rise in temperature associated with the introduction of the catalyst precursor into the already heat-fluidized gas stream causes a sudden loss of the compounded water and thus the calcination of the catalyst. At present, the combination of fast removal of contaminating organics, typically with a loss of about 10% by weight of water, provides a discernable increase in catalyst surface area (typically 30-35 m 2).
/ G is as high as possible). This relative increase in surface area is also due to the increase observed with maximum catalytic activity (typically 20-25% more).
Can also contribute. This rapid temperature increase and the combined water produced by immersing the catalyst precursor in an already hot fluidized bed under oxidizing conditions at a controlled rate of contaminant organics and addition maintained at an elevated temperature. The abrupt removal appears to make a significant difference between the improved method of calcining and activating the V / P / O catalyst according to the invention and the prior art method. Perhaps,
In the broadest, but most simplified sense,
The improved method of the present invention can be used to reduce contaminant organics and average Vo.
Exposing the precursor to a temperature of 390 ± 5 ° C. in a fluid state for a time sufficient to remove contaminating organics and compounded water such that the value of x is greater than 4.05 but less than 4.55 This can be regarded as a method of calcining the V / P / O catalyst precursor. Such calcined V / P /
The O catalyst precursor is then stored at essentially any temperature, in an essentially non-oxidizing environment (ie, a dry gas phase with an oxygen partial pressure typically less than 0.035 atm) for a sustained period of time. And then simply place
Simultaneous with activation, including use in situ, proportional to the gas phase oxidation of n-butane to maleic anhydride, whether the reaction is performed in a fixed-bed, fluidized-bed, or transfer fluidized-bed reactor Thus, V / P / O catalysts are produced which consistently exhibit significantly increased catalytic activity.

【0017】圧力 か焼圧力は、マレイン酸の収率および得られるV/P/
O触媒の酸化率の両方に対して著しく影響を与える。い
くつかのか焼実験を、それぞれ圧力1、3.5、および
6atmで実行した。すべての実験は、3モル%の水蒸
気を含む空気供給ガス(air feed gas)を用いて390℃
で行った。触媒性能を、加圧流動床反応器内でV/P/
O触媒前駆体のか焼後に、自動化固定反応器で評価し
た。自動化固定床反応器による得られた触媒に対する評
価は、1atmと3.5atmとでのか焼は異なって作
用するけれども、両方ともが最終的には著しく改善され
た活性の触媒を作り出すことを、示す。
Pressure The calcination pressure depends on the yield of maleic acid and the resulting V / P /
It has a significant effect on both the oxidation rate of the O catalyst. Several calcination experiments were performed at pressures of 1, 3.5, and 6 atm, respectively. All experiments were performed at 390 ° C. using an air feed gas containing 3 mol% water vapor.
I went in. The catalyst performance was measured in a pressurized fluidized bed reactor at V / P /
After calcination of the O catalyst precursor, evaluation was performed in an automated fixed reactor. Evaluation of the resulting catalyst with an automated fixed bed reactor shows that although calcination at 1 atm and 3.5 atm works differently, both ultimately produce catalysts with significantly improved activity. .

【0018】しかし、高圧(6atm)触媒は低品質で
ある。典型的に、自動化固定床反応器内で評価した場合
にほぼ4.55の最終Voxに対して各々の3通りの圧
力でか焼される触媒は、高圧(すなわち、6atmの空
気)触媒における時間の関数として低いマレイン酸収率
と、3.5atmか焼触媒の運転時間時の関数として持
続した高いマレイン酸収率とを示す。1atmでの触媒
は、改善された初期マレイン酸収率が運転の最初の50
ないし100時間に増加し、最終的に3.5atmでの
触媒の性能を越えることを示すであろう。本発明をクレ
ームする目的におけるこの圧力の影響は合計圧力の効果
よりむしろ酸素分圧効果であると、より正確には見られ
るべきであることを正当に評価すべきである。そのよう
なものとして、合計圧力限定への言及は、作業の上限を
基準にする場合に“空気のatm”という表現を用い
る。
However, high pressure (6 atm) catalysts are of low quality. Typically, the catalyst calcined at each of the three pressures for a final Vox of approximately 4.55 when evaluated in an automated fixed bed reactor has a time at high pressure (ie, 6 atm air) catalyst. Shows a low maleic acid yield as a function of and a sustained high maleic acid yield as a function of the operating time of the 3.5 atm calcination catalyst. At 1 atm, the catalyst has an improved initial maleic acid yield in the first 50
To 100 hours, and will eventually exceed the performance of the catalyst at 3.5 atm. It should be appreciated that the effect of this pressure for the purposes of claiming the present invention should be seen more accurately as an oxygen partial pressure effect rather than a total pressure effect. As such, references to total pressure limitations use the expression “atm of air” when referenced to the upper limit of operation.

