NL8301303A - METHOD FOR CONVERTING ALKANES TO UNSATURATED ALDEHYDES - Google Patents

METHOD FOR CONVERTING ALKANES TO UNSATURATED ALDEHYDES Download PDF

Info

Publication number
NL8301303A
NL8301303A NL8301303A NL8301303A NL8301303A NL 8301303 A NL8301303 A NL 8301303A NL 8301303 A NL8301303 A NL 8301303A NL 8301303 A NL8301303 A NL 8301303A NL 8301303 A NL8301303 A NL 8301303A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
oxidation
hydrogen
effluent
dehydrogenation
isobutane
Prior art date
Application number
NL8301303A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Halcon Sd Group Inc
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
Priority claimed from US06/368,196 external-priority patent/US4413147A/en
Priority claimed from US06/420,077 external-priority patent/US4535188A/en
Priority claimed from US06/468,524 external-priority patent/US4532365A/en
Application filed by Halcon Sd Group Inc filed Critical Halcon Sd Group Inc
Publication of NL8301303A publication Critical patent/NL8301303A/en

Links

Classifications

    • 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
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/188Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • B01J27/19Molybdenum
    • B01J27/192Molybdenum with bismuth
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/14Phosphorus; Compounds thereof
    • B01J27/186Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J27/195Phosphorus; Compounds thereof with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium with vanadium, niobium or tantalum
    • B01J27/198Vanadium
    • B01J27/199Vanadium with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
    • 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
    • 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
    • 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
    • C07C45/37Preparation 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 >C—O—functional groups to >C=O groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • C07C5/333Catalytic processes
    • C07C5/3332Catalytic processes with metal oxides or metal sulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/327Formation of non-aromatic carbon-to-carbon double bonds only
    • C07C5/333Catalytic processes
    • C07C5/3335Catalytic processes with metals
    • C07C5/3337Catalytic processes with metals of the platinum group
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

*v* v

Werkwijze voor het omzetten van alkanen in onverzadigde aldehyden.Process for converting alkanes into unsaturated aldehydes.

Deze uitvinding betreft in het algemeen de bereiding van onverzadigde aldehyden, zuren en esters daarvan, en vooral de bereiding van methacroleïen (dat een voorloper van methacrylzuur is in een tweetrapswerkwijze voor de bereiding 5 van methacrylzuur uit isobuteen of t-butanol). Bij representatieve werkwijzen volgens de stand der techniek laat men isobuteen of t-butanol in dampfase onder invloed van een katalysator met moleculaire zuurstof reageren, waardoor methacroleïen ontstaat. Dat wordt afgescheiden en dat laat men in dampfase 10 onder invloed van een andere katalysator met moleculaire zuurstof reageren tot methacrylzuur. Het methacrylzuur kan men dan met een geschikte alkohol in de ester omzetten.This invention generally relates to the preparation of unsaturated aldehydes, acids and esters thereof, and particularly to the preparation of methacroleins (which is a precursor of methacrylic acid in a two-step process for the preparation of methacrylic acid from isobutylene or t-butanol). In representative prior art processes, vapor phase isobutene or t-butanol are reacted with molecular oxygen under the action of a catalyst to form methacroleins. This is separated off and reacted with molecular oxygen to form methacrylic acid in vapor phase 10 under the influence of another catalyst. The methacrylic acid can then be converted into the ester with a suitable alcohol.

Deze uitvinding betreft evenzeer de bereiding van acrole'ien of acrylzuur uit propaan op precies dezelfde 15 wijze.This invention likewise relates to the preparation of acrolein or acrylic acid from propane in exactly the same manner.

In het algemeen was de voeding bij deze werkwijze een onverzadigd olefien of de daarmee overeenkomstige alkohol. Elke toevallig aanwezige verzadigde koolwaterstof werd in wezen inert beschouwd daar weinig of geen oxydatie daarvan 20 optrad. Maar er bestaat een economische aanleiding voor het gebruik van alkanen als uitgangsstof voor de bereiding van onverzadigde aldehyden en zuren. Bijvoorbeeld is het bekend isobutaan tot isobuteen te dehydrogeneren, dat vele toepassingen vindt, zoals de bereiding van t-butanol, methyl-t-butyl-25 ether en butyl-rubber. Zulke dehydrogeneringen zouden gebruikt kunnen worden voor de bereiding van isobuteen als uitgangsstof voor de bekende bereiding van methacroleien. Maar het afscheiden en zuiveren van isobuteen betekent een oneconomische manier om methacroleïen en methacrylzuur te bereiden, en hetzelfde geldt 30 voor de bereiding van acroleien en acrylzuur uit propaan.Generally, the feed in this process was an unsaturated olefin or the corresponding alcohol. Any accidentally present saturated hydrocarbon was considered essentially inert as little or no oxidation thereof occurred. However, there is an economic incentive to use alkanes as a starting material for the preparation of unsaturated aldehydes and acids. For example, it is known to dehydrogenate isobutane to isobutene, which has many uses, such as the preparation of t-butanol, methyl-t-butyl ether and butyl rubber. Such dehydrogenations could be used for the preparation of isobutene as a starting material for the known preparation of methacroleins. But separating and purifying isobutene represents an uneconomical way of preparing methacroleins and methacrylic acid, and the same goes for the preparation of acrolein and acrylic acid from propane.

8301303 « * 28301303 «* 2

In het algemeen worden geïntegreerde werkwijzen niet toegepast omdat de bijprodukten van de dehydrogene-ring afgescheiden moeten worden, want die kunnen bij het daarop volgende gebruik van het olefien niet aanwezig zijn zonder ver-5 ontreiniging van het eindprodukt te veroorzaken. Deze uitvinding betreft een geïntegreerde werkwijze waarin de dehydrogenering van isobutaan of propaan gecombineerd wordt met de oxydatie van het ontstaande isobuteen of propeen tot methacroleïen of acro-leïen op een continue wijze, zonder tussentijdse afscheiding van 10 isobuteen of propeen.Generally, integrated processes are not used because the by-products of the dehydrogenation must be separated, because they cannot be present in the subsequent use of the olefin without causing contamination of the final product. This invention relates to an integrated process in which the dehydrogenation of isobutane or propane is combined with the oxidation of the resulting isobutene or propylene to methacroleins or acroles in a continuous manner, without intermediate separation of isobutylene or propylene.

Relevante achtergrondinformatie vindt men in het Amerikaanse octrooischrift 3.470.239, volgens welk isobutaan de uitgangsstof voor de bereiding van methacrylzuur of methylmethacrylaat via t-butylhydroperoxyde is. Isobutaan wordt 15 tot het hydroperoxyde geoxydeerd, en dan tot methacroleïen of methacrylzuur. Bij deze oxydatie is t-butanol een bijprodukt dat als uitgangsstof bij de bereiding van methacroleïen op gebruikelijke wijze kan dienen. Isobutaan dient hierin dan ook alleen indirect als uitgangsstof bij de bereiding van methacroleïen.Relevant background information is found in U.S. Pat. No. 3,470,239, according to which isobutane is the starting material for the preparation of methacrylic acid or methyl methacrylate via t-butyl hydroperoxide. Isobutane is oxidized to the hydroperoxide, then to methacroleins or methacrylic acid. In this oxidation, t-butanol is a by-product which can serve as a starting material in the usual way in the preparation of methacroleins. Isobutane therefore serves here only indirectly as a starting material in the preparation of methacroleins.

20 Volgens het Britse octrooischrift 1.340.891 laat men isobutaan en zuurstof tot isobuteen en/of methacroleïen reageren onder invloed van een verscheidenheid van metaaloxyde-katalysatoren. Daar de omzetting van het isobutaan nogal laag is worden hoge concentraties van isobuteen gebruikt, zodat de netto-25 hoeveelheid van gevormd isobuteen of methacroleïen genoeg is om tot een praktisch toepasbare werkwijze te komen. Met propaan als uitgangsstof krijgt men iets overeenkomstigs.According to British Patent 1,340,891, isobutane and oxygen are reacted to isobutene and / or methacroleins under the influence of a variety of metal oxide catalysts. Since the conversion of the isobutane is rather low, high concentrations of isobutene are used, so that the net amount of isobutene or methacroleins formed is sufficient to arrive at a practically applicable method. With propane as a starting material, something similar is obtained.

In het Amerikaanse octrooischrift 4.260.822 is een werkwijze beschreven voor de directe oxydatie van isobu-30 taan tot methacrylzuur in ëën enkele stap, met grote hoeveelheden isobutaan om de betrekkelijk lage omzetting van isobutaan in produkt te compenseren. Ook hier wordt propaan gezegd op een zelfde wijze tot acrylzuur geoxydeerd te worden.U.S. Patent 4,260,822 discloses a process for the direct oxidation of isobutane to methacrylic acid in a single step, with large amounts of isobutane to compensate for the relatively low conversion of isobutane to product. Here, too, propane is said to be oxidized to acrylic acid in a similar manner.

Bovenstaande êëntrapswerkwij zen zijn niet 35 economisch, daar de omzettingen nogal laag zijn en er veel onveranderde uitgangsstof door recirculatie verwerkt moet worden 8301303 3· om tot een voldoende produktie van isobutaan te komen. Ook hebben de katalysatoren in het algemeen een te korte levensduur voor een behoorlijke technische toepassing.The above one-step processes are not economical, since the conversions are rather low and much unchanged starting material has to be recycled by recycle 8301303 3 to obtain sufficient isobutane production. Also, the catalysts generally have too short a life for a proper technical application.

Daar isobuteen een aantal andere toepassin-5 gen dan de bereiding van methacrylzuur heeft is er een aantal werkwijzen ontwikkeld voor de omzetting van isobutaan in isobuteen. Volgens het Amerikaanse oetrooischrift 3.784.483 wordt bijvoorbeeld eên cobalt, ijzer en fosfor bevattende katalysator gebruikt voor de oxydatieve dehydrogenering van isobutaan tot 10 isobuteen of van propaan tot propeen. De werkwijze volgens het Britse oetrooischrift 1.340.893 gaat net zo, behalve dat hogere verhoudingen van isobuteen tot zuurstof (ongeveer 4:1) toegepast worden. Volgens het Amerikaanse oetrooischrift 3.479.416 werkt men bij afwezigheid van zuurstof en met een metaal-katalysator, 15 die met name chroom, molybdeen en vanadium bevat. Volgens een groep octrooischriften, waarvoor het Amerikaanse no. 4.083.883 representatief is, wordt een edelmetaal gecombineerd met pro-motor-metalen op een drager en worden daarmee paraffinen ge-dehydrogeneerd, in het Bijzonder de onvertakte alkanen.Since isobutene has a number of uses other than the preparation of methacrylic acid, a number of methods have been developed for the conversion of isobutane to isobutene. For example, in U.S. Pat. No. 3,784,483, a single cobalt, iron, and phosphorus-containing catalyst is used for the oxidative dehydrogenation of isobutane to isobutene or propane to propylene. The process of British Pat. No. 1,340,893 is similar, except that higher ratios of isobutene to oxygen (about 4: 1) are used. According to US Pat. No. 3,479,416, the operation is carried out in the absence of oxygen and with a metal catalyst, which in particular contains chromium, molybdenum and vanadium. According to a group of patents, for which U.S. Pat. No. 4,083,883 is representative, a noble metal is combined with supported promoter metals and paraffins are dehydrogenated therewith, especially the straight-chain alkanes.

20 Een andere benadering vindt men in de20 Another approach can be found in the

Amerikaanse octrooischriften 3.692.701, 4.005.985 en 4.041.099. Bij deze werkwijzen worden grote hoeveelheden stoom gebruikt voor het dehydrogeneren van butanen onder invloed van platina/ tin op zinkaluminaat met een hoge selectiviteit voor het overeen-25 komstige Buteen, of voor de omzetting van propaan tot propeen.U.S. Patents 3,692,701, 4,005,985, and 4,041,099. In these processes, large amounts of steam are used to dehydrogenate butanes under the influence of platinum / tin on zinc aluminate with a high selectivity for the corresponding Butene, or for the conversion of propane to propylene.

Betrekkelijk hoge omzettingen worden bereikt. De dehydrogenering van paraffinen onder invloed van zinktitanaat is ook beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 4.144.277 en 4.176.140.Relatively high conversions are achieved. The dehydrogenation of paraffins under the influence of zinc titanate has also been described in U.S. Pat. Nos. 4,144,277 and 4,176,140.

In een recent ter inzage geleggde Europese 30 octrooiaanvrage 42.252 wordt isobuteen bereid door dehydroiso-meriseren van η-butaan onder invloed van een element uit groep IIIA of een verbinding daarvan, in het bijzonder gallium, op drager.In a recently laid-open European patent application No. 42,252, isobutene is prepared by dehydro-isomerizing η-butane under the influence of a Group IIIA element or a compound thereof, in particular gallium, on a support.

Vele octrooischriften beschrijven werkwijzen 35 voor het oxyderen van isobuteen tot methacroleïen. Van bijzonder belang is hiervoor de Britse octrooiaanvrage 2.030.885A, volgens 8301303 • * 4 welke methacroleien samen met zuurstof en stoom over een katalysator op basis van molybdeen geleid wordt, wat tot een hoge omzetting en een goede selectiviteit voor methacroleien leidt.Many patents describe methods of oxidizing isobutene to methacroleins. Of particular interest is British Patent Application No. 2,030,885A, according to 8301303 * 4, which passes methacroleins together with oxygen and steam over a molybdenum-based catalyst, which results in high conversion and good selectivity for methacroleins.

In véle octrooischriften zijn werkwijzen 5 voor de oxydatie van propeen tot acrylzuur beschreven, waaronder het Europese octrooischrift 0 000 663 en het Amerikaanse oc-trooischrift 3.954.855. Om de beste opbrengsten aan acrylzuur te bereiken worden deze werkwijzen in het algemeen in twee stappen uitgevoerd. In de eerste wordt propeen in dampfase onder invloed 10 van molybdeen met promotor tot acroleien geoxydeerd, en in de tweede fase met aanvullende zuurstof over een tweede molybdeen-katalysator met promotor tot acrylzuur.Many patents disclose methods for the oxidation of propylene to acrylic acid, including European Patent 0,000 663 and U.S. Patent 3,954,855. To achieve the best yields of acrylic acid, these processes are generally performed in two steps. In the first, propylene in the vapor phase is oxidized to acrolein under the influence of molybdenum with promoter, and in the second phase with additional oxygen over a second molybdenum catalyst with promoter to acrylic acid.

