Claims (24)
1. Способ получения акролеина, акриловой кислоты или их смеси из пропана, в соответствии с которым1. A method of producing acrolein, acrylic acid, or a mixture thereof from propane, according to which
A) в первую реакционную зону А вводят по меньшей мере два образующих реакционный газ А, содержащих пропан газообразных исходных потока, по меньшей мере один из которых содержит свежий пропан,A) in the first reaction zone A is introduced at least two forming the reaction gas A containing propane gaseous feed stream, at least one of which contains fresh propane,
реакционный газ А пропускают по меньшей мере через один слой катализатора реакционной зоны А, в котором вследствие частичного гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана образуются молекулярный водород и пропилен,reaction gas A is passed through at least one catalyst bed of reaction zone A, in which molecular hydrogen and propylene are formed due to partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane,
в реакционную зону А вводят молекулярный кислород, который окисляет содержащийся в реакционном газе А молекулярный водород до водяного пара, иmolecular oxygen is introduced into the reaction zone A, which oxidizes the molecular hydrogen contained in the reaction gas A to water vapor, and
из реакционной зоны А отбирают газообразный продукт А, содержащий молекулярный водород, водяной пар, пропилен и пропан,gaseous product A containing molecular hydrogen, water vapor, propylene and propane is taken from reaction zone A
B) отбираемый из реакционной зоны А газообразный продукт А при подаче молекулярного кислорода используют в реакционной зоне В для питания по меньшей мере одного реактора окисления реакционным газом В, содержащим молекулярный водород, водяной пар, пропан, пропилен и молекулярный кислород, и содержащийся в реакционном газе В пропилен подвергают в реакционной зоне В гетерогенно-катализируемому частичному газофазному окислению, получая газообразный продукт В, содержащий акролеин, акриловую кислоту или их смесь в качестве целевого продукта, непревращенный пропан, молекулярный водород, водяной пар и диоксид углерода в качестве побочных продуктов, а также другие побочные компоненты с температурой кипения ниже и выше точки кипения воды,B) the gaseous product A withdrawn from the reaction zone A when molecular oxygen is supplied is used in the reaction zone B to supply at least one oxidation reactor with a reaction gas B containing molecular hydrogen, water vapor, propane, propylene and molecular oxygen, and contained in the reaction gas In propylene, a heterogeneous-catalyzed partial gas-phase oxidation is subjected to reaction zone B to produce gaseous product B containing acrolein, acrylic acid, or a mixture thereof as the target product non-converted propane, molecular hydrogen, water vapor and carbon dioxide as by-products, as well as other by-products with boiling points below and above the boiling point of water,
C) газообразный продукт В выводят из реакционной зоны В и в первой зоне разделения I выделяют содержащиеся в нем целевой продукт, воду и побочные компоненты с температурой кипения выше точки кипения воды, причем остающийся после их выделения остаточный газ I содержит непревращенный пропан, диоксид углерода, молекулярный водород, побочные компоненты с температурой кипения ниже точки кипения воды, а также, при необходимости, непревращенные в реакционной зоне В пропилен и молекулярный кислород,C) the gaseous product B is removed from the reaction zone B and in the first separation zone I the target product, water and side components contained therein are isolated with a boiling point above the boiling point of water, the residual gas I remaining after their isolation contains unconverted propane, carbon dioxide, molecular hydrogen, side components with a boiling point below the boiling point of water, and, if necessary, propylene and molecular oxygen not converted in reaction zone B,
D) остаточный газ I подвергают во второй зоне разделения II дополнительной обработке 1, состоящей в отмывке содержащегося в нем диоксида углерода и, при необходимости, конденсации, при необходимости, оставшейся в нем воды,D) the residual gas I is subjected in the second separation zone II to an additional treatment 1, which consists in washing the carbon dioxide contained therein and, if necessary, condensing, if necessary, the remaining water in it,
в качестве операции дополнительной обработки 2 из производственного процесса выводят частичное количество остаточного газа I,as an additional processing operation 2, a partial amount of residual gas I is withdrawn from the production process,
остаточный газ I подвергают, при необходимости, выполняемой в третьей зоне разделения III дополнительной обработке 3, состоящей в выделении содержащегося в нем молекулярного водорода посредством разделительной мембраны, иthe residual gas I is subjected, if necessary, to an additional treatment 3, which is carried out in the third separation zone III, which consists in isolating the molecular hydrogen contained therein by means of a separation membrane, and