【0019】また、か焼圧力はか焼V/P/O触媒中の
バナジウムの酸化状態に顕著な影響を与える。3モル%
水蒸気を含む空気を用いて、390℃て、かつ1、3.
5、および6atmで、か焼を行う時間の関数である平
均バナジウム酸化状態は、前駆体の酸化率が圧力の増加
にともなって増加することを示す。したがって、より低
いか焼圧力は、より高い圧力に比較して許容されるか焼
時間を広げることに使うことができる。これが酸素分圧
効果であるように思われるので、不活性ガスで空気を薄
めることによって、許容できるか焼時間の拡張が達成で
きるか、または、実際に酸素含有量を増やすことで前記
時間を短縮することができよう。同様に、バッチモード
において流動化状態でか焼を実行することで、再生器で
のか焼の選択肢に比較して前駆体が過剰に酸化される前
に異なった滞留時間が提供される。連続的あるいは半連
続的モードは再循環反応器の再生器内でのか焼に関連し
ており、か焼触媒を周期的に立ち上がり部に転送する過
程で行われる固有の逆混合(back-mixing) は、過剰酸化
されないか焼触媒の割合が高いことを確実にするため
に、短い平均滞留時間を必要とする。典型的に、390
℃で、バッチモードにおいて3.5atmで3モル%の
水を含む空気を用いることで、4.6のVox値を達成
するためのか焼残留時間は、35ないし40時間を必要
とするであろう。これに対し、再循環固体反応器施設に
おける実用規模での立ち上がり方法に関連した逆混合モ
ードは、典型的に3.5atmで3モル%の水を含む空
気を用いる390℃で4時間以下の滞留時間を伴ない、
さらに1atmの空気で約20時間までの滞留時間を伴
う。さらにまた、逆混合モードでの滞留時間は、空気中
の酸素量を希釈あるいは濃縮することによって制御およ
び/または影響を受けることができ、その結果、対応す
る滞留時間および運転圧力の選択において自由度がより
いっそう大きくなる。
The calcining pressure has a significant effect on the oxidation state of vanadium in the calcined V / P / O catalyst. 3 mol%
Using air containing water vapor at 390 ° C. and 1,3.
At 5 and 6 atm, the average vanadium oxidation state as a function of the time of calcination indicates that the oxidation rate of the precursor increases with increasing pressure. Thus, lower calcination pressures can be used to extend the allowable calcination time compared to higher pressures. Since this seems to be an oxygen partial pressure effect, an acceptable calcination time extension can be achieved by diluting the air with an inert gas, or shortening the time by actually increasing the oxygen content Could be. Similarly, performing the calcination in the fluidized state in a batch mode provides a different residence time before the precursor is overoxidized compared to the calcination options in the regenerator. Continuous or semi-continuous mode is related to calcination in the regenerator of the recycle reactor, and the inherent back-mixing that occurs during the periodic transfer of the calcination catalyst to the riser Require a short average residence time to ensure that the proportion of calcined catalyst that is not overoxidized is high. Typically 390
Using air containing 3 mol% water at 3.5 atm in batch mode at 3.5 ° C., the calcining residence time to achieve a Vox value of 4.6 would require 35 to 40 hours. . In contrast, the reverse mixing mode associated with a start-up method on a commercial scale in a recirculating solid reactor facility typically involves a residence time of less than 4 hours at 390 ° C. with air containing 3.5 atm and 3 mol% water. With time,
It also has a residence time of up to about 20 hours at 1 atm of air. Furthermore, the residence time in the back-mixing mode can be controlled and / or influenced by diluting or concentrating the amount of oxygen in the air, so that the corresponding residence time and the degree of freedom in the choice of the operating pressure. Becomes even larger.