Op basis- van de hierboven besproken eerdere techniek zou men een meer stap swerkwij ze kunnen ontwerpen waarbij 15 een alkaan met of zonder zuurstof tot het overeenkomstige al-keen gedehydrogenèerd wordt, dat dan afgescheiden en gezuiverd wordt en in een tweede stap geleid voor de oxydatie van het alkeen tot het overeenkomstige onverzadigde aldehyd. Op die manier zou men, enkel door het combineren van bekende werkwijzen, 20 in hoofdzaak al het ingezette alkaan in onverzadigd aldehyd kunnen overvoeren. Dat kan niet een economische wijze zijn om aldehyd te bereiden. Zoals men nog zal zien verschaft deze uitvinding een geïntegreerde werkwijze waardoor een alkeen in het overeenkomstige onverzadigde aldehyd omgezet kan worden zonder 25 tussentijds afscheiden van het alkeen.Based on the prior art discussed above, one could design a multi-step process in which an alkane with or without oxygen is dehydrogenated to the corresponding olefin, which is then separated and purified and passed in a second step for the oxidation from the olefin to the corresponding unsaturated aldehyde. In this way, it would be possible, just by combining known methods, to transfer substantially all of the alkane used into unsaturated aldehyde. That cannot be an economical way to prepare aldehyde. As will be seen, this invention provides an integrated method by which an olefin can be converted to the corresponding unsaturated aldehyde without separating the olefin in between.

De hydrogenering van een alkaan leidt tot aanzienlijke hoeveelheden waterstof en een klein beetje koolwaterstoffen met lagere molecuulgewichten, die bij de eerder bekende werkwijzen (bijvoorbeeld die van het Amerikaanse octrooi-3Q schrift 3.479.416) uit het produkt verwijderd worden, maar waarmee men bij een geïntegreerde werkwijze rekening moet houden. Waterstof en bijprodukten mogen geen schadelijke invloed op de oxydatiekatalysator of het gedrag daarvan hebben. Bijvoorbeeld mag het blootstellen van de bijprodukten aan de oxyderende om-35 standigheden niet tot verontreinigingen leiden die dekwaliteit van het aldehyd zouden verminderen. Ook mag de aanwezigheid van 8301303 5 waterstof niet leiden tot een explosief mengsel in de oxydatie-reaetor.The hydrogenation of an alkane results in significant amounts of hydrogen and a small amount of lower molecular weight hydrocarbons, which are removed from the product in the prior art processes (e.g., those of U.S. Pat. No. 3,479,416), but which are subject to integrated working method. Hydrogen and by-products must not adversely affect the oxidation catalyst or its behavior. For example, exposing the by-products to the oxidizing conditions should not lead to impurities that would degrade the quality of the aldehyde. Also, the presence of 8301303 hydrogen should not lead to an explosive mixture in the oxidation reactor.

De oxydatie leidt tot CO en CO2 als bij-prodükten, en ook enige zuurstof bevattende verbindingen van 5 lager molecuulgewicht, waarbij ook enig zuurstof in de gassen terecht komen, hetgeen bij de bovenstroomse dehydrogenering niet aanvaardbaar is. Dus leidt het recirculeren van zo'n reac-tiemengsel uit de oxydatiereactor naar de dehydrogenering tot bepaalde problemen die uniek zijn voor de geïntegreerde werk-10 wijze van deze uitvinding. Maar met de nu te beschrijven uitvinding zijn deze problemen overwonnen.The oxidation leads to CO and CO2 as by-products, as well as some lower molecular weight oxygen-containing compounds, with some oxygen also entering the gases, which is not acceptable in the upstream dehydrogenation. Thus, recirculating such a reaction mixture from the oxidation reactor to dehydrogenation leads to certain problems unique to the integrated process of this invention. But with the present invention to be described, these problems have been overcome.

Alkanen worden gedehydrogeneerd tot de overeenkomstige alkenen, die dan tot de onverzadigde aldehyden geoxydeerd worden. Bijvoorbeeld wordt bij de geïntegreerde be-15 reiding van methacroleien uit isobutaan het dehydrogeneren van isobutaan tot isobuteen direct, d.w.z. zonder afscheiding van isobuteen uit het reactiemengsel, gevolgd door het toevoegen van zuurstof en het oxyderen van het isobuteen tot methacroleien. Anderszins mogen enige bijprodukten van de dehydrogene-20 ring voor het oxyderen verwijderd worden, waardoor het isobuteen geconcentreerd wordt. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door selectieve oxydatie of door partieel condenseren van het water dat in dat reactiemengsel zit. "Methacroleien kan afgescheiden worden door het reactiemengsel, dat ook niet omgezet isobutaan, iso-25 buteen, zuurstof, waterstof, CO en C0£ en diverse bijprodukt- koolwaterstoffen bevat, te wassen of te blussen. Dezelfde werkwijze kan ook met propaan als uitgangsstof gebeuren.Alkanes are dehydrogenated to the corresponding olefins, which are then oxidized to the unsaturated aldehydes. For example, in the integrated preparation of methacrolein from isobutane, dehydrogenation of isobutane to isobutene is direct, i.e., without separation of isobutene from the reaction mixture, followed by addition of oxygen and oxidation of the isobutene to methacrolein. Otherwise, some by-products of the dehydrogenation ring may be removed before oxidation, thereby concentrating the isobutene. This can be done, for example, by selective oxidation or by partial condensation of the water contained in that reaction mixture. "Methacrolein can be separated by washing or quenching the reaction mixture, which also contains unreacted isobutane, iso-butene, oxygen, hydrogen, CO and CO2 and various by-product hydrocarbons. The same process can also be done with propane as the starting material .

Bij sommige uitvoeringsvormen van deze uitvinding wordt methacroleien afgescheiden en worden zuurstof, 30 waterstof, CO en CO^ uit het reactiemengsel verwijderd door katalytische reacties of absorptietechnieken en wordt dan het overblijvende gasmengsel dat niet omgezet isobutaan en isobuteen bevat naar de dehydrogenering teruggeleid. Een bevoorkeurde manier om zuurstof en waterstof te verwijderen is ze onder invloed 35 van een geschikte katalysator te laten reageren onder omstandigheden die het zuurstof volledig verwijderen maar zonder 8301303 6 effect op het aanwezige isobuteen en isobutaan. Geschikte ka-talysatoren zijn platina en andere edelmetalen uit de 8 groep op aluminiumoxyde of andere dragers. Het oxyderen van waterstof gebeurt bij een temperatuur die de selectieve oxyda-5 tie daarvan mogelijk maakt. Met platina op kunnen zulke oxydaties bij betrekkelijk lage temperaturen inzetten, zelfs bij kamertemperatuur. Bij een bevoorkeurde uitvoeringsvorm wordt zoveel zuurstof in de oxydatiereactie gebracht dat het reactiemengsel na afloop -maar weinig daarvan bevat en de bij 10 het dehydrogeneren ontstane waterstof alle zuurstof, die overblijft nadat isobuteen tot methacroleien geoxydeerd is, verbruikt.In some embodiments of this invention, methacrolein is separated and oxygen, hydrogen, CO and CO 2 are removed from the reaction mixture by catalytic reactions or absorption techniques and then the residual gas mixture containing unreacted isobutane and isobutene is returned to the dehydrogenation. A preferred way to remove oxygen and hydrogen is to react them under the influence of a suitable catalyst under conditions that completely remove the oxygen but without effect on the isobutene and isobutane present. Suitable catalysts are platinum and other 8-group noble metals on alumina or other supports. The oxidation of hydrogen takes place at a temperature which permits its selective oxidation. With platinum on, such oxidations can start at relatively low temperatures, even at room temperature. In a preferred embodiment, so much oxygen is introduced into the oxidation reaction that the reaction mixture contains only little afterwards, and the hydrogen formed in dehydrogenation consumes all the oxygen remaining after isobutene has been oxidized to methacrolein.

Bij een' andere uitvoeringsvorm worden het alkaan en het alkeen dat overblijven nadat het aldehyd ver-15 wijderd is met een geschikte vloeistof zoals een Cg€.jg-paraf- fine-olie geabsorbeerd. Desgewenst kunnen de gassen verder verwerkt worden om daar waardevolle bestanddelen uit te winnen, maar ook kan men.ze verbranden of op andere wijze zien kwijt te raken. Bij deze uitvoeringsvorm zitten waterstof en zuur-20 stof in de afvalgassen en hoeven alleen de niet omgezette koolwaterstoffen naar de dehydrogenering teruggeyoerd te worden.In another embodiment, the alkane and the olefin remaining after the aldehyde has been removed are absorbed with a suitable liquid such as a Cg-Pg paraffin oil. If desired, the gases can be further processed to recover valuable components from them, but they can also be burned or otherwise lost. In this embodiment, hydrogen and oxygen are contained in the waste gases and only the unreacted hydrocarbons need to be recycled to the dehydrogenation.

Bij nog een andere uitvoeringsvorm wordt het reactiemengsel naar de dehydrogenering gedeeltelijk gescheiden en wordt het C^- of (^-koolwaterstoffen bevattende 25 concentraat (propeen/propaan of isobuteen/isohutaan) naar de oxydatie geleid.In yet another embodiment, the reaction mixture to the dehydrogenation is partially separated and the C 1 or (1 hydrocarbons-containing concentrate (propylene / propane or isobutylene / isohutane) is passed to the oxidation.

Het dehydrogeneren van het alkaan tot het alkeen gebeurt in dampfase ónder invloed van een geschikte katalysator, die platina/tin op zinkaluminaat of een andere 30 edelmetaal- of gewoon -metaal-katalysator kan zijn. Als de katalysator platina/tin op zinkaluminaat is kan de dehydrogenering gebeuren bij 400° tot 700°C en bij drukken tot 10 ato.The dehydrogenation of the alkane to the alkene occurs in vapor phase under the influence of a suitable catalyst, which may be platinum / tin on zinc aluminate or another precious metal or ordinary metal catalyst. If the catalyst is platinum / tin on zinc aluminate, dehydrogenation can be done at 400 ° to 700 ° C and at pressures up to 10 ato.

.Het oxyderen van het alkaan tot aldehyd kan met geschikte katalysatoren gebeuren, zoals mengsels van 35 metaaloxyden, in het bijzonder katalysatoren op basis van malybdeenoxyde, en heel in het bijzonder een katalysator be- 8301303 7 staande uit de oxyden van molybdeen, bismuth, cobalt, ijzer, nikkel, thallium, antimoon, kiezelzuur en een of meer alkali-metalen.The oxidation of the alkane to aldehyde can be effected with suitable catalysts, such as mixtures of metal oxides, in particular catalysts based on malybdenum oxide, and in particular a catalyst consisting of the oxides of molybdenum, bismuth, cobalt , iron, nickel, thallium, antimony, silicic acid and one or more alkali metals.

In de hierbij behorende tekeningen is 5 figuur 1 een blokschema van de werkwijze volgens de uitvinding, zijn figuren 2 en 3 vereenvoudigde stroomschema's voor de bereiding van methacroleien uit isobutaan en is figuur 4 een blokschema voor de bereiding van acrylzuur uit propaan.In the accompanying drawings, Figure 1 is a block diagram of the process of the invention, Figures 2 and 3 are simplified flow charts for the preparation of methacrolein from isobutane, and Figure 4 is a block diagram for the preparation of acrylic acid from propane.

Deze uitvinding verschaft dus een geïnte-10 gr eerde werkwijze waarin het dehydrogeneren van een alkaan (in het bijzonder propaan of isobutaan) gecombineerd wordt met het daarop volgende oxyderen van het alkeen tot acroleien of methacroleien, zonder tussentijdse zuivering van het propeen of isobuteen. Het aldehyd wordt afgescheiden voor verdere toe-15 passing en na verwijderen van de bijprodukten kunnen het niet omgezette alkeen en alkaan desgewenst naar het dehydrogeneren teruggevoerd worden. Een schema van zo'n volledige werkwijze staat in figuur 1.Thus, this invention provides an integrated process in which dehydrogenation of an alkane (especially propane or isobutane) is combined with subsequent oxidation of the olefin to acrolein or methacrolein without intermediate purification of the propylene or isobutylene. The aldehyde is separated for further use and after removal of the by-products, the unreacted olefin and alkane can be recycled to dehydrogenation if desired. A diagram of such a complete working method is shown in figure 1.

Hoewel dit in detail voor isobutaan be-20 schreven wordt geldt dit allemaal natuurlijk ook voor propaan.Although this is described in detail for isobutane, all this of course also applies to propane.

Deze werkwijze staat in contrast met de stand der techniek doordat de twee reacties zodanig uitgevoerd worden dat het effluent van de dehydrogeneringsreactor 10 direct in de oxydatiereactor 12 gevoerd kan worden voor omzetting van 25 isobuteen in methacroleien. Iemand die met de techniek bekend was zou verwachten dat het isobuteen uit het effluent van de dehydrogenering afgescheiden zou worden voordat men het in de oxydatie brengt. Daar dehydrogeneren van isobutaan de vorming van aanzienlijke hoeveelheden waterstof met zich mee brengt, 30 en eveneens van kleine hoeveelheden koolwaterstoffen van lager molecuulgewicht, moet het isobuteen geoxydeerd worden in aanwezigheid van beduidende hoeveelheden waterstof en bijprodukt, zonder dat dat de oxydatie van het isobuteen tot methacroleien noemenswaard beïnvloedt of oxydatie van het waterstof met zich 35 mee brengt. Gevonden werd dat isobuteen in aanwezigheid van waterstof en bijprodukten van de dehydrogenering toch zonder bezwaren tot methacroleien geoxydeerd kan worden.This method is in contrast to the prior art in that the two reactions are carried out such that the effluent from dehydrogenation reactor 10 can be fed directly into the oxidation reactor 12 to convert isobutylene into methacroleins. One skilled in the art would expect the isobutene to be separated from the dehydrogenation effluent before being oxidized. Since dehydrogenation of isobutane involves the formation of significant amounts of hydrogen, and also of small amounts of lower molecular weight hydrocarbons, the isobutene must be oxidized in the presence of significant amounts of hydrogen and by-product, without the oxidation of the isobutene to methacrolein notably influences whether oxidation of the hydrogen entails. It has been found that isobutene can still be oxidized to methacrolein in the presence of hydrogen and by-products of dehydrogenation without any problem.