в качестве, при необходимости, выполняемой операции дополнительной обработки 4 химически восстанавливают, при необходимости, содержащийся в остаточном газе I молекулярный кислород,as, if necessary, the operation of the additional processing 4 is chemically reduced, if necessary, the molecular oxygen contained in the residual gas I,
причем операции дополнительной обработки 1-4 выполняют в произвольной последовательности, иmoreover, the operations of the additional processing 1-4 are performed in random order, and
Е) содержащий непревращенный пропан остаточный газ I после выполнения операций дополнительной обработки 1 и 2, а также, при необходимости, 3 и/или 4 возвращают в реакционную зону А в качестве по меньшей мере одного из по меньшей мере двух содержащих пропан исходных потоков,E) residual gas I containing unconverted propane after completing additional processing steps 1 and 2, and also, if necessary, 3 and / or 4, is returned to reaction zone A as at least one of at least two propane-containing feed streams,
отличающийся тем, чтоcharacterized in that
в реакционной зоне А осуществляют окисление определенного количества (М) молекулярного водорода до водяного пара, которое составляет по меньшей мере 5 мол.%, но не более 95 мол.% от суммарного количества производимого в реакционной зоне А и, при необходимости, вводимого в нее молекулярного водорода.in the reaction zone A, a certain amount (M) of molecular hydrogen is oxidized to water vapor, which is at least 5 mol%, but not more than 95 mol% of the total amount produced in the reaction zone A and, if necessary, introduced into it molecular hydrogen.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество (М) молекулярного водорода, окисляемого в реакционной зоне А до водяного пара, составляет по меньшей мере 10 мол.%, но не более 90 мол.% от суммарного количества производимого в реакционной зоне А и, при необходимости, вводимого в нее молекулярного водорода.2. The method according to claim 1, characterized in that the amount (M) of molecular hydrogen oxidized in the reaction zone A to water vapor is at least 10 mol%, but not more than 90 mol% of the total amount produced in the reaction zone A and, if necessary, introduced into it molecular hydrogen.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество (М) молекулярного водорода, окисляемого в реакционной зоне А до водяного пара, составляет по меньшей мере 20 мол.%, но не более 80 мол.% от суммарного количества производимого в реакционной зоне А и, при необходимости, вводимого в нее молекулярного водорода.3. The method according to claim 1, characterized in that the amount (M) of molecular hydrogen oxidized in the reaction zone A to water vapor is at least 20 mol.%, But not more than 80 mol.% Of the total amount produced in the reaction zone A and, if necessary, introduced into it molecular hydrogen.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество (М) молекулярного водорода, окисляемого в реакционной зоне А до водяного пара, составляет по меньшей мере 40 мол.%, но не более 60 мол.% от суммарного количества производимого в реакционной зоне А и, при необходимости, вводимого в нее молекулярного водорода.4. The method according to claim 1, characterized in that the amount (M) of molecular hydrogen oxidized in the reaction zone A to water vapor is at least 40 mol.%, But not more than 60 mol.% Of the total amount produced in the reaction zone A and, if necessary, introduced into it molecular hydrogen.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционный газ В, используемый для подачи по меньшей мере в один реактор окисления, содержит5. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas B, used to supply at least one oxidation reactor, contains
от 4 до 25 об.% пропилена,from 4 to 25 vol.% propylene,
от 6 до 70 об.% пропана,from 6 to 70 vol.% propane,
от 5 до 60 об.% воды,from 5 to 60 vol.% water,
от 8 до 65 об.% кислорода иfrom 8 to 65 vol.% oxygen and
от 0,3 до 20 об.% водорода.from 0.3 to 20 vol.% hydrogen.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционный газ В, используемый для подачи по меньшей мере в один реактор окисления, содержит6. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas B, used to supply at least one oxidation reactor, contains
от 6 до 15 об.% пропилена,from 6 to 15 vol.% propylene,
от 6 до 60 об.% пропана,from 6 to 60 vol.% propane,
от 5 до 30 об.% воды,from 5 to 30 vol.% water,
от 8 до 35 об.% кислорода иfrom 8 to 35 vol.% oxygen and
от 2 до 18 об.% водорода.from 2 to 18 vol.% hydrogen.
7. Способ по п.5, отличающийся тем, что молярное отношение V1 содержащегося в реакционном газе В пропана к содержащемуся в реакционном газе В пропилену составляет от 1:1 до 9:1.7. The method according to claim 5, characterized in that the molar ratio of V 1 contained in the propane in the reaction gas B to the propylene contained in the reaction gas B is from 1: 1 to 9: 1.