【0020】触媒前駆体をか焼するのに用いられる酸素
含有ガス相中の水蒸気分圧もまた重要な役割を演じると
ともに、か焼の間の酸化速度と同様にVoxに影響を与
えることができる。好ましくは、か焼は、乾燥ガスで行
われるべきである。か焼の間の完全に乾燥したガスが前
記触媒前駆体の過剰酸化を妨げる傾向があり、その結
果、Voxは、ほぼ4. 5になる。これに対し、湿潤酸
化性環境でのか焼時間が前述の限界を越えて延長される
ことから、か焼中の水蒸気の存在は、過剰酸化を促進さ
せる傾向にある。実用的に設計を検討してみると、特に
大規模な実用施設と比較して、nブタンまたは類似化合
物などの炭化水素燃料を使用する空気の直火加熱を用い
るという構想では、本来的に蒸気/水蒸気がか焼中に存
在するという結果になる。同様に、酸化性か焼ガスにさ
らされると、どのような混入有機物でも水源に相当する
ものとなる。しかし、前述したように、ガス相を直火加
熱する際に典型的な水蒸気濃度は、本発明の工程では許
容することができる。
The water vapor partial pressure in the oxygen-containing gas phase used to calcine the catalyst precursor also plays an important role and can affect Vox as well as the oxidation rate during calcination. . Preferably, calcination should be performed with a dry gas. Completely dry gas during calcination tends to prevent over-oxidation of the catalyst precursor, resulting in a Vox of approximately 4.5. In contrast, the presence of water vapor during calcination tends to promote over-oxidation as the calcination time in a wet oxidizing environment is extended beyond the aforementioned limits. Considering the design in practical terms, the concept of using direct-fired heating of air using hydrocarbon fuels such as n-butane or similar compounds, compared to large-scale practical facilities, is inherently / Water vapor is present during calcination. Similarly, when exposed to oxidizing calcining gases, any contaminating organic matter will represent a water source. However, as noted above, typical steam concentrations when directly heating a gas phase can be tolerated in the process of the present invention.

【0021】この発明の方法によって活性触媒に転換さ
れるV/P/O前駆体組成物は、当業者に周知であり、
かつ実行されている手順を用いて、得ることができる。
好ましくは、該V/P/O前駆体は、米国特許第4,3
71,702号公報に記述された手順を用いて得ること
が可能であり、この米国特許の番号を参照することによ
りその開示内容は本明細書に併合されるものとする。本
発明の方法は、米国特許第4,677,084号公報に
記述された耐磨耗V/P/O−SiO2 前駆体組成物に
も適用可能であり、この米国特許の番号を参照すること
によりその開示内容は本明細書に併合されるものとす
る。
V / P / O precursor compositions which are converted to active catalysts by the process of the present invention are well known to those skilled in the art,
And can be obtained using the procedure being performed.
Preferably, the V / P / O precursor is a US Pat.
No. 71,702, the disclosure of which is incorporated herein by reference to this U.S. patent number. The method of the present invention, in U.S. Pat wear V / P / O-SiO 2 precursor composition described in No. 4,677,084 Publication applicable, referring to numbers of US patent The disclosure of which is incorporated herein by reference.

【0022】以下の実施例は、本発明の様々な独立した
態様および特徴をよりいっそう完全に実証するととも
に、さらに例証し、本発明の利点を確かめるためのもの
である。そのようなものとして、実施例は本発明を何等
制限するものではなく、また本発明を例証することを意
図したものである。しかし特に改善された触媒の優れた
特性とクレームされた改善された方法の有用性に関して
どのような観点からしても、むやみな制限を意図したも
のではない。
The following examples are intended to more fully demonstrate, and further exemplify, the various independent aspects and features of the present invention and to ascertain the advantages of the present invention. As such, the examples do not limit the invention in any way, and are intended to illustrate the invention. However, no limitation is intended, in any respect, particularly with regard to the superior properties of the improved catalyst and the utility of the claimed improved process.