8301303 88301303 8

Bij een andere uitvoeringsvorm kan een gedeeltelijke afscheiding (11) gerealiseerd worden door absorptie-of destillatie-technieken die de vakman bekend zullen zijn, zodanig dat men een geconcentreerde C^-voeding voor de oxydatie 5 (12) krijgt. Afhankelijk van de samenstelling van het effluent van de dehydrogenering kan het wenselijk zijn waterstof, de lichte koolwaterstoffen en/of water geheel of gedeeltelijk te verwijderen. De voordelen van de uitvinding blijven dan ten minste ten dele behouden, daar men bij de oxydatie een onzuivere 10 voeding inzet. Dit concentreren kan het gemakkelijkst gebeuren door het waterstof tot water te oxyderen en/of een deel van het water in het effluent van de dehydrogenering te condenseren.In another embodiment, partial separation (11) can be accomplished by absorption or distillation techniques that will be known to those skilled in the art such that a concentrated C 2 feed is obtained for the oxidation (12). Depending on the composition of the effluent from the dehydrogenation, it may be desirable to remove all or part of hydrogen, the light hydrocarbons and / or water. The advantages of the invention are then preserved at least in part, since an impure feed is used in the oxidation. This concentration is most easily accomplished by oxidizing the hydrogen to water and / or condensing some of the water into the dehydrogenation effluent.

Volgens een aspect van de uitvinding wordt, nadat het methacroleien uit het effluent van de oxydatiereactor 15 afgescheiden is (14), een gas dat niet omgezet isobuteen en iso-butaan bevat naar de dehydrogenering teruggevoerd. Daar overmaat zuurstof gebruikt wordt om isobuteen tot methacroleien te oxyderen zal deze terugvoerstroom aanzienlijke hoeveelheden zuurstof bevatten die.hij het dehydrogeneren niet aanwezig mogen zijn.According to an aspect of the invention, after the methacrolein has been separated from the effluent from the oxidation reactor 15 (14), a gas containing unreacted isobutene and isobutane is recycled to the dehydrogenation. Since excess oxygen is used to oxidize isobutene to methacrolein, this recycle stream will contain significant amounts of oxygen which must not be present in the dehydrogenation.

20 Al het aanwezige zuurstof zou bij de werktemperatuur tot reactie komen, hetgeen tot verlies* aan C^-koolwaterstoffen zou leiden.All of the oxygen present would react at the operating temperature, leading to loss of C 1 -hydrocarbons.

Bij werkwijzen waarbij zuurstof voor het dehydrogeneren gebruikt wordt heeft men, zeer kenmerkend, altijd slechts ondergeschikte hoeveelheden isohutaan. Om dus tot een werkwijze te komen waar-25 in isohutaan alleen in methacroleien omgezet wordt (met ondergeschikte hoeveelheden bijprodukten) is het nodig zowel het hij het dehydrogeneren gevormde waterstof als de overmaat zuurstof na de oxydatie te verwijderen, alsmede ook CO en CO2 en andere bijprodukten. Voor elk bestanddeel wordt het toelaatbare gehalte 3Q in het gas naar behoefte hijgesteld.Very typically, in processes using oxygen for dehydrogenation, only minor amounts of isohutane are present. Thus, in order to arrive at a process in which isohutane is only converted into methacrolein (with minor amounts of by-products), it is necessary to remove both the hydrogen formed in the dehydrogenation and the excess oxygen after the oxidation, as well as CO and CO2 and others. by-products. The permissible content of 3Q in the gas is adjusted as required for each component.

Bij een bevoorkeurde uitvoeringsvorm wordt CO2 weggewassen en worden bijprodukten zo nu en dan afgelaten, waarna waterstof katalytisch tot water geoxydeerd wordt onder omstandigheden waarbij geen verlies aan C^-bestanddelen optreedt. 35 Bij een andere uitvoeringsvorm worden het isohutaan en isobuteen uit het effluent gewassen, teruggewonnen en naar de dehydroge- 8301303 9 nering teruggeleid, terwijl de gassen afgedankt worden.In a preferred embodiment, CO2 is washed away and by-products are occasionally vented, after which hydrogen is catalytically oxidized to water under conditions where no loss of C 2 components occurs. In another embodiment, the isohutane and isobutene are washed from the effluent, recovered and returned to the dehydrogenation while the gases are discarded.

Het dehydrogeneren van isobutaan leidt tot 1 mol waterstof per mol isobuteen en aanvullende waterstof door de vorming van bijprodukten met lager molecuulgewicht.Dehydrogenation of isobutane results in 1 mole of hydrogen per mole of isobutene and additional hydrogen through the formation of lower molecular weight by-products.

5 Als isobuteen voorafgaande aan de oxydatie niet afgescheiden wordt, zoals bij deze werkwijze, komen het waterstof en de andere bijprodukten ook in de volgende oxydatie. Het oxyderen van de bijprodukten tot verbindingen die het methacroleïen verontreinigen moet vermeden worden. Het waterstof samen met 10 het isobuteen oxyderen is ongewenst daar dat zuurstof verbruikt en bij de oxydatie van het isobuteen zou storen. Ook zou de oxydatie van waterstof ongewenste warmte genereren waardoor heteiplekken in de reactorbuizen ontstaan en de produk-tiviteit voor methacroleien omlaag gaat. Maar gevonden werd 15 dat de oxydatie van isobuteen in aanwezigheid van waterstofIf isobutene is not separated prior to oxidation, as in this process, the hydrogen and other by-products also enter the subsequent oxidation. Oxidization of the by-products to compounds which contaminate the methacrolein should be avoided. Oxidizing the hydrogen along with the isobutene is undesirable since it consumes oxygen and would interfere with the oxidation of the isobutene. Also, the oxidation of hydrogen would generate undesirable heat, causing hot spots in the reactor tubes and decreasing the productivity for methacroleins. But it was found that the oxidation of isobutene in the presence of hydrogen

uitgevoerd kan worden met praktisch geen verbruik van dat waterstof, zoals uit het volgende voorbeeld zal blijken. yoorheeld Ican be carried out with practically no consumption of that hydrogen, as the following example will show. yoorheeld I

Oxydatie van isobutaan in aanwezigheid van waterstof.Oxidation of isobutane in the presence of hydrogen.

20 Een voeding die het effluent simuleert dat men mag verwachten bij de dehydrogenering van isobutaan in aanwezigheid van stoom, werd gemengd en in een oxydatie-reactor voor de bereiding van methacrolaen geleid. De samenstelling van het gas was 7 vol.% t-butanol, 15 vol.% stoom, 25 15 vol.% zuurstof, 3,2 vol.% waterstof en de rest stikstof.A feed simulating the effluent expected in the dehydrogenation of isobutane in the presence of steam was mixed and passed into an oxidation reactor for the preparation of methacrolaen. The composition of the gas was 7% by volume t-butanol, 15% by volume steam, 15% by volume oxygen, 3.2% by volume hydrogen and the balance nitrogen.

Merk op dat het t-Butanol tot isobuteen dehydrateert, en die twee worden in het algemeen gelijkwaardig geacht. Dit gas werd met een ruimtesnelheid van 2300 per uur en een druk van 1,6 ato geleid over 160 ml katalysator met korrels van 3 mm door-30 snede die in een buisreactor van 12,5 mm doorsnede lagen. De reactiewarmte werd afgevoerd en de temperatuur bijgeregeld door circulatie van gesmolten zout, zoals bij dergelijke reacties gebruikelijk is. De oxydatiekatalysator had de bruto-formule 35 Mbj2BliFe3Co4N:L2T10 }5SbQ3¾ ^SiyO^.Note that the t-Butanol dehydrates to isobutene, and the two are generally considered equivalent. This gas was passed at a space velocity of 2300 per hour and a pressure of 1.6 atmospheres over 160 ml of catalyst with 3 mm diameter beads lying in a 12.5 mm diameter tubular reactor. The heat of reaction was removed and the temperature adjusted by circulation of molten salt, as is customary in such reactions. The oxidation catalyst had the gross formula of 35 Mbj2BliFe3Co4N: L2T10} 5SbQ3 ^ SiyO ^.

De uitkomsten van twee proeven staan in onderstaande tabel; 8301303 αα proef 1 gebeurde in aanwezigheid van waterstof en proef 2 was wat er gebeurde nadat de waterstofaanvoer afgezet was.The results of two tests are shown in the table below; 8301303 αα Test 1 happened in the presence of hydrogen and Test 2 was what happened after the hydrogen supply was turned off.

Tabel ATable A

Proef Reactor- Omzetting _% selectiviteit voor_ 5 nr. temp. v.h. t-BuOH mReactor Conversion Test _% Selectivity for_ 5 No. Temp. v.h. t-BuOH m

°C MCHQU' MAZU' H0AcW · CO W° C MCHQU 'MAZU' H0AcWCO W

_ _ ________ _ _ __ x 1 346 85,2 % 83,4 3,9 2,5 8,9 2 346 86,7 % 82,1 2,9 2,0 10,3 10 (1) MCHO - methacrole'ien (2) MAZ - methacrylzuur (3) HOAc - azijnzuur (4) CO - CO en CO, 15 De twee proeven vertonen verschillen die geacht worden niet significant te zijn maar binnen de normale variaties van proeven te liggen. De verbruikte hoeveelheid waterstof werd niet precies gemeten wegens de kleine hoeveelheden waarom het ging, maar het was uit de analyse van het 20 effluent duidelijk dat geen of weinig waterstof geoxydeerd moest zijn. In ieder geval laten de cijfers zien dat het weinig of geen invloed had op de oxydatie van isobuteen tot methacroleien._ _ ________ _ _ __ x 1 346 85.2% 83.4 3.9 2.5 8.9 2 346 86.7% 82.1 2.9 2.0 10.3 10 (1) MCHO - methacontrol (2) MAZ - methacrylic acid (3) HOAc - acetic acid (4) CO - CO and CO, 15 The two tests show differences which are considered not to be significant but are within the normal variations of tests. The amount of hydrogen consumed was not measured precisely because of the small amounts involved, but it was clear from the analysis of the effluent that little or no hydrogen should be oxidized. In any case, the figures show that it had little or no influence on the oxidation of isobutene to methacrolein.

Toevoegen van kleine hoeveelheden andere C^-bijprodukten van dehydrogenering, zoals n-butenen, schijnen 25 ook weinig of geen invloed op de oxydatie tot methacroleien te hebben.Addition of small amounts of other carbon dehydrogenation by-products, such as n-butenes, also appears to have little or no effect on oxidation to methacroleins.

Het afscheiden van het methacroleien (J4) kan met in de techniek bekende methoden gebeuren. Zie bijvoorbeeld het Amerikaanse octrooischrift 4.234.519. Dit kan gebeuren 30 door afkoelen en condenseren van het water bevattende methacroleien uit het effluent, gevolgd door wassen van het overgehouden gas met een circulerende waterstroom om het afscheiden van het methacroleien volledig te maken. De verkregen methacroleien-oplossingen kunnen tegelegenertijd gestript worden zodat men een 35 methacroleien bevattende damp krijgt, die men dan kan benutten. Andere mogelijkheden, zoals extractie met oplosmiddel en derge- 8301303 u lijke, kunnen ook toegepast worden.The separation of the methacrolein (J4) can be done by methods known in the art. See, for example, U.S. Patent 4,234,519. This can be done by cooling and condensing the aqueous methacrolein from the effluent, followed by washing the residual gas with a circulating water stream to complete separation of the methacrolein. The resulting methacrolein solutions can be stripped at the same time to obtain a methacrolein-containing vapor which can then be utilized. Other options, such as solvent extraction and the like, can also be used.

Hoewel in het schema het afscheiden van methacroleïen voor verder gebruik (oxydatie tot methacrylzuur of anderszins) afgebeeld is is het ook mogelijk, mits de kata-5 lysator tegen de diverse aanwezige bestanddelen bestand is, het effluent van de oxydatie (32) direct in een andere oxydatie voor omzetting van methacroleien tot methacrylzuur te leiden. Het zou de voorkeur verdienen de oxydatie (12) zodanig uit te voeren dat al het isobuteen in methacroleien omgezet 10 wordt voordat men dat tot methacrylzuur gaat oxyderen.Although the scheme shows the separation of methacroleins for further use (oxidation to methacrylic acid or otherwise), it is also possible, provided that the catalyst is resistant to the various constituents present, that the effluent from the oxidation (32) is directly other oxidation to convert methacrolein to methacrylic acid. It would be preferable to conduct the oxidation (12) such that all the isobutene is converted to methacrolein before it is oxidized to methacrylic acid.

In brede vorm omvat de uitvinding de combinatie van de dehydrogenering met het oxyderen, waardoor isobutaan in methacroleien overgaat. Zo'n eombinatiewerkwijze zonder tussentijdse afscheiding van isobuteen blijkt nu moge-15 lijk te zijn. Als de ontstaande stroom bijprodukten voldoende isobuteen en isobutaan Bevat om voor andere doeleinden ingezet te kunnen worden is recirculatie van het gas niet nodig.In a broad form, the invention includes the combination of dehydrogenation with oxidation to convert isobutane to methacrolein. Such a combination process without intermediate separation of isobutene has now been found to be possible. If the resulting by-product stream contains enough isobutene and isobutane to be used for other purposes, recirculation of the gas is not necessary.

In vele gevallen zal het wenselijk zijn het niet omgezette buteen en isobutaan te recirculeren zodat de geïntegreerde 20 werkwijze in wezen al het isobutaan in methacroleïen omzet met slechts ondergeschikte hoeveelheden bijprodukten, en zonder ooit tot een stroom in hoofdzaak zuiver isobuteen te leiden.In many cases it will be desirable to recycle the unreacted butene and isobutane so that the integrated process essentially converts all the isobutane into methacroleins with only minor amounts of by-products, and without ever leading to a stream of substantially pure isobutene.