8. Способ по п.5, отличающийся тем, что молярное отношение V1 содержащегося в реакционном газе В пропана к содержащемуся в реакционном газе В пропилену составляет от 1:1 до 7:1.8. The method according to claim 5, characterized in that the molar ratio of V 1 contained in the propane in the reaction gas B to the propylene contained in the reaction gas B is from 1: 1 to 7: 1.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что источником молекулярного кислорода, необходимого для использования в реакционной зоне В, служит чистый молекулярный кислород или смесь молекулярного кислорода с инертным газом, содержащая не более 10 об.% инертного газа.9. The method according to claim 1, characterized in that the source of molecular oxygen necessary for use in reaction zone B is pure molecular oxygen or a mixture of molecular oxygen with an inert gas containing not more than 10 vol.% Inert gas.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что источником молекулярного кислорода, необходимого для использования в реакционной зоне А, служит чистый молекулярный кислород или смесь молекулярного кислорода с инертным газом, содержащая не более 10 об.% инертного газа.10. The method according to claim 1, characterized in that the source of molecular oxygen necessary for use in reaction zone A is pure molecular oxygen or a mixture of molecular oxygen with an inert gas containing not more than 10 vol.% Inert gas.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что источником молекулярного кислорода, необходимого для использования в реакционной зоне А, служит воздух, а источником молекулярного кислорода, необходимого для использования в реакционной зоне В, служит чистый молекулярный кислород или смесь молекулярного кислорода с инертным газом, содержащая не более 10 об.% инертного газа.11. The method according to claim 1, characterized in that the source of molecular oxygen necessary for use in the reaction zone A is air, and the source of molecular oxygen necessary for use in the reaction zone B is pure molecular oxygen or a mixture of molecular oxygen with an inert gas containing not more than 10 vol.% inert gas.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционный газ В, используемый для подачи по меньшей мере в один реактор окисления, содержит от 0,1 до 30 об.% диоксида углерода.12. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas B, used to feed at least one oxidation reactor, contains from 0.1 to 30 vol.% Carbon dioxide.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционный газ В, используемый для подачи по меньшей мере в один реактор окисления, содержит от 1 до 20 об.% диоксида углерода.13. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas B, used to supply at least one oxidation reactor, contains from 1 to 20 vol.% Carbon dioxide.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционный газ В, используемый для подачи по меньшей мере в один реактор окисления, содержит ≤5 об.% молекулярного азота.14. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas B used to feed at least one oxidation reactor contains ≤5 vol.% Molecular nitrogen.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционная зона А является адиабатической.15. The method according to claim 1, characterized in that the reaction zone A is adiabatic.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционная зона А выполнена в виде полочного реактора.16. The method according to claim 1, characterized in that the reaction zone A is made in the form of a shelf reactor.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно обработанный остаточный газ I, возвращаемый в реакционную зону А, содержит молекулярный кислород, водяной пар, молекулярный водород, монооксид углерода и диоксид углерода.17. The method according to claim 1, characterized in that the additionally treated residual gas I, returned to the reaction zone A, contains molecular oxygen, water vapor, molecular hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно обработанный остаточный газ I, возвращаемый в реакционную зону А, содержит от 5 до 15 об.% диоксида углерода.18. The method according to claim 1, characterized in that the additionally treated residual gas I, returned to the reaction zone A, contains from 5 to 15 vol.% Carbon dioxide.
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что отмывку диоксида углерода из остаточного газа I осуществляют посредством водного раствора карбоната калия.19. The method according to claim 1, characterized in that the washing of carbon dioxide from residual gas I is carried out by means of an aqueous solution of potassium carbonate.
20. Способ по п.1, отличающийся тем, что отмывку диоксида углерода из остаточного газа I осуществляют под давлением от 3 до 50 бар.20. The method according to claim 1, characterized in that the washing of carbon dioxide from residual gas I is carried out under a pressure of from 3 to 50 bar.
21. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зоне разделения I из газообразного продукта В отделяют воду в количестве, составляющем по меньшей мере 70 мол.% от количества образующейся в реакционной зоне В воды.21. The method according to claim 1, characterized in that in the separation zone I from the gaseous product B, water is separated in an amount of at least 70 mol% of the amount of water generated in the reaction zone B.
22. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зоне разделения I из газообразного продукта В отделяют воду в количестве, составляющем по меньшей мере 90 мол.% от количества образующейся в реакционной зоне В воды.22. The method according to claim 1, characterized in that in the separation zone I from the gaseous product B, water is separated in an amount of at least 90 mol% of the amount of water generated in the reaction zone B.
23. Способ по одному из пп.1-22, отличающийся тем, что количество пропана, содержащегося в выводимом в единицу времени из производственного процесса остаточном газе I, составляет менее 30 мол.% в пересчете на количество вводимого в производственный процесс в единицу времени свежего пропана.23. The method according to one of claims 1 to 22, characterized in that the amount of propane contained in the residual gas I removed per unit time from the production process is less than 30 mol%, calculated on the amount of fresh introduced into the production process per unit time propane.
24. Способ по одному из пп.1-22, отличающийся тем, что количество пропана, содержащегося в дополнительно обработанном остаточном газе I, возвращаемом в реакционную зону А, составляет по меньшей мере 90 мол.% от количества пропана, содержащегося в газообразном продукте В.
24. The method according to one of claims 1 to 22, characterized in that the amount of propane contained in the additionally treated residual gas I returned to reaction zone A is at least 90 mol% of the amount of propane contained in the gaseous product B .