【0023】[0023]

【実施例】nブタン酸化用の立ち上がり反応器と触媒再
生用の分離流動床反応器とを備えた、nブタンから無水
マレイン酸への直接酸化を行う実用規模の流動移送床施
設を、再生域に1時間毎に約1万ポンドの公称速度で、
連続して噴霧乾燥V/P/O触媒前駆体を加えることに
よって、立ち上げる。触媒添加の間、再生反応器中の触
媒前駆物質のか焼流動床は、nブタンを燃料として用い
る直火加熱の後に、約19%の酸素を含んだ加熱空気を
使用することによって、390℃で、かつ2.7atm
に保った。酸化か焼条件下での再生反応器中での平均滞
留時間が3.25ないし3.5時間となるような速度
で、前記か焼触媒前駆体を周期的に前記再生反応器から
除去し、上記施設の立ち上がり反応器へ移した。投入さ
れた触媒全体が添加され、かつか焼されるまで、再循環
窒素の使用によってか焼温度よりも低い500℃を上回
らない運転温度でもって、前記立ち上がり反応器に移さ
れたか焼前駆体を保持した。前記流動化触媒の充填の循
環と、前記立ち上がり反応器へのnブタンの導入とを開
始することで、該触媒はそのようなV/P/O触媒でい
ままで経験したものよりも25%大きいマレイン酸生産
率に素早く達した。
EXAMPLE A commercial scale fluidized transfer bed facility for the direct oxidation of n-butane to maleic anhydride, equipped with a riser reactor for the oxidation of n-butane and a separate fluidized-bed reactor for the regeneration of the catalyst, was developed. At a nominal speed of about 10,000 pounds per hour
Start up by adding the spray-dried V / P / O catalyst precursor continuously. During the catalyst addition, the calcined fluidized bed of the catalyst precursor in the regeneration reactor was heated at 390 ° C. by using heated air containing about 19% oxygen after open flame heating using n-butane as fuel. , And 2.7atm
Kept. Removing the calcined catalyst precursor periodically from the regeneration reactor at a rate such that the average residence time in the regeneration reactor under oxidative calcination conditions is 3.25 to 3.5 hours; Transferred to the rising reactor at the above facility. Until the entire charged catalyst has been added and calcined, the calcined precursor transferred to the riser reactor at an operating temperature no greater than 500 ° C. below the calcining temperature by use of recycle nitrogen is used. Held. By initiating the circulation of the fluidized catalyst charge and the introduction of n-butane into the riser reactor, the catalyst is 25% larger than previously experienced with such V / P / O catalysts. Maleic acid production rate was reached quickly.

【0024】本発明にかかる方法の利益および利点は重
要であり、かつ数多くあるように思われる。第一に最も
重要な点は、実用規模で適用した場合に再循環固体反応
器を立ち上げる改善された方法は、簡略化および合理化
されたその場でのか焼方法であるということである。こ
の方法では、噴霧乾燥触媒前駆体が連続的に再生器に添
加される。この場合、添加速度は流動床の温度を維持す
るとともに、前記再生器から反応器の立ち上がり側へか
焼触媒の当量を周期的に排出するだけの余裕がある速度
である。したがって、この立ち上げ方法は、温度上昇の
制御および最適化、混入有機物の燃焼、および触媒前駆
体の滞留時間を平均化するだけの余裕があり、最終的に
これらの組み合わせによって活性化された触媒は改善さ
れた活性を有するとともに選択性が著しく損なわれるこ
となく表面積が改善する。大規模な実用再循環床反応器
型の施設においては、本発明は、週単位で測定される立
ち上げ時間のかなりの減少をもたらすとともに、か焼中
の平均Voxを4.0という値付近の狭い範囲内に制御
する必要性を緩和する。あらゆる種類の用途に対して、
本発明は、最高25%高い活性あるいはそれよりも高い
活性さえもV/P/O触媒にもたらす。
The benefits and advantages of the method of the present invention are significant and appear to be numerous. First and foremost, the improved method of setting up a recycle solids reactor when applied on a commercial scale is a simplified and streamlined in-situ calcination method. In this method, a spray-dried catalyst precursor is continuously added to a regenerator. In this case, the addition rate is a rate at which the temperature of the fluidized bed is maintained, and at the same time, there is enough time to periodically discharge the equivalent of the calcined catalyst from the regenerator to the rising side of the reactor. Thus, this start-up method has room to control and optimize the temperature rise, average the combustion time of the contaminant organics, and the residence time of the catalyst precursor, and ultimately the catalyst activated by these combinations Has improved activity and improved surface area without significant loss of selectivity. In large practical recirculating bed reactor type facilities, the present invention provides a significant reduction in start-up time measured on a weekly basis and an average Vox during calcination of around a value of 4.0. Alleviates the need to control within a narrow range. For all kinds of applications,
The present invention provides V / P / O catalysts with up to 25% higher activity or even higher.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハロルド サウル ホロヴィッツ アメリカ合衆国 19803 デラウエア州 ウィルミントン スティブル コート 22 (72)発明者 グレゴリー スコット ペイシャンス アメリカ合衆国 19809 デラウエア州 ウィルミントン ウッズデイル ロード 705 (72)発明者 ジョン ドナル サリヴァン アメリカ合衆国 19803 デラウエア州 ウィルミントン ブルックライン ロード 2214 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Harold Saul Horowitz United States 19803 Wilmington Stable Court, Delaware 22 (72) Inventor Gregory Scott Peaceans United States 19809 Wilmington Woodsdale Road, Delaware 705 (72) Inventor John Donal Sullivan United States 19803 Wilmington Brookline Road, Delaware 2214

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応域と触媒再生域とを持つ再循環固体
反応器の使用して、nブタンを、前記再循環固体反応器
の前記反応域でバナジウム/リン酸化物(V/P/O)
触媒の使用によって、無水マレイン酸に変換し、還元さ
れたバナジウム/リン酸化物触媒を、前記再循環固体反
応器の前記再生域内で酸素と接触させることで、再生さ
せる、無水マレイン酸へのnブタンの選択的気相酸化方
法において、 (i)触媒前駆体を380℃ないし400℃の温度に維
持された前記再生域に添加する工程と、 (ii)前記触媒前駆体を、前記再生域内で、空気または
酸素を含むガスを用いて、混入した有機物を除去すると
ともに前記触媒前駆体を少なくとも部分的に脱水するに
充分な時間と圧力で、流動状態に保つ工程と、 (iii )前記再生域内の触媒前駆体に対する平均滞留時
間を平均Voxが4.5以下となるように維持して、か
焼した触媒前駆体を前記再生域から前記反応域へ移す工
程と、 (iv)前記か焼した触媒前駆体を前記反応域内で、作業
温度近傍で、実質的に非酸化のガスを用いて、触媒循環
が開始されるまで、流動状態に保つ工程と、 を有することを特徴とする無水マレイン酸へのnブタン
選択的気相酸化方法。
1. Using a recycle solids reactor having a reaction zone and a catalyst regeneration zone, n-butane is converted to vanadium / phosphorus oxide (V / P / O) in the reaction zone of the recycle solids reactor. )
The use of a catalyst converts the reduced vanadium / phosphorus oxide catalyst to maleic anhydride and regenerates it by contacting oxygen with oxygen in the regeneration zone of the recycle solids reactor to produce n In the method for selective gas phase oxidation of butane, (i) adding a catalyst precursor to the regeneration zone maintained at a temperature of 380 ° C. to 400 ° C .; and (ii) adding the catalyst precursor in the regeneration zone. Using a gas containing air or oxygen to remove mixed organic matter and maintain the fluidized state for a time and pressure sufficient to at least partially dehydrate the catalyst precursor, and (iii) in the regeneration zone Transferring the calcined catalyst precursor from the regeneration zone to the reaction zone while maintaining the average residence time for the catalyst precursor to be less than or equal to 4.5, and (iv) the calcining. Touch Maintaining the precursor in a fluidized state in the reaction zone, near the operating temperature, using a substantially non-oxidizing gas until the catalyst circulation is started, comprising the steps of: N-butane selective gas phase oxidation method.
【請求項2】 前記触媒前駆体の添加率が、充填された
触媒の全体がか焼されるまで前記再生域内で前記温度が
維持されるように、前記か焼した触媒前駆体の前記再生
域から前記反応域への移動と同時的に連係することを特
徴とする請求項1に記載の無水マレイン酸へのnブタン
の選択的気相酸化方法。
2. The regeneration zone of the calcined catalyst precursor such that the rate of addition of the catalyst precursor is maintained in the regeneration zone until the entire charged catalyst is calcined. 2. The process for selective gas-phase oxidation of n-butane to maleic anhydride according to claim 1, wherein the process is simultaneously linked with the transfer from the to the reaction zone.
【請求項3】 前記か焼した触媒前駆体の充填量が、そ
の場(in situ) で、前記反応域へのnブタンの導入およ
び前記反応域と前記再生域との間の触媒再循環を伴う稼
働条件下で、活性化されることを特徴とする請求項1に
記載の無水マレイン酸へのnブタンの選択的気相酸化方
法。
3. The charge of the calcined catalyst precursor allows for in situ introduction of n-butane into the reaction zone and catalyst recycle between the reaction zone and the regeneration zone. The process for selective gas-phase oxidation of n-butane to maleic anhydride according to claim 1, characterized in that it is activated under the accompanying operating conditions.
【請求項4】 前記再生域内で流動状態にある前記触媒
前駆体は、390±5℃の温度で、約3.5atmまで
の圧力に維持され、前記再生域内の前記触媒前駆体の平
均滞留時間は約4時間以下に維持されることを特徴とす
る請求項1に記載の無水マレイン酸へのnブタンの選択
的気相酸化方法。
4. The catalyst precursor in a fluid state in the regeneration zone is maintained at a temperature of 390 ± 5 ° C. and a pressure of up to about 3.5 atm, and the average residence time of the catalyst precursor in the regeneration zone The process of claim 1 wherein n is maintained for less than about 4 hours.
【請求項5】 前記再生域での前記触媒前駆体の平均滞
留時間は3.5atm以上の空気で約4時間未満であ
り、1atmの空気で20時間までであることを特徴と
する請求項1に記載の無水マレイン酸へのnブタンの選
択的気相酸化方法。
5. An average residence time of said catalyst precursor in said regeneration zone is less than about 4 hours for air of 3.5 atm or more and up to 20 hours for air of 1 atm. 4. The method for selective gas-phase oxidation of n-butane to maleic anhydride according to item 1.
【請求項6】 380℃から400℃までの前記温度範
囲が、nブタンを用い、空気または酸素中の水蒸気含有
量が最大約3モル%となるように、直火加熱によって達
成することを特徴とする請求項1に記載の無水マレイン
酸へのnブタンの選択的気相酸化方法。
6. The temperature range from 380 ° C. to 400 ° C. is achieved by direct flame heating using n-butane so that the water vapor content in air or oxygen is up to about 3 mol%. The method for selective gas-phase oxidation of n-butane to maleic anhydride according to claim 1.
【請求項7】 (a)流動床反応器内に、空気または酸
素含有ガスを用いて、370℃ないし420℃の温度範
囲で、ガス流を生じさせる工程と、 (b)工程(a)の前記流動床反応器に、水和V/P/
OまたはV/P/O−SiO2 触媒前駆体を、前記触媒
前駆体が流動床状態で370℃から420℃までの温度
範囲で急激な温度上昇にさらされるような速度で、添加
する工程と、 (c)工程(b)の前記触媒前駆体を、混入した有機物
を除去したり、前記触媒前駆体を脱水するに十分な時間
および圧力で、平均Voxを4.05を上回るが4.5
5以下に同時に達成させながら、前記温度範囲内で流動
床状態に保つ工程と、 (d)工程(c)で得られたか焼V/P/O触媒を、非
酸化ガス中で、回収し、保存する工程と、 を有することを特徴とするV/P/O触媒のか焼方法。
7. A method comprising: (a) generating a gas flow in a fluidized bed reactor using air or an oxygen-containing gas at a temperature in the range of 370 ° C. to 420 ° C .; Hydrated V / P /
O or V / P / O-SiO 2 catalyst precursor, at a rate such that the catalyst precursor is exposed to rapid temperature rise in the temperature range up to 420 ° C. from 370 ° C. in a fluidized bed state, and adding (C) the catalyst precursor of step (b) has an average Vox greater than 4.05 but greater than 4.5 for a time and pressure sufficient to remove contaminating organics and to dehydrate the catalyst precursor;
5) maintaining the fluidized bed state within the temperature range while simultaneously achieving 5 or less; (d) recovering the calcined V / P / O catalyst obtained in step (c) in a non-oxidizing gas; A method for calcining a V / P / O catalyst, comprising the steps of:
【請求項8】 前記触媒前駆体は390±5℃に維持さ
れた流動床に添加されることを特徴とする請求項7に記
載のV/P/O触媒のか焼方法。
8. The method of claim 7, wherein the catalyst precursor is added to a fluidized bed maintained at 390 ± 5 ° C.
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