Om gas met grote hoeveelheden isobutaan en isobuteen te recirculeren zal het nodig zijn na het dehydrogeneren het ontstane 25 waterstof en na het oxyderen de overmaat zuurstof te verwijderen, en in beide gevallen het ontstane CO en CO2. Bovendien moet men een lekstroom van lager en hoger kokende bijprodukten (met verontreinigingen van de voeding) instellen. Verwijderen van CO2 gebeurt in het algemeen door de circulatiestroom ge-3Q heel of gedeeltelijk uit te wassen met een carbonaat- of amine-oplossing, hetgeen in de techniek bekend is, waarmee men het gehalte aan CO2 op het gewenste lage peil kan houden. CO wordt hij de dehydrogenering wel in CO2 omgezet. Daar de aanwezigheid van deze stoffen noch bij de dehydrogenering noch bij het 35 oxyderen erg belangrijk is kan men het zich veroorloven die bestanddelen zich te laten ophopen tot een gehalte waarop het 830 1 30 3 • * 12 verwijderen gemakkelijk en goedkoop gebeurt. Daar de lager en hoger kokende koolwaterstof-bijprodukten, zoals methaan, ethaan, etheen, propaan, propeen, pentaan en penteen, bij temperaturen koken die aanzienlijk van die van methacroleien en 5 de (^-koolwaterstoffen verschillen, kunnen ze afgescheiden worden door destillatie of door stromen die aan deze bijproduk-ten geconcentreerd zijn, zo nu en dan af te laten. Verwijderen van het bij dehydrogeneren gevormde waterstof kan op verschillende manieren gebeuren, zoals katalytische oxydatie, 10 absorptie in vloeistof of uit gasfase. Bij een bevoorkeurde uitvoeringsvorm van de uitvinding raakt men waterstof en zuurstof gezamenlijk kwijt door ze in dampfase aan een geschikte oxydatiekatalysator tot water te laten reageren onder zodanige omstandigheden dat in wezen al het waterstof en.zuurstof ver-15 wijderd worden. ..Zoals men nog zal zien kan dit zonder noemenswaardige verliezen aan C^-hestanddelen gebeuren.To recycle gas with large amounts of isobutane and isobutene, it will be necessary to remove the hydrogen formed after dehydrogenation and the excess oxygen after oxidation, and in both cases the CO and CO2 formed. In addition, a leakage current of lower and higher boiling by-products (with contaminants of the food) must be set. CO2 removal is generally effected by washing out the circulating flow in whole or in part with a carbonate or amine solution, which is known in the art, with which the content of CO2 can be kept at the desired low level. CO, the dehydrogenation is converted into CO2. Since the presence of these substances is neither very important in the dehydrogenation nor in the oxidation, one can afford to allow those constituents to accumulate to a level at which the removal takes place easily and cheaply. Since the lower and higher boiling hydrocarbon by-products, such as methane, ethane, ethylene, propane, propylene, pentane and pentene, boil at temperatures significantly different from those of methacrolein and the 5-hydrocarbons, they can be separated by distillation or by occasionally dropping off streams concentrated to these by-products Removal of the hydrogen formed in dehydrogenation can be accomplished in various ways, such as catalytic oxidation, liquid or gas phase absorption. In this invention, hydrogen and oxygen are lost together by reacting them in vapor phase with a suitable oxidation catalyst to water under conditions such that essentially all hydrogen and oxygen are removed ... As will be seen, this can be done without significant losses of C 2 constituents occur.

Als niet omgezet isobutaan gerecirculeerd moet worden moet men het bij de dehydrogenering als bijprodukt gevormde waterstof verwijderen. Zoals eerder vermeld gebeurt 20 de oxydatie van isobuteen zodanig dat geen of weinig waterstof verbruikt wordt, Bij een bevoorkeurde uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de hoeveelheid zuurstof in de voeding van de isobuteen-oxydatie zodanig ingesteld dat het effluent niet meer zuurstof bevat dan met het aanwezige waterstof kan reage-25 ren. Natuurlijk mogen er noch van zuurstof noch van waterstof noemenswaardige hoeveelheden in de dehydrogeneringsreactor aanwezig zijn, voor een maximum opbrengst wil men daarin alleen isobutaan en stoom inleiden. Verwijderen van zuurstof is be-langrijker, maar waterstof mag men in ondergeschikte hoeveel-30 heden toelaten. Gevonden is dat een dergelijke selectieye oxydatie van waterstof zonder verlies van waardevol isobutaan of isobuteen kan gebeuren, zoals uit het volgende voorbeeld blijkt.If unreacted isobutane is to be recycled, the hydrogen formed as a by-product in dehydrogenation must be removed. As mentioned earlier, the oxidation of isobutene occurs such that little or no hydrogen is consumed. In a preferred embodiment of the invention, the amount of oxygen in the feed of the isobutene oxidation is adjusted such that the effluent contains no more oxygen than with the present hydrogen can react. Of course, no significant amounts of oxygen or hydrogen are allowed to be present in the dehydrogenation reactor, for maximum yield, only isobutane and steam are introduced therein. Oxygen removal is more important, but hydrogen may be allowed in minor amounts. It has been found that such selection of oxidation of hydrogen can occur without loss of valuable isobutane or isobutene, as shown in the following example.

Voorbeeld IIExample II

35 Selectieve oxydatie van waterstof.35 Selective oxidation of hydrogen.

Een voeding die een nabootsing was van 8301303 13 het recirculatiegas nadat het methacroleien daaruit verwijderd is werd in een buisreactor van 12,5 mm doorsnede geleid, met daarin 75 ml 3 mm pilletjes met een specifiek opper vlak van 150 m^/g en geïmpregneerd met 0,3 gew.% platina.A feed simulating 8301303 13 recirculation gas after the methacrolein was removed therefrom was introduced into a 12.5 mm diameter tubular reactor containing 75 ml of 3 mm pellets with a specific surface area of 150 m 2 / g and impregnated with 0.3 wt% platinum.

5 Het gas werd aangevoerd met een ruimtesnelheid van 2000 per uur en met ongeveer atmosferische druk. De samenstelling was 30 vol.% isobutaan, 4 vol.% waterstof, 3 vol.% zuurstof en 63 vol.% stikstof. De reactie gebeurde in wezen bij kamertemperatuur, waarbij alle waterstof verbruikt bleek te worden, J0 maar praktisch niets van het isobutaan.The gas was supplied at a space velocity of 2000 per hour and at approximately atmospheric pressure. The composition was 30% by volume of isobutane, 4% by volume of hydrogen, 3% by volume of oxygen and 63% by volume of nitrogen. The reaction took place essentially at room temperature, where all hydrogen was found to be consumed, J0 but practically none of the isobutane.

Hoewel het de voorkeur heeft de selectieve oxydatie van waterstof in het recirculatiegas uit te voeren is het mogelijk deze zelfde stof na de dehydrogenering van het isobutaan en voor de oxydatie tot isobuteen uit te voeren.Although it is preferred to carry out the selective oxidation of hydrogen in the recycle gas, it is possible to carry out this same substance after the dehydrogenation of the isobutane and before the oxidation to isobutene.

15 Hoewel dat een concentreren van isobuteen zou veroorzaken moet men dan andere maatregelen treffen om te voorkomen dat overmaat zuurstof naar de dehydrogenering teruggaat.Although that would cause a concentration of isobutene, other measures must then be taken to prevent excess oxygen from returning to the dehydrogenation.

Voorbeeld IIIExample III

Dehydrogenering van propaan.Dehydrogenation of propane.

20 Een katalysator werd aangemaakt door zinkaluminaat met 0,4 gew.% Ft en 1 gew.% In te impregneren. Een monster van 50 ml als extrudaat met 3 mm doorsnede werd in een buisreactor met 25,4 mm inwendige doorsnede gebracht.A catalyst was prepared by impregnating zinc aluminate with 0.4 wt% Ft and 1 wt% In. A 50 ml sample as extrudate with 3 mm diameter was placed in a tubular reactor with 25.4 mm internal diameter.

Nog 250 ml zinkaluminaat (de drager) werd bovenop het katalysa-25 torbed gelegd. Een gasstroom die per mol propaan 2 mol stoom bevatte werd met een ruimtesnelheid van 4000 per uur en een druk van 3,5 ato door de reactor geleid. De inlaat van het katalysatorbed werd op een bepaalde temperatuur gehouden, en uit de uitlaattemperatuur bleek de endotherme aard van 30 de dehydrogenering. De uitkomsten hiervan staan in tabel B.Another 250 ml of zinc aluminate (the support) was placed on top of the catalyst bed. A gas stream containing 2 moles of steam per mole of propane was passed through the reactor at a space velocity of 4000 per hour and a pressure of 3.5 atoms. The catalyst bed inlet was kept at a certain temperature, and the outlet temperature revealed the endothermic nature of the dehydrogenation. The results of this are shown in Table B.

Tabel BTable B

Proef Inlaat- Omzetting Selectiviteit voor temp. v.h. C-Hft propeen _ °C j 0 35 1 548 23,6 % 95,8 % 2 523 29,7 % 96,5 % 8301303 14Test Inlet Conversion Selectivity for temp. v.h. C-Hft propene _ ° C j 0 35 1 548 23.6% 95.8% 2 523 29.7% 96.5% 8301303 14

De dehydrogenering van propaan geeft per mol propeen een mol waterstof en nog meer waterstof door de vorming van wat lager moleculaire bijprodukten. Als propeen niet voor de voorafgaande oxydatie afgescheiden wordt, zoals 5 hier het geval is, gaan waterstof en de andere bijprodukten mee naar de nu komende oxydatie. Oxydatie van de bijprodukten tot verbindingen die het acroleien verontreinigen moet vermeden worden. Dat waterstof samen met het propeen geoxydeerd zou worden is ongewenst daar dat zuurstof zou verbruiken en de 10 oxydatie van propeen zou storen. Ook zou het oxyderen van waterstof tot een ongewenste warmte leiden, die hete plekken op de katalysator kan veroorzaken en de produktiviteit voor acroleien kan verlagen. Maar gevonden werd dat de oxydatie van propeen in aanwezigheid van waterstof uitgevoerd kan worden 15 praktisch zonder enig verbruik van waterstof, zoals uit het volgende voorbeeld zal blijken. De aanwezigheid van propaan dat niet gedehydrogeneefd was schijnt ook geen noemenswaard effect op de oxydatie van propeen te hebben.The dehydrogenation of propane gives one mole of hydrogen per mole of propene and even more hydrogen by the formation of somewhat lower molecular by-products. If propylene is not separated for the prior oxidation, as is the case here, hydrogen and the other by-products will pass to the subsequent oxidation. Oxidation of the by-products to compounds contaminating the acrolein should be avoided. That hydrogen would be oxidized together with the propylene is undesirable since it would consume oxygen and interfere with the oxidation of propylene. Also, the oxidation of hydrogen would lead to an undesirable heat, which can cause hot spots on the catalyst and decrease the acrolein productivity. However, it has been found that the oxidation of propylene in the presence of hydrogen can be carried out practically without any consumption of hydrogen, as the following example will show. Also, the presence of propane which was not dehydrogenated does not appear to have a significant effect on the oxidation of propylene.

Voorbeeld IVExample IV

20 Oxydatie van propeen in aanwezigheid van waterstof en propaan.Oxidation of propylene in the presence of hydrogen and propane.

Op de wijze beschreven in het Europese octrooischrift 663 werd een katalysator bereid die een mengsel van 80 gew.Z Kg ^Co^ ^Fe^BijPg 5Moi2°x met % S1O2 be- 25 vatte. Hiervan werd 220 ml als pilletjes van 4,7 mm in een uit één buis bestaande reactor met een inwendige doorsnede yan 12,7 mm geplaatst. Een voeding die 5 vol.% propeen, 20 yol.% stoom en 12 % zuurstof bevatte werd met een ruimtesnelheid van 1200 per uur over de katalysator geleid; de druk in de kataly-30 sator was ongeveer 1,76 ato. Bij analyse door gaschromatografie bleken de effluenten van de hiermee uitgevoerde proeven de samenstellingen no.fs 3 t/m 6 van tabel C te hebben.In the manner described in European Patent 663, a catalyst was prepared containing a mixture of 80 wt.% Kg ^ Co ^ ^ Fe ^ BijPg 5Moi2 ° x with% S1O2. Of this, 220 ml was placed as 4.7 mm pellets in a one-tube reactor with an internal diameter of 12.7 mm. A feed containing 5 vol% propylene, 20 yol% steam and 12% oxygen was passed over the catalyst at a space velocity of 1200 per hour; the pressure in the catalyst was about 1.76 ato. When analyzed by gas chromatography, the effluents of the tests conducted therewith were found to have compositions Nos 3-6 of Table C.

8301303 > τΤ 158301303> τΤ 15

Tabel GTable G

Proef Tijd, Temp. Omzetting van Selectiviteit voor nr. uur °C het C^Hg acroleien en acrylzuur 3 78,0 310 91,1 % 87,4 % 5 4 81,0 310 90,6 86,3 5 93,5 310 90,5 87,7 6 99,5 310 90,1 89,7 7 102 310 94,2 % 86,6 % 8 115 309 92,6 88,7 10 9 124 309 92,5 87,9 10 139 309 89,3 87,2 11 147 309 91,4 % 85,6 % 12 156 310 93,7 86,7 13 180 309 92,9 86,9 15Taste Time, Temp. Conversion of Selectivity for no hour ° C the C ^ Hg acrolein and acrylic acid 3 78.0 310 91.1% 87.4% 5 4 81.0 310 90.6 86.3 5 93.5 310 90.5 87 .7 6 99.5 310 90.1 89.7 7 102 310 94.2% 86.6% 8 115 309 92.6 88.7 10 9 124 309 92.5 87.9 10 139 309 89.3 87 , 2 11 147 309 91.4% 85.6% 12 156 310 93.7 86.7 13 180 309 92.9 86.9 15

Nadat het gedrag van de katalysator met alleen propeen in de voeding vastgesteld was werd hieraan ook waterstof toegevoegd, om de omstandigheden na te bootsen die zullen optreden als de oxydatie gevoed wordt met propeen dat 20 door dehydrogenering van propaan ontstaan is. Aan het eerder gebruikte mengsel werd nog eens 4 vol.% waterstof toegevoegd.After the behavior of the propylene-only catalyst in the feed was established, hydrogen was also added thereto, to mimic the conditions that will occur when the oxidation is fed with propylene created by dehydrogenation of propane. An additional 4% by volume of hydrogen was added to the previously used mixture.

De samenstellingen van de nu optredende effluenten zijn no.'s 7 t/m 10 van tabel C. Men ziet dat in wezen dezelfde uitkomsten verkregen werden als in proeven 3-6. De conclusie is dan 25 ook dat in wezen geen waterstof geoxydeerd werd, te oordelen naar de werkomstandigheden in de reactor.The compositions of the now occurring effluents are nos. 7 to 10 of Table C. It can be seen that essentially the same results were obtained as in Experiments 3-6. The conclusion is therefore that essentially no hydrogen was oxidized, judging by the operating conditions in the reactor.

De aanvoer van waterstof werd afgebroken en de oxydatie voortgezet onder toevoeging van 4 vol.% propaan.The hydrogen supply was interrupted and the oxidation continued with the addition of 4% by volume of propane.

De gevonden uitkomsten zijn die van no.’s 11-13 van tabel C.The results found are those of Nos. 11-13 of Table C.

30 Opnieuw werden in wezen dezelfde resultaten verkregen als in proeven 3-6, hetgeen aanduidt dat propaan de oxydatie van propeen niet beïnvloedt en zelf niet geoxydeerd wordt.Again, essentially the same results as in Runs 3-6 were obtained, indicating that propane does not affect the oxidation of propene and is not itself oxidized.

Deze uitkomsten laten zien dat propeen geoxydeerd kan worden in aanwezigheid van waterstof en propaan, 35 de twee voornaamste nevenbestanddelen bij de dehydrogenering 8301303 36 van propaan tot propeen. De conclusie luidt dat de integratie van de dehydrogenering en de oxydatie mogelijk is.These results show that propylene can be oxidized in the presence of hydrogen and propane, the two major by-products of dehydrogenation from propane to propylene. It is concluded that the integration of dehydrogenation and oxidation is possible.

Voorbeeld VExample V

Oxydatie tot acrolé'ien in aanwezigheid van waterstof en propaan.Oxidation to acroles in the presence of hydrogen and propane.

5 Om de oxydatie van acroleien tot acrylzuur toe te lichten en het effect van waterstof en propaan daarbij werden proeven uitgevoerd overeenkomstig die van voorbeeld I.To illustrate the oxidation of acrolein to acrylic acid and the effect of hydrogen and propane, tests were carried out according to that of Example I.

Overeenkomstig voorbeeld I van het Amerikaanse octrooischrift 3.954.855 werd een katalysator met dezelfde 10 samenstelling als daar genoemd aangemaakt. Die samenstelling was MOj 2^ gSrQ 2^2 4^u2 2^x’ ^an ^eze katalysator werd 73 ml als pilletjes van 4,7 mm geplaatst in een buisreactor met 32,7 mm inwendige doorsnede. Deze reactor was omgeven door een ge-themostateerd bad dat voor een bepaalde, uniforme temperatuur 15 zorgde. De voeding was· aanvankelijk 6-8 vol.% acroleien, 53 vol.% lucht en 45 vol.% stoom. De ruimtesnelheid was 3000 per uur en de gemiddelde druk in de reactor iets boven die van de buitenlucht. De uitkomsten staan in tabel D.In accordance with Example 1 of U.S. Patent 3,954,855, a catalyst of the same composition as mentioned there was prepared. That composition was M0 2 gSrQ 2 ^ 2 4 u2 2 ^ x ^ ^ This catalyst, 73 ml as 4.7 mm pellets was placed in a tubular reactor with 32.7 mm internal diameter. This reactor was surrounded by a themostated bath which provided a certain uniform temperature. The feed was initially 6-8 vol.% Acrolein, 53 vol.% Air and 45 vol.% Steam. The space velocity was 3000 per hour and the average pressure in the reactor slightly above that of the outside air. The results are shown in table D.

Tabel DTable D

20 Proef Tijd, Temp. Omzetting van Selectiviteit voor nr. uur °C het acroleien acrylzuur_ 14 126 254 92,8 % 89,1 % 15 126 251 84,5 89,2 16 41 252 86,8 88,4 25 ---- 17 36 251 80,7 8720 Sample Time, Temp. Conversion of Selectivity for no. Hour ° C the acrolein acrylic acid_ 14 126 254 92.8% 89.1% 15 126 251 84.5 89.2 16 41 252 86.8 88.4 25 ---- 17 36 251 80 , 7 87

Net als bij voorbeeld IV werd eerst 4 vol.% waterstof toegevoegd en werd dit waterstof daarna door pro-3Q paan vervangen. Dit waren proeven no.rs 16 en 17 van tabel D.As in Example IV, 4% by volume of hydrogen was first added and this hydrogen was then replaced with pro-3Q pane. These were Runs Nos. 16 and 17 of Table D.

Hoewel enig verschil in de omzetting van het acroleien optreedt is het uit proeven 14 en 35 duidelijk dat de omzetting erg temperatuurgevoelig is en de verschillen tussen proeven 35, 36 en 17 worden niet significant geacht. De selectiviteit voor 35 acrylzuur blijft in hoofdzaak constant.Although some difference in the conversion of the acrolein occurs, it is clear from Runs 14 and 35 that the run is very temperature sensitive and the differences between Runs 35, 36 and 17 are not considered significant. The selectivity for acrylic acid remains essentially constant.

figuur 2 is een vereenvoudigd stroomschema 8301303 J· '.......11 17 van een bevoorkeurde uitvoeringsvorm van de uitvinding met een complete werkwijze waarbij isobutaan in hoofdzaak in methacro-leïen omgezet wordt. Een voeding van vers isobutaan (20) wordt in warmtewisselaar (221 verdampt en gecombineerd met een via 5 (24) gerecirculeerde stroom die aanzienlijke hoeveelheden iso butaan en isobuteen bevat. De gecombineerde stroom (26) wordt dan in warmtewisselaar (28) verhit tot zofn temperatuur dat het mengsel bij combinatie met via (30) aangevoerde stoom net de temperatuur zal hebben die geschikt is voor de dehydrogenering 10 van isobutaan tot isobuteen. De hoeveelheid stoom moet ook geschikt voor de daaropvolgende oxydatie van het isobuteen tot methacroleien zijn. Zoals hier aangegeven werd een voeding van verse stoom gebruikt. Als dat gebeurt wordt het bij de reacties gevormde water uiteindelijk uit het systeem afgevoerd onderuit 15 de methacroleien-stripper (46). Daar er bij deze werkwijze water ontstaat kan dat als stoom in deze werkwijze toegepast worden.Figure 2 is a simplified flow chart 8301303 J ... '... 11 11 of a preferred embodiment of the invention with a complete process in which isobutane is primarily converted to methacroles. A feed of fresh isobutane (20) is evaporated in heat exchanger (221) and combined with a stream recycled via 5 (24) containing significant amounts of iso-butane and isobutene The combined stream (26) is then heated in heat exchanger (28) temperature that the mixture in combination with steam supplied via (30) will have just the temperature suitable for the dehydrogenation of isobutane to isobutene The amount of steam must also be suitable for the subsequent oxidation of the isobutene to methacrolein As indicated here a feed of fresh steam was used, when this happens the water formed in the reactions is finally discharged from the system under the methacrolein stripper (46) Since water is produced in this process it can be used as steam in this process.

In ieder geval gaat een voeding die isobutaan en stoom in een molverhouding tussen 1:1 en 1:10, bij voorkeur tussen 1:2 en 1:5, bevat met een temperatuur tussen 400° en 7Q0°C, bij voor-20 keur omstreeks 650°C en met een druk tussen 2 en 10 ato, bij ‘ voorkeur omstreeks 3 ato naar reactor 32 waarin het isobutaan voor 45-50 % omgezet wordt met een selectiviteit van 90 % of beter voor isobuteen.In any case, a feed containing isobutane and steam in a molar ratio between 1: 1 and 1:10, preferably between 1: 2 and 1: 5, with a temperature between 400 ° and 70 ° C, preferably about 650 ° C and with a pressure between 2 and 10 ato, preferably about 3 ato, to reactor 32 in which the isobutane is converted 45-50% with a selectivity of 90% or better for isobutene.

In de.bekende techniek is een aantal kataly-25 satoren voor deze werkwijze genoemd, alsmede door omstandigheden waaronder die reactie uitgevoerd wordt, afhankelijk van de gekozen katalysator. Voorjnet deze werkwijze is de katalysator van het Amerikaanse octrooischrift 4.005.985 die platina bevat hij-zonder nuttig. Hoewel platina en tin op een drager van zinkalu-30 minaat het goed doen zijn ook andere katalysatoren werkzaam bevonden, waaronder platina en rhenium of indium op zinkaluminaat.A number of catalysts for this process have been mentioned in the prior art, as well as by conditions under which that reaction is carried out, depending on the catalyst selected. For this process, the catalyst of U.S. Pat. No. 4,005,985 which contains platinum is useful. While platinum and tin supported by zinc alumina do well, other catalysts have also been found to be effective, including platinum and rhenium or indium on zinc aluminate.

Andere edele metalen uit de 8 groep, alleen of in combinatie met diverse dragers, welke in de techniek bekend zijn, kunnen ook bij het dehydrogeneren van isobutaan tot isobuteen toepassing 35 vinden.Other noble metals from the 8 group, alone or in combination with various carriers known in the art, may also find use in dehydrogenating isobutane to isobutene.

Andere mogelijke dragers kunnen zijn aluminium- 8301303 18 oxyde, andere aardalkalimetaalaluminaten en de aluminaten van zeldzame aardmetalen waaronder lanthaan. Promotoren zoals tin, lood, antimoon en thallium kunnen toegepast worden. Geschikte metaaloxyden, die van chroom, zirkoon, titaan, magnesium en 5 vanadium, zijn beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.479.416 en 3.784.483, en ook het ziriktitanaat van de Amerikaanse octrooischriften 4.176,140 en 4.144.277 mag toegepast worden. De uitvinding wordt niet..beperkt tot enige bepaalde katalysator.Other possible carriers may include aluminum oxide 8301303 18, other alkaline earth metal aluminates and the rare earth metal aluminates including lanthanum. Promoters such as tin, lead, antimony and thallium can be used. Suitable metal oxides, such as those of chromium, zirconium, titanium, magnesium and vanadium, are described in U.S. Pat. Nos. 3,479,416 and 3,784,483, and the zircon titanate of U.S. Pat. Nos. 4,176,140 and 4,144,277 may also be used. The invention is not limited to any particular catalyst.

Het zal de vakman duidelijk zijn dat dit 10 soort proces een snelle deactivering van de katalysator met zich meebrengt, en in het algemeen wordt de werkwijze uitgevoerd met meerdere reactoren zodat veelvuldig regenereren mogelijk is. De details van zulke bewerkingen worden echter niet geacht een deel van deze uitvinding uit te maken. De dehydrogenering is 15 endotherm en de temperatuur bij de uitlaat van reactor 32 zal zo 100-200°C lager zijn dan de inlaattemperatuur. Dit wordt beïnvloed door de gebruikte hoeveelheid stoom, de toestand van de katalysator en d^felheid van de gekozen reactie-omstandig-heden.It will be apparent to those skilled in the art that this type of process involves rapid deactivation of the catalyst, and generally the process is run with multiple reactors to allow frequent regeneration. However, the details of such operations are not considered to be part of this invention. Dehydrogenation is endothermic and the temperature at the outlet of reactor 32 will thus be 100-200 ° C lower than the inlet temperature. This is influenced by the amount of steam used, the condition of the catalyst and the flexibility of the selected reaction conditions.

20 het effluent van de dehydrogenering wordt in warmtewisselaar (341 afgekoeld tot een geschikte temperatuur voor de inlaat in de oxydatiereactor (381 en gecombineerd met een stroom zuurstof (361 wat een geschikte voeding voor de oxydatie van isobuteen tot methacroleien geeft. In hoofdzaak 25 zuivere zuurstof heeft de voorkeur, hoewel minder zuivere zuurstof ook gebruikt kan worden als· men zorgt voor het aflaten van de aanvullend ingevoerde inerte gassen die dan aanwezig zijn.The effluent from the dehydrogenation is cooled in heat exchanger (341) to a suitable temperature for the inlet to the oxidation reactor (381 and combined with a stream of oxygen (361) to provide a suitable feed for the oxidation of isobutene to methacrolein. Essentially 25 pure oxygen is preferred, although less pure oxygen can also be used when releasing the additionally introduced inert gases which are then present.

De reactie gebeurt onder voor deze techniek gewone omstandigheden, d.i. bij temperaturen tussen 300° en 4QQ°C, drukken tussen 3CL J en 8 ato en ruimtesnelheden van 2000 tot 3000 per uur. Men gebruikt een geschikte oxydatiekatalysator, in het algemeen een of ander metaaloxyde, in het bijzonder een katalysator op basis van molybdeen, en nog meer in het bijzonder een katalysator die de elementen molybdeen, bismuth, kobalt, ijzer, nikkel, 35 thallium, antimoon en een of meer alkalimetalen bevat. De reactor zal in het algemeen een buisreactor zijn met katalysa- 8301303 * 19 tor pilletjes binnenin buizen die door een warmte-overdrachts-vloeistof omgeven zijn voor het afvoeren van de reactiewarmte.The reaction takes place under normal conditions for this technique, i.e. at temperatures between 300 ° and 40 ° C, pressures between 3CL J and 8 ato and space velocities from 2000 to 3000 per hour. A suitable oxidation catalyst is used, generally some metal oxide, in particular a molybdenum-based catalyst, and even more particularly a catalyst containing the elements molybdenum, bismuth, cobalt, iron, nickel, thallium, antimony and contains one or more alkali metals. The reactor will generally be a tubular reactor with catalyst pellets inside tubes surrounded by a heat transfer fluid to dissipate the heat of reaction.

In het algemeen wordt.60-95 % van het aangevoerde isobuteen in methacroleien omgezet, samen met ondergeschikte hoeveelheden 5 methacryIzmir, azijnzuur en nog kleinere hoeveelheden van lager en hoger kokende bijprodukten. Een zekere hoeveelheid isobuteen wordt tot CO en CO^ en Ή.^0 verbrand. Als de reactor zodanig werkt dat praktisch al het isobuteen geoxydeerd wordt kan het mogelijk zijn het effluent van deze reactor direct op een 10 tweede oxydatie aan te sluiten voor de verdere oxydatie van methacroleien tot methacrylzuur.Generally, 60-95% of the isobutene supplied is converted to methacrolein, along with minor amounts of methacrylic acid, acetic acid and even smaller amounts of lower and higher boiling by-products. A certain amount of isobutene is burned to CO and CO ^ and Ή. ^ 0. If the reactor operates in such a way that practically all the isobutene is oxidized, it may be possible to connect the effluent of this reactor directly to a second oxidation for the further oxidation of methacrolein to methacrylic acid.

Het ontstane gasmengsel kan af gekoeld en naar een absorptietoren (42) geleid worden waarin het methacroleien geabsorbeerd wordt in een circulerende stroom water (44) 15 met een temperatuur tussen 35 en 20°C. In hoofdzaak al het methacroleien wordt aldus verkregen als oplossing met tot ongeveer 2 mol.% methacroleien. Deze oplossing kan voor verder gebruik bewaard worden, of direct naar een methaeroleien-stripper (46) gaan, waarin het methacroleien bij lagere druk 20 en onder toevoer van warmte uit het water afgescheiden wordt en waaruit het als dampstroom weggaat. Het uitgeblazen water gaat terug (44) naar de bovenkant van de methacroleïen-absorheur (42) voor hernieuwd gebruik. Het bij de werkwijze gevormde water wordt afgetapt (49) voor wegdoen of recirculatie als stoom 25 bij het dehydrogeneren. De lichte gassen die bovenuit de absorptietoren (42) gaan bevatten grote hoeveelheden isobuteen en isobutaan, samen met kleinere hoeveelheden CO en CO2, en ^2 en lichtere verontreinigingen. Deze gassen worden in (48) samengeperst indien ze gerecirculeerd moeten worden voor een ver-3Q dere omzetting van de C^-koolwa ter stoffen tot methacroleien.The resulting gas mixture can be cooled and passed to an absorption tower (42) in which the methacrolein is absorbed in a circulating stream of water (44) at a temperature between 35 and 20 ° C. Substantially all of the methacrolein is thus obtained as a solution with up to about 2 mol% of methacrolein. This solution can be stored for further use, or it can go directly to a methaerolein stripper (46), where the methacrolein is separated from the water at a lower pressure and under heat supply and from which it exits as a vapor stream. The blown out water returns (44) to the top of the methacrolein absorber (42) for reuse. The water formed in the process is drained (49) for disposal or recirculation as steam in dehydrogenation. The light gases that go above the absorption tower (42) contain large amounts of isobutene and isobutane, along with smaller amounts of CO and CO2, and ^ 2 and lighter impurities. These gases are compressed in (48) if they are to be recycled for a further conversion of the C 2 hydrocarbons to methacroleins.

De stroom kan in zijn geheel of gedeeltelijk met water uitgewassen worden voor het verwijderen van CO2, zoals met (50) schematisch aangeduid is, daar dat een voor de vakman bekende techniek is. Eijvoorbeeld kan een amine- of hete carbonaat-35 oplossing voor dat uitwassen gebruikt worden. Om ophoping van lichte verontreinigingen zoals methaan, ethaan, etheen, pro- 8301303 5 *> 20 paan en propeen te voorkomen laat men continu of zo nu en dan uit de recirculatiestroom enig gas af (51).The stream may be washed in whole or in part with water to remove CO2, as schematically indicated by (50), since this is a technique known to those skilled in the art. For example, an amine or hot carbonate solution can be used for that washout. To prevent the accumulation of light impurities such as methane, ethane, ethylene, propane, propane and propylene, some gas is continuously released from the recirculation stream (51).

Het gas· Bevat nog belangrijke hoeveelheden waterstof dat Bij de dehydrogenering van isobutaan ontstond, 5 en ook over,aat zuurstof dat in de oxydatiereactor gebracht werd. Deze Beiden moeten verwijderd worden. Het is een aspect van een uitvoeringsvorm van de uitvinding de naar reactor (38) aangevoerde hoeveelheid zuurstof zodanig in te stellen dat in het effluent niet meer overblijft dan kan reageren met het water-10 stof dat Bij de dehydrogenering ontstaat. Zo'n oxydatie in reactor (52) met een katalysator die waterstof Bij betrekkelijk lage temperaturen tot water kan oxyderen, zodat de (^-koolwaterstoffen praktisch onaangetast Blijven, is in voorbeeld II besproken. Daarvoor kunnen diverse katalysatoren dienen, zoals 15 edelmetalen of metaaloxyden. In het Bijzonder zijn platina en palladium op A^Qg bijzonder geschikt gebleken voor deze reactie omstreeks kamertemperatuur. Maar elke geëigende temperatuur tot 40Q°C mag toegepast worden. Ook kan men platina toepassen op een zeoliet dat -koolwaterstoffen niet in zijn holten toe- 20 laat. Zulke katalysatoren kunnen waterstof volledig tot water oxyderen zonder de (^-Bestanddelen aan te tasten. De recirculatiestroom gaat dus over de selectieve oxydatiekatalysator in (52) en daarna voor verdere Benutting naar de dehydrogenerings-reactor (321.The gas · Contains important amounts of hydrogen which is formed during the dehydrogenation of isobutane, and also over oxygen which was introduced into the oxidation reactor. These Both must be removed. It is an aspect of an embodiment of the invention to adjust the amount of oxygen supplied to reactor (38) such that no more remains in the effluent than can react with the hydrogen formed in the dehydrogenation. Such oxidation in reactor (52) with a catalyst capable of oxidizing hydrogen to water at relatively low temperatures, so that the (-hydrocarbons remain practically unaffected, is discussed in Example 2. Various catalysts, such as precious metals or metal oxides, can serve for this purpose. In particular, platinum and palladium on A ^ Qg have proven to be particularly suitable for this reaction at room temperature, but any suitable temperature up to 40 ° C may be used, and platinum may also be used on a zeolite which does not allow hydrocarbons into its cavities. 20. Such catalysts can oxidize hydrogen completely to water without affecting the (β-constituents. Thus, the recycle stream passes over the selective oxidation catalyst in (52) and then for further utilization to the dehydrogenation reactor (321.

25 Een representatief voorbeeld voor de prak tische toepassing van het stroomschema volgens figuur 2 is het volgende.A representative example for the practical application of the flow chart according to figure 2 is the following.

Voorbeeld VIExample VI

Van een voeding die 0,5 Z propaan, 3 Z 30 n-butaan en 1,5 Z pentanen bevatte en voor 95 Z uit isobutaan bestond (20) werd verdampt en gecombineerd met 378,3 mol/uur recirculatiestroom die 30 Z isobutaan, 37 Z isobuteen en 16 Z water maar praktisch geen zuurstof of waterstof bevatte. De gecombineerde stromen (26) werden in (28) tot ongeveer 750°C 35 verhit en gemengd met 323 mol/uur stoom (30), verkregen door recirculatie en verdampen vanuit een methacrole’ien-stripper (46) 8301303 21 afgetapt water (49). De gecombineerde stroom ging met een temperatuur van ongeveer 650°C naar de dehydrogeneringsreactor (32) waarin ongeveer 45 % van het aangevoerde isobutaan in isobuteen omgezet werd. Het effluent, dat met ongeveer 520°C 5 uit de reactor kwam, werd in warmtewisselaar (34) tot ongeveer 130°C af gekoeld en met 171 mol/uur zuurstof (36) vermengd voordat het in oxydatiereactor (38} kwam waarin ongeveer 82 % van het isobuteen in methacroleïen omgezet werd. Het effluent, dat met ongeveer 342°C en 1,4 ato nit reactor (38) kwam werd in 10 (40) tot ongeveer 150°C afgekoeld en ging dan naar absorptie- toren (42), waarin het methacroleïen afgescheiden werd door absorptie in genoeg rondgepompt water om een oplossing met 1-2 mol.Z methacroleïen te geven. Deze oplossing werd in een kolom (46) met kookpot gestript, wat een dampstroom gaf die ]5 per uur 69,7 mol methacroleïen, 6 mol methacrylzuur en 9,4 mol aan diverse bijprodukten (aceton, aeroleïen, water) bevatte.Of a feed containing 0.5 Z propane, 3 Z 30 n-butane and 1.5 Z pentanes and 95 Z of isobutane (20), evaporated and combined with 378.3 mol / hour recirculation flow containing 30 Z isobutane, 37 Z isobutene and 16 Z water but practically no oxygen or hydrogen. The combined streams (26) were heated in (28) to about 750 ° C and mixed with 323 mol / hour steam (30) obtained by recirculation and evaporation from a methacrole stripper (46) 8301303 21 drained water ( 49). The combined stream went at a temperature of about 650 ° C to the dehydrogenation reactor (32) in which about 45% of the supplied isobutane was converted to isobutene. The effluent exiting the reactor at about 520 ° C was cooled to about 130 ° C in heat exchanger (34) and mixed with 171 mol / hour oxygen (36) before entering oxidation reactor (38} containing about 82 % of the isobutene was converted to methacrolein The effluent, which came with about 342 ° C and 1.4 atom reactor (38) was cooled to about 150 ° C in 10 (40) and then went to absorbers (42 ), in which the methacrolein was separated by absorption in pumped water circulating enough to give a solution containing 1-2 mol.Z of methacrolein, this solution was stripped in a column (46) with a boiling pot, giving a vapor flow of 69 per hour 69 .7 moles of methacroleins, 6 moles of methacrylic acid and 9.4 moles of various by-products (acetone, aeroleins, water).

Het ruwe gas dat bovenuit absorptietoren (42) kwam werd genoeg samengeperst (ongeveer tot 3,9 ato) om het te kunnen combineren met verse voeding voor de dehydrogeneringsreactor (32). Deze 20 429 mol/uur damp bevatte 23,8 % waterstof, 11,9 % zuurstof, 21,9 % isobutaan en 17,2 Z isobuteen. Het gas bevatte ook CO en C02, waarvan men het gehalte zover liet oplopen dat het de moeite waard werd het eruit te gaan wassen (50), wat daarna bij elke rondgang gebeurde. Dat uitgewassen gas ging door de selec-25 tieve reactor (52) waarin praktisch alle waterstof en zuurstof tot watergecombineerd werden. Die reactor werd gevoed met gas van ongeveer 25°C, dat echter door de verbrandingswaarde met een temperatuur van !75°C uittrad. Dat gas (24) werd dan gecombineerd met vers aangevoerd, verdampt isobutaan (20) waarmee de kring-30 loop rond was.The raw gas exiting the absorption tower (42) was compressed enough (about to 3.9 ato) to combine it with fresh feed for the dehydrogenation reactor (32). This 20,429 mol / hour vapor contained 23.8% hydrogen, 11.9% oxygen, 21.9% isobutane and 17.2 Z isobutene. The gas also contained CO and CO2, the content of which was increased to the extent that it became worthwhile to wash out (50), which happened after each cycle. That scrubbed gas passed through the selective reactor (52) in which practically all hydrogen and oxygen were combined to water. That reactor was fed with gas of about 25 ° C, but leaving the combustion value at a temperature of 75 ° C. That gas (24) was then combined with freshly supplied evaporated isobutane (20) to complete the loop.

Een alternatieve uitvoeringsvorm vindt men in figuur 3. De dehydrogenering van isobutaan tot isobuteen in reactor (32), gevolgd door de oxydatie van isobuteen tot metha-croleien in reactor (38) en het daarop volgende afscheiden van 35 het methacroleïen zijn dezelfde als in het schema van figuur 2. Bij deze uitvoeringsvorm worden echter alle gassen afgelaten en 8301303 - a 22 worden alleen niet omgezet isobutaan en isobuteen voor verdere bereiding van methacroleïen gerecirculeerd. Dit kan gebeuren door de C^-koolwaterstoffen te absorberen in een geschikt oplosmiddel zoals paraffine of aromatische koolwaterstoffen, of in 5 vaste -materialen zoals molecuulzeven. In figuur 2 is het toepassen van een vloeibaar oplosmiddel voor een doeltreffend afscheiden van isobutaan en isobuteen uit andere gassen toegelicht. Een economisch oplosmiddel is paraffine-olie met Cg-C^^-koolwater stoffen. Het te recirculeren gas dat CO en CO2, O2 en 10 lichte bijprodukten bevat, gaat naar absorptietoren (54) waarin het isobutaan, het isobuteen en de hoger kokende materialen geabsorbeerd worden door stroom vloeistof (56), waarbij de lichtere gassen in de dampfase gelaten worden, welke bovenuit de kolom (58) afgelaten worden. De C^-rijke vloeistof die onderuit 15 absórptiekolom (54) af getapt wordt gaat via (60.) naar de stripper-kolom (62) waarin de C^-koolwaterstoffen uitgeblazen (gestript) worden. De C^-arme vloeistof wordt onderuit kolom (62) afgetapt, in warmtewisselaar (64) afgekoeld en via (56) naar ahsorptie-kolom (54) voor herhaald gebruik teruggevoerd. Verdampt iso-20 butaan en isobuteen gaan (24) terug naar dehydrogeneringsreac-tor (32). In leiding (56) kan men een lekstroom voor het Charme oplosmiddel instellen, om hoger kokende materialen op gebruikelijke wijze uit te destilleren (hier niet afgeheeld).An alternative embodiment is found in Figure 3. The dehydrogenation of isobutane to isobutene in reactor (32), followed by the oxidation of isobutene to methacrolines in reactor (38) and subsequent separation of the methacroleins are the same as in the scheme of figure 2. However, in this embodiment, all gases are vented and only unreacted isobutane and isobutene are recycled for further methacrolein production. This can be done by absorbing the C 1 hydrocarbons in a suitable solvent such as paraffin or aromatic hydrocarbons, or in solid materials such as molecular sieves. Figure 2 illustrates the use of a liquid solvent for effective separation of isobutane and isobutene from other gases. An economical solvent is paraffin oil with C 2 -C 3 hydrocarbons. The gas to be recycled containing CO and CO2, O2 and 10 light by-products goes to absorption tower (54) in which the isobutane, isobutene and the higher boiling materials are absorbed by flow of liquid (56), leaving the lighter gases in the vapor phase which are dropped from the top of the column (58). The C 2 -rich liquid which is drained from the bottom of the absorption column (54) goes via (60) to the stripper column (62) in which the C 2 hydrocarbons are blown out (stripped). The low-carbon liquid is drained from the bottom of column (62), cooled in heat exchanger (64) and returned via (56) to absorption column (54) for repeated use. Evaporated iso-20 butane and isobutene (24) return to dehydrogenation reactor (32). A leakage current for the Charm solvent can be adjusted in line (56) to distill out higher boiling materials in the usual manner (not covered here).

Een representatief voorbeeld van de praktische 25 toepassing van het stroomschema volgens figuur 3 is het volgende. Voorbeeld VIIA representative example of the practical application of the flow chart according to figure 3 is the following. Example VII

Van een voeding die 95 % isobutaan bevatte werd 100 mol/uur verdampt (22) en via (26) naar dehydrogenerings-reactor (32) geleid, samen met 146 mol/uur recirculatiegas (24) 30. dat 62 % isobutaan en 38 % isobuteen bevatte. De gecombineerde stromen werden verhit en gemengd met 461 mol/uur stoom (30) dat verkregen was door verdampen van afvalwater uit de methacroleïen-stripper (46) maar ook verse stoom had kunnen zijn. De gecombineerde stroom (29) ging met een temperatuur van ongeveer 650°C 35 in de dehydrogeneringsreactor (32) waarin ongeveer 45 % van het aangevóerde isobutaan in isobuteen omgezet werd. Het effluent, 8301303 23 dat de reactor met ongeveer 520°C verliet, werd in warmtewisselaar (34) tot ongeveer 130°C afgekoeld en gemengd met 141 mol/uur zuurstof (36) voordat het de oxydatiereactor (38) inging, waarin ongeveer 82 Z van het isobuteen in methacro-5 leien omgezet werd. Het effluent, dat reactor (38) met ongeveer 342°C en 1,4 ato verliet, werd in warmtewisselaar (40) tot ongeveer 150°C afgekoeld en naar een absorptiekolom (42) geleid waarin het methacroleien afgescheiden werd door absorptie in genoeg rondgepompt water (44) om een oplossing met 1-2 mol.% 10 methacroleien (45) te geven. Deze oplossing werd in stripper-kolom (46) uitgeblazen, wat een dampstroom gaf die per uur 69,7 mol methacroleien, 6 mol/uur methacrylzuur en diverse bij-produkten (waaronder azijnzuur, acroleien en aceton) bevatte. Het ruwe gas dat boven (43) uit absorptiekolom (42) kwam werd 15 genoeg samengeperst (48) (tot ongeveer 3,9 ato) om het met verse voeding voor dehydrogeneringsreactor (32) te kunnen combineren. Deze 302 mol/uur damp bevatte ongeveer 28 Z waterstof, 7 Z zuurstof, 30 Z isobutaan, 39 Z isobuteen en 11 Z CO en CO^. Dit gas werd door absorptietoren (54) geleid waarin prak-20 tisch al het isobutaan en isobuteen uitgewassen werden met 150 mol/uur Cg-C^ ^-oplosmiddel (56). De C^-rijke oplossing (60) ging naar stripperkolom (62) waarin de C^-koolwaterstoffen uitgeblazen werden, en daarna ging het terug (24) naar dehydrogeneringsreactor (32) waarmee de kringloop rond was.From a feed containing 95% isobutane, 100 mol / hour was evaporated (22) and passed (26) to dehydrogenation reactor (32), along with 146 mol / hour recycle gas (24) 30, which is 62% isobutane and 38% isobutene. The combined streams were heated and mixed with 461 mol / hour steam (30) obtained by evaporation of waste water from the methacrolein stripper (46) but could also have been fresh steam. The combined stream (29) entered the dehydrogenation reactor (32) at a temperature of about 650 ° C in which about 45% of the supplied isobutane was converted to isobutene. The effluent, 8301303 23 leaving the reactor at about 520 ° C, was cooled to about 130 ° C in heat exchanger (34) and mixed with 141 mol / hour of oxygen (36) before entering the oxidation reactor (38), into which about 82 Z of the isobutene was converted into methacro-5 slates. The effluent, which left reactor (38) at about 342 ° C and 1.4 ato, was cooled in heat exchanger (40) to about 150 ° C and passed to an absorption column (42) in which the methacrolein was separated by absorption circulated in enough water (44) to give a solution with 1-2 mole% of methacrolein (45). This solution was blown into stripper column (46) to give a vapor stream containing 69.7 mole methacrolein, 6 mole / hour methacrylic acid per hour and various by-products (including acetic acid, acrolein and acetone). The crude gas exiting (43) from absorption column (42) was compressed (48) (to about 3.9 ato) enough to combine it with fresh feed for dehydrogenation reactor (32). This 302 mol / hour vapor contained about 28 Z hydrogen, 7 Z oxygen, 30 Z isobutane, 39 Z isobutene and 11 Z CO and CO 2. This gas was passed through absorption tower (54) in which practically all the isobutane and isobutene were washed with 150 mol / hour of Cg-C 1 -C 2 solvent (56). The C 2 -rich solution (60) went to stripper column (62) in which the C 2 hydrocarbons were blown out, and then it was returned (24) to dehydrogenation reactor (32) to complete the cycle.

25 Net als met de selectieve oxydatie die hier voor besproken werd kan de absorptie van de C^-componenten door oplosmiddel zodanig aangepast worden dat een gedeeltelijke scheiding van het effluent van de dehydrogenering mogelijk is, zodat alleen isobuteen en niet omgezet isobutaan naar de 3Q oxydatiereactor gaan. Net als vroeger geeft dat enige voordelen, maar ook veel meer kosten, en het blijft dan nog nodig zuurstof en CO en CO2 nit het effluent van de oxydatiereactor te verwijderen.As with the selective oxidation discussed above, the absorption of the C 2 components by solvent can be adjusted to allow partial separation of the effluent from the dehydrogenation, so that only isobutene and unconverted isobutane to the 3Q oxidation reactor to go. As in the past, this offers some advantages, but also much more costs, and it still remains necessary to remove oxygen and CO and CO2 nit the effluent from the oxidation reactor.

De bovenstaande discuSsn met betrekking tot 35 de wijze waarop isobutaan in methacroleien omgezet wordt kan in het algemeen op analoge wijze toegepast worden op het om- 8301303 i a * 24 zetten van propaan in acrole'ien. In wezen wordt dezelfde techniek toegepast, hoewel een vakman zal begrijpen dat de werkomstandigheden en de apparatuur wat veranderd moet worden om de beste resultaten te verkrijgen, maar dat blijft binnen het 5 kader van deze uitvinding.The above discussions regarding the manner in which isobutane is converted to methacrolein can generally be applied analogously to converting propane to acroleins. Essentially the same technique is used, although one skilled in the art will understand that the operating conditions and equipment need to be changed somewhat to obtain the best results, but that is within the scope of this invention.

Met de in de praktijk toegepaste werkwijze maakt men in het algemeen geen acrole'ien maar acrylzuur. Onderhavige uitvinding kan ook toegepast worden op de bereiding van acrylzuur, zoals schematisch weergegeven door het bloksche-10 ma van figuur 4.The method used in practice generally does not make acrolein, but acrylic acid. The present invention can also be applied to the preparation of acrylic acid, as schematically illustrated by the block diagram of Figure 4.

De werkwijze staat in tegenstelling tot die van de bekende techniek doordat het effluent van de dehydroge-nering (105 direct naar de oxydatiereactor (12) gaat voor de omzetting van propeen in acrole'ien. Wie met de stand der techniek 15 bekend was zou verwachten dat het propeen uit het effluent van de dehydrogenering (105 afgescheiden zou worden voordat men het in de oxydatie (121 Brengt. Daar de dehydrogenering van propeen de vorming van Belangrijke hoeveelheden waterstof met zich mee Brengt, en ook van kleine hoeveelheden lager moleculaire 20 koolwaterstoffen, moet het propeen geoxydeerd worden in aanwezigheid van belangrijke hoeveelheden waterstof, propaan en bij-produkten zonder dat dat de oxydatie van propeen tot acrole'ien ongunstig Beïnvloedt of mede oxydatie van het waterstof veroorzaakt. In de voorbeelden is aangetoond dat propeen in aanwe- de 25 zigheid van waterstof, propaan en Bijprodukten van dehydrogenering tot acroleien geoxydeerd kan worden, zonder dat dat ongunstige invloed op de oxydatie heeft.The process is in contrast to that of the prior art in that the effluent from the dehydrogenation (105 goes directly to the oxidation reactor (12) to convert propene into acroleins. Those familiar with the prior art would expect that the propylene would be separated from the effluent of the dehydrogenation (105 before being introduced into the oxidation (121). Since the dehydrogenation of propene involves the formation of Significant amounts of hydrogen, and also of small amounts of lower molecular weight hydrocarbons, the propylene must be oxidized in the presence of significant amounts of hydrogen, propane and by-products without adversely affecting the oxidation of propene to acroleins or co-oxidation of the hydrogen. hydrogen, propane and dehydrogenation by-products can be oxidized to acroleins without causing unfavorable has an effect on the oxidation.

' Nadat het propeen tot acrole'ien geoxydeerd is kan het hele effluent van de eerste oxydatie (12) direct naar 30. een tweede oxydatie (14) gaan, waarin het acrole'ien tot acrylzuur geoxydeerd wordt. Daarna wordt het effluent van oxydatie (14) gedeeltelijk gecondenseerd en gescheiden (16). Zuiver acrylzuur is het produkt terwijl de lager kokende bestanddelen afgescheiden worden (18). Afgassen en hoger kokende bijproduk-35 ten worden afgedankt terwijl niet omgezet propaan naar (10) en (14) teruggevoerd worden.After the propylene has been oxidized to acrolein, the whole effluent from the first oxidation (12) can go directly to a second oxidation (14), in which the acrolein is oxidized to acrylic acid. Then the effluent from oxidation (14) is partially condensed and separated (16). Pure acrylic acid is the product while the lower boiling components are separated (18). Off-gases and higher boiling by-products are discarded while unreacted propane is returned to (10) and (14).

8301303 v r " 258301303 before "25

Het effluent van de eerste oxydatie (12) kan gescheiden worden zodat men daaruit acroleïen wint, dat dan samen met lucht of zuurstof naar de tweede oxydatie (14) gaat.The effluent from the first oxidation (12) can be separated so that acroleins are recovered therefrom, which then goes to the second oxidation (14) together with air or oxygen.

Dit afscheiden kan gebeuren door absorptie in geschikte vloei-5 stoffen zoals water of de lagere carbonzuren. Niet omgezet propaan zou dan, zoals aangegeven, naar dehydrogenering (10) teruggevoerd worden. Als een noemenswaardige hoeveelheid acroleïen niet omgezet blijft kan dat eventueel afgescheiden en, zoals afgeheeld, naar oxydatie (34) teruggevoerd worden.This separation can be done by absorption in suitable liquids such as water or the lower carboxylic acids. Unreacted propane would then be returned to dehydrogenation (10) as indicated. If a significant amount of acroleins does not remain converted, this can optionally be separated and, as recovered, recycled to oxidation (34).

10 830130310 8301303

Claims (9)

1. Werkwijze voor de bereiding van een onverzadigd aldehyd uit het overeenkomstige alkaan onder in- 5 vloed van een geëigende katalysator, eventueel in aanwezigheid van stoom, tot het overeenkomstige alkeen dehydrogeneert, wat een effluent geeft die het alkeen, waterstof, CO en CO2 en niet omgezet alkaan bevat, met het kenmerk, dat men dat effluent, eventueel gemengd met stoom, over een oxydatiekatalysator leidt 10 onder voor het ontstaan van het onverzadigde aldehyd geëigende omstandigheden, hetgeen een effluent geeft dat onverzadigd aldehyd, niet omgezet alkaan en alkeen, zuurstof en CO en CO2 bevat, waarna men het aldehyd uit dat tweede effluent afscheidt.1. A process for the preparation of an unsaturated aldehyde from the corresponding alkane under the influence of an appropriate catalyst, optionally in the presence of steam, to dehydrogenate the corresponding olefin to give an effluent containing the olefin, hydrogen, CO and CO2 and contains unreacted alkane, characterized in that this effluent, optionally mixed with steam, is passed over an oxidation catalyst under conditions suitable for the formation of the unsaturated aldehyde to give an effluent which contains unsaturated aldehyde, unreacted alkane and olefin, oxygen and contains CO and CO2, after which the aldehyde is separated from that second effluent. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij 15 het alkaan propaan en het aldehyd acroleien is, met het kenmerk, dat men een mengsel van propaan en stoom met een molverhouding tussen 2:1 en 1:10 bij een temperatuur tussen 400° en 700°C en een druk tot 10 ato over een katalysator leidt die een edelmetaal of een-metaaloxyde als werkzaam bestanddeel heeft.2. Process according to claim 1, wherein the alkane is propane and the aldehyde acrolein, characterized in that a mixture of propane and steam with a molar ratio between 2: 1 and 1:10 at a temperature between 400 ° and 700 ° C and a pressure of up to 10 atoms over a catalyst which has a noble metal or a metal oxide as the active ingredient. 3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het alkaanisobutaan en het aldehyd methacroleien is, met het kenmerk, dat men een mengsel van isobutaan en stoom met een molverhouding tussen 1:1 en 1:10 en een temperatuur tussen 300° en 700°C en een druk tussen 2 en 10 ato leidt over een katalysator 25 die een edelmetaal of een metaaloxyde als werkzaam bestanddeel heeft.Process according to claim 1, wherein the alkane isobutane and the aldehyde is methacrolein, characterized in that a mixture of isobutane and steam with a molar ratio between 1: 1 and 1:10 and a temperature between 300 ° and 700 ° C and a pressure between 2 and 10 ato passes over a catalyst 25 which has a precious metal or a metal oxide as the active ingredient. 4. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat na afscheiden van het aldehyd uit het effluent van de oxydatie ook het bij de dehydrogenering 30 ontstane waterstof, de bij de oxydatie niet verbruikte zuurstof en de in beide trappen ontstane CO en CO2 uit dat effluent afgescheiden worden, en dat het overblijvende gasmengsel als voeding naar de dehydrogenering teruggevoerd wordt.4. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that after separating the aldehyde from the oxidation effluent, the hydrogen formed during dehydrogenation, the oxygen not consumed during the oxidation and the CO and CO2 formed in both stages are separated from that effluent, and the residual gas mixture is recycled as feed to the dehydrogenation. 5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het 35 kenmerk, dat zuurstof en waterstof uit het effluent van de oxydatie afgescheiden worden door ze onder invloed van een oxydatie- 8301303 ~ . 27 katalysator met met elkaar te laten reageren onder omstandigheden waarbij het waterstof selectief geoxydeerd wordt maar aanwezig alkaan en alkeen in hoofdzaak niet aangetast worden.5. Process according to claim 4, characterized in that oxygen and hydrogen are separated from the oxidation effluent by being subjected to oxidation. 27 react with each other under conditions where the hydrogen is selectively oxidized but the alkane and olefin present are substantially unaffected. 6. Werkwijze volgens conclusie 4, met het 5 kenmerk, dat uit het effluent van de oxydatie het alkaan en het alkeen afgescheiden worden door absorptie in een vloeistof, welke daarna gestript wordt, en dat het alkaan en alkeen als voeding naar de dehydrogenering teruggevoerd worden.6. Process according to claim 4, characterized in that the alkane and the olefin are separated from the effluent of the oxidation by absorption in a liquid, which is subsequently stripped, and that the alkane and olefin are recycled as feed to the dehydrogenation . 7. Werkwijze volgens een der conclusies 10. t/m 3, met het kenmerk, dat het effluent van de dehydrogene ring met moleculaire zuurstof gemengd en over een oxydatie-katalysator gevoerd wordt onder omstandigheden waarbij het waterstof selectief geoxydeerd wordt terwijl alkaan, alkeen en andere koolwaterstoffen in hoofdzaak niet aangetast worden, 15 waarna men de oxydatie tot aldehyd uitvoert.Process according to any one of Claims 10 to 3, characterized in that the effluent from the dehydrogenic ring is mixed with molecular oxygen and passed over an oxidation catalyst under conditions where the hydrogen is selectively oxidized while alkane, olefin and other hydrocarbons are substantially unaffected, after which the oxidation to aldehyde is carried out. 8. Werkwijze volgens een der conclusies 1 t/m 4, met het kenmerk, dat uit het effluent van de dehydrogenering het alkeen geconcentreerd wordt.Process according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the olefin is concentrated from the effluent of the dehydrogenation. 9. Werkwijze in hoofdzaak volgens beschrij-20 ving en/of voorbeelden. 83013039. Method mainly according to description and / or examples. 8301303
NL8301303A 1982-04-14 1983-04-14 METHOD FOR CONVERTING ALKANES TO UNSATURATED ALDEHYDES NL8301303A (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/368,196 US4413147A (en) 1982-04-14 1982-04-14 Conversion of isobutane to methacrolein
US36819682 1982-04-14
US42007782 1982-09-20
US06/420,077 US4535188A (en) 1982-04-14 1982-09-20 Conversion of isobutane to methacrolein
US46852483 1983-02-22
US06/468,524 US4532365A (en) 1982-09-20 1983-02-22 Conversion of alkanes to unsaturated aldehydes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8301303A true NL8301303A (en) 1983-11-01

Family

ID=27408852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8301303A NL8301303A (en) 1982-04-14 1983-04-14 METHOD FOR CONVERTING ALKANES TO UNSATURATED ALDEHYDES

Country Status (8)

Country Link
AU (1) AU560458B2 (en)
BR (1) BR8301915A (en)
CA (1) CA1217502A (en)
DE (1) DE3313573A1 (en)
FR (1) FR2525212B1 (en)
GB (1) GB2118939B (en)
IT (1) IT1167404B (en)
NL (1) NL8301303A (en)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0117146B1 (en) * 1983-02-22 1986-12-30 The Halcon Sd Group, Inc. Conversion of propane to acrylic acid
DE3800991A1 (en) * 1988-01-15 1989-07-27 Basf Ag METHOD FOR THE PRODUCTION OF (ALPHA), (BETA) -MONOOLEFINICALLY UNSATURATED 3 TO 4 C-ATOMES CONTAINING CARBONIC ACIDS BY GAS PHASE OXIDATION
DE59603316D1 (en) * 1995-03-10 1999-11-18 Basf Ag Process for the production of acrolein, acrylic acid or a mixture of propane
US6492548B1 (en) 1996-04-01 2002-12-10 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Process for the oxidation of alkanes
AU2552697A (en) * 1996-04-01 1997-10-22 Jonathan Lester Brockwell Processes for the oxidation of alkanes
DE19837519A1 (en) * 1998-08-19 2000-02-24 Basf Ag Production of acrolein and/or acrylic acid involves two stage catalytic oxydehydrogenation of propane, using air as the oxygen source and removing nitrogen from residual gas before recycling
DE19837517A1 (en) 1998-08-19 2000-02-24 Basf Ag Production of acrolein and/or acrylic acid involves two stage catalytic oxydehydrogenation of propane, using modified air with less nitrogen and more oxygen than normal air as the oxygen source
BR0111702B1 (en) 2000-06-14 2012-01-10 process for the preparation of acrolein and / or acrylic acid from propane and / or propene.
DE10028582A1 (en) * 2000-06-14 2001-12-20 Basf Ag Production of acrolein or acrylic acid from propane, involves partial gas-phase dehydrogenation, removal of hydrogen and partial gas-phase oxidation of propene with nitrogen as diluent, and recycling of unreacted propane
JP4456862B2 (en) 2001-06-29 2010-04-28 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Process for producing methacrylic acid from iso-butane
CN1246269C (en) 2001-06-29 2006-03-22 巴斯福股份公司 Method for producing methacrolein from isobutane
DE10131297A1 (en) * 2001-06-29 2003-01-09 Basf Ag Production of partial (ammo)oxidation products of an olefinic hydrocarbon, useful for acrolein/acrylic acid from propane, comprises intermittent supplementation of olefin from another source.
DE10316039A1 (en) 2003-04-07 2004-10-21 Basf Ag Preparation of at least one partial oxidation and/or ammoxidation product of a hydrocarbon e.g. isobutane involves partially dehydrogenating saturated hydrocarbon under heterogeneous catalysis
US8431743B2 (en) 2004-07-01 2013-04-30 Basf Aktiengesellschaft Preparation of acrylic acid by heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of propylene
US7705181B2 (en) 2005-03-01 2010-04-27 Basf Akiengesellschaft Process for removing methacrylic acid from liquid phase comprising acrylic acid as a main constituent and target product, and methacrylic acid as a secondary component
US7601866B2 (en) 2005-03-01 2009-10-13 Basf Aktiengesellschaft Process for removing methacrolein from liquid phase comprising acrylic acid as a main constituent and target product, and methacrolein as a secondary component
DE502006003491D1 (en) 2005-11-03 2009-05-28 Basf Se METHOD FOR THE STABLE OPERATION OF A CONTINUOUS EXTRACTION PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ACROLEINE, OR ACRYLIC ACID OR THEIR PROPANE MIXTURE
EP1951650A1 (en) * 2005-11-24 2008-08-06 Basf Se Process for preparing acrolein or acrylic acid or a mixture thereof from propane
KR101370749B1 (en) * 2005-11-24 2014-03-06 바스프 에스이 Process for preparing acrolein or acrylic acid or a mixture thereof from propane
DE102005062026A1 (en) 2005-12-22 2007-06-28 Basf Ag Catalytic partial gas phase oxidation of propylene to acrylic acid comprises introducing propylene, oxygen and inert dilution gas into first reaction zone, adding secondary gas and introducing the mixture into second reaction stage
DE102005062010A1 (en) 2005-12-22 2007-06-28 Basf Ag Heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of propylene to acrylic acid comprises introducing a reaction gas mixture into a reaction zone, and transferring the product gas mixture into a condensed phase and a separation zone
DE102006024901A1 (en) 2006-05-24 2007-11-29 Basf Ag Preparing acrylic acid comprises supplying propane gas to a zone to give a gas containing e.g. propylene, supplying molecular oxygen, feeding oxidation reactor with another gas containing e.g. propylene and subjecting the gas to oxidation
DE102007006647A1 (en) 2007-02-06 2008-08-07 Basf Se Process for the regeneration of a catalyst bed deactivated in the context of a heterogeneously catalyzed partial dehydrogenation of a hydrocarbon
WO2009028292A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Nippon Shokubai Co., Ltd. Process for producing acrylic acid
DE102007043759A1 (en) 2007-09-13 2008-09-11 Basf Se Procedure for continuous separation of target product in the form of fine particle of crystallisate, comprises indirectly operating a heat exchanger having primary and secondary areas, which are spatially separated with one another
BE1018537A3 (en) 2007-09-13 2011-03-01 Basf Se METHOD FOR OPERATING A CONTINUOUS SEPARATION OF TARGET PRODUCT X IN THE FORM OF A FINALLY DIVIDED CRYSTALLISATE
DE102007043748A1 (en) 2007-09-13 2008-09-11 Basf Se Method for separating target product i.e. acrylic acid, methacrylic acid, p-xylene or N-vinylpyrrolidone in form of fine crystallized product, involves utilizing heat exchanger, where heat flow is gathered from heat exchanger
DE102007043758A1 (en) 2007-09-13 2008-10-23 Basf Se Target product continuous separating operation in form of fine crystals from liquid phase, includes heat exchanger having secondary space and primary space
DE102008044946B4 (en) 2008-08-29 2022-06-15 Evonik Superabsorber Gmbh Use of foam bodies in oxidation reactors for the production of unsaturated carboxylic acids
FR2952053B1 (en) 2009-11-02 2011-12-16 Air Liquide PROCESS AND DEVICE FOR PRODUCING ALKENES DERIVATIVES

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3161670A (en) * 1960-12-12 1964-12-15 Shell Oil Co Preparation of olefinic compounds
BE623670R (en) * 1962-07-06 1963-04-16 Stamicarbon Process for preparing acrolein or methacrolein by catalytic oxidation of propene or isobutene
GB1426303A (en) * 1972-08-25 1976-02-25 Ube Industries Catalyst and process for oxidation of ammoxidation of olefin mixtures
GB1467865A (en) * 1973-07-27 1977-03-23 Basf Ag Catalytic oxidation or ammoxidation of a-olefins to alpha,beta- olefinically unsaturated aldehydes acids or nitriles
JPS5341648B2 (en) * 1974-12-06 1978-11-06
US4335264A (en) * 1976-07-07 1982-06-15 E. I. Du Pont De Nemours And Company High yield, low byproduct α, β-unsaturated aldehydes from olefins
US4217309A (en) * 1978-06-12 1980-08-12 Ube Industries, Ltd. Process for producing methacrolein

Also Published As

Publication number Publication date
AU560458B2 (en) 1987-04-09
GB2118939A (en) 1983-11-09
DE3313573A1 (en) 1983-10-20
DE3313573C2 (en) 1987-05-07
IT1167404B (en) 1987-05-13
GB8310123D0 (en) 1983-05-18
GB2118939B (en) 1986-04-30
BR8301915A (en) 1983-12-20
IT8348091A0 (en) 1983-04-13
FR2525212A1 (en) 1983-10-21
CA1217502A (en) 1987-02-03
FR2525212B1 (en) 1986-12-05
AU1349283A (en) 1983-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8301303A (en) METHOD FOR CONVERTING ALKANES TO UNSATURATED ALDEHYDES
US4532365A (en) Conversion of alkanes to unsaturated aldehydes
US4413147A (en) Conversion of isobutane to methacrolein
EP0117146B1 (en) Conversion of propane to acrylic acid
KR100886032B1 (en) Method for producing partial oxidation products and/or partial ammoxidation products of at least one olefinic hydrocarbon
US4535188A (en) Conversion of isobutane to methacrolein
EP0938463B1 (en) Processes for the oxidation of alkanes
KR100974127B1 (en) Partial dehydrogenation method using continuous heterogeneous catalysis
US3192259A (en) Production of alpha, beta-unsaturated oxygen-containing compounds
US4309361A (en) Ammoxidation of olefins with novel antimonate catalysts
KR100539573B1 (en) Two stage process for the production of unsaturated carboxylic acids by oxidation of lower unsaturated hydrocarbons
BE1008832A6 (en) Process and catalyst dehydrogenation antioxidant compounds and paraffins alkylaromatic.
USRE32082E (en) Conversion of isobutane to methacrolein
US8080686B2 (en) Integrated process for preparing a carboxylic acid from an alkane
JP2010018629A (en) Oxidation method
US6492548B1 (en) Process for the oxidation of alkanes
US4939286A (en) Promoted bismuth cerium molybdate catalysts
US8981157B2 (en) Gas phase heterogeneous catalytic oxidation of alkanes to aliphatic ketones and/or other oxygenates
US4921828A (en) Antimony promoted bismuth cerium molybdate catalysts
KR20050065314A (en) Improved process for the selective (amm)oxidation of lower molecular weight alkanes and alkenes
EP0002626A2 (en) Ammoxidation of olefins with novel antimonate catalysts
US3337618A (en) Preparation and recovery of acetic acid
EP2143704A1 (en) An integrated process for preparing a carboxylic acid from an alkane
US3159680A (en) kister
JP7384995B2 (en) Method for producing 1,3-butadiene

Legal Events

Date Code Title Description
A85 Still pending on 85-01-01
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed