RU2430083C9 - Method of producing acrylic acid from propane - Google Patents

Method of producing acrylic acid from propane Download PDF

Info

Publication number
RU2430083C9
RU2430083C9 RU2008125147/04A RU2008125147A RU2430083C9 RU 2430083 C9 RU2430083 C9 RU 2430083C9 RU 2008125147/04 A RU2008125147/04 A RU 2008125147/04A RU 2008125147 A RU2008125147 A RU 2008125147A RU 2430083 C9 RU2430083 C9 RU 2430083C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
reaction zone
propane
reaction
vol
Prior art date
Application number
RU2008125147/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2430083C2 (en
RU2008125147A (en
Inventor
Отто МАХХАММЕР (DE)
Отто Маххаммер
Клаус Йоахим МЮЛЛЕР-ЭНГЕЛЬ (DE)
Клаус Йоахим МЮЛЛЕР-ЭНГЕЛЬ
Мартин ДИТЕРЛЕ (DE)
Мартин ДИТЕРЛЕ
Original Assignee
Басф Се
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 DE102005056377A external-priority patent/DE102005056377A1/en
Application filed by Басф Се filed Critical Басф Се
Publication of RU2008125147A publication Critical patent/RU2008125147A/en
Publication of RU2430083C2 publication Critical patent/RU2430083C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2430083C9 publication Critical patent/RU2430083C9/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: according to the method: A) at least two initial gas streams containing propane, which form the reaction gas A, are fed into a reaction zone A, where one of said gas streams contains fresh propane; the reaction gas A is passed through at least one catalyst layer in reaction zone A in which partial heterogeneously catalysed dehydrogenation of propane results in formation of molecular hydrogen and propylene; molecular oxygen is fed into reaction zone A and oxidises molecular hydrogen in the reaction gas A to water vapour, and a gaseous product A is collected from reaction zone A, said product containing molecular hydrogen, water vapour, propylene and propane; B) the gaseous product A collected from the reaction zone A, while feeding molecular oxygen, is used in reaction zone B to supply at least one oxidation reactor with reaction gas B which contains molecular hydrogen, water vapour, propane, propylene and molecular oxygen, and propylene contained in reaction gas B undergoes two-step heterogeneously catalysed partial gas-phase oxidation in reaction zone B to obtain a gaseous product B containing acrylic acid as the end product, unconverted propane, molecular hydrogen, water vapour and carbon dioxide as by-products, as well as other secondary components with boiling point lower or higher the boiling point of water; C) gaseous product B is output from the reaction zone B and acrylic acid, water and secondary components with boiling point higher than that of water contained therein are separated in a first separation zone I through fractional condensation or absorption, wherein the residual gas I contains unconverted propane, carbon dioxide, molecular hydrogen, secondary components with boiling point lower than that of water, as well as, if necessary, propylene and molecular oxygen not converted in reaction zone B; D) residual gas I undergoes further treatment by washing carbon dioxide contained therein, separation of a partial amount of residual gas I, as well as, if necessary, separation of molecular hydrogen contained in the residual gas I using a separating membrane; E) after further treatment, unconverted propane-containing residual gas I is returned to reaction zone A as at least one of at least two propane-containing initial streams, where in reaction zone A, a certain amount (M) of molecular hydrogen is oxidised to water vapour, which makes up at least 35 mol % but not more than 65 mol % of the total amount of molecular hydrogen produced in reaction zone A and, if necessary, fed into said reaction zone A.
EFFECT: improved method of producing acrylic acid from propane.
22 cl, 1 ex

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения акролеина, акриловой кислоты или их смеси из пропана, в соответствии с которым:The present invention relates to a method for producing acrolein, acrylic acid, or a mixture thereof from propane, in accordance with which:

А) - 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, at least two reaction gas forming A are introduced, containing propane gaseous feed streams, 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, и- molecular 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,- from the reaction zone A, a gaseous product A is selected containing molecular hydrogen, water vapor, propylene and propane,

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 In the reaction zone B, propylene is subjected to a heterogeneously catalyzed partial gas-phase oxidation in the reaction zone B to obtain a gaseous product B containing acrolein, acrylic acid, or a mixture thereof as the target product a, unconverted 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, и- the residual gas I is subjected, if necessary, to an additional treatment 3, carried out in the third separation zone III, consisting in the release of 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 (циркуляционный газ I) 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 (circulating gas I) is returned to reaction zone A as at least one of at least at least two propane-containing feed streams.

Акриловая кислота является важным химикатом, используемым, в частности, в качестве мономера для синтеза полимеров, которые, например, в виде дисперсий в водной среде, находят применение в качестве связующих. Кроме того, полимеры акриловой кислоты используют в качестве суперпоглотителей влаги в сфере гигиены и других сферах.Acrylic acid is an important chemical, used, in particular, as a monomer for the synthesis of polymers, which, for example, in the form of dispersions in an aqueous medium, are used as binders. In addition, acrylic acid polymers are used as super absorbers of moisture in the field of hygiene and other fields.

Акролеин является важным промежуточным продукт, используемым, например, для получения глутарового альдегида, метионина, 1,3-пропандиола, 3-пиколина, фолиевой кислоты и акриловой кислоты.Acrolein is an important intermediate used, for example, to produce glutaraldehyde, methionine, 1,3-propanediol, 3-picoline, folic acid and acrylic acid.

Способ получения акролеина, акриловой кислоты или их смеси из пропана, аналогичный способу указанного в начале описания, известен, например из немецкой заявки на патент DE-A 3313573 и европейской заявки на патент ЕР-А 117146.A method for producing acrolein, acrylic acid, or a mixture thereof from propane, similar to the method indicated at the beginning of the description, is known, for example, from German patent application DE-A 3313573 and European patent application EP-A 117146.

Предлагаемый в изобретении способ отличается от подобных ему способов, приведенных в немецкой заявке на патент DE-A 102004032129, европейской заявке на патент ЕР-А 731077, немецких заявках на патент DE-A 102005049699, DE-A 102005052923, международных заявках WO 01/96271, WO 03/011804, WO 03/076370, WO 01/96270, немецких заявках на патент DE-А 102005009891, DE-A 102005013039, DE-A 102005022798, DE-A 102005009885, DE-A 102005010111, DE-A 10245585, DE-A 10316039 и международной заявке WO 03/011804, прежде всего отсутствием промежуточного разделения отбираемого из реакционной зоны А газообразного продукта А перед его подачей в реакционную зону В. Преимущество отсутствия подобного промежуточного разделения (прежде всего при его осуществлении термическими методами) состоит в исключении обычно сопровождающих его потерь ценных продуктов и энергии, а также затрат на оборудование. Однако полностью отказаться от подобного промежуточного разделения не удается и в случае использования способа, указанного в начале описания. Напротив, как и любая другая технология, предусматривающая циркуляцию газовых потоков, способ, указанный в начале описания, требует выведения из производственного процесса не только, по меньшей мере, одного целевого продукта, но и, по меньшей мере, одного побочного компонента. Тем не менее способ, указанный в начале описания, оказывается предпочтительным в случае перемещения места выделения побочных компонентов ближе к месту выделения целевого продукта, то есть в ту зону осуществления производственного процесса, в которой для достижения конечной цели так или иначе приходится использовать материальные и тепловые градиенты, требующие соответствующих энергетических и капитальных затрат. Подобное перемещение обусловливает снижение общих издержек, необходимых для проведения рассматриваемого производственного процесса в целом.The method proposed in the invention differs from similar methods described in German patent application DE-A 102004032129, European patent application EP-A 731077, German patent applications DE-A 102005049699, DE-A 102005052923, international applications WO 01/96271 , WO 03/011804, WO 03/076370, WO 01/96270, German patent applications DE-A 102005009891, DE-A 102005013039, DE-A 102005022798, DE-A 102005009885, DE-A 102005010111, DE-A 10245585, DE-A 10316039 and international application WO 03/011804, primarily the absence of an intermediate separation of the gaseous product A taken from the reaction zone A before it is fed to the reaction zone B. Advantage The reason for the absence of such an intermediate separation (primarily during its implementation by thermal methods) consists in eliminating the losses of valuable products and energy that usually accompany it, as well as equipment costs. However, it is not possible to completely abandon such an intermediate separation in the case of using the method indicated at the beginning of the description. On the contrary, like any other technology involving the circulation of gas streams, the method indicated at the beginning of the description requires removing from the production process not only at least one target product, but also at least one side component. Nevertheless, the method indicated at the beginning of the description turns out to be preferable in case of moving the place of separation of side components closer to the place of isolation of the target product, that is, to that area of the production process, in which to achieve the final goal one way or another it is necessary to use material and thermal gradients requiring appropriate energy and capital costs. Such a movement leads to a decrease in the total costs required for the production process under consideration as a whole.

Особым побочным компонентом рассматриваемой технологии с циркуляцией газовых потоков является образующийся в реакционной зоне А молекулярный водород.A special side component of this technology with the circulation of gas flows is the molecular hydrogen formed in reaction zone A.

В отличие от экзотермического гетерогенно-катализируемого окислительного дегидрирования углеводородов в присутствии кислорода, при осуществлении которого отсутствует промежуточное образование свободного водорода (водород, отщепляемый от подвергаемого дегидрированию углеводорода, непосредственно образует воду), соответственно свободный водород не поддается аналитическому обнаружению, под осуществляемым в реакционной зоне А гетерогенно-катализируемым дегидрированием подразумевается «традиционное» дегидрирование, которое в противоположность окислительному дегидрированию протекает с эндотермическим тепловым эффектом (следующей стадией гетерогенно-катализируемого дегидрирования может являться экзотермическое сгорание водорода в реакционной зоне А) и, по меньшей мере, промежуточным образованием свободного молекулярного водорода. Осуществление подобного процесса, как правило, требует использования иных реакционных условий и иных катализаторов, нежели проведение указанного выше окислительного дегидрирования.In contrast to exothermic heterogeneously catalyzed oxidative dehydrogenation of hydrocarbons in the presence of oxygen, in which there is no intermediate formation of free hydrogen (hydrogen that is split off from the dehydrogenated hydrocarbon directly forms water), accordingly, free hydrogen cannot be analytically detected under carried out in reaction zone A heterogeneous-catalyzed dehydrogenation refers to "traditional" dehydrogenation, which in The opposite of oxidative dehydrogenation occurs with an endothermic thermal effect (the next stage of heterogeneously catalyzed dehydrogenation can be exothermic combustion of hydrogen in reaction zone A) and at least intermediate formation of free molecular hydrogen. The implementation of such a process, as a rule, requires the use of other reaction conditions and other catalysts than carrying out the above oxidative dehydrogenation.

Таким образом, в соответствии с рассматриваемой технологией в реакционной зоне А протекает реакция, которая сопровождается неизбежным выделением водорода. Поскольку выделяющийся в реакционной зоне А молекулярный водород не является реагентом, участвующим в осуществляемой в реакционной зоне В целевой реакции естественное потребление водорода согласно рассматриваемой технологии с циркуляцией газовых потоков отсутствует. Следовательно, решение, где и в какой форме следует выводить из производственного процесса с циркуляцией газовых потоков молекулярный водород, образующийся в реакционной зоне А (а также, при необходимости, добавляемый в реакционную зону А), полностью находится в компетенции производственников (в идеальном случае на моль образующегося в реакционной зоне А пропилена приходится моль выделяющегося при этом водорода).Thus, in accordance with the technology under consideration, a reaction proceeds in reaction zone A, which is accompanied by the inevitable release of hydrogen. Since molecular hydrogen released in the reaction zone A is not a reagent participating in the target reaction carried out in the reaction zone B, there is no natural hydrogen consumption according to the considered technology with circulation of gas flows. Therefore, the decision on where and in what form the molecular hydrogen generated in reaction zone A (and, if necessary, added to reaction zone A) should be taken out of the production process with circulation of gas flows is completely in the competence of the manufacturers (in the ideal case, a mole of propylene formed in reaction zone A accounts for a mole of hydrogen produced in this case).

Согласно публикациям рассматриваемого ниже уровня техники (см., например, патент США US 3161670, европейскую заявку на патент ЕР-А 117146, немецкую заявку на патент DE-A 3313573) в реакционной зоне А осуществляют рабочий режим, предполагающий отбор молекулярного кислорода, совместную подачу всего количества образующегося молекулярного водорода в качестве инертного газа в точку после зоны разделения I с последующим полным гетерогенно-катализируемым сгоранием водорода совместно с непревращенным в реакционной зоне В молекулярным кислородом, сопровождаемым образованием воды, и возвращение всей образовавшейся воды в реакционную зону А, а следовательно, выделение образовавшегося в реакционной зоне А молекулярного водорода, проводимое только при его втором пропускании через петлю контура и только в зоне разделения I в соответствующей окисленной форме, то есть в виде воды. Подобная технология страдает многочисленными недостатками. Во-первых, невыделенный молекулярный водород осложняет переработку реакционного газа В, поскольку он является взрывоопасным компонентом этого газа, характеризующимся как особой способностью к диффузии (некоторые конструкционные материалы способны пропускать молекулярный водород), так и выраженным потенциалом восстановления (собственные исследования показали, что присутствие повышенных количеств молекулярного водорода в реакционном газе В оказывает негативное влияние на срок службы катализаторов гетерогенно-катализируемого частичного газофазного окисления), а во-вторых, целевой продукт должен быть отделен в зоне разделения 1 от незначительного количества воды, что требует значительного расхода энергии, поскольку целевые продукты обладает повышенным сродством к воде (повышенные количества воды в реакционном газе В, как правило, уменьшают также срок службы катализаторов частичного окисления, как правило, содержащих окисленную форму молибдена (Мо), поскольку вода способствует возгонке оксидов молибдена). Кроме того, указанное сгорание водорода после зоны разделения 1 сопровождается локальным выделением весьма значительного количества тепла, которое трудно поддается оптимальной локальной утилизации. От рассмотренных выше проблем неотделимы проблемы, связанные с предпочтительным использованием избытка молекулярного кислорода по сравнению со стехиометрией целевой реакции, который необходим для пролонгирования срока службы используемых в реакционной зоне В катализаторов частичного окисления, однако, очевидно, влечет за собой повышенную взрывоопасность протекающего в этой реакционной зоне процесса (если целевым продуктом является акриловая кислота и к реакционному газу В предварительно добавляют все необходимое количество молекулярного кислорода, то молярное отношение содержащегося в реакционном газе В молекулярного кислорода к содержащемуся в нем пропилену должно составлять, по меньшей мере, более 1,5:1 с учетом полного сгорания незначительной части пропилена).According to the publications of the following prior art (see, for example, US patent US 3161670, European patent application EP-A 117146, German patent application DE-A 3313573) in the reaction zone A carry out an operating mode involving the selection of molecular oxygen, a joint filing of the total amount of molecular hydrogen formed as an inert gas to the point after separation zone I, followed by complete heterogeneously catalyzed combustion of hydrogen together with non-converted molecular oxygen in reaction zone B, accompanied by the resulting formation of water, and the return of all formed water to the reaction zone A, and consequently, the release of molecular hydrogen formed in the reaction zone A, carried out only during its second passage through the loop loop and only in the separation zone I in the corresponding oxidized form, i.e. water. This technology suffers from many shortcomings. Firstly, undetected molecular hydrogen complicates the processing of reaction gas B, since it is an explosive component of this gas, characterized by both a special ability to diffuse (some structural materials are capable of passing molecular hydrogen) and a pronounced reduction potential (own studies have shown that the presence of increased amounts of molecular hydrogen in reaction gas B adversely affects the lifetime of the heterogeneously-catalyzed catalysts gas phase oxidation), and secondly, the target product must be separated in separation zone 1 from a small amount of water, which requires a significant energy expenditure, since the target products have an increased affinity for water (increased amounts of water in reaction gas B, as a rule, also reduce the service life of partial oxidation catalysts, usually containing an oxidized form of molybdenum (Mo), since water contributes to the sublimation of molybdenum oxides). In addition, the specified hydrogen combustion after separation zone 1 is accompanied by local release of a very significant amount of heat, which is difficult to optimally local utilization. The problems related to the preferred use of excess molecular oxygen in comparison with the stoichiometry of the target reaction, which is necessary to prolong the service life of the partial oxidation catalysts used in the reaction zone B, are, however, inevitably entail an increased explosion hazard occurring in this reaction zone process (if the target product is acrylic acid and all the necessary amount of molecules is preliminarily added to the reaction gas B ull oxygen, the molar ratio of molecular oxygen contained in the reaction gas B to the propylene contained in it should be at least more than 1.5: 1, taking into account the complete combustion of a small part of the propylene).

Согласно известному уровню техники в качестве альтернативы предлагаются также варианты осуществления способа, в соответствии с которыми совокупное количество образующегося в реакционной зоне А молекулярного водорода как такового также совместно направляют в точку после зоны разделения I. В этом случае рекомендуется весь содержащийся в остаточном газе I пропан и пропилен отделять от всех прочих компонентов этого газа, включая молекулярный водород, и возвращать в реакционную зону А только поток, образовавшийся в результате подобного выделения С3-углеводородов. Однако недостатком данного варианта является необходимость сначала в полном объеме перевести все количество С3-углеводородов в конденсированную фазу, а затем вновь рециркулировать из конденсированной фазы в газовую.According to the prior art, alternatively, process variants are also proposed in which the total amount of molecular hydrogen generated in reaction zone A as such is also sent together to a point after separation zone I. In this case, all propane contained in residual gas I is recommended and separate propylene from all other components of this gas, including molecular hydrogen, and return to reaction zone A only the stream formed as a result of this fission of C 3 hydrocarbons. However, the disadvantage of this option is the need to first fully transfer the entire amount of C 3 hydrocarbons to the condensed phase, and then recycle again from the condensed phase to the gas phase.

Другая возможность решения указанной выше проблемы согласно немецкой заявке на патент DE-A 3313573 заключается в полном окислении образующегося в реакционной зоне А молекулярного водорода, проводимом в этой реакционной зоне благодаря подаче в нее молекулярного кислорода, а затем либо конденсации, по меньшей мере, части образующейся воды до реакционной зоны В и, следовательно, выделения этой части воды, либо совместной подачи всего количества образующейся воды в реакционную зону В. Обоим указанным вариантам присущи недостатки. Во-первых, выделение воды методом конденсации требует охлаждения газообразного продукта А до температур, гораздо более низких по сравнению с необходимой в реакционной зоне В температурой.Another way to solve the above problem according to German patent application DE-A 3313573 is to completely oxidize the molecular hydrogen formed in reaction zone A, carried out in this reaction zone by supplying molecular oxygen to it, and then condensation of at least part of the formed water to the reaction zone B and, therefore, the allocation of this part of the water, or the joint supply of the entire amount of water formed in the reaction zone B. Both of these options have inherent disadvantages. First, condensation of water requires cooling the gaseous product A to temperatures much lower than the temperature required in reaction zone B.

Во-вторых, снижению подлежит чрезвычайно высокая температура, поскольку сгорание молекулярного водорода сопровождается выделением количество тепла, которое почти в два раза превышает количество тепла, потребляемого для его образования в процессе дегидрирования.Secondly, an extremely high temperature is subject to reduction, since the combustion of molecular hydrogen is accompanied by the release of an amount of heat, which is almost two times the amount of heat consumed for its formation in the process of dehydrogenation.

Кроме того, присутствие всего количества образующейся воды в реакционном газе, как указано выше, обусловливает повышение затрат на ее выделение в зоне разделения I и, как правило, сокращение срока службы используемого в реакционной зоне В катализатора.In addition, the presence of the entire amount of generated water in the reaction gas, as indicated above, leads to an increase in the cost of its separation in the separation zone I and, as a rule, to a reduction in the service life of the catalyst used in the reaction zone B.

С учетом недостатков рассмотренного выше уровня техники в основу настоящего изобретения была положена задача предложить способ, указанный в начале описания, позволяющий, по крайней мере, частично устранить эти недостатки.Given the shortcomings of the above prior art, the present invention was based on the task of proposing the method indicated at the beginning of the description, which allows at least partially eliminating these disadvantages.

Указанная задача может быть сравнительно просто решена, благодаря выведению образующегося в реакционной зоне А молекулярного водорода и генерированию формы его выведения на более длинном участке технологической цепочки. При выведении молекулярного водорода с соблюдением заданных параметров, проводимом исключительно после реакционной зоны В, и предпочтительном выведении (только) части молекулярного водорода в зоне разделения I в виде воды, образующейся в реакционной зоне А при сгорании водорода, в зоне разделения I выполняют совместное выделение воды, так или иначе образующейся при частичном окислении в реакционной зоне В, используя для этого известные методы выделения целевого продукта и соответствующее уже имеющееся в этой зоне эффективное оборудование.This problem can be relatively easily solved, thanks to the removal of molecular hydrogen formed in the reaction zone A and the generation of the form of its removal on a longer section of the process chain. When molecular hydrogen is removed in compliance with the specified parameters, carried out exclusively after reaction zone B, and preferred (only) part of molecular hydrogen is removed in the separation zone I in the form of water generated in the reaction zone A during hydrogen combustion, in the separation zone I, the joint water is separated formed in one way or another during partial oxidation in reaction zone B using known methods for isolating the target product and the corresponding effective equipment already available in this zone s.

Указанная задача согласно изобретению решается благодаря способу получения акролеина, акриловой кислоты или их смеси из пропана, в соответствии с которымThe specified task according to the invention is solved by a method for producing acrolein, acrylic acid or a mixture thereof from propane, in accordance with which

А) - 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, at least two reaction gas forming A are introduced, containing propane gaseous feed streams, 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, и- molecular 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,- from the reaction zone A, a gaseous product A is selected containing molecular hydrogen, water vapor, propylene and propane,

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 In the reaction zone B, propylene is subjected to a heterogeneously catalyzed partial gas-phase oxidation in the reaction zone B to obtain a gaseous product B containing acrolein, acrylic acid, or a mixture thereof as the target product a, unconverted 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, и- the residual gas I is subjected, if necessary, to an additional treatment 3, carried out in the third separation zone III, consisting in the release of 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 (циркуляционный газ I) 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 (circulating gas I) is returned to reaction zone A as at least one of at least at least two propane-containing feed streams,

отличающемуся 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 of (M) 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 in it molecular hydrogen.

Согласно изобретению количество М (во всех случаях рассчитываемое указанным выше образом) предпочтительно составляет, по меньшей мере, 10 мол.%, но не более 90 мол.%. Количество М особенно предпочтительно составляет, по меньшей мере, 15 мол.%, но не более 85 мол.%. Еще лучше, если количество М составляет, по меньшей мере, 20 мол.%, но не более 80 мол.%. Количество М еще более предпочтительно составляет, по меньшей мере, 25 мол.%, но не более 75 мол.%. Еще лучше, если количество М составляет, по меньшей мере, 30 мол.%, но не более 70 мол.%. Количество М предпочтительно составляет также, по меньшей мере, 35 мол.%, но не более 65 мол.%. Еще лучше, если количество М составляет, по меньшей мере, 40 мол.%, но не более 60 мол.%. Лучше всего, если количество М составляет, по меньшей мере, 45 мол.%, но не более 55 мол.%. Количество М согласно изобретению еще более предпочтительно составляет 50 мол.%.According to the invention, the amount of M (in all cases calculated as described above) is preferably at least 10 mol.%, But not more than 90 mol.%. The amount of M is particularly preferably at least 15 mol%, but not more than 85 mol%. Even better, if the amount of M is at least 20 mol.%, But not more than 80 mol.%. The amount of M is even more preferably at least 25 mol%, but not more than 75 mol%. Even better, if the amount of M is at least 30 mol.%, But not more than 70 mol.%. The amount of M is also preferably at least 35 mol.%, But not more than 65 mol.%. Even better, if the amount of M is at least 40 mol.%, But not more than 60 mol.%. Best if the amount of M is at least 45 mol.%, But not more than 55 mol.%. The amount of M according to the invention is even more preferably 50 mol%.

Существенное преимущество предлагаемого в изобретении способа состоит в том, что пропан в пределах общего контура его циркуляции остается в преимущественно газообразном агрегатном состоянии, то есть отсутствует необходимость его переведения в конденсированную жидкую фазу. Подобное преимущество обладает особой ценностью с учетом сравнительно высокой затратоемкости процесса конденсации пропана, обусловленной сравнительно полным отсутствием полярности этого углеводорода.A significant advantage of the method proposed in the invention is that propane remains in a predominantly gaseous state of aggregation within the general circuit of its circulation, that is, there is no need to transfer it to the condensed liquid phase. Such an advantage is of particular value given the relatively high cost-intensiveness of the propane condensation process, due to the relatively complete absence of the polarity of this hydrocarbon.

Другое преимущество предлагаемого в изобретении способа состоит в том, что реакционный газ В согласно изобретению обязательно содержит ограниченное количество молекулярного водорода. Хотя присутствие молекулярного водорода и может привести к упомянутым выше негативным явлениям (см. немецкую заявку DE-A 3313573 и европейскую заявку на патент ЕР-А 117146), однако молекулярный водород обладает положительной особенностью, которой является его химическая инертность в реакционной зоне В. То есть, по меньшей мере, 95 мол.%, чаще всего даже, по меньшей мере, 97 мол.% или, по меньшей мере, 99 мол.% пропущенного через реакционную зону В молекулярного водорода остается химически неизменным.Another advantage of the process of the invention is that the reaction gas B according to the invention necessarily contains a limited amount of molecular hydrogen. Although the presence of molecular hydrogen can lead to the above-mentioned negative phenomena (see German application DE-A 3313573 and European patent application EP-A 117146), molecular hydrogen has a positive feature, which is its chemical inertness in reaction zone B. there is at least 95 mol%, most often even at least 97 mol% or at least 99 mol% of molecular hydrogen passed through reaction zone B remains chemically unchanged.

Другой положительной особенностью молекулярного водорода является его максимальная теплопроводность в ряду газов. Согласно Walter J. Moore, Physikalische Chemie, издательство WDEG, Берлин (1973), с.171, измеренная в нормальных условиях теплопроводность молекулярного водорода, например, более чем в десять раз превышает теплопроводность диоксида углерода и почти в восемь раз теплопроводность молекулярного азота, соответственно молекулярного кислорода.Another positive feature of molecular hydrogen is its maximum thermal conductivity in a series of gases. According to Walter J. Moore, Physikalische Chemie, WDEG, Berlin (1973), p. 171, measured under normal conditions, the thermal conductivity of molecular hydrogen, for example, is more than ten times the thermal conductivity of carbon dioxide and almost eight times the thermal conductivity of molecular nitrogen, respectively molecular oxygen.

Согласно данным, приведенным в таблице I немецкой заявки на патент DE-А 3313573, повышенная теплопроводность молекулярного водорода обусловливает гораздо более низкую селективность образования СОх в реакционной зоне В в присутствии молекулярного водорода, нежели в его отсутствие. Повышенная теплопроводность молекулярного водорода обусловливает ускоренное отведение тепла от места протекания реакции в реакционной зоне В, а следовательно, более низкие температуры поверхности катализатора, соответственно сгорание лишь незначительной части пропилена. Прежде всего это относится к случаю, если в соответствии с предлагаемым в изобретении способом обладающий наибольшей теплопроводностью молекулярный водород и обладающий наибольшей теплоемкостью пропан одновременно участвуют в теплопередаче, обеспечивая соответствующий синергический эффект.According to the data shown in table I of German patent application DE-A 3313573, the increased thermal conductivity of molecular hydrogen leads to a much lower selectivity for the formation of CO x in reaction zone B in the presence of molecular hydrogen than in its absence. The increased thermal conductivity of molecular hydrogen leads to accelerated heat removal from the reaction site in reaction zone B, and therefore, lower surface temperatures of the catalyst, respectively, the combustion of only a small part of propylene. First of all, this refers to the case if, in accordance with the method proposed in the invention, the molecular hydrogen having the highest thermal conductivity and the highest thermal capacity is simultaneously involved in heat transfer, providing the corresponding synergistic effect.

Согласно изобретению под свежим пропаном подразумевают пропан, не принимавший участия в осуществляемом в реакционной зоне А дегидрировании. Как правило, его вводят в виде компонента сырого пропана, который предпочтительно отвечает требованиям спецификации, приведенной в немецких заявках на патент DE-A 10246119 и DE-A 10245585, и содержит также незначительные количества отличающихся от пропана компонентов. Подобный сырой пропан может быть получен методом, описанным, например, в немецкой заявке на патент DE-A 102005022798. Кроме свежего пропана в реакционную зону А в качестве питающего потока, содержащего другой пропан, как правило, вводят лишь дополнительно обработанный согласно изобретению остаточный газ I.According to the invention, fresh propane is understood to mean propane which has not taken part in the dehydrogenation carried out in reaction zone A. As a rule, it is introduced in the form of a component of crude propane, which preferably meets the specifications specified in German patent applications DE-A 10246119 and DE-A 10245585, and also contains minor amounts of components different from propane. Such crude propane can be obtained by the method described, for example, in German patent application DE-A 102005022798. In addition to fresh propane, as a feed stream containing other propane, as a rule, only the residual gas I additionally treated according to the invention is introduced .

В соответствии с предлагаемым в изобретении способом подачу свежего пропана предпочтительно осуществляют только в реакционную зону А, используя его в качестве компонента исходной газовой смеси для этой реакционной зоны. Однако частичное количество свежего пропана с целью обеспечения взрывобезопасности в принципе можно вводить также в исходные газовые смеси для первой и/или второй стадий окисления реакционной зоны В.According to the method of the invention, the supply of fresh propane is preferably carried out only in the reaction zone A, using it as a component of the initial gas mixture for this reaction zone. However, a partial amount of fresh propane in order to ensure explosion safety can, in principle, also be introduced into the initial gas mixtures for the first and / or second stages of oxidation of reaction zone B.

В целесообразном варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа направляемый в реакционную зону В реакционный газ В удовлетворяет также требованиям спецификации, приведенной в немецких заявках на патент DE-A 10246119 и DE-A 10245585. Кроме того, согласно изобретению между реакционными зонами А и В целесообразно осуществлять операцию механического разделения, описанную в немецкой заявке на патент DE-A 10316039.In a suitable embodiment of the process according to the invention, the reaction gas B sent to the reaction zone B also satisfies the specification given in German patent applications DE-A 10246119 and DE-A 10245585. In addition, according to the invention, it is expedient to carry out between reaction zones A and B the mechanical separation operation described in German patent application DE-A 10316039.

Согласно изобретению под расходом реакционного газа на той или иной реакционной стадии подразумевают выраженный в нормальных литрах (нл) объем пропускаемого через литр слоя катализатора (например, неподвижного слоя катализатора) газа в час, причем объемом, выраженным в нормальных литрах, является объем, который реакционный газ занимал бы в нормальных условиях (при температуре 0°С и давлении 1 бар).According to the invention, the flow rate of the reaction gas at a particular reaction stage means the volume of gas per hour, expressed in normal liters (nl), of the catalyst layer (for example, a fixed catalyst layer) passed through a liter, the volume expressed in normal liters being the volume that is reaction gas would occupy under normal conditions (at a temperature of 0 ° C and a pressure of 1 bar).

Расход реакционного газа может относиться также только к одному из его компонентов. В подобном случае речь идет о выраженном в нормальных литрах объеме этого компонента, пропускаемом через литр слоя катализатора в час (нл/л·ч) (при этом присутствие инертного материала в неподвижном слое катализатора не учитывают). В случае использования слоя катализатора, являющегося смесью чистого катализатора с инертными разбавляющими формованными телами, расход реакционного газа может относиться также только к объему содержащегося в подобной смеси чистого катализатора, причем расход реакционного газа в этом случае сопровождают соответствующим примечанием.The flow rate of the reaction gas may also relate to only one of its components. In this case, we are talking about the volume of this component expressed in normal liters, passed through a liter of catalyst layer per hour (nl / l · h) (the presence of inert material in the fixed catalyst layer is not taken into account). In the case of using a catalyst layer, which is a mixture of pure catalyst with inert diluting molded bodies, the flow rate of the reaction gas can also relate only to the volume of pure catalyst contained in such a mixture, and the flow rate of the reaction gas in this case is accompanied by a corresponding note.

Согласно изобретению под инертным газом в общем случае подразумевают компонент реакционного газа, который в условиях осуществления соответствующей реакции обладает преимущественно инертным поведением, причем химически неизменным остается более 95 мол.%, предпочтительно более 97 мол.%, соответственно более 99 мол.% подобного компонента реакционного газа, что относится к каждому из этих компонентов.According to the invention, inert gas is generally understood to mean a component of a reaction gas which, under the conditions of the corresponding reaction, exhibits predominantly inert behavior, more than 95 mol.%, Preferably more than 97 mol.%, Respectively, more than 99 mol.% Of a similar component of the reaction gas, which refers to each of these components.

Типичные реакционные газы В, которые в соответствии с предлагаемым в изобретении способом можно использовать для подачи в реакционную зону В, обладают следующим составом:Typical reaction gases B, which, according to the method of the invention, can be used to feed into reaction zone B, have the following composition:

пропиленpropylene от 4 до 25 об.%,from 4 to 25 vol.%, пропанpropane от 6 до 70 об.%,from 6 to 70 vol.%, водаwater от 5 до 60 об.%,from 5 to 60 vol.%, кислородoxygen от 5 до 65 об.%,from 5 to 65 vol.%, водородhydrogen от 3 до 20 об.%from 3 to 20 vol.%

Согласно изобретению предпочтительные реакционные газы В обладают следующим составом:According to the invention, preferred reaction gases B have the following composition:

пропиленpropylene от 6 до 15 об.%,from 6 to 15 vol.%, пропанpropane от 6 до 60 об.%,from 6 to 60 vol.%, водаwater от 5 до 30 об.%,from 5 to 30 vol.%, кислородoxygen от 8 до 35 об.%,from 8 to 35 vol.%, водородhydrogen от 2 до 18 об.%from 2 to 18 vol.%

Согласно изобретению еще более предпочтительные реакционные газы, используемые для подачи в реакционную зону В, обладают следующим составом:According to the invention, even more preferred reaction gases used for feeding into reaction zone B have the following composition:

пропиленpropylene от 8 до 14 об.%,from 8 to 14 vol.%, пропанpropane от 20 до 55 об.%, предпочтительно от 20 до 45 об.%,from 20 to 55 vol.%, preferably from 20 to 45 vol.%, водаwater от 10 до 25 об.%,from 10 to 25 vol.%, кислородoxygen от 10 до 25 об.%, предпочтительно от 15 до 20 об.%,from 10 to 25 vol.%, preferably from 15 to 20 vol.%, водородhydrogen от 6 до 15 об.%from 6 to 15 vol.%

Указанные выше предпочтительные средние содержания пропана в реакционном газе В приведены, например, в немецкой заявке на патент DE-A 10245585.The above preferred average propane contents in reaction gas B are given, for example, in German patent application DE-A 10245585.

Оптимальное молярное отношение V1 содержания пропана к содержанию пропилена в реакционном газе В для указанных выше диапазонов содержаний этих компонентов находится в интервале от 1:1 до 9:1 (то есть разделение смеси пропан/пропилен согласно настоящему изобретению предпочтительно можно осуществлять в соответствии с международной заявкой WO 04/094041). Предпочтительное молярное отношение V2 содержания молекулярного кислорода к содержанию пропилена в реакционном газе В для указанных выше диапазонов содержаний этих компонентов находится в интервале от 1:1 до 2,5:1. Согласно изобретению предпочтительное молярное отношение V3 содержания пропилена к содержанию молекулярного водорода в реакционном газе В для указанных выше диапазонов содержаний этих компонентов находится в интервале от 0,5:1 до 20:1. Предпочтительное молярное отношение V4 содержания водяного пара в реакционном газе В к общему молярному количеству содержащихся в нем пропана и пропилена составляет от 0,005:1 до 10:1.The optimum molar ratio V 1 of the propane content to the propylene content in the reaction gas B for the above ranges of the contents of these components is in the range from 1: 1 to 9: 1 (i.e., the separation of the propane / propylene mixture according to the present invention can preferably be carried out in accordance with international WO 04/094041). The preferred molar ratio V 2 of the molecular oxygen content to the propylene content in the reaction gas B for the above ranges of the contents of these components is in the range from 1: 1 to 2.5: 1. According to the invention, the preferred molar ratio V 3 of the propylene content to the molecular hydrogen content of the reaction gas B for the above ranges of the contents of these components is in the range from 0.5: 1 to 20: 1. The preferred molar ratio V 4 of the water vapor content of the reaction gas B to the total molar amount of propane and propylene contained therein is from 0.005: 1 to 10: 1.

Особенно предпочтительное молярное отношение V1 в реакционном газе В для реакционной зоны В (исходной реакционной газовой смеси В) составляет от 1:1 до 7:1 или до 4:1, соответственно от 2:1 до 6:1, особенно благоприятно от 2:1 до 5:1, соответственно от 3,5:1 до 4,5:1. Предпочтительное молярное отношение V2 в исходной реакционной газовой смеси В составляет от 1,2:1 до 2,0:1, соответственно от 1,4:1 до 1,8:1. Предпочтительное молярное отношение V3 в исходной реакционной газовой смеси В составляет от 0,5:1 до 15:1, соответственно от 0,5:1 до 10:1, соответственно от 0,5:1 до 1,5:1. Предпочтительное молярное отношение V4 в исходной реакционной газовой смеси В составляет от 0,01:1 до 5:1, лучше от 0,05:1 до 3:1, предпочтительно от 0,1:1 до 1:1 и особенно предпочтительно от 0,1:1 до 0,5:1 или до 0,3:1.Particularly preferred molar ratio V 1 in reaction gas B for reaction zone B (starting reaction gas mixture B) is from 1: 1 to 7: 1 or up to 4: 1, respectively, from 2: 1 to 6: 1, particularly favorable from 2 : 1 to 5: 1, respectively, from 3.5: 1 to 4.5: 1. The preferred molar ratio V 2 in the initial reaction gas mixture B is from 1.2: 1 to 2.0: 1, respectively, from 1.4: 1 to 1.8: 1. The preferred molar ratio of V 3 in the initial reaction gas mixture B is from 0.5: 1 to 15: 1, respectively from 0.5: 1 to 10: 1, respectively, from 0.5: 1 to 1.5: 1. The preferred molar ratio of V 4 in the starting reaction gas mixture B is from 0.01: 1 to 5: 1, preferably from 0.05: 1 to 3: 1, preferably from 0.1: 1 to 1: 1, and particularly preferably from 0.1: 1 to 0.5: 1 or up to 0.3: 1.

Согласно изобретению предпочтительными являются невзрывоопасные исходные реакционные газовые смеси В.According to the invention, non-explosive starting reaction gas mixtures B are preferred.

Решающее значение для ответа на вопрос, взрывоопасной или невзрывоопасной следует считать исходную реакционную газовую смесь В, имеет то обстоятельство, способна или не способна подобная находящаяся в определенных условиях (при определенных давлении и температуре) смесь распространять горение (воспламенение, взрыв), инициированное локальным источником воспламенения (например, раскаленной платиновой проволокой) (см. стандарт DIN 51649 и приведенные в международной заявке WO 04/007405 результаты исследований). В соответствии с настоящим изобретением в случае распространения горения смесь следует считать взрывоопасной. При отсутствии распространения горения соответствующую смесь считают невзрывоопасной. Согласно изобретению отсутствие взрывоопасности исходной реакционной газовой смеси означает отсутствие взрывоопасности и соответствующих реакционных газовых смесей, образующихся в процессе частичного окисления подобной исходной реакционной газовой смеси (см. международную заявку WO 04/007405).The decisive value for answering the question whether explosive or non-explosive should be considered the initial reaction gas mixture B is due to the fact that a similar mixture under certain conditions (at certain pressure and temperature) is capable of propagating combustion (ignition, explosion) initiated by a local source ignition (for example, hot platinum wire) (see standard DIN 51649 and the results of studies given in international application WO 04/007405). In accordance with the present invention in the case of the spread of combustion, the mixture should be considered explosive. If there is no spread of combustion, the corresponding mixture is considered non-explosive. According to the invention, the absence of explosiveness of the initial reaction gas mixture means the absence of explosiveness and the corresponding reaction gas mixtures resulting from the partial oxidation of a similar initial reaction gas mixture (see international application WO 04/007405).

В качестве источника необходимого для введения в реакционную зону В молекулярного кислорода, не содержащегося в газообразном продукте А, можно использовать молекулярный кислород как таковой или смесь молекулярного кислорода с газом, ведущим себя химически инертно в реакционной зоне В (или смесью подобных инертных газов), например, благородным газом, таким как аргон, молекулярным азотом, водяным паром, диоксидом углерода и так далее (например, воздух). Согласно изобретению молекулярный кислород предпочтительно вводят в виде газа, который содержит не более 30 об.%, предпочтительно не более 25 об.%, предпочтительно не более 20 об.%, особенно предпочтительно не более 15 об.%, лучше не более 10 об.% и особенно предпочтительно не более 5 об.% других (отличающихся от молекулярного кислорода) газов. Особенно благоприятным является введение в реакционную зону В чистого молекулярного кислорода.As a source of molecular oxygen necessary for introducing into the reaction zone B not contained in the gaseous product A, molecular oxygen as such or a mixture of molecular oxygen with a gas behaving chemically inert in reaction zone B (or a mixture of similar inert gases) can be used, for example , a noble gas such as argon, molecular nitrogen, water vapor, carbon dioxide and so on (for example, air). According to the invention, molecular oxygen is preferably introduced in the form of a gas which contains not more than 30 vol.%, Preferably not more than 25 vol.%, Preferably not more than 20 vol.%, Particularly preferably not more than 15 vol.%, Better not more than 10 vol. % and particularly preferably not more than 5% by volume of other (different from molecular oxygen) gases. Particularly favorable is the introduction of pure molecular oxygen into reaction zone B.

Вышесказанное в принципе равным образом справедливо для молекулярного кислорода, который в соответствии с предлагаемым в изобретении способом подлежит введению в реакционную зону А через подвергнутый дополнительной обработке, возвращаемый в реакционную зону А, при необходимости, содержащий молекулярный кислород остаточный газ I. Однако поскольку потребность реакционной зоны А в кислороде сравнительно невелика, то в соответствии с предлагаемым в изобретении способом прежде всего по причинам экономичности она может быть оптимальным образом удовлетворена, благодаря использованию воздуха в качестве источника кислорода.The foregoing is in principle equally true for molecular oxygen, which, according to the method of the invention, is to be introduced into reaction zone A through additionally processed, returned to reaction zone A, optionally containing molecular oxygen, residual gas I. However, since the need for the reaction zone And in oxygen is relatively small, in accordance with the method proposed in the invention, primarily for reasons of economy, it can be optimal immediately satisfied thanks to the use of air as an oxygen source.

В соответствии с предлагаемым в изобретении способом возвращаемый в реакционную зону А дополнительно обработанный остаточный газ I, как правило, еще содержит неиспользованный в реакционной зоне В молекулярный кислород, причем его содержание в возвращаемом в реакционную зону А дополнительно обработанном остаточном газе I в принципе может быть рассчитано также таким образом, чтобы в соответствии с предлагаемым в изобретении способом отсутствовала необходимость дополнительной подачи молекулярного кислорода в реакционную зону А. Однако возвращаемый в реакционную зону А дополнительно обработанный остаточный газ I согласно изобретению в принципе не должен обязательно содержать кислород и в большинстве случаев согласно изобретению необходима дополнительная подача кислорода в эту реакционную зону. Для этого можно использовать чистый молекулярный кислород или смесь молекулярного кислорода с одним или несколькими ведущими себя в реакционных зонах А и В химически инертно газами, например молекулярным азотом, водяным паром, благородными газами и/или диоксидом углерода (например, воздух). Согласно изобретению предпочтительно используют газ, который содержит не более 30 об.%, предпочтительно не более 25 об.%, предпочтительно не более 20 об.%, особенно предпочтительно не более 15 об.%, лучше не более 10 об.% и особенно предпочтительно не более 5 об.%, соответственно не более 2 об.%, отличающихся от молекулярного кислорода других газов. В этом случае особенно предпочтительной также является подача чистого кислорода.In accordance with the method of the invention, the additionally treated residual gas I returned to the reaction zone A, as a rule, still contains molecular oxygen unused in the reaction zone B, and its content in the additionally treated residual gas I returned to the reaction zone A can, in principle, be calculated also in such a way that, in accordance with the method of the invention, there is no need for additional supply of molecular oxygen to reaction zone A. However, The additionally treated residual gas I, which is returned to reaction zone A, according to the invention, in principle, does not have to contain oxygen, and in most cases according to the invention, an additional supply of oxygen to this reaction zone is necessary. Pure molecular oxygen or a mixture of molecular oxygen with one or more chemically inert gases, such as molecular nitrogen, water vapor, noble gases and / or carbon dioxide (for example, air), can be used in the reaction zones A and B to do this. According to the invention, it is preferable to use a gas that contains not more than 30 vol.%, Preferably not more than 25 vol.%, Preferably not more than 20 vol.%, Particularly preferably not more than 15 vol.%, Better not more than 10 vol.% And particularly preferably not more than 5 vol.%, respectively, not more than 2 vol.%, different from the molecular oxygen of other gases. In this case, the supply of pure oxygen is also particularly preferred.

Описанная выше подача чистого кислорода как в реакционную зону А, так и в реакционную зону В согласно изобретению предпочтительна прежде всего в связи с тем, что она не приводит к накапливанию чрезмерного количества инертного газа в системе осуществляемой согласно изобретению циркуляции, что потребовало бы его последующего выведения из производственного процесса.The supply of pure oxygen described above both to reaction zone A and to reaction zone B according to the invention is preferred primarily because it does not lead to the accumulation of an excessive amount of inert gas in the circulation system according to the invention, which would require its subsequent removal from the production process.

Согласно изобретению в наиболее общем случае типичное общее содержание компонентов, отличающихся от пропилена, молекулярного водорода, водяного пара, пропана и молекулярного кислорода, в исходной реакционной газовой смеси В чаще всего составляет ≤40 об.%, ≤35 об.%, ≤30 об.%, ≤25 об.% или ≤20 об.%, часто ≤15 об.%, нередко ≤10 об.%. Согласно изобретению общее содержание подобных компонентов, составляющее ≤5 об.%, является трудно осуществляемым. До 80 об.% от общего количества подобных компонентов исходной реакционной газовой смеси В может приходиться на этан и/или метан. Остальное прежде всего составляют оксиды углерода (диоксид углерода, монооксид углерода) и благородный газ, а также кислородсодержащие побочные компоненты, такие как формальдегид, бензальдегид, метакролеин, уксусная кислота, пропионовая кислота, метакриловая кислота и так далее. Подобными прочими компонентами исходной реакционной газовой смеси В, очевидно, могут являться также этилен, изобутилен, н-бутан, н-бутилены и молекулярный азот. Однако принципиальное преимущество предлагаемого в изобретении способа по сравнению со способом, приведенным в европейской заявке на патент ЕР-А 293224, состоит в том, что исходная реакционная газовая смесь В может содержать от 0,1 до 30 об.%, соответственно от 1 до 25 или 20 об.%, часто от 5 до 15 об.% диоксида углерода. Содержание монооксида углерода в исходной реакционной газовой смеси В обычно составляет ≤5 об.%, ≤4 об.%, ≤3 об.% или ≤2 об.%, в большинстве случаев ≤1 об.%. Однако исходная реакционная газовая смесь В обычно содержит ≤20 об.%, предпочтительно ≤15 об.%, особенно предпочтительно ≤10 об.% и еще более предпочтительно ≤5 об.% азота.According to the invention, in the most general case, a typical total content of components other than propylene, molecular hydrogen, water vapor, propane and molecular oxygen in the initial reaction gas mixture B is most often ≤40 vol.%, ≤35 vol.%, ≤30 vol. %, ≤25 vol.% Or ≤20 vol.%, Often ≤15 vol.%, Often ≤10 vol.%. According to the invention, a total content of such components of ≤5% by volume is difficult to implement. Up to 80 vol.% Of the total amount of such components of the initial reaction gas mixture B may be ethane and / or methane. The rest is primarily made up of carbon oxides (carbon dioxide, carbon monoxide) and a noble gas, as well as oxygen-containing side components such as formaldehyde, benzaldehyde, methacrolein, acetic acid, propionic acid, methacrylic acid and so on. Obviously, other ethylene, isobutylene, n-butane, n-butylenes and molecular nitrogen may also be similar other components of the initial reaction gas mixture. However, the fundamental advantage of the method proposed in the invention compared to the method described in European patent application EP-A 293224 is that the initial reaction gas mixture B may contain from 0.1 to 30 vol.%, Respectively, from 1 to 25 or 20 vol.%, often from 5 to 15 vol.% carbon dioxide. The content of carbon monoxide in the initial reaction gas mixture B is usually ≤5 vol.%, ≤4 vol.%, ≤3 vol.% Or ≤2 vol.%, In most cases ≤1 vol.%. However, the initial reaction gas mixture B typically contains ≤20 vol.%, Preferably ≤15 vol.%, Particularly preferably ≤10 vol.% And even more preferably ≤5 vol.% Nitrogen.

Для использования в реакционной зоне А в принципе пригодны любые катализаторы гетерогенно-катализируемого частичного дегидрирования пропана, например катализаторы, известные из международных заявок WO 03/076370, WO 01/96271, европейской заявки на патент ЕР-А117146, международной заявки WO 03/011804, европейской заявки на патент ЕР-А 731077, заявки на патент США US-A3161670, международной заявки WO 01/96270, а также немецких заявок на патент DE-A3313573, DE-А 10245585, DE-A 10316039, DE-A 102005009891, DE-A 102005013039, DE-A 102005022798, DE-A 102005009885, DE-A 102005010111, DE-A 102005049699 и DE-A 102004032129.Any catalysts for heterogeneously catalyzed partial propane dehydrogenation are suitable for use in reaction zone A, for example, catalysts known from international applications WO 03/076370, WO 01/96271, European patent application EP-A117146, international application WO 03/011804, European patent application EP-A 731077, US patent application US-A3161670, international patent application WO 01/96270, as well as German patent applications DE-A3313573, DE-A 10245585, DE-A 10316039, DE-A 102005009891, DE -A 102005013039, DE-A 102005022798, DE-A 102005009885, DE-A 102005010111, DE-A 102005049699 and DE-A 102004032129.

Реакционная зона А применительно к однократному пропусканию пропана может обладать изотермической конструкцией, характеризующейся целенаправленным теплообменом с пропускаемыми снаружи текучими (то есть жидкими или газообразными) теплоносителями. При аналогичной базе сравнения реакционная зона А может являться также адиабатической, то есть преимущественным отсутствием указанного целенаправленного теплообмена с пропускаемым снаружи теплоносителем. В этом случае благодаря осуществлению рекомендуемых в рассмотренном выше уровне техники и описанных ниже технических мероприятий тепловой брутто-эффект (применительно к однократному пропусканию исходной реакционной газовой смеси через реакционную зону А) может быть эндотермическим (отрицательным), автотермическим (преимущественно нулевым) или экзотермическим (положительным). Для осуществления предлагаемого в изобретении способа также можно использовать катализаторы, рекомендуемые в указанных выше публикациях. Гетерогенно-катализируемое дегидрирование пропана независимо от того, в каком режиме его осуществляют, адиабатическом или изотермическом, в принципе можно выполнять как в реакторе с неподвижным слоем катализатора, так и в реакторе с движущимся или псевдоожиженным (кипящим) слоем катализатора (последний вариант в связи с возможностью обратного перемешивания, прежде всего пригоден для нагревания исходной реакционной газовой смеси А в реакционной зоне А до температуры реакции, обусловленного сгоранием присутствующего в реакционном газе А водорода в присутствии содержащегося в циркуляционном газе I молекулярного кислорода).The reaction zone A, with respect to a single transmission of propane, can have an isothermal structure characterized by targeted heat exchange with fluid (i.e., liquid or gaseous) fluids passing from the outside. With a similar comparison base, reaction zone A can also be adiabatic, that is, the predominant absence of the specified targeted heat exchange with the coolant passed from the outside. In this case, due to the implementation of the technical measures recommended in the aforementioned prior art and the technical measures described below, the thermal gross effect (with respect to a single passage of the initial reaction gas mixture through reaction zone A) can be endothermic (negative), autothermal (mainly zero), or exothermic (positive ) The catalysts recommended in the above publications can also be used to implement the process of the invention. Heterogeneous-catalyzed propane dehydrogenation, regardless of the mode in which it is carried out, adiabatic or isothermal, can, in principle, be performed both in a reactor with a fixed catalyst bed and in a reactor with a moving or fluidized (boiling) catalyst bed (the latter option in connection with the possibility of back-mixing is primarily suitable for heating the initial reaction gas mixture A in the reaction zone A to the reaction temperature due to the combustion present in the reaction gas And hydrogen in the presence of molecular oxygen contained in the circulating gas I).

Частичное гетерогенно-катализируемое дегидрирование пропана в пропилен в типичном случае требует использования сравнительно высоких реакционных температур. Степень превращения пропана обычно ограничена термодинамическим равновесием реакции дегидрирования. Типичная температура реакции дегидрирования составляет от 300 до 800°С, соответственно от 400 до 700°С. При этом дегидрирование моля пропана сопровождается образованием моля водорода. Типичное рабочее давление в реакционной зоне А составляет от 0,3 до 5 или 3 бар. Согласно изобретению предпочтительное рабочее давление в реакционной зоне А составляет от 2 до 5 или 4 бар. Рабочее давление в этой реакционной зоне может достигать также 20 бар. В случае очень высокого рабочего давления в реакционной зоне А, например, составляющего более 5 бар, соответственно находящегося в интервале от 10 до 20 бар, и сгорании в ней водорода в количестве, составляющем по, меньшей мере, 50 мол.% от всего количества образующегося в реакционной зоне А молекулярного водорода, предпочтительным является расширение газообразного продукта А в турбодетандере и использование производимой при этом работы для приведения в действие компрессора, используемого для сжатия остаточного газа I перед отмывкой диоксида углерода. При этом одновременно происходит охлаждение газообразного продукта А до температуры, необходимой для его последующей переработки в реакционной зоне В. Высокие температуры и удаление образующегося молекулярного водорода способствуют смещению равновесия протекающей в реакционной зоне А реакции дегидрировании в сторону образования целевого продукта.Partial heterogeneous catalyzed dehydrogenation of propane to propylene typically requires the use of relatively high reaction temperatures. The propane conversion is usually limited by the thermodynamic equilibrium of the dehydrogenation reaction. A typical temperature of the dehydrogenation reaction is from 300 to 800 ° C, respectively, from 400 to 700 ° C. In this case, the dehydrogenation of a mole of propane is accompanied by the formation of a mole of hydrogen. Typical operating pressures in reaction zone A are from 0.3 to 5 or 3 bar. According to the invention, a preferred working pressure in reaction zone A is from 2 to 5 or 4 bar. The working pressure in this reaction zone can also reach 20 bar. In the case of a very high working pressure in the reaction zone A, for example, comprising more than 5 bar, correspondingly in the range from 10 to 20 bar, and the combustion of hydrogen in it in an amount of at least 50 mol.% Of the total amount formed in the reaction zone A of molecular hydrogen, it is preferable to expand the gaseous product A in a turboexpander and use the work done to drive the compressor used to compress the residual gas I before washing the dioxide carbon. At the same time, the gaseous product A is cooled to the temperature necessary for its subsequent processing in reaction zone B. High temperatures and removal of the resulting molecular hydrogen contribute to a shift in the equilibrium of the dehydrogenation reaction proceeding in reaction zone A towards the formation of the target product.

Поскольку гетерогенно-катализируемая реакция дегидрирования сопровождается увеличением объема, степень превращения пропана можно повысить благодаря снижению парциального давления продуктов дегидрирования. Простым методом снижения парциального давления является, например, осуществление дегидрирования при пониженном давлении (однако повышенное давление дегидрирования, как правило, способствует пролонгированию срока службы соответствующего катализатора) и/или добавление преимущественно инертных газов-разбавителей, например, таких как водяной пар, который при дегидрировании обычно ведет себя подобно инертному газу. Разбавление водяным паром обусловливает и другое преимущество, состоящее, как правило, в пониженном коксовании используемого для дегидрирования катализатора, поскольку водяной пар взаимодействует с образовавшимся коксом в соответствии с принципом газификации угля. Кроме того, теплоемкость водяного пара позволяет частично скомпенсировать эндотермический эффект реакции дегидрирования.Since the heterogeneously catalyzed dehydrogenation reaction is accompanied by an increase in volume, the degree of conversion of propane can be increased by reducing the partial pressure of the dehydrogenation products. A simple method to reduce the partial pressure is, for example, carrying out dehydrogenation under reduced pressure (however, an increased dehydrogenation pressure tends to prolong the life of the corresponding catalyst) and / or adding predominantly inert diluent gases, such as water vapor, which when dehydrogenated usually behaves like an inert gas. Dilution with water vapor also leads to another advantage, consisting, as a rule, in reduced coking of the catalyst used for dehydrogenation, since water vapor interacts with the coke formed in accordance with the principle of coal gasification. In addition, the heat capacity of water vapor can partially compensate for the endothermic effect of the dehydrogenation reaction.

Ограниченные количества водяного пара обычно стимулируют активность катализаторов проводимого в последующей реакционной зоне В частичного окисления, однако присутствие в этой реакционной зоне чрезмерного количества водяного пара по упомянутым выше причинам оказывает негативное воздействие. Наряду с этим согласно изобретению определенная часть водорода подлежит проводимому в реакционной зоне А окислению до водяного пара. В связи с этим согласно изобретению предпочтительно, чтобы количество вводимого в реакционную зону А водяного пара в пересчете на количество вводимого в нее реакционного газа А составляло ≤20 об.%, предпочтительно ≤15 об.% и особенно предпочтительно ≤10 об.%. Однако, как правило, оно обычно составляет ≥1 об.%, часто ≥2 об.% или ≥3 об.% и нередко ≥5 об.%.Limited amounts of water vapor usually stimulate the activity of the catalysts carried out in the subsequent partial oxidation reaction zone B, however, the presence of excessive amounts of water vapor in this reaction zone has a negative effect for the above reasons. In addition, according to the invention, a certain part of the hydrogen is subject to oxidation in the reaction zone A to water vapor. In this regard, according to the invention, it is preferable that the amount of water vapor introduced into the reaction zone A, in terms of the amount of reaction gas A introduced into it, is ≤20 vol.%, Preferably ≤15 vol.% And particularly preferably ≤10 vol.%. However, as a rule, it is usually ≥1 vol.%, Often ≥2 vol.% Or ≥3 vol.% And often ≥5 vol.%.

Другими газами-разбавителями, пригодными для осуществления гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана, являются, например, азот, благородные газы, такие как ксенон, неон или аргон, а также такие соединения, как монооксид углерода, диоксид углерода, метан и этан. Все указанные газы-разбавители можно использовать по отдельности или в виде смесей друг с другом. При использовании газа-разбавителя, образующегося в качестве побочного продукта в процессе осуществления предлагаемой в изобретении циркуляционной технологии, или газа-разбавителя в виде свежего газа (соответственно компонента свежего газа) соответствующее количество газа согласно предлагаемому в изобретении способу следует выводить из производственного процесса, в связи с чем подача соответствующего свежего газа согласно изобретению является менее предпочтительной. Однако в соответствии с предлагаемым в изобретении способом существует принципиальная возможность введения в циркуляционный контур преимущественно постоянного количества газа-разбавителя и восполнения соответствующих потерь, благодаря добавлению свежего газа-разбавителя.Other diluent gases suitable for heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane are, for example, nitrogen, noble gases such as xenon, neon or argon, as well as compounds such as carbon monoxide, carbon dioxide, methane and ethane. All of these diluent gases can be used individually or as mixtures with each other. When using a diluent gas generated as a by-product during the implementation of the circulation technology proposed in the invention, or a diluent gas in the form of fresh gas (respectively, a fresh gas component), the corresponding amount of gas according to the invention proposed should be removed from the production process, in connection with which the supply of the corresponding fresh gas according to the invention is less preferred. However, in accordance with the method of the invention, it is possible in principle to introduce into the circulating circuit a predominantly constant amount of diluent gas and make up for the corresponding losses by adding fresh diluent gas.

Для гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана в принципе пригодны любые известные из уровня техники катализаторы дегидрирования. Подобные катализаторы грубо можно разделить на две группы. В одну из них входят оксидные катализаторы (например, оксид хрома и/или оксид алюминия), в то время как другую группу образуют катализаторы, содержащие, по меньшей мере, один, как правило, сравнительно благородный металл (например, платину), нанесенный на носитель, как правило, оксидного типа. В частности, можно использовать любые катализаторы дегидрирования из рекомендованных в международной заявке WO 01/96270, европейской заявке на патент ЕР-А 731077, немецких заявках на патент DE-A 10211275, DE-А 10131297, международной заявке WO 99/46039, заявке на патент США US-А 4788371, европейской заявке на патент ЕР-А-0705136, международной заявке WO 99/29420, заявках на патент США US-A 4220091, US-A 5430220, US-A 5877369, европейской заявке на патент ЕР-А-0117146 и немецких заявках на патент DE-A 19937196, DE-A 19937105, DE-A 19937107. Особенно пригодными являются катализаторы из примеров 1, 2, 3 и 4 немецкой заявки на патент DE-A 19937107.For heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane, in principle, any dehydrogenation catalysts known in the art are suitable. Such catalysts can roughly be divided into two groups. One of them includes oxide catalysts (for example, chromium oxide and / or alumina), while the other group consists of catalysts containing at least one, as a rule, relatively noble metal (for example, platinum) deposited on the carrier is usually of the oxide type. In particular, any dehydrogenation catalysts of those recommended in international application WO 01/96270, European patent application EP-A 731077, German patent applications DE-A 10211275, DE-A 10131297, international application WO 99/46039, application for US patent US-A 4788371, European patent application EP-A-0705136, international application WO 99/29420, US patent applications US-A 4220091, US-A 5430220, US-A 5877369, European patent application EP-A -0117146 and German patent applications DE-A 19937196, DE-A 19937105, DE-A 19937107. Especially suitable are the catalysts from examples 1, 2, 3 and 4 of German patent application Awning DE-A 19,937,107.

Речь при этом идет о катализаторах дегидрирования, которые содержат от 10 до 99,9 мас.% оксида циркония, от 0 до 60 мас.% оксида алюминия, диоксида кремния и/или диоксида титана и от 0,1 до 10 мас.%, по меньшей мере, одного элемента первой или второй главной группы, третьей побочной группы и восьмой побочной группы Периодической системы элементов, лантана и/или олова, при условии, что сумма содержаний указанных компонентов составляет 100 мас.%.We are talking about dehydrogenation catalysts that contain from 10 to 99.9 wt.% Zirconium oxide, from 0 to 60 wt.% Alumina, silicon dioxide and / or titanium dioxide and from 0.1 to 10 wt.%, at least one element of the first or second main group, the third side group and the eighth side group of the Periodic system of elements, lanthanum and / or tin, provided that the sum of the contents of these components is 100 wt.%.

Особенно пригодным катализатором дегидрирования является также катализатор, указанный в примере осуществления настоящего изобретения.A particularly suitable dehydrogenation catalyst is also the catalyst indicated in the embodiment of the present invention.

Катализаторы дегидрирования в общем случае представляют собой стерженьки с типичным диаметром от 1 до 10 мм, предпочтительно от 1,5 до 5 мм, и типичной длиной от 1 до 20 мм, предпочтительно от 3 до 10 мм, таблетки, размеры которых предпочтительно аналогичны размерам указанных стерженьков, и/или кольца, типичные наружный диаметр и длина которых соответственно составляют от 2 мм до 30 или 10 мм, а целесообразная толщина стенок составляет от 1 мм до 10, 5 или 3 мм. Катализаторы, используемые для осуществления гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана в кипящем слое (соответственно в псевдоожиженном или движущемся слое), обладают более высокой дисперсностью. Согласно изобретению в реакционной зоне А предпочтительно используют неподвижный слой катализатора.The dehydrogenation catalysts are generally rods with a typical diameter of 1 to 10 mm, preferably 1.5 to 5 mm, and a typical length of 1 to 20 mm, preferably 3 to 10 mm, tablets, the dimensions of which are preferably similar to those indicated rods and / or rings, typical outer diameters and lengths of which are respectively 2 mm to 30 or 10 mm, and a suitable wall thickness is 1 mm to 10, 5 or 3 mm. The catalysts used to carry out the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane in a fluidized bed (respectively, in a fluidized or moving bed) have a higher dispersion. According to the invention, a fixed catalyst bed is preferably used in reaction zone A.

Катализаторы дегидрирования, прежде всего используемые в примерах осуществления настоящего изобретения, а также рекомендованные в немецкой заявке на патент DE-A 19937107 (в особенности используемые в примерах осуществления этого изобретения), как правило, готовят таким образом, чтобы они были пригодны для катализа как дегидрирования пропана, так и сгорания пропана и молекулярного водорода. При этом в случае конкуренции между реакциями сгорания водорода и дегидрирования пропана на подобных катализаторах гораздо быстрее происходит сгорание водорода.Dehydrogenation catalysts, primarily used in embodiments of the present invention, as well as those recommended in German patent application DE-A 19937107 (especially those used in embodiments of this invention), are usually prepared in such a way that they are suitable for catalysis as dehydrogenation propane, and the combustion of propane and molecular hydrogen. Moreover, in the case of competition between the reactions of hydrogen combustion and dehydrogenation of propane on such catalysts, hydrogen combustion occurs much faster.

Для осуществления гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана в принципе пригодны любые известные из уровня техники реакторы и технологические варианты. Последние описаны, например, во всех цитируемых публикациях уровня техники, относящихся к катализаторам дегидрирования, а также в цитированном в начале настоящего описания уровне техники.For carrying out heterogeneously-catalyzed dehydrogenation of propane, in principle, any known reactors and technological options are suitable. The latter are described, for example, in all cited prior art publications relating to dehydrogenation catalysts, as well as in the prior art cited at the beginning of the present description.

Пригодная согласно изобретению технология дегидрирования сравнительно подробно описана также в Catalytica® Studies Division, Oxidative Dehydrogenation and Alternative Dehydrogenation Processes, Study Number 4192 OD, 1993, 430 Ferguson Drive, Mountain View, Калифорния, 94043-5272, США. Как указано выше, характерной особенностью частичного гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана является его эндотермичность. Это означает, что теплоту (энергию), необходимую для регулирования требуемой реакционной температуры, а также для протекания дегидрирования следует подводить к реакционному газу А до гетерогенно-катализируемого дегидрирования и/или в процессе его осуществления. Требуемое для осуществления реакции тепло, при необходимости, должен отдавать сам реакционный газ А.A suitable dehydrogenation technology of the invention is described in detail relatively also Catalytica ® Studies Division, Oxidative Dehydrogenation and Alternative Dehydrogenation Processes, Study Number 4192 OD, 1993, 430 Ferguson Drive, Mountain View, California, 94043-5272, USA. As indicated above, a characteristic feature of partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane is its endothermicity. This means that the heat (energy) needed to control the required reaction temperature, as well as for the flow of dehydrogenation, should be brought to the reaction gas A before heterogeneously catalyzed dehydrogenation and / or during its implementation. The heat required for the reaction, if necessary, must be given off by the reaction gas A.

Кроме того, в связи с необходимостью обеспечения высокой реакционной температуры для процесса гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана типично образование незначительных количеств тяжелокипящих высокомолекулярных органических соединений, вплоть до углерода, которые осаждаются на поверхности катализатора и обусловливают его деактивирование. Для сведения подобного негативного явления к минимуму реакционный газ А, подлежащий пропусканию над поверхностью катализатора с целью гетерогенно-катализируемого дегидрирования содержащегося в нем пропана, как указано выше, может быть разбавлен водяным паром. В подобных условиях происходит частичное или полное удаление углерода, осажденного на поверхности катализатора, в соответствии с принципом газификации угля.In addition, due to the need to ensure a high reaction temperature for the process of heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation, the formation of insignificant amounts of heavy boiling high molecular weight organic compounds, up to carbon, which are deposited on the surface of the catalyst and cause its deactivation, is typical. To minimize this negative phenomenon, reaction gas A, which must be passed over the surface of the catalyst in order to heterogeneously catalyze the dehydrogenation of the propane contained in it, as described above, can be diluted with water vapor. Under such conditions, partial or complete removal of carbon deposited on the surface of the catalyst occurs, in accordance with the principle of coal gasification.

Другая возможность устранения соединений углерода, осажденных на поверхности катализатора, состоит в периодически осуществляемом при повышенной температуре пропускании через катализатор дегидрирования содержащего кислород газа (целесообразно в отсутствие углеводородов), что обусловливает квазисгорание осажденного углерода. Определенного подавления процесса образования отложений углерода можно достичь также благодаря тому, что к подлежащему гетерогенно-катализируемому дегидрированию пропану перед проводимым при повышенной температуре пропусканием над катализатором добавляют молекулярный водород.Another possibility of eliminating carbon compounds deposited on the surface of the catalyst consists in passing oxygen-containing gas through the dehydrogenation catalyst periodically at an elevated temperature (it is advisable in the absence of hydrocarbons), which leads to quasi-combustion of the deposited carbon. A certain suppression of the process of carbon deposition can also be achieved due to the fact that molecular hydrogen is added to the subject heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane before passing over the catalyst at an elevated temperature.

К подлежащему гетерогенно-катализируемому дегидрированию пропану, очевидно, можно добавлять также смесь водяного пара с молекулярным водородом. Добавление молекулярного водорода к подлежащему гетерогенно-катализируемому дегидрированию пропану уменьшает также нежелательное образование аллена (пропадиена), пропина и ацетилена в качестве побочных продуктов.Obviously, a mixture of water vapor with molecular hydrogen can also be added to the propane to be heterogeneously catalyzed by dehydrogenation. The addition of molecular hydrogen to the heterogeneously-catalyzed propane to be heterogeneously catalyzed also reduces the undesired formation of allen (propadiene), propine and acetylene as by-products.

Таким образом, с целью формирования реакционного газа А (называемого в настоящем изобретении также исходной газовой смесью для реакционной зоны А или исходной реакционной газовой смесью А), подлежащего пропусканию по меньшей мере через один слой катализатора, в реакционную зону А в простейшем случае можно вводить только свежий пропан и циркуляционный газ I. При этом последний уже может содержать такое количество молекулярного кислорода, которое требуется для необходимого согласно изобретению сгорания водорода в реакционной зоне А. Это обусловлено предпочтительным использованием в реакционной зоне В избытка молекулярного кислорода по сравнению со стехиометрическим количеством, причем избыточное количество кислорода в соответствии с предлагаемым в изобретении способом обычно в основном остается в циркуляционном газе I.Thus, in order to form reaction gas A (also referred to in the present invention as the starting gas mixture for reaction zone A or the starting reaction gas mixture A) to be passed through at least one catalyst bed, in the simplest case, only fresh propane and circulating gas I. In this case, the latter may already contain such an amount of molecular oxygen as is required for the combustion of hydrogen in reaction zone A necessary according to the invention. This buslovleno preferred use in the reaction zone in excess of molecular oxygen relative to the stoichiometric amount, the excess oxygen in accordance with the method of the invention is generally mainly in the circulating gas I.

В указанном выше случае циркуляционный газ I постоянно содержит также такое количество водяного пара, чтобы последний совместно с водяным паром, образующимся при сгорании водорода в реакционной зоне А, мог обеспечить оптимальную эффективность общего производственного процесса. Необходимость подачи в реакционную зону А других газообразных потоков в рассматриваемом случае отсутствует. Требуемой степени превращения пропана достигают при однократном пропускании реакционного газа А через реакционную зону А.In the aforementioned case, the circulating gas I constantly also contains such a quantity of water vapor, so that the latter together with the water vapor generated during the combustion of hydrogen in the reaction zone A, can ensure optimal efficiency of the overall production process. There is no need to supply other gaseous streams to the reaction zone A in this case. The required degree of propane conversion is achieved by passing reaction gas A once through reaction zone A.

Очевидно, что для формирования реакционного газа А, подлежащего пропусканию, по меньшей мере, через один слой катализатора, кроме свежего пропана и циркуляционного газа I можно дополнительно вводить водяной пар и/или молекулярный водород, чтобы обеспечить оптимальную эффективность предлагаемого в изобретении способа. Молярное отношение молекулярного водорода к пропану в исходной газовой смеси для реакционной зоны А, как правило, составляет ≤5:1. Молярное отношение водяного пара к пропану в исходной газовой смеси для реакционной зоны А может составлять, например, от ≥0:1 до 30:1, в целесообразном варианте от 0,1:1 до 2:1 и в оптимальном варианте от 0,5:1 до 1:1. Кроме того, в исходную газовую смесь для реакционной зоны А, при необходимости, можно вводить дополнительный молекулярный кислород (в чистом виде и/или в смеси с инертным газом) и/или дополнительный инертный газ. Требуемая степень превращения пропана в реакционной зоне А в этом случае также может быть обеспечена при однократном пропускании реакционного газа А (исходной газовой смеси для реакционной зоны А) без необходимости подачи вдоль реакционного пути других газообразных потоков. В соответствии с настоящим изобретением под реакционным путем в реакционной зоне А подразумевают путь течения через реакционную зону А того пропана, который вводят в реакционный газ А перед первым пропусканием последнего, по меньшей мере, через один слой катализатора реакционной зоны А, в зависимости от степени превращения этого пропана в соответствии с реакцией гетерогенно-катализируемого дегидрирования.It is obvious that in order to form the reaction gas A to be passed through at least one catalyst bed, in addition to fresh propane and circulating gas I, water vapor and / or molecular hydrogen can be added in addition to ensure optimal efficiency of the process of the invention. The molar ratio of molecular hydrogen to propane in the feed gas mixture for reaction zone A is typically ≤5: 1. The molar ratio of water vapor to propane in the feed gas mixture for reaction zone A can be, for example, from ≥0: 1 to 30: 1, suitably from 0.1: 1 to 2: 1, and optimally from 0.5 : 1 to 1: 1. In addition, additional molecular oxygen (in pure form and / or mixed with an inert gas) and / or additional inert gas can be introduced into the feed gas mixture for reaction zone A, if necessary. The required degree of propane conversion in the reaction zone A in this case can also be achieved by passing the reaction gas A once (initial gas mixture for reaction zone A) without the need for supplying other gaseous streams along the reaction path. In accordance with the present invention, by a reaction path in a reaction zone A is meant a flow path through the reaction zone A of the propane which is introduced into the reaction gas A before first passing it through at least one catalyst bed of the reaction zone A, depending on the degree of conversion of this propane in accordance with a heterogeneously catalyzed dehydrogenation reaction.

Реактором, пригодным для осуществления подобного гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана с однократным пропусканием исходной газовой смеси через реакционную зону А без промежуточной подпитки газом, является, например, трубчатый реактор с неподвижным слоем катализатора. При этом катализатор дегидрирования находится в виде неподвижного слоя в одной реакционной трубке или пучке реакционных трубок. В случае, если параметры необходимого согласно изобретению сгорания водорода в реакционной зоне А рассчитывают таким образом, чтобы осуществляемая в этой реакционной зоне брутто-реакция протекала в эндотермическом режиме, реакционные трубки согласно изобретению целесообразно нагревать снаружи (при необходимости, их, очевидно, также можно охлаждать). Реакционные трубки можно нагревать, например, благодаря сжиганию газа, например углеводорода, такого как метан, осуществляемого в окружающем их пространстве. В оптимальном варианте подобный прямой обогрев следует использовать для нагревания только начальных участков контактных трубок, высота которых составляет от 20 до 30% от общей высоты неподвижного слоя катализатора, а остальные участки контактных трубок следует нагревать до необходимой реакционной температуры, благодаря выделяемой при сгорании лучистой теплоты. Подобным образом можно обеспечить практически изотермические условия осуществления реакции. Пригодный внутренний диаметр реакционных трубок составляет примерно от 10 до 15 см. Количество реакционных трубок типичного трубчатого реактора дегидрирования составляет от 300 до 1000 или более. Температура внутри реакционных трубок составляет от 300 до 700°С, предпочтительно от 400 до 700°С. Направляемую в трубчатый реактор исходную реакционную газовую смесь А предпочтительно подвергают предварительному нагреванию до реакционной температуры. Температура газообразного продукта А (газообразной смеси) на выходе из реакционной трубки может быть ниже реакционной температуры на 50-100°С. Однако она также может превышать реакционную температуру или находиться на одинаковом уровне с ней. В соответствии с рассматриваемой технологией целесообразно использовать оксидные катализаторы дегидрирования на основе оксида хрома и/или оксида алюминия. В большинстве случаев используют неразбавленный катализатор дегидрирования. Для осуществления дегидрирования пропана в промышленном масштаба можно использовать несколько параллельно соединенных трубчатых реакторов подобного типа и направлять на переработку в реакционную зону В соответствующую смесь газообразных продуктов А. При необходимости, в режиме дегидрирования можно эксплуатировать только два подобных реактора, в то время как загруженный в третий реактор катализатор подвергают регенерации.A reactor suitable for carrying out such a heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation with a single pass of the feed gas mixture through reaction zone A without intermediate gas recharge is, for example, a tubular reactor with a fixed catalyst bed. In this case, the dehydrogenation catalyst is in the form of a fixed layer in one reaction tube or a bundle of reaction tubes. If the parameters of the hydrogen combustion required according to the invention in reaction zone A are calculated so that the gross reaction carried out in this reaction zone proceeds endothermally, it is advisable to heat the reaction tubes according to the invention outside (if necessary, they can also be cooled, of course ) The reaction tubes can be heated, for example, by burning a gas, such as a hydrocarbon such as methane, in the surrounding area. In the best case scenario, such direct heating should be used to heat only the initial sections of the contact tubes, the height of which is from 20 to 30% of the total height of the fixed catalyst bed, and the remaining sections of the contact tubes should be heated to the required reaction temperature, due to the radiant heat released during combustion. In this way, practically isothermal reaction conditions can be provided. A suitable inner diameter of the reaction tubes is from about 10 to 15 cm. The number of reaction tubes of a typical tubular dehydrogenation reactor is from 300 to 1000 or more. The temperature inside the reaction tubes is from 300 to 700 ° C, preferably from 400 to 700 ° C. The feed reaction gas mixture A sent to the tubular reactor is preferably preheated to the reaction temperature. The temperature of the gaseous product A (gaseous mixture) at the outlet of the reaction tube may be lower than the reaction temperature by 50-100 ° C. However, it can also exceed the reaction temperature or be at the same level with it. In accordance with the technology under consideration, it is advisable to use oxide dehydrogenation catalysts based on chromium oxide and / or alumina. In most cases, an undiluted dehydrogenation catalyst is used. To carry out dehydrogenation of propane on an industrial scale, several similarly connected tubular reactors of this type can be used and sent to the corresponding mixture of gaseous products A for processing into reaction zone B. If necessary, only two such reactors can be operated in dehydrogenation mode, while the third the reactor catalyst is subjected to regeneration.

Однократное пропускание исходного газа через реакционную зону А можно осуществлять также в реакторе с подвижным слоем катализатора или в реакторе с псевдоожиженным (кипящим) слоем катализатора, приведенном, например, в немецкой заявке на патент DE-A 10245585 и цитированной в ней литературе.A single pass of the source gas through reaction zone A can also be carried out in a reactor with a moving catalyst bed or in a reactor with a fluidized (boiling) catalyst bed, as shown, for example, in German patent application DE-A 10245585 and the literature cited therein.

В соответствии с предлагаемым в изобретении способом реакционная зона А в принципе может состоять также из двух секций. Реакционную зону А подобной конструкции рекомендуется использовать прежде всего в том случае, если исходный газ для реакционной зоны А не содержит молекулярного кислорода (это может иметь место, например, при отсутствии молекулярного кислорода в циркуляционном газе I).According to the method of the invention, reaction zone A can in principle also consist of two sections. The reaction zone A of a similar design is recommended to be used primarily if the source gas for reaction zone A does not contain molecular oxygen (this can occur, for example, in the absence of molecular oxygen in the circulating gas I).

В подобном случае в первой секции можно осуществлять собственно гетерогенно-катализируемое дегидрирование пропана, а во второй секции после промежуточной подачи молекулярного кислорода и/или смеси молекулярного кислорода с инертным газом необходимое согласно изобретению гетерогенно-катализируемое сгорание водорода.In such a case, in the first section, the heterogeneous-catalyzed propane dehydrogenation itself can be carried out, and in the second section after the intermediate supply of molecular oxygen and / or a mixture of molecular oxygen with an inert gas, the heterogeneous-catalyzed combustion of hydrogen required by the invention is necessary.

В соответствии с предлагаемым в изобретении способом в наиболее общем случае целесообразным является функционирование реакционной зоны А в таком рабочем режиме, чтобы степень дегидрирования всего поступающего в нее пропана в пересчете на однократное пропускание реакционной смеси через реакционную зону А составляла от 5 до 60 мол.%, предпочтительно от 10 до 50 мол.%, особенно предпочтительно от 15 до 40 мол.% и еще более предпочтительно от 20 до 35 мол.%. Ограничение степени превращения пропана в реакционной зоне А указанными значениями согласно изобретению обычно оказывается достаточным, чтобы непревращенный пропан в последующей реакционной зоне В преимущественно выполнял функцию газа-разбавителя и в процессе осуществления предлагаемой в изобретении технологии мог быть без существенных потерь возвращен в реакционную зону А. Преимущество технологии, предусматривающей низкую степень превращения пропана, состоит в том, что при однократном пропускании реакционного газа А через реакционную зону А количество тепла, необходимое для осуществления эндотермического дегидрирования пропана, сравнительно невелико, и для достижения превращения пропана достаточны сравнительно низкие реакционные температуры.In accordance with the method proposed in the invention, in the most general case, it is advisable to operate the reaction zone A in such an operating mode that the degree of dehydrogenation of all propane entering it, in terms of a single passage of the reaction mixture through reaction zone A, is from 5 to 60 mol%, preferably from 10 to 50 mol%, particularly preferably from 15 to 40 mol%, and even more preferably from 20 to 35 mol%. The limitation of the degree of conversion of propane in the reaction zone A to the indicated values according to the invention usually turns out to be sufficient so that the unconverted propane in the subsequent reaction zone B predominantly acts as a diluent gas and can be returned to reaction zone A without significant losses during the implementation of the technology proposed in the invention technology, providing a low degree of conversion of propane, is that with a single pass of the reaction gas And through the reaction onnuyu zone A quantity of heat required for the endothermic dehydrogenation of propane is relatively small, and to achieve sufficient conversion of propane relatively low reaction temperatures.

Как указано выше, согласно изобретению может быть целесообразным осуществление дегидрирования пропана в реакционной зоне А (например, при сравнительно низкой степени его превращения) в (квази)адиабатическом режиме. Это означает, что направляемую в реакционную зону А исходную реакционную газовую смесь сначала, как правило, нагревают до температуры от 500 до 700°С, соответственно от 550 до 650°С, например, благодаря прямому огневому обогреву окружающих смесь стенок. В подобном случае обычно оказывается достаточным единственное адиабатическое пропускание реакционной газовой смеси через слой катализатора, чтобы обеспечить как требуемую степень превращения пропана, так и необходимое согласно изобретению сгорание водорода, причем в зависимости от брутто-эффекта, определяемого соотношением количества необходимого для дегидрирования тепла и количества тепла, выделяющегося в результате сгорания водорода, реакционный газ нагревается, охлаждается или ведет себя термически нейтрально. Согласно изобретению предпочтительным является адиабатический режим, в соответствии с которым температура реакционного газа в результате однократного пропускания снижается на величину, составляющую примерно от 30 до 200°С. Образовавшийся при дегидрировании пропана водород, при необходимости, может быть подвергнут гетерогенно-катализируемому сгоранию во второй секции реакционной зоны А при промежуточном добавлении молекулярного кислорода. Сгорание водорода также может быть осуществлено в адиабатическом режиме.As indicated above, according to the invention, it may be appropriate to carry out the dehydrogenation of propane in reaction zone A (for example, with a relatively low degree of conversion) in a (quasi) adiabatic mode. This means that the initial reaction gas mixture sent to the reaction zone A is first, as a rule, heated to a temperature of from 500 to 700 ° C, respectively from 550 to 650 ° C, for example, due to direct fire heating of the walls surrounding the mixture. In such a case, the only adiabatic passage of the reaction gas mixture through the catalyst bed is usually sufficient to provide both the required degree of propane conversion and the hydrogen combustion required by the invention, depending on the gross effect determined by the ratio of the amount of heat required for dehydrogenation and the amount of heat generated by the combustion of hydrogen, the reaction gas is heated, cooled, or behaves thermally neutral. According to the invention, an adiabatic mode is preferred in which the temperature of the reaction gas decreases by a factor of about 30 to 200 ° C as a result of a single transmission. Hydrogen generated during propane dehydrogenation, if necessary, can be subjected to heterogeneously catalyzed combustion in the second section of reaction zone A with the intermediate addition of molecular oxygen. Hydrogen combustion can also be carried out in adiabatic mode.

Следует отметить, что прежде всего при осуществлении дегидрирования в адиабатическом режиме в качестве реактора с неподвижным слоем катализатора достаточно использовать единственный реактор в виде шахтной печи, смесь реакционных газов через который пропускают в аксиальном и/или радиальном направлении.It should be noted that, first of all, when carrying out dehydrogenation in adiabatic mode, it is sufficient to use a single reactor in the form of a shaft furnace as a reactor with a fixed catalyst bed, the mixture of reaction gases through which is passed in the axial and / or radial direction.

В наиболее простом случае речь при этом идет о едином замкнутом реакционном объеме, например, в виде резервуара с внутренним диметром от 0,1 до 10 м или от 0,5 до 5 м, в котором расположен находящийся на опорном приспособлении (например, колосниковой решетке) неподвижный слой катализатора. При этом через реакционный объем, в котором находится катализатор и который при осуществлении реакции в адиабатическом режиме снабжают теплоизоляцией, в аксиальном направлении пропускают содержащий пропан горячий реакционный газ А. При этом катализатор может обладать формой шариков, колец или стерженьков. Поскольку реакционный объем в рассматриваемом случае должен быть выполнен в виде чрезвычайно экономичного аппарата, предпочтительными являются катализаторы с любыми геометрическими параметрами, обусловливающими особенно низкую потерю давления. Прежде всего к ним относятся катализаторы с большим свободным пространством между частицами или структурированными частицами, например, такими как монолиты, соответственно ячеистые тела. Для проведения радиального течения содержащего пропан реакционного газа А реактор может состоять, например, из двух вставленных одна в другую и помещенных в кожух цилиндрических колосниковых решеток с засыпанным в соответствующий кольцевой зазор катализатором. Кожух адиабатического реактора, при необходимости, может быть снабжен теплоизоляцией.In the simplest case, we are talking about a single closed reaction volume, for example, in the form of a tank with an internal diameter of 0.1 to 10 m or 0.5 to 5 m, in which is located on a supporting device (for example, a grate ) fixed catalyst bed. In this case, hot reaction gas A containing propane is passed axially through the reaction volume in which the catalyst is located and which, when carrying out the reaction in the adiabatic mode, is thermally insulated. Moreover, the catalyst may have the form of balls, rings or rods. Since the reaction volume in this case should be made in the form of an extremely economical apparatus, catalysts with any geometrical parameters that cause a particularly low pressure loss are preferred. First of all, these include catalysts with a large free space between particles or structured particles, for example, such as monoliths, respectively, cellular bodies. To conduct a radial flow of propane-containing reaction gas A, the reactor can consist, for example, of two cylindrical grate grids inserted one into the other and placed in a casing with a catalyst embedded in the corresponding annular gap. The casing of the adiabatic reactor, if necessary, can be provided with thermal insulation.

Согласно изобретению в качестве катализаторов гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана прежде всего пригодны катализаторы, приведенные в немецкой заявке на патент DE-A 19937107 (прежде всего все катализаторы, используемые в соответствующих примерах), а также их смеси с геометрическими формованными изделиями, инертными в условиях осуществления гетерогенно-катализируемого дегидрирования.According to the invention, as catalysts for heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation, the catalysts described in German patent application DE-A 19937107 (especially all catalysts used in the respective examples), as well as mixtures thereof with geometrically shaped bodies inert under the conditions of implementation, are particularly suitable heterogeneously catalyzed dehydrogenation.

После продолжительной эксплуатации указанные катализаторы подвергают осуществляемой простым методом регенерации, которая состоит, например, в том, что на первой ее стадии через слой катализатора пропускают воздух, разбавленный азотом и/или предпочтительно водяным паром, с температурой на входе в реактор, составляющей от 300 до 600°С, часто от 400 до 550°С. При этом расход пропускаемого через слой катализатора регенерирующего газа, например воздуха, может составлять, например, от 50 до 10000 ч-1 при содержании кислорода в регенерирующем газе от 0,1 или 0,5 до 20 об.%.After prolonged use, these catalysts are subjected to a simple regeneration method, which consists, for example, in the fact that, at the first stage, air diluted with nitrogen and / or preferably water vapor is passed through the catalyst bed with a temperature at the inlet of the reactor ranging from 300 to 600 ° C, often from 400 to 550 ° C. In this case, the flow rate of regenerating gas, such as air, passed through the catalyst bed, can be, for example, from 50 to 10,000 h -1 with an oxygen content in the regenerating gas from 0.1 or 0.5 to 20 vol.%.

На следующих стадиях регенерации, проводимых в условиях, аналогичных первой стадии, в качестве регенерирующего газа можно использовать воздух. В производственно-техническом отношении перед регенерацией рекомендуется осуществлять продувку катализатора инертным газом (например, азотом).In the next stages of regeneration, carried out under conditions similar to the first stage, air can be used as a regenerating gas. In the technical and industrial relation, it is recommended that the catalyst be purged with an inert gas (for example, nitrogen) before regeneration.

После этого рекомендуется, как правило, произвести дополнительную регенерацию катализатора чистым или разбавленным посредством инертного газа молекулярным водородом с предпочтительным содержанием последнего в смеси с инертным газом, составляющим ≥1 об.%, и прочих аналогичных условиях.After this, it is recommended, as a rule, to perform additional regeneration of the catalyst with pure or diluted with inert gas molecular hydrogen with a preferred content of the latter in a mixture with an inert gas of ≥1 vol.%, And other similar conditions.

Согласно изобретению гетерогенно-катализируемое дегидрирование пропана в реакционной зоне А, сопровождаемое сравнительно невысокой степенью его превращения (≤30 мол.%), во всех случаях можно выполнять при расходе через катализатор (слой катализатора) как всего реакционного газа, так и содержащегося в нем пропана, аналогичном расходу в вариантах с высокой конверсией пропана (>30 мол.%). Расход реакционного газа А может составлять, например, от 100 до 40000 или 10000 ч-1, зачастую от 300 до 7000 ч-1, часто от 500 до 4000 с-1.According to the invention, heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane in reaction zone A, accompanied by a relatively low degree of conversion (≤30 mol%), can in all cases be carried out at a flow rate through the catalyst (catalyst bed) of both the entire reaction gas and the propane contained therein similar to the flow rate in variants with high propane conversion (> 30 mol%). The flow rate of reaction gas A can be, for example, from 100 to 40,000 or 10,000 h -1 , often from 300 to 7,000 h -1 , often from 500 to 4,000 s -1 .

Особенно предпочтительный вариант осуществляемого в реакционной зоне А гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана (прежде всего при его однократном пропускании и степени превращения от 15 до 35 мол.%) предусматривает использование полочного реактора.A particularly preferred embodiment of the heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation carried out in reaction zone A (especially when it is passed once and with a conversion of 15 to 35 mol%) involves the use of a shelf reactor.

Подобный реактор содержит несколько последовательно расположенных в его объеме слоев катализатора дегидрирования. Количество слоев катализатора может составлять от 1 до 20, в целесообразном варианте от 2 до 8, а также от 3 до 6. Увеличение числа полок способствует повышению степени превращения пропана. Слои катализатора последовательно упорядочены предпочтительно в радиальном или аксиальном направлении. В производственно-техническом отношении в подобном полочном реакторе целесообразно использовать неподвижные слои катализатора.Such a reactor contains several layers of dehydrogenation catalyst sequentially arranged in its volume. The number of catalyst layers can be from 1 to 20, suitably from 2 to 8, as well as from 3 to 6. An increase in the number of shelves helps to increase the degree of conversion of propane. The catalyst layers are sequentially ordered, preferably in the radial or axial direction. In production and technical terms, it is advisable to use fixed catalyst beds in such a shelf reactor.

В наиболее простом варианте конструктивного исполнения неподвижные слои катализатора упорядочены вдоль оси шахтного реактора или в кольцевом зазоре, образованном вставленными одна в другую цилиндрическими колосниковыми решетками. Кольцевые зазоры могут обладать также формой расположенных один над другим сегментов, причем пропускаемый в радиальном направлении газ поступает от одного сегмента к следующему, расположенному выше или ниже его сегменту.In the simplest embodiment, the fixed catalyst beds are ordered along the axis of the shaft reactor or in an annular gap formed by inserted into each other cylindrical grate grates. The annular gaps may also have the form of segments located one above the other, and the radially transmitted gas flows from one segment to the next, located above or below its segment.

В целесообразном варианте конструкции полочного реактора реакционный газ А на пути от одного слоя катализатора к другому подвергают промежуточному нагреванию, осуществляемому, например, благодаря его пропусканию над ребрами теплообменника, обогреваемого горячими газами, или через трубы, обогреваемые горячими топочными газами (при необходимости, можно осуществлять также организованное аналогичным образом охлаждение реакционного газа А).In a suitable embodiment of the design of the shelf reactor, reaction gas A, on the way from one catalyst bed to another, is subjected to intermediate heating, for example, by passing it over the fins of a heat exchanger heated by hot gases, or through pipes heated by hot flue gases (if necessary, also similarly organized cooling of the reaction gas A).

При эксплуатации полочного реактора в адиабатическом режиме и использовании катализаторов, главным образом описанных в немецкой заявке на патент DE-A 19937107 (в особенности, в соответствующих примерах), для обеспечения степеней превращения пропана, прежде всего составляющих менее 30 мол.%, достаточно вводить в соответствующий полочный реактор реакционную газовую смесь, предварительно нагретую до температуры от 450 до 550°С, и выдерживать ее внутри реактора при указанной температуре. Это означает, что общее дегидрирование пропана следует осуществлять при предельно низких температурах, что особенно благоприятно отражается на длительности периода эксплуатации неподвижных слоев катализатора между двумя очередными циклами регенерации. Для обеспечения более высоких степеней превращения пропана в полочный реактор целесообразно направлять реакционную газовую смесь, предварительно нагретую до более высоких температур (они могут достигать 700°С), и осуществлять выдержку смеси внутри реактора при указанной повышенной температуре.When operating a shelf reactor in adiabatic mode and using catalysts, mainly described in German patent application DE-A 19937107 (in particular, in the corresponding examples), it is sufficient to introduce into the corresponding shelf reactor, the reaction gas mixture, preheated to a temperature of 450 to 550 ° C, and kept inside the reactor at the indicated temperature. This means that the total dehydrogenation of propane should be carried out at extremely low temperatures, which is especially beneficial for the duration of the period of operation of the fixed catalyst beds between two successive regeneration cycles. To ensure higher degrees of conversion of propane to a shelf reactor, it is advisable to direct the reaction gas mixture preheated to higher temperatures (they can reach 700 ° C) and to hold the mixture inside the reactor at the indicated elevated temperature.

В соответствии с еще более предпочтительным вариантом описанное выше промежуточное нагревание реакционного газа А следует осуществлять прямым методом (возможен автотермический рабочий режим). С этой целью ограниченное количество молекулярного кислорода, например, в виде компонента циркуляционного газа I, добавляют к реакционному газу А уже перед его пропусканием через первый слой катализатора (в этом случае исходная реакционная газовая смесь А предпочтительно должна содержать добавленный к ней молекулярный водород) и/или между двумя последовательно расположенными слоями катализатора. Это позволяет особенно целенаправленным и контролируемым образом воздействовать на необходимое согласно изобретению, как правило, катализируемое самими катализаторами дегидрирования сгорание ограниченного количества содержащегося в реакционном газе А молекулярного водорода, образующегося в процессе гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана и/или добавляемого к реакционному газу А [в производственно-техническом отношении может оказаться целесообразной также загрузка в полочный реактор дополнительных слоев катализатора, который особенно селективно катализирует сгорание водорода (подобные катализаторы приведены, например, в заявках на патент США US-А 4788371, US-A 4886928, US-A 5430209, US-A 5530171, US-A 5527979 и US-A 5563314; дополнительные слои катализатора можно чередовать, например, с имеющимися в полочном реакторе слоями, содержащими катализатор дегидрирования; подобные катализаторы пригодны также для упомянутого выше сгорания водорода во второй секции реакционной зоны А]. Выделяющееся при этом тепло, зависящее от количества сгораемого молекулярного водорода, способствует осуществлению гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана в общем экзотермическом, общем автотермическом (тепловой брутто-эффект в основном равен нулю) или общем эндотермическом рабочем режиме. Увеличение времени пребывания реакционного газа в слое катализатора (согласно изобретению оно является предпочтительным) способствует осуществлению дегидрирования пропана при снижающейся или остающейся в основном неизменной температуре, что, в свою очередь, способствует пролонгированию периода эксплуатации катализатора между двумя последовательно проводимыми циклами регенерации.In accordance with an even more preferred embodiment, the intermediate heating of reaction gas A described above should be carried out by a direct method (autothermal operating mode is possible). To this end, a limited amount of molecular oxygen, for example, in the form of a component of the circulating gas I, is added to the reaction gas A already before it is passed through the first catalyst bed (in this case, the initial reaction gas mixture A should preferably contain molecular hydrogen added to it) and / or between two successive catalyst beds. This allows a particularly targeted and controlled manner to affect the required according to the invention, as a rule, catalyzed by the dehydrogenation catalysts themselves combustion of a limited amount of molecular hydrogen contained in the reaction gas A generated in the process of heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane and / or added to the reaction gas A [in the production - from a technical point of view, it may also be advisable to load additional catalyst layers into the shelf reactor a, which catalyzes hydrogen combustion especially selectively (similar catalysts are shown, for example, in US patent applications US-A 4788371, US-A 4886928, US-A 5430209, US-A 5530171, US-A 5527979 and US-A 5563314; additional catalyst layers can be alternated, for example, with the layers containing a dehydrogenation catalyst present in the shelf reactor, similar catalysts also suitable for the aforementioned hydrogen combustion in the second section of reaction zone A]. The heat generated in this case, depending on the amount of molecular hydrogen burned, facilitates the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane in the general exothermic, general autothermal (thermal gross effect is basically zero) or the general endothermic operating mode. An increase in the residence time of the reaction gas in the catalyst bed (it is preferred according to the invention) contributes to the dehydrogenation of propane at a decreasing or essentially unchanged temperature, which, in turn, prolongs the period of operation of the catalyst between two successive regeneration cycles.

Указанную подпитку кислородом в общем случае следует осуществлять таким образом, чтобы его содержание в реакционном газе А в пересчете на содержащийся в нем молекулярный водород составляло от 0,5 до 50 или 30 об.%, предпочтительно от 10 до 25 мол.%. При этом в качестве источника кислорода можно использовать чистый молекулярный кислород (что соответствует предпочтительному варианту осуществления изобретения) или молекулярный кислород, разбавленный инертным газом, например монооксидом углерода, диоксидом углерода, азотом и/или благородными газами, а также особенно воздух. Согласно изобретению молекулярный кислород предпочтительно используют в виде газа, который содержит не более 30 об.%, преимущественно не более 25 об.%, предпочтительно не более 20 об.%, особенно предпочтительно не более 15 об.%, еще более предпочтительно не более 10 об.% и особенно предпочтительно не более 5 об.% других газов, отличающихся от молекулярного кислорода, Для указанной подпитки особенно предпочтительно используют чистый молекулярный кислород.The specified oxygen replenishment in the General case should be carried out so that its content in the reaction gas And in terms of the molecular hydrogen contained therein is from 0.5 to 50 or 30 vol.%, Preferably from 10 to 25 mol.%. In this case, pure molecular oxygen (which corresponds to the preferred embodiment of the invention) or molecular oxygen diluted with an inert gas, for example carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen and / or noble gases, and especially air, can be used as an oxygen source. According to the invention, molecular oxygen is preferably used in the form of a gas that contains not more than 30 vol.%, Preferably not more than 25 vol.%, Preferably not more than 20 vol.%, Particularly preferably not more than 15 vol.%, Even more preferably not more than 10 vol.% and particularly preferably not more than 5 vol.% of other gases other than molecular oxygen. Pure molecular oxygen is particularly preferably used for this recharge.

Поскольку при сгорании одного моля молекулярного водорода с образованием воды выделяется почти в два раза большее количество энергии (около 240 кДж/моль), чем требуется для дегидрирования одного моля пропана с образованием пропилена и водорода (около 120 кДж/моль), описанная выше автотермическая конфигурация реакционной зоны А в адиабатическом полочном реакторе является особенно предпочтительной в отношении решения задачи настоящего изобретения, но требует сгорания около 50 мол.% молекулярного водорода, образующегося при дегидрировании пропана в реакционной зоне А.Since during the combustion of one mole of molecular hydrogen with the formation of water, almost twice as much energy is released (about 240 kJ / mol) than is required for the dehydrogenation of one mole of propane with the formation of propylene and hydrogen (about 120 kJ / mol), the autothermal configuration described above reaction zone A in an adiabatic flange reactor is particularly preferred for solving the problem of the present invention, but requires the combustion of about 50 mol.% of molecular hydrogen generated by dehydrogenation OPANAL in reaction zone A.

Преимущество предлагаемого в изобретении способа проявляется не только в том случае, если в реакционной зоне А проводят сгорание около 50 мол.% образующегося в ней молекулярного водорода. Оно скорее проявляется также уже в том случае, если в реакционной зоне А проводят сопровождаемое образованием воды сгорание от 5 до 95 мол.%, предпочтительно от 10 до 90 мол.%, особенно предпочтительно от 15 до 85 мол.%, еще более предпочтительно от 20 до 80 мол.%, еще лучше от 25 до 75 мол.%, более благоприятно от 30 до 70 мол.%, еще предпочтительнее от 35 до 65 мол.%, наиболее предпочтительно от 40 до 60 мол.% или от 45 до 55 мол.% образующегося в этой реакционной зоне молекулярного водорода (предпочтительно в указанном выше режиме эксплуатации адиабатического полочного реактора).The advantage of the method proposed in the invention is manifested not only if about 50 mol% of the molecular hydrogen formed in it is burned in the reaction zone A. Rather, it is also shown already in the case, if the reaction zone A is carried out accompanied by the formation of water combustion from 5 to 95 mol.%, Preferably 10 to 90 mol.%, Particularly preferably 15 to 85 mol.%, Even more preferably from 20 to 80 mol.%, more preferably from 25 to 75 mol.%, more favorably 30 to 70 mol.%, more preferably from 35 to 65 mol.%, most preferably from 40 to 60 mol.% or from 45 to 55 mol.% Of molecular hydrogen generated in this reaction zone (preferably in the above-mentioned adiabatic about the reactor).

Указанную выше подпитку кислорода, как правило, следует осуществлять таким образом, чтобы его содержание в реакционном газе А составляло от 0,01 или 0,5 до 3 об.% в пересчете на количество содержащихся в этом газе пропана и пропилена.The above feeding of oxygen should generally be carried out in such a way that its content in the reaction gas A is from 0.01 or 0.5 to 3 vol.% Based on the amount contained in the gas of propane and propylene.

Осуществлению гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана в изотермическом режиме дополнительно можно способствовать благодаря встраиванию в свободные пространства между слоями катализатора полочного реактора герметично замкнутых элементов (например, в виде трубок), которые перед монтажом подвергают предпочтительному, но необязательному вакуумированию. Подобные встроенные элементы могут быть помещены также в тот или иной слой катализатора. Внутри подобных встроенных элементов находятся соответствующие твердые вещества или жидкости, которые при нагревании выше определенной температуры испаряются или плавятся, потребляя определенное количество тепла, а в зонах реактора с температурой, более низкой по сравнению с температурой их испарения или плавления, конденсируются, высвобождая тепло.The heterogeneous-catalyzed dehydrogenation of propane in an isothermal mode can be further facilitated by the incorporation of hermetically closed elements (for example, in the form of tubes) into the empty spaces between the catalyst beds of the shelf reactor, which are subjected to a preferred but optional vacuum before installation. Such embedded elements can also be placed in a particular catalyst bed. Inside such built-in elements there are corresponding solids or liquids which, when heated above a certain temperature, evaporate or melt, consuming a certain amount of heat, and condense in the zones of the reactor with a temperature lower than the temperature of their evaporation or melting, releasing heat.

Возможность нагревания исходной газовой смеси для осуществляемого в реакционной зоне А гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана до необходимой реакционной температуры состоит также в проводимом на входе в эту реакционную зону сжигании части содержащегося в исходной газовой смеси пропана и/или водорода в присутствии содержащегося в ней молекулярного кислорода (например, благодаря простому перепуску и/или пропусканию этой смеси через соответствующие специфически действующие катализаторы сгорания) и использовании теплоты сгорания для нагревания исходной газовой смеси до необходимой для дегидрирования температуры (как указано выше, подобную технологию благоприятно использовать в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора).The possibility of heating the initial gas mixture for heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation carried out in the reaction zone A to the required reaction temperature also consists in burning part of the propane and / or hydrogen contained in the initial gas mixture in the presence of molecular oxygen contained in it ( for example, by simply bypassing and / or passing this mixture through appropriate specific combustion catalysts) and by using heat combustion to heat the source gas mixture to the temperature necessary for dehydrogenation (as indicated above, a similar technology is advantageously used in a fluidized-bed reactor).

В соответствии с указанным выше вариантом реакционную зону А предлагаемого в изобретении способа можно выполнить, как предложено в немецких заявках на патент DE-A 102004032129 и DE-А 10200501339, за исключением того, что в качестве исходной газовой смеси для реакционной зоны А используют смесь водяного пара, свежего пропана и циркуляционного газа I. При этом реакционную зону А выполняют в виде предпочтительно адиабатического полочного реактора, предпочтительно неподвижные слои катализатора в котором расположены друг за другом радиально или аксиально. Подобный полочный реактор предпочтительно снабжен тремя полками с катализатором. Гетерогенно-катализируемое частичное дегидрирование пропана в подобном реакторе осуществляют предпочтительно автотермически. Для этого к исходной газовой смеси для реакционной зоны А после первого в направлении потока (неподвижного) слоя катализатора и между последующими (неподвижными) слоями катализатора добавляют ограниченное количество молекулярного кислорода или его смеси с инертным газом. Благодаря этому происходит катализируемое, как правило, самими катализаторами дегидрирования сгорание ограниченного количества водорода, образующегося в процессе гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана (а также, при необходимости, минимального количества пропана и/или пропилена), экзотермический эффект которого в основном обеспечивает необходимый для дегидрирования температурный уровень.According to the aforementioned embodiment, the reaction zone A of the method according to the invention can be performed as proposed in German patent applications DE-A 102004032129 and DE-A 10200501339, except that a mixture of water is used as the source gas mixture for reaction zone A steam, fresh propane and circulating gas I. In this case, reaction zone A is in the form of a preferably adiabatic shelf reactor, preferably fixed catalyst beds in which are arranged one after the other radially or axially. Such a shelf reactor is preferably provided with three catalyst shelves. The heterogeneously-catalyzed partial dehydrogenation of propane in such a reactor is preferably carried out autothermally. To this end, the feed gas mixture to the reaction zone A after the first in the flow direction (fixed) catalyst bed and between subsequent (fixed) catalyst layers added a limited amount of molecular oxygen, or a mixture thereof with an inert gas. Due to this, the combustion of a limited amount of hydrogen generated in the process of heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane (as well as, if necessary, the minimum amount of propane and / or propylene), which is catalyzed, as a rule, by the dehydrogenation catalysts themselves, takes place, the exothermic effect of which mainly provides the temperature required for dehydrogenation level.

В целесообразном варианте превращение подвергаемого частичному гетерогенно-катализируемому дегидрированию пропана преимущественно распределяют по трем полкам с катализатором таким образом, чтобы общая степень превращения однократно пропущенного через реактор пропана составляла около 20 мол.% (в соответствии с предлагаемым в изобретении способом общая степень превращения пропана, очевидно, может составлять также 30 мол.%, 40 мол.% или 50 мол.%). Указанной степени превращения пропана, как правило, соответствует селективность образования пропилена, составляющая 90 мол.%. По мере увеличения длительности эксплуатации катализатора максимальная степень превращения пропана, проводимого на отдельных полках реактора, смещается в направлении пропускания реакционной газовой смеси от первой полки к последней. Катализатор, как правило, подвергают регенерации, прежде чем указанный максимум сместится к третьей полке. Регенерацию предпочтительно осуществляют в момент времени, которому соответствует достижение одинаковой степени коксования катализатора на всех трех полках реактора.In an expedient embodiment, the conversion of the partially heterogeneous-catalyzed dehydrogenation of propane to be converted is preferably distributed over three shelves with a catalyst so that the total conversion of propane once passed through the reactor is about 20 mol% (according to the method of the invention, the total conversion of propane is obviously may also be 30 mol%, 40 mol% or 50 mol%). The specified degree of propane conversion, as a rule, corresponds to a selectivity of propylene formation of 90 mol%. As the duration of operation of the catalyst increases, the maximum degree of conversion of propane, carried out on separate shelves of the reactor, shifts in the direction of transmission of the reaction gas mixture from the first shelf to the last. The catalyst is typically regenerated before the maximum is shifted to the third shelf. The regeneration is preferably carried out at a point in time, which corresponds to the achievement of the same degree of coking of the catalyst on all three shelves of the reactor.

При рассматриваемом частичном гетерогенно-катализируемом дегидрировании пропана оптимальный суммарный расход пропана и пропилена, пропускаемых через суммарное количество катализатора (то есть через все слои катализатора) в общем случае составляет от 500 до 20000 нл/л·ч (типичный расход составляет от 1500 до 2500 нл/л·ч). При этом максимальную температуру в отдельных неподвижных слоях катализатора предпочтительно поддерживают в интервале от 500 до 600°С или до 650°С. В особенно предпочтительном варианте осуществления рассматриваемого частичного гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана в полочном реакторе исходная реакционная газовая смесь А состоит только из свежего пропана и циркуляционного газа I, возвращаемого на дегидрирование со стадии частичного окисления пропилена и содержащего образующийся на указанной стадии водяной пар, количества которого, как правило, достаточно для обеспечения удовлетворительного срока службы катализатора дегидрирования пропана.In the case of partial heterogeneous-catalyzed propane dehydrogenation under consideration, the optimal total flow rate of propane and propylene passed through the total amount of catalyst (i.e., through all catalyst beds) generally ranges from 500 to 20,000 nl / l · h (typical flow rate is from 1,500 to 2,500 nl / l h). In this case, the maximum temperature in the individual fixed catalyst beds is preferably maintained in the range from 500 to 600 ° C or up to 650 ° C. In a particularly preferred embodiment of the considered partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane in a shelf reactor, the initial reaction gas mixture A consists only of fresh propane and circulating gas I, which is returned to dehydrogenation from the partial oxidation of propylene and containing water vapor formed at the indicated stage, the amount of which, typically sufficient to provide a satisfactory lifetime for the propane dehydrogenation catalyst.

Недостаток рассмотренного выше способа состоит в том, что почти все катализаторы дегидрирования пропана одновременно катализируют происходящее в присутствии молекулярного кислорода сгорание пропана и пропилена (то есть полное окисление этих углеводородов до оксидов углерода и водяного пара), а циркуляционный газ I, возвращаемый со стадии частичного окисления на стадию частичного гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана, как указано, выше содержит молекулярный кислород.The disadvantage of the above method is that almost all propane dehydrogenation catalysts simultaneously catalyze the combustion of propane and propylene in the presence of molecular oxygen (i.e., the complete oxidation of these hydrocarbons to carbon oxides and water vapor), and the circulation gas I returned from the partial oxidation stage to the stage of partial heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane, as indicated above, contains molecular oxygen.

Согласно немецкой заявке на патент DE-A 10211275 этому можно противодействовать, осуществляя разделение выводимого из зоны дегидрирования газообразного продукта реакции на два частичных потока идентичного состава, один из которых в качестве газообразного продукта А направляют на стадию частичного окисления, в то время как другой частичный поток возвращают на стадию дегидрирования пропана в качестве компонента реакционного газа А. Молекулярный водород, содержащийся в этом образовавшемся в процессе дегидрирования циркуляционном газе II, обеспечивает защиту пропана и, при необходимости, пропилена, содержащихся в исходной газовой смеси для реакционной зоны А, от сгорания, обусловленного одновременным присутствием в этой газовой смеси молекулярного кислорода. Подобная защита основана на преимущественном сгорании молекулярного водорода (с образованием воды), обычно гетерогенно-катализируемом самими катализаторами дегидрирования, которое является кинетически более предпочтительным, нежели сгорание пропана и/или пропилена.According to German patent application DE-A 10211275, this can be counteracted by separating the gaseous reaction product discharged from the dehydrogenation zone into two partial streams of identical composition, one of which is sent as a gaseous product A to the partial oxidation stage, while the other partial stream return to the stage of propane dehydrogenation as a component of the reaction gas A. Molecular hydrogen contained in this circulating gas II formed during the dehydrogenation process, both sintering the protection of propane and, if necessary, propylene contained in the feed gas mixture for reaction zone A, from combustion due to the simultaneous presence of molecular oxygen in the gas mixture. Such protection is based on the predominant combustion of molecular hydrogen (with the formation of water), usually heterogeneously catalyzed by the dehydrogenation catalysts themselves, which is kinetically preferable to the combustion of propane and / or propylene.

Согласно немецкой заявке на патент DE-A 10211275 циркуляцию газа дегидрирования целесообразно осуществлять в соответствии с принципом действия струйного насоса (подобную циркуляцию называют также петлевой техникой). Кроме того, в этом документе рассматривается возможность дополнительного введения молекулярного водорода в исходную газовую смесь для реакционной зоны А в качестве дополнительной мере защиты от окисления. В немецкой заявке на патент DE-A 102005049699 сообщается о необходимости соблюдения определенной последовательности дозирования молекулярного водорода в рабочий поток струйного насоса.According to German patent application DE-A 10211275, it is advisable to circulate the dehydrogenation gas in accordance with the principle of operation of the jet pump (such circulation is also called a loop technique). In addition, this document discusses the possibility of additional introducing molecular hydrogen into the feed gas mixture for reaction zone A as an additional measure of protection against oxidation. In German patent application DE-A 102005049699, it is reported that a certain sequence of dosing molecular hydrogen into the working stream of the jet pump is required.

Согласно немецким заявкам на патент DE-A 102004032129 и DE-A 102005013039 содержащий молекулярный кислород циркуляционный газ I, который образуется на стадии гетерогенно-катализируемого частичного окисления, в предпочтительном варианте предлагается возвращать не в исходную газовую смесь стадии частичного гетерогенно-катализируемого дегидрирования пропана. Более предпочтительной является рециркуляция указанного газа в реакционный газ А, образующийся в реакционной зоне А, которую осуществляют лишь по достижении определенной степени превращения пропана. В немецкой заявке на патент DE-A 102004032129 перед подобной рециркуляцией предлагается также добавлять к исходной газовой смеси для реакционной зоны А дополнительный молекулярный водород из внешнего источника. Кроме того, для дегидрирования пропана в заявке DE-A 102004032129 рекомендуется использовать петлевую технику. При этом в качестве рабочего потока струйного насоса используют исключительно циркуляционный газ I, возвращаемый со стадии частичного окисления на стадию дегидрирования.According to German patent applications DE-A 102004032129 and DE-A 102005013039, the molecular oxygen-containing circulating gas I, which is formed in the heterogeneously-catalyzed partial oxidation stage, is preferably proposed to return the partial heterogeneous-catalyzed propane dehydrogenation stage to a non-original gas mixture. It is more preferable to recycle said gas to reaction gas A formed in reaction zone A, which is carried out only upon reaching a certain degree of propane conversion. In German patent application DE-A 102004032129, before such recirculation, it is also proposed to add additional molecular hydrogen from an external source to the initial gas mixture for reaction zone A. In addition, for the dehydrogenation of propane in the application DE-A 102004032129 it is recommended to use a loop technique. Moreover, exclusively circulating gas I, which is returned from the partial oxidation stage to the dehydrogenation stage, is used as the working stream of the jet pump.

В примере II немецкой заявки на патент DE-A 102005009885 для осуществляемого согласно изобретению дегидрирования в реакционной зоне А используют петлевую технику, в соответствии с которой исходная газовая смесь для этой реакционной зоны состоит из циркуляционного газа I, свежего пропана, молекулярного водорода из внешнего источника, минимального количества водяного пара из внешнего источника и возвращаемого с дегидрирования циркуляционного газа II (можно отказаться также от использования водяного пара из внешнего источника). В качестве рабочего потока струйного насоса используют смесь свежего пропана, молекулярного водорода из внешнего источника, циркуляционного газа I со стадии частичного окисления и водяного пара из внешнего источника. В немецкой заявке на патент DE-А 102005049699 приводятся рекомендации относительно предпочтительной последовательности дозирования компонентов при формировании указанного рабочего потока.In example II of German patent application DE-A 102005009885 for the dehydrogenation carried out according to the invention in reaction zone A, a loop technique is used, according to which the initial gas mixture for this reaction zone consists of circulating gas I, fresh propane, molecular hydrogen from an external source, the minimum amount of water vapor from an external source and circulating gas II returned from dehydrogenation (you can also refuse to use water vapor from an external source). A mixture of fresh propane, molecular hydrogen from an external source, circulating gas I from the stage of partial oxidation and water vapor from an external source is used as the working stream of the jet pump. In German patent application DE-A 102005049699, recommendations are given regarding a preferred dosing sequence for the components during the formation of said work stream.

Согласно изобретению циркуляционный газ I предпочтительно, как правило, содержит не только молекулярный кислород и водяной пар, но и молекулярный водород, монооксид углерода и диоксид углерода. Таким образом, циркуляционный газ I, как правило, содержит также монооксид углерода. Согласно изобретению предпочтительное содержание диоксида углерода в циркуляционном газе 1 составляет от 5 до 15 об.%.According to the invention, the circulating gas I preferably preferably contains not only molecular oxygen and water vapor, but also molecular hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. Thus, the circulating gas I, as a rule, also contains carbon monoxide. According to the invention, the preferred content of carbon dioxide in the circulating gas 1 is from 5 to 15 vol.%.

Согласно изобретению отбираемый из реакционной зоны А газообразный продукт А в соответствии с предлагаемым в изобретении способом предпочтительно обладает следующим составом:According to the invention, the gaseous product A withdrawn from the reaction zone A according to the method of the invention preferably has the following composition:

пропанpropane от 25 до 60 об.%,from 25 to 60 vol.%, пропиленpropylene от 8 до 25 об.%,from 8 to 25 vol.%, водородhydrogen от 0,04 до 25 об.%, часто до 15 об.%,from 0.04 to 25 vol.%, often up to 15 vol.%, водаwater от 2 до 25 об.%,from 2 to 25 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide от 0 до 30 об.%, часто до 15 об.%from 0 to 30 vol.%, often up to 15 vol.%

Типичная температура газообразного продукта А составляет от 400 до 700°С, предпочтительно от 450 до 650°С.A typical temperature of the gaseous product A is from 400 to 700 ° C, preferably from 450 to 650 ° C.

Согласно изобретению давление газообразного продукта А на выходе из реакционной зоны А предпочтительно составляет от 2 до 4 бар. Как указанно выше, оно может достигать также 20 бар.According to the invention, the pressure of the gaseous product A at the outlet of the reaction zone A is preferably from 2 to 4 bar. As indicated above, it can also reach 20 bar.

Согласно изобретению газообразный продукт А без промежуточного выделения побочных компонентов направляют в качестве реакционного газа В, по меньшей мере, в один реактор окисления реакционной зоны В.According to the invention, the gaseous product A, without intermediate separation of side components, is sent as reaction gas B to at least one oxidation reactor of reaction zone B.

В предпочтительном варианте для этого достаточно добавить к газообразному продукту А такое количество молекулярного кислорода, которое необходимо для выполнения соответствующих производственных целей в реакционной зоне В. Молекулярный кислород в принципе можно добавлять в виде чистого кислорода или смеси с одним или несколькими газами, характеризующимися химически инертным поведением в реакционной зоне В, например азотом, водяным паром, благородными газами, диоксидом углерода, то есть, например, в виде воздуха. Согласно изобретению молекулярный кислород предпочтительно добавляют к газообразному продукту А в виде газа, содержащего не более 30 об.%, преимущественно не более 25 об.%, предпочтительно не более 20 об.%, особенно предпочтительно не более 15 об.%, лучше не более 10 об.% и особенно предпочтительно не более 5 об.% или не более 2 об.% других газов, отличающихся от молекулярного кислорода. Еще более предпочтительно для добавления используют чистый кислород. Количество добавляемого молекулярного кислорода обычно рассчитывают таким образом, чтобы молярное отношение молекулярного кислорода, содержащегося в исходном реакционном газе В, к содержащемуся в нем пропилену находилось в интервале от 1:1 до 3:1. Перед введением молекулярного кислорода в газообразный продукт А последний согласно изобретению целесообразно охладить до температуры, составляющей от 250 до 350°С, предпочтительно от 270 до 320°С. Согласно изобретению подобное охлаждение предпочтительно осуществляют благодаря косвенному теплообмену (теплообмен предпочтительно осуществляют противотоком, который в общем случае используют в соответствии с настоящим изобретением, если отсутствуют иные указания). В качестве охлаждающего агента при этом предпочтительно используют исходную реакционную газовую смесь А, предназначенную для реакционной зоны А, которую подобным образом одновременно нагревают до необходимой для реакционной зоны А температуры (при условии достаточно высокого исходного давления газообразного продукта А его охлаждение в принципе можно осуществлять также благодаря упомянутому выше расширению в турбодетандере).In the preferred embodiment, for this it is enough to add to the gaseous product A the amount of molecular oxygen that is necessary to fulfill the corresponding production goals in reaction zone B. Molecular oxygen can in principle be added in the form of pure oxygen or a mixture with one or more gases characterized by chemically inert behavior in reaction zone B, for example with nitrogen, steam, noble gases, carbon dioxide, that is, for example, in the form of air. According to the invention, molecular oxygen is preferably added to the gaseous product A in the form of a gas containing not more than 30 vol.%, Preferably not more than 25 vol.%, Preferably not more than 20 vol.%, Particularly preferably not more than 15 vol.%, Preferably no more than 10 vol.% And particularly preferably not more than 5 vol.% Or not more than 2 vol.% Of other gases other than molecular oxygen. Even more preferably, pure oxygen is used for addition. The amount of added molecular oxygen generally calculated so that the molar ratio of molecular oxygen contained in the starting reaction gas B contained therein to propylene is in the range from 1: 1 to 3: 1. Before introducing molecular oxygen into the gaseous product A, the latter according to the invention is expediently cooled to a temperature of 250 to 350 ° C, preferably 270 to 320 ° C. According to the invention, such cooling is preferably carried out by indirect heat exchange (heat exchange is preferably carried out by countercurrent, which is generally used in accordance with the present invention, unless otherwise indicated). In this case, the starting reaction gas mixture A intended for reaction zone A is preferably used as a cooling agent, which is likewise simultaneously heated to the temperature required for reaction zone A (provided that the gaseous product A has a sufficiently high initial pressure, it can also be cooled in principle the expansion mentioned above in a turboexpander).

Согласно изобретению введение содержащего молекулярный кислород газа в газообразный продукт А, предпочтительно подвергнутый указанному выше предварительному охлаждению, можно осуществлять следующим образом: газообразный продукт А в качестве рабочего потока приводит в действие струйный насос, состоящий из сопла, смесительного участка, диффузора и всасывающего патрубка, причем перемещение подобного дросселируемого соплом рабочего газа через смесительный участок и диффузор в месте входа, по меньшей мере, в один реактор окисления реакционной зоны В, а также всасывающее действие всасывающего патрубка направлены в сторону источника, содержащего молекулярный кислород газа, и при этом благодаря создаваемому во всасывающем патрубке разрежению происходит всасывание содержащего молекулярный кислород газа, его перемещение через диффузор при одновременном смешивании с рабочим потоком на смесительном участке и выпуск образующейся при этом исходной газовой смеси В в месте входа во вторую реакционную зону В, соответственно в месте входа, по меньшей мере, в один реактор окисления реакционной зоны В. Указанный вариант прежде всего применим, если давление газообразного продукта А составляет от 2 до 5 бар или более, соответственно до 4 бар.According to the invention, the introduction of molecular oxygen-containing gas into the gaseous product A, preferably subjected to the above-mentioned preliminary cooling, can be carried out as follows: the gaseous product A drives a jet pump consisting of a nozzle, a mixing section, a diffuser and a suction nozzle as a working stream, moving such a nozzle-throttled working gas through the mixing section and the diffuser at the inlet of at least one oxidation reactor ion zone B, as well as the suction effect of the suction pipe, are directed towards the source containing molecular oxygen of the gas, and due to the vacuum created in the suction pipe, the gas containing molecular oxygen is sucked in and moved through the diffuser while mixing with the working stream in the mixing section and the release of the resulting source gas mixture B at the entrance to the second reaction zone B, respectively, at the entrance to at least one oxide reactor reaction zone B. This option is primarily applicable if the pressure of the gaseous product A is from 2 to 5 bar or more, respectively, up to 4 bar.

Однако содержащий молекулярный кислород газ, очевидно, можно смешивать также с направляемым в реакционную зону В газообразным продуктом А с целью формирования исходной газовой смеси для реакционной зоны В, используя обычные методы. Согласно изобретению целесообразным может быть осуществление между реакционными зонами А В операции механического разделения в соответствии с немецкой заявкой на патент DE-A 10316039.However, the gas containing molecular oxygen can obviously be mixed also with the gaseous product A sent to reaction zone B in order to form the initial gas mixture for reaction zone B using conventional methods. According to the invention, it may be expedient to carry out between the reaction zones A B a mechanical separation operation in accordance with German patent application DE-A 10316039.

Как известно, частичное гетерогенно-катализируемое газофазное окисление пропилена в акриловую кислоту молекулярным кислородом в принципе осуществляют на двух последовательно проводимых вдоль реакционной координаты стадиях, первой из которых является синтез акролеина, а второй превращение полученного акролеина в акриловую кислоту.It is known that partial heterogeneous-catalyzed gas-phase oxidation of propylene to acrylic acid by molecular oxygen is in principle carried out in two stages sequentially carried out along the reaction coordinate, the first of which is the synthesis of acrolein, and the second is the conversion of the obtained acrolein to acrylic acid.

Получение акриловой кислоты на двух последовательно проводимых во времени стадиях предполагает саму по себе известную возможность прекращения осуществления предлагаемого в изобретении способа в реакционной зоне В на стадии синтеза акролеина (стадии его преимущественного образования) и произвести выделение целевого продукта на этой стадии или же продолжить проведение предлагаемого в изобретении способа, пока не завершится преимущественное образование акриловой кислоты, и лишь после этого осуществить выделение целевого продукта.The preparation of acrylic acid in two stages successively carried out in time implies the well-known possibility of stopping the implementation of the method of the invention in reaction zone B at the stage of acrolein synthesis (the stage of its primary formation) and isolating the target product at this stage or continue carrying out the proposed invention of the method, until the predominant formation of acrylic acid is completed, and only after that carry out the selection of the target product.

При осуществлении предлагаемого в изобретении способа до преимущественного образования акриловой кислоты согласно изобретению предпочтительной является двухстадийная технология, то есть проведение двух последовательных стадий окисления, причем целесообразный вариант осуществления способа предусматривает оптимальное согласование используемых на соответствующих стадиях неподвижных слоев катализатора и предпочтительно прочих реакционных условий, например температуры этих слоев.In the process of the invention according to the invention, prior to the predominant formation of acrylic acid according to the invention, a two-stage process is preferable, that is, two successive oxidation steps are carried out, an expedient variant of the process providing for the optimal coordination of the fixed catalyst layers used in the respective steps and preferably other reaction conditions, for example, the temperature layers.

Мультиметаллоксиды на основе таких элементов, как молибден (Мо), железо (Fe) и висмут (Bi), особенно пригодные для использования в качестве активных масс катализаторов первой стадии окисления (пропилен → акролеин), обладают определенной способностью катализировать также вторую стадию окисления (акролеин → акриловая кислота), однако для осуществления второй стадии обычно предпочтительно используют катализаторы, активной массой которых является мультиметаллоксид, содержащий, по меньшей мере, один из элементов, которыми являются молибден (Мо) и ванадий (V).Multimetal oxides based on elements such as molybdenum (Mo), iron (Fe) and bismuth (Bi), which are especially suitable for use as active masses of catalysts of the first oxidation stage (propylene → acrolein), also have a certain ability to catalyze the second oxidation stage (acrolein → acrylic acid), however, for the implementation of the second stage, it is usually preferable to use catalysts, the active mass of which is a multimetal oxide containing at least one of the elements that are molybdenum (M ) And vanadium (V).

Таким образом, для осуществляемого в реакционной зоне В частичного гетерогенно-катализируемого окисления пропилена согласно изобретению пригодны неподвижные слои катализатора, активной массой которого является мультиметаллоксид, содержащий, по меньшей мере, один из элементов молибден (Мо), железо (Fe) и висмут (Bi), причем частичное гетерогенно-катализируемое окисление пропилена проводят прежде всего в виде одностадийного процесса синтеза акролеина (а также при необходимости акриловой кислоты) или в виде первой реакционной стадии двухстадийного процесса синтеза акриловой кислоты.Thus, for the partial heterogeneous-catalyzed oxidation of propylene carried out in reaction zone B according to the invention, fixed catalyst beds are suitable, the active mass of which is a multimetal oxide containing at least one of the elements molybdenum (Mo), iron (Fe) and bismuth (Bi ), wherein the partial heterogeneously catalyzed oxidation of propylene is carried out primarily in the form of a single-stage synthesis process acrolein (and optionally acrylic acid) or in a first reaction step, two hundred adium synthesis of acrylic acid.

При этом одностадийное гетерогенно-катализируемое частичное окисление пропилена в акролеин, а также, при необходимости, акриловую кислоту, соответственно двухстадийное гетерогенно-катализируемое частичное окисление пропилена в акриловую кислоту, с использованием формируемого согласно изобретению реакционного газа В может быть осуществлено, в частности, в соответствии с европейской заявкой на патент ЕР-А 700714 (первая реакционная стадия, осуществляемая как предложено в этом документе, а также в соответствующем трубчатом реакторе с противотоком солевого расплава и исходной реакционной газовой смеси), европейской заявкой на патент ЕР-А 700893 (вторая реакционная стадия, осуществляемая как предложено в этом документе, а также соответствующим противоточным методом), международными заявками WO 04/085369 (в виде двухстадийного процесса, причем этот документ прежде всего следует рассматривать как часть настоящей заявки) и WO 04/85363, немецкой заявкой на патент DE-A 10313212 (первая реакционная стадия), европейскими заявками на патент ЕР-А 1159248 (в виде двухстадийного процесса), ЕР-А 1159246 (вторая реакционная стадия) и ЕР-А 1159247 (в виде двухстадийного процесса), немецкими заявками на патент DE-A 19948248 (в виде двухстадийного процесса) и DE-A 10101695 (в виде одностадийного или двухстадийного процесса), международной заявкой WO 04/085368 (в виде двухстадийного процесса), немецкой заявкой на патент DE-A 102004021764 (в виде двухстадийного процесса), международными заявками WO 04/085362 (первая реакционная стадия), WO 04/085370 (вторая реакционная стадия), WO 04/085365 (вторая реакционная стадия) и WO 04/085367 (в виде двухстадийного процесса), а также в соответствии с европейскими заявками на патент ЕР-А 990636, ЕР-А 1007007 и ЕР-А1 106598.In this case, the one-stage heterogeneously-catalyzed partial oxidation of propylene to acrolein, and also, if necessary, acrylic acid, respectively, the two-stage heterogeneously-catalyzed partial oxidation of propylene to acrylic acid, using reaction gas B formed according to the invention can be carried out, in particular, in accordance with with European patent application EP-A 700714 (the first reaction stage, carried out as proposed in this document, as well as in the corresponding tubular reactor with flow of salt melt and the initial reaction gas mixture), European patent application EP-A 700893 (the second reaction stage, carried out as proposed in this document, as well as the corresponding counterflow method), international applications WO 04/085369 (in the form of a two-stage process, and this document should primarily be considered as part of this application) and WO 04/85363, German patent application DE-A 10313212 (first reaction step), European patent applications EP-A 1159248 (as a two-step process), EP-A 1159246 (second p promotional stage) and EP-A 1159247 (as a two-stage process), German patent applications DE-A 19948248 (as a two-stage process) and DE-A 10101695 (as a one-stage or two-stage process), international application WO 04/085368 ( as a two-stage process), German patent application DE-A 102004021764 (as a two-stage process), international applications WO 04/085362 (first reaction stage), WO 04/085370 (second reaction stage), WO 04/085365 (second reaction stage) and WO 04/085367 (as a two-stage process), as well as in accordance with European application mi for patent EP-A 990636, EP-A 1007007 and EP-A1 106598.

Вышесказанное прежде всего относится ко всем приведенным в цитированных изобретениях примерам. Примеры осуществления настоящего изобретения могут быть осуществлены аналогично примерам из указанных публикаций уровня техники, однако в отличие от них исходной реакционной газовой смесью, используемой для осуществления первой реакционной стадии (окисления пропилена в акролеин), является формируемый согласно настоящему изобретению реакционный газ В. Прочие параметры аналогичны примерам, приведенным в цитированных публикациях (прежде всего, это относится к неподвижным слоям катализаторов и соответствующему расходу реагентов). В случае двухстадийного выполнения примеров указанного уровня техники и проводимой между обеими стадиями подачи вторичного кислорода (подача вторичного воздуха согласно указанному уровню техники является менее предпочтительной) аналогичным образом поступают и при выполнении примеров настоящего изобретения, однако расход вторичного кислорода устанавливают таким образом, чтобы молярное отношение молекулярного кислорода к акролеину в газовой смеси, питающей вторую реакционную стадию, соответствовал таковому, используемому в примерах указанного уровня техники.The foregoing applies primarily to all examples cited in the cited inventions. The embodiments of the present invention can be carried out similarly to the examples from the above-mentioned publications of the prior art, however, in contrast to them, the initial reaction gas mixture used to carry out the first reaction stage (oxidation of propylene to acrolein) is reaction gas B formed according to the present invention. Other parameters are similar examples cited in publications (first of all, this applies to fixed catalyst beds and the corresponding consumption of reagents). In the case of the two-stage execution of examples of the prior art and the secondary oxygen supply between the two stages (the secondary air supply is less preferred according to the prior art), the same is true for the examples of the present invention, however, the secondary oxygen flow rate is set so that the molar ratio of molecular oxygen to acrolein in the gas mixture feeding the second reaction stage corresponded to that used in the example said x art.

Согласно изобретению расход направляемого в реакционную зону В кислорода предпочтительно рассчитывают таким образом, чтобы в газообразном продукте В оставался непревращенный молекулярный кислород, содержание которого в целесообразном варианте составляет больше или равно от 0,5 до 6 об.%, преимущественно от 1 до 5 об.%, предпочтительно от 2 до 4 об.%. В случае двухстадийной технологии указанные выше содержания относятся к каждой из обеих стадий окисления.According to the invention, the flow rate of the oxygen directed to the reaction zone B is preferably calculated in such a way that unconverted molecular oxygen remains in the gaseous product B, the content of which is expediently greater than or equal to from 0.5 to 6 vol.%, Mainly from 1 to 5 vol. %, preferably from 2 to 4 vol.%. In the case of a two-stage technology, the above contents apply to each of both stages of oxidation.

Мультиметаллоксидные катализаторы, особенно пригодные для осуществления той или иной стадии окисления, подробно описаны и хорошо известны специалистам. Примеры подобных катализаторов приведены в европейской заявке на патент ЕР-А 253409 (на странице 5 соответствующего патента США).Multimetal oxide catalysts, especially suitable for carrying out a particular oxidation step, are described in detail and are well known in the art. Examples of such catalysts are given in European patent application EP-A 253409 (on page 5 of the corresponding US patent).

Оптимальные катализаторы, пригодные для осуществления той или иной стадии окисления, приведены также в немецких заявках на патент DE-A 4431957, DE-A 102004025445 и DE-A 4431949. Прежде всего речь идет о катализаторах общей формулы (I), приведенных в двух указанных выше более ранних публикациях. Особенно предпочтительные катализаторы для осуществления той или иной стадии окисления приведены в немецких заявках на патент DE-А 10325488, DE-A 10325487, DE-A 10353954, DE-A 10344149, DE-A 10351269, DE-A 10350812 и DE-A 10350822.Optimum catalysts suitable for carrying out a particular oxidation step are also given in German patent applications DE-A 4431957, DE-A 102004025445 and DE-A 4431949. First of all, we are talking about catalysts of the general formula (I) given in the two above earlier publications. Particularly preferred catalysts for carrying out a particular oxidation step are given in German patent applications DE-A 10325488, DE-A 10325487, DE-A 10353954, DE-A 10344149, DE-A 10351269, DE-A 10350812 and DE-A 10350822 .

В соответствии с настоящим изобретением для гетерогенно-катализируемого газофазного частичного окисления пропилена в акролеин, акриловую кислоту или их смесь в принципе пригодны любые катализаторы, активной массой которых являются мультиметаллоксиды на основе молибдена (Мо), висмута (Bi) и железа (Fe).In accordance with the present invention, for any heterogeneously catalyzed gas-phase partial oxidation of propylene to acrolein, acrylic acid or a mixture thereof, any catalysts whose active mass is molybdenum (Mo), bismuth (Bi) and iron (Fe) multimetal oxides are suitable.

При этом речь идет прежде всего о мультиметаллоксидных активных массах общей формулы (I) из немецких заявок на патент DE-A 19955176 и DE-A 19948523, мультиметаллоксидных активных массах общих формул (I), (II) и (III) из немецких заявок на патент DE-A 10101695, DE-A 19948248 и DE-A 19955168, а также о мультиметаллоксидных активных массах, приведенных в европейской заявке на патент ЕР-А 700714.This is primarily about multimetal oxide active masses of the general formula (I) from German patent applications DE-A 19955176 and DE-A 19948523, multimetal oxide active masses of the general formulas (I), (II) and (III) from German applications for patent DE-a 10101695, DE-a 19948248 and DE-a 19955168 and about active multimetal masses given in European patent application EP-a-700714 patent.

Кроме того, мультиметаллоксидные катализаторы на основе молибдена, висмута и железа, пригодные для осуществления указанных реакционных стадий, приведены в раскрывающем сущность изобретения документе №497012 от 29.08.2005, немецких заявках на патент DE-A 10046957, DE-A 10063162, DE-C 3338380 и DE-A 19902562, европейской заявке на патент ЕР-А 15565, немецкой заявке на патент DE-C 2380765, европейских заявках на патент ЕР-А 807465 и ЕР-А 279374, немецкой заявке на патент DE-A 3300044, европейской заявке на патент ЕР-А 575897, заявке на патент США US-A 4438217, немецкой заявке на патент DE-A 19855913, международной заявке WO 98/24746, немецкой заявке на патент DE-A 19746210 (мультиметаллоксиды общей формулы (II)), японской заявке на патент JP-A 91/294239, а также в европейских заявках на патент ЕР-А 293224 и ЕР-А 700714. Прежде всего это относится к примерам осуществления указанных изобретений, особенно предпочтительные из которых приведены в европейских заявках на патент ЕР-А 15565 и ЕР-А 575897, а также в немецких заявках на патент DE-A 19746210 и DE-A 19855913. В этой связи особого упоминания заслуживает катализатор из приведенного в европейской заявке на патент ЕР-А 15565 примера 1с, а также катализатор, который может быть приготовлен в соответствии с этим примером, однако содержит активную массу состава Mo12Ni6,5Zn2Fe2Bi1P0,0065K0,06Ox·10SiO2. Кроме того, особого упоминания заслуживает катализатор в виде полых цилиндров с размерами 5×3×2 мм (наружный диаметр × высота × внутренний диаметр) из приведенного в немецкой заявке на патент DE-A 19855913 примера 3, мультиметаллоксидная масса которого обладает стехиометрическим составом Mo12Co7Fe3Bi0,6K0,083Si1,6Ох, а также цельный катализатор на основе мультиметаллоксида общей формулы (II), приведенный в примере 1 немецкой заявки на патент DE-A 19746210. Кроме того, следует упомянуть мультиметаллоксидные катализаторы, описанные в заявке на патент США US-A 4438217. Особенно пригодные катализаторы, используемые в указанном документе, представляют собой полые цилиндры с размерами 5,5×3×3,5 мм, 5×2×2 мм, 5×3×2 мм, 6×3×3 мм или 7×3×4 мм (соответственно наружный диаметр × высота × внутренний диаметр). Другой возможной формой подобных катализаторов являются стерженьки, например, длиной 7,7 мм и диаметром 7 мм или длиной 6,4 мм и диаметром 5,7 мм.In addition, multimetal oxide catalysts based on molybdenum, bismuth and iron, suitable for carrying out the indicated reaction steps, are disclosed in document No. 497012 of August 29, 2005, German patent applications DE-A 10046957, DE-A 10063162, DE-C 3338380 and DE-A 19902562, European patent application EP-A 15565, German patent application DE-C 2380765, European patent applications EP-A 807465 and EP-A 279374, German patent application DE-A 3300044, European application patent EP-A 575897, US patent application US-A 4438217, German patent application DE-A 19855913, international WO 98/24746, German patent application DE-A 19746210 (multimetal oxides of general formula (II)), Japanese patent application JP-A 91/294239, as well as in European patent applications EP-A 293224 and EP-A 700714. This primarily relates to examples of the implementation of these inventions, particularly preferred of which are given in European patent applications EP-A 15565 and EP-A 575897, as well as in German patent applications DE-A 19746210 and DE-A 19855913. B In this connection, the catalyst from the European Patent Application EP-A 15565 of Example 1c, as well as alizator which may be prepared in accordance with this example, however, the composition comprises active composition Mo 12 Ni 6,5 Zn 2 Bi 1 Fe 2 P 0,0065 K 0,06 O x · 10SiO 2. In addition, the hollow cylinder catalyst with dimensions of 5 × 3 × 2 mm (outer diameter × height × inner diameter) from German Patent Application DE-A 19855913 of Example 3, the multimetal oxide mass of which has a stoichiometric composition of Mo 12 , deserves special mention. Co 7 Fe 3 Bi 0.6 K 0.083 Si 1.6 O x , as well as a one-piece multimetal oxide catalyst of the general formula (II) shown in Example 1 of German patent application DE-A 19746210. In addition, mention should be made of multimetal oxide catalysts described in US patent application US-A 44 38217. Particularly suitable catalysts used in this document are hollow cylinders with dimensions 5.5 × 3 × 3.5 mm, 5 × 2 × 2 mm, 5 × 3 × 2 mm, 6 × 3 × 3 mm or 7 × 3 × 4 mm (respectively, outer diameter × height × inner diameter). Another possible form of such catalysts are rods, for example, 7.7 mm long and 7 mm in diameter or 6.4 mm long and 5.7 mm in diameter.

Большинство катализаторов, пригодных для проведения стадии превращения пропилена в акролеин и, при необходимости, акриловую кислоту, содержат мультиметаллоксидные активные массы общей формулы (IV):Most catalysts suitable for carrying out the step of converting propylene to acrolein and, if necessary, acrylic acid, contain multimetal oxide active masses of the general formula (IV):

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

в которойwherein

X1 означает никель и/или кобальт,X 1 means nickel and / or cobalt,

X2 означает таллий, щелочной металл и/или щелочноземельный металл,X 2 means thallium, an alkali metal and / or alkaline earth metal,

X3 означает цинк, фосфор, мышьяк, бор, сурьму, олово, церий, свинец и/или вольфрам,X 3 means zinc, phosphorus, arsenic, boron, antimony, tin, cerium, lead and / or tungsten,

X4 означает кремний, алюминий, титан и/или цирконий,X 4 means silicon, aluminum, titanium and / or zirconium,

a означает число от 0,5 до 5,a means a number from 0.5 to 5,

b означает число от 0,01 до 5, предпочтительно от 2 до 4,b means a number from 0.01 to 5, preferably from 2 to 4,

c означает число от 0 до 10, предпочтительно от 3 до 10,c means a number from 0 to 10, preferably from 3 to 10,

d означает число от 0 до 2, предпочтительно от 0,02 до 2,d means a number from 0 to 2, preferably from 0.02 to 2,

e означает число от 0 до 8, предпочтительно от 0 до 5,e means a number from 0 to 8, preferably from 0 to 5,

f означает число от 0 до 10, иf is a number from 0 to 10, and

n означает число, которое определяется валентностью и количеством отличающихся от кислорода элементов в общей формуле (IV).n means a number, which is determined by the valency and the number of elements different from oxygen in the general formula (IV).

Указанные активные мультиметаллоксидные массы могут быть приготовлены известными методами (см., например, немецкую заявку на патент DE-A 4023239), и обычно их используют в виде сформированных в массе шариков, колец или цилиндров или в виде слоистых катализаторов, то есть покрытых активной массой инертных тел носителя. В качестве катализаторов, очевидно, можно использовать также порошкообразные активные массы (например, в реакторах с псевдоожиженным слоем катализатора).These active multimetal oxide masses can be prepared by known methods (see, for example, German patent application DE-A 4023239), and are usually used in the form of mass-formed balls, rings or cylinders or in the form of layered catalysts, i.e. coated with an active mass inert carrier bodies. As catalysts, obviously, powdered active masses can also be used (for example, in fluidized bed reactors).

Активные массы общей формулы (IV) в принципе могут быть получены простым методом, предусматривающим приготовление из пригодных источников соответствующих элементных компонентов как можно более тщательно перемешанной, предпочтительно мелкодисперсной сухой смеси подходящего стехиометрического состава, которую подвергают прокаливанию при температуре от 350 до 650°С. Прокаливание можно осуществлять как в атмосфере инертного газа, так и в окисляющей атмосфере, например такой как воздух (смесь инертного газа и кислорода), а также в восстанавливающей атмосфере (например, в смеси инертного газа, аммиака, монооксида углерода и/или водорода). Длительность прокаливания составляет от нескольких минут до нескольких часов и может быть сокращена, благодаря повышенной температуре этого процесса. В качестве источников элементных компонентов активных мультиметаллоксидных масс общей формулы (IV) можно использовать соединения, которые уже являются оксидами, и/или соединения, которые могут быть переведены в оксиды нагреванием, осуществляемым в присутствии, по меньшей мере, кислорода.The active masses of the general formula (IV) can, in principle, be obtained by a simple method, which involves preparing, from suitable sources of the corresponding elemental components, as thoroughly mixed as possible, preferably finely divided dry mixture of a suitable stoichiometric composition, which is subjected to calcination at a temperature of from 350 to 650 ° C. Calcination can be carried out both in an inert gas atmosphere and in an oxidizing atmosphere, for example, such as air (a mixture of inert gas and oxygen), as well as in a reducing atmosphere (for example, a mixture of inert gas, ammonia, carbon monoxide and / or hydrogen). The duration of calcination is from several minutes to several hours and can be reduced due to the increased temperature of this process. As sources of the elemental components of the active multimetal oxide of the general formula (IV) can be used compounds which are already oxides and / or compounds which can be converted into oxides by heating, carried out in the presence of at least oxygen.

Подобными исходными соединениями наряду с оксидами прежде всего могут являться галогениды, нитраты, формиаты, оксалаты, цитраты, ацетаты, карбонаты, комплексы аминов, соли аммония и/или гидроксиды (в тщательно перемешанную сухую смесь указанных компонентов дополнительно можно вводить такие соединения, как NH4OH, (NH4)2CO3, NH4NO3, NH4CHO2, СН3СООН, NH4CH3CO2 и/или оксалат аммония, которые обладают способностью к последующей диссоциации и/или деструкции, сопровождаемой образованием газообразных улетучивающихся продуктов и происходящей самое позднее в процессе последующего прокаливания смеси).Such starting compounds, along with oxides, can primarily be halides, nitrates, formates, oxalates, citrates, acetates, carbonates, amine complexes, ammonium salts and / or hydroxides (in a thoroughly mixed dry mixture of these components, compounds such as NH 4 can also be added OH, (NH 4 ) 2 CO 3 , NH 4 NO 3 , NH 4 CHO 2 , CH 3 COOH, NH 4 CH 3 CO 2 and / or ammonium oxalate, which are capable of subsequent dissociation and / or destruction accompanied by the formation of gaseous volatilized products and what’s happening zdnee during subsequent calcination of the mixture).

Тщательному перемешиванию могут быть подвергнуты исходные соединения для приготовления активных мультиметаллоксидных масс общей формулы (IV), находящиеся как в сухом, так и во влажном состоянии. В случае перемешивания в сухом состоянии исходные соединения целесообразно использовать в виде мелкодисперсных порошков и подвергать прокаливанию после перемешивания и при необходимости осуществляемого уплотнения. Однако предпочтительным является тщательное перемешивание влажных исходных соединений. При этом друг с другом смешивают исходные соединения, которые обычно представляют собой соответствующие водные растворы и/или суспензии. Особенно тщательно перемешанные указанным образом сухие смеси получают в том случае, если исходят из источников элементных компонентов, которые находятся исключительно в растворенном состоянии. Предпочтительным растворителем при этом является вода. В заключение, полученную водную массу подвергают сушке, предпочтительно осуществляемой в распылительных сушилках при температуре на выходе, составляющей от 100 до 150°С.The starting compounds can be thoroughly mixed to prepare active multimetal oxide masses of the general formula (IV), both in dry and in wet state. In the case of mixing in the dry state, the starting compounds are preferably used in the form of fine powders and calcined after mixing and, if necessary, carried out compaction. However, thorough mixing of the wet starting compounds is preferred. In this case, the starting compounds, which are usually the corresponding aqueous solutions and / or suspensions, are mixed with each other. Especially thoroughly mixed in this way, dry mixtures are obtained if they come from sources of elemental components that are exclusively in a dissolved state. The preferred solvent is water. In conclusion, the resulting water mass is subjected to drying, preferably carried out in spray dryers at an outlet temperature of 100 to 150 ° C.

Мультиметаллоксидные активные массы общей формулы (IV) можно использовать для проведения реакционной ступени «пропилен → акролеин (и при необходимости акриловая кислота)» как в порошкообразном состоянии, так и в виде получаемого формованием катализатора, частицы которого обладают определенными геометрическими параметрами, причем формование может быть выполнено до или после завершающей операции прокаливания. Так, например, уплотнением находящейся в порошкообразной форме активной массы или соответствующей неподвергнутой прокаливанию и/или подвергнутой частичному прокаливанию исходной массы (например, таблетированием, экструдированием или штранг-прессованием) можно приготовить цельные катализаторы с частицами требуемой геометрической формы, причем при необходимости к ним могут быть добавлены вспомогательные средства, например, такие как графит или стеариновая кислота (в качестве средств для улучшения скольжения и/или облегчения формования), и армирующие добавки, такие как микроволокна из стекла, асбеста, карбида кремния или титаната калия. Как рекомендовано в немецкой заявке на патент DE-A 102005037678, вместо графита, используемого при формовании в качестве вспомогательного средства, можно добавлять также нитрид бора с гексагональной кристаллической решеткой. Пригодной геометрической форме частиц цельных катализаторов соответствуют, например, цельные или полые цилиндры с наружным диаметром и высотой, составляющими от 2 до 10 мм. Целесообразная толщина стенок полых цилиндров составляет от 1 до 3 мм. Цельные катализаторы, очевидно, могут обладать также формой шариков, диаметр которых может составлять от 2 до 10 мм.The multimetal oxide active masses of the general formula (IV) can be used to carry out the propylene → acrolein (and optionally acrylic acid) reaction step both in powder form and in the form of a catalyst obtained by molding, particles of which have certain geometric parameters, and molding can be performed before or after the final calcination operation. For example, by compaction of a powdered active mass or a corresponding non-calcined and / or partially calcined initial mass (for example, by tabletting, extruding or extrusion), it is possible to prepare whole catalysts with particles of the desired geometric shape, and if necessary, they can auxiliary agents, for example, such as graphite or stearic acid, can be added (as agents for improving gliding and / or alleviating the mold Ia) and reinforcing agents, such as microfibers of glass, asbestos, silicon carbide or potassium titanate. As recommended in German patent application DE-A 102005037678, instead of the graphite used in the forming, as an adjuvant, may also be added to the boron nitride hexagonal crystal lattice. A suitable geometrical particle shape of the whole catalysts corresponds, for example, to solid or hollow cylinders with an outer diameter and height of 2 to 10 mm. A suitable wall thickness of the hollow cylinders is 1 to 3 mm. Solid catalysts, obviously, can also have the shape of balls, the diameter of which can be from 2 to 10 mm.

Особенно благоприятным (прежде всего в случае цельных катализаторов) является использование катализаторов в виде полых цилиндров с размерами 5×3×2 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр).Particularly favorable (especially in the case of solid catalysts) is the use of catalysts in the form of hollow cylinders with dimensions of 5 × 3 × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter).

Формирование порошкообразной активной массы или соответствующей порошкообразной неподвергнутой прокаливанию и/или частично прокаленной исходной массы, очевидно, может быть выполнено также благодаря ее нанесению на предварительно сформованный инертный носитель. Нанесение активной массы на тела носителя с целью получения слоистых катализаторов, как правило, осуществляют в пригодном вращающемся резервуаре, например, описанном в немецкой заявке на патент DE-A 2909671 или европейских заявках на патент ЕР-А 293859 и ЕР-А 714700. Наносимую на тела носителя порошкообразную массу целесообразно подвергнуть увлажнению, а после нанесения сушке, например, горячим воздухом. Целесообразная толщина слоя порошкообразной массы, нанесенного на тела носителя, составляет от 10 до 1000 мкм, предпочтительно от 50 до 500 мкм и особенно предпочтительно от 150 до 250 мкм.Formation of powdered active composition or the corresponding calcined powder nepodvergnutoy and / or partially calcined initial mass may obviously also be performed due to its deposition on the preformed inert carrier. The application of the active mass on the body of the carrier in order to obtain layered catalysts, as a rule, is carried out in a suitable rotating tank, for example, described in German patent application DE-A 2909671 or European patent applications EP-A 293859 and EP-A 714700. it is advisable to subject the powder body to humidification, and after application, drying, for example, with hot air. A suitable thickness of the layer of powder mass deposited on the body of the carrier is from 10 to 1000 microns, preferably from 50 to 500 microns, and particularly preferably from 150 to 250 microns.

При этом в качестве материалов тел носителя можно использовать обычные пористые или непористые оксиды алюминия, диоксид кремния, диоксид тория, диоксид циркония, карбид кремния или силикаты, такие как силикат магния или силикат алюминия. В соответствии с настоящим изобретением указанные материалы ведут себя в условиях рассматриваемой целевой реакции, как правило, преимущественно инертно. Телам носителя может быть придана регулярная или нерегулярная форма, причем предпочтительными являются тела носителя, которые обладают регулярной формой (например, формой шариков или полых цилиндров) и отчетливо выраженной шероховатостью поверхности. Пригодным является использование обладающих шероховатой поверхностью, преимущественно непористых сферических тел носителя из стеатита, диаметр которых составляет от 1 до 10 мм, соответственно до 8 мм, предпочтительно от 4 до 5 мм. Пригодным является также использование тел носителя в виде цилиндров высотой от 2 до 10 мм и наружным диаметром от 4 до 10 мм. При использовании пригодных согласно изобретению тел носителя в виде колец толщина их стенок обычно составляет от 1 до 4 мм. Подлежащие предпочтительному использованию согласно изобретению кольцеобразные тела носителя обладают высотой от 2 до 6 мм, наружным диаметром от 4 до 8 мм и толщиной стенок от 1 до 2 мм. Согласно изобретению в качестве тел носителя прежде всего пригодны также кольца с размерами 7×3×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр). Дисперсность каталитически активных оксидных масс, наносимых на поверхность тел носителя, очевидно, должна быть приведена в соответствие с необходимой толщиной образующейся при этом оболочки (см. европейскую заявку на патент ЕР-А 714700).In this case, conventional porous or nonporous aluminum oxides, silicon dioxide, thorium dioxide, zirconium dioxide, silicon carbide or silicates such as magnesium silicate or aluminum silicate can be used as carrier body materials. In accordance with the present invention, these materials behave under the conditions of the target reaction in question, as a rule, mainly inert. carrier bodies may be formed into regular or irregular shape, wherein the support bodies are preferred, which have a regular shape (e.g., a form of balls or hollow cylinders) and clearly marked surface roughness. Suitable is the use of having a rough surface, mainly non-porous spherical bodies of the carrier of steatite, the diameter of which is from 1 to 10 mm, respectively, up to 8 mm, preferably from 4 to 5 mm. It is also suitable to use carrier bodies in the form of cylinders with a height of 2 to 10 mm and an outer diameter of 4 to 10 mm. When using carrier bodies in the form of rings that are suitable according to the invention, their wall thicknesses are usually from 1 to 4 mm. The ring-shaped bodies of the carrier to be preferred according to the invention have a height of 2 to 6 mm, an outer diameter of 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. According to the invention, rings with dimensions of 7 × 3 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) are also particularly suitable as carrier bodies. Dispersibility of the catalytically active oxide compositions applied to the surface of the support bodies, obviously, should be aligned with the desired thickness formed by this shell (see. European Patent Application EP-A-714 700 patent).

Пригодными мультиметаллоксидными активными массами, используемыми на стадии превращения пропилена в акролеин (а также при необходимости в акриловую кислоту), являются также активные массы общей формулы (V):Suitable multimetal active compositions used in stage conversion of propylene to acrolein (as well as if necessary acrylic acid), are also active compositions of the general formula (V):

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

в которойwherein

Y1 означает висмут или висмут в сочетании по меньшей мере с одним из следующих элементов: теллур, сурьма, олово, медь,Y 1 means bismuth or bismuth in combination with at least one of the following elements: tellurium, antimony, tin, copper,

Y2 означает молибден, вольфрам или сочетание молибдена с вольфрамом,Y 2 means molybdenum, tungsten, or a combination of molybdenum with tungsten,

Y3 означает щелочной металл, таллий и/или самарий,Y 3 means alkali metal, thallium and / or samarium,

Y4 означает щелочноземельный металл, никель, кобальт, медь, марганец, цинк, олово, кадмий и/или ртуть,Y 4 means alkaline earth metal, nickel, cobalt, copper, manganese, zinc, tin, cadmium and / or mercury,

Y5 означает железо или железо в сочетании по меньшей мере с одним из следующих элементов: хром и церий,Y 5 means iron or iron in combination with at least one of the following elements: chromium and cerium,

Y6 означает фосфор, мышьяк, бор и/или сурьму,Y 6 means phosphorus, arsenic, boron and / or antimony,

Y7 означает редкоземельный металл, титан, цирконий, ниобий, тантал, рений, рутений, родий, серебро, золото, алюминий, галлий, индий, кремний, германий, свинец, торий и/или уран,Y 7 means rare earth metal, titanium, zirconium, niobium, tantalum, rhenium, ruthenium, rhodium, silver, gold, aluminum, gallium, indium, silicon, germanium, lead, thorium and / or uranium,

а' означает число от 0,01 до 8,a 'means a number from 0.01 to 8,

b' означает число от 0,1 до 30,b 'means a number from 0.1 to 30,

с' означает число от 0 до 4,c 'means a number from 0 to 4,

d' означает число от 0 до 20,d 'means a number from 0 to 20,

е' означает число от >0 до 20,e 'means a number from> 0 to 20,

f означает число от 0 до 6,f means a number from 0 to 6,

g' означает число от 0 до 15,g 'means a number from 0 to 15,

h' означает число от 8 до 16,h 'means a number from 8 to 16,

х', у' означают числа, которые определяются валентностью и количеством отличающихся от кислорода элементов в общей формуле (V), иx ', y' mean numbers that are determined by the valency and the number of elements that differ from oxygen in the general formula (V), and

p, q означают числа, отношению которых (p:q) соответствует интервал от 0,1:1 до 10:1,p, q mean numbers whose ratio (p: q) corresponds to the interval from 0.1: 1 to 10: 1,

причем указанные активные массы содержат трехмерные области химического состава Y1a'Y2b'Ox', который отличается от химического состава их локального окружения, в связи с чем указанные области отграничены от их локального окружения, и причем максимальный диаметр подобных областей (наиболее длинный отрезок, проходящий через центр их тяжести и соединяющий две находящиеся на их поверхности (граничной поверхности) точки, составляет от 1 нм до 100 мкм, часто от 10 до 500 нм или от 1 до 50 мкм, соответственно от 1 до 25 мкм.moreover, these active masses contain three-dimensional areas of chemical composition Y 1 a ' Y 2 b' O x ' , which differs from the chemical composition of their local environment, and therefore these areas are delimited from their local environment, and the maximum diameter of such areas (the most a long segment passing through their center of gravity and connecting two points located on their surface (boundary surface) is from 1 nm to 100 μm, often from 10 to 500 nm or from 1 to 50 μm, respectively, from 1 to 25 μm.

Согласно изобретению особенно предпочтительными являются мультиметаллоксидные массы общей формулы (V), в которой Y1 означает только висмут.According to the invention, multimetal oxide masses of the general formula (V) in which Y 1 means only bismuth are particularly preferred.

Предпочтительными активными массами подобного типа, в свою очередь, являются мультиметаллоксидные массы общей формулы (VI):Preferred active masses of this type, in turn, are multimetal oxide masses of the general formula (VI):

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

в которойwherein

Z2 означает молибден, вольфрам или сочетание молибдена и вольфрама,Z 2 means molybdenum, tungsten or a combination of molybdenum and tungsten,

Z3 означает никель и/или кобальт,Z 3 means nickel and / or cobalt,

Z4 означает таллий, щелочной металл и/или щелочноземельный металл,Z 4 means thallium, an alkali metal and / or alkaline earth metal,

Z5 означает фосфор, мышьяк, бор, сурьму, олово, церий и/или свинец,Z 5 means phosphorus, arsenic, boron, antimony, tin, cerium and / or lead,

Z6 означает кремний, алюминий, титан и/или цирконий,Z 6 means silicon, aluminum, titanium and / or zirconium,

Z7 означает медь, серебро и/или золото,Z 7 means copper, silver and / or gold,

а'' означает число от 0,1 до 1,a '' means a number from 0.1 to 1,

b'' означает число от 0,2 до 2,b "means a number from 0.2 to 2,

с'' означает число от 3 до 10,c '' means a number from 3 to 10,

d'' означает число от 0,02 до 2,d "means a number from 0.02 to 2,

е'' означает число от 0,01 до 5, предпочтительно от 0,1 до 3,e "means a number from 0.01 to 5, preferably from 0.1 to 3,

f'' означает число от 0 до 5,f '' means a number from 0 to 5,

g'' означает число от 0 до 10,g '' means a number from 0 to 10,

h'' означает число от 0 до 1,h '' means a number from 0 to 1,

х'', у'' означают числа, которые определяются валентностью и количеством отличающихся от кислорода элементов в общей формуле (VI),x '', y '' mean numbers that are determined by the valency and the number of elements that differ from oxygen in the general formula (VI),

p'', q'' означают числа, отношению которых (p'':q'') соответствует интервал от 0,1:1 до 5:1, предпочтительно от 0,5:1 до 2:1,p``, q '' mean numbers whose ratio (p``: q '') corresponds to the interval from 0.1: 1 to 5: 1, preferably from 0.5: 1 to 2: 1,

причем еще более предпочтительными являются мультиметаллоксидные массы общей формулы (VI), в которых Z2b'' означает (W)b'' и Z212 означает (Mo)12.even more preferred are multimetal oxide masses of the general formula (VI) in which Z 2 b ″ means (W) b ″ and Z 2 12 means (Mo) 12 .

Кроме того, предпочтительно, если в пригодных согласно изобретению мультиметаллоксидных массах общей формулы (V) (соответственно мультиметаллоксидных массах общей формулы (VI)) по меньшей мере 25 мол.% (предпочтительно по меньшей мере 50 мол.% и особенно предпочтительно 100 мол.%) от общего количества [Y1a'Y2b'Ox']p ([Bia''Z2b''Ox'']p'') присутствуют в виде трехмерных областей химического состава Y1a'Y2b'Ox' [Bia''Z2b''Ox''], который отличается от химического состава их локального окружения, в связи с чем указанные области отграничены от их локального окружения, причем максимальный диаметр подобных областей составляет от 1 нм до 100 мкм.In addition, it is preferable if at least 25 mol% (preferably at least 50 mol% and particularly preferably 100 mol%) in suitable multimetal oxide masses of the general formula (V) (respectively multimetal oxide masses of the general formula (VI)) ) of the total amount of [Y 1 a ' Y 2 b' O x ' ] p ([Bi a'' Z 2 b'' O x'' ] p'' ) are present in the form of three-dimensional regions of chemical composition Y 1 a' Y 2 b 'O x' [Bi a '' Z 2 b '' O x ''] , which is different from the chemical composition of their local environment, in connection with which said regions are delimited from their local okra eniya, wherein the maximum diameter of these regions is from 1 nm to 100 microns.

Катализаторы с мультиметаллоксидными массами общей формулы (V) формируют аналогично катализаторам с мультиметаллоксидными массами общей формулы (IV).Catalysts with multimetal oxide masses of the general formula (V) are formed similarly to catalysts with multimetal oxide masses of the general formula (IV).

Приготовление активных мультиметаллоксидных масс общей формулы (V) описано, например, в европейской заявке на патент ЕР-А 575897, а также в немецкой заявке на патент DE-A 19855913.Preparation of active multimetal oxide of the general formula (V) described for example in European patent application EP-A-575897 and in the German Patent Application DE-A 19855913 patent.

Рекомендованные выше инертные материалы носителя, в частности, пригодны также для использования в качестве инертных материалов, разбавляющих и/или отграничивающих соответствующие неподвижные слои катализатора, соответственно для защиты неподвижных слоев катализатора и/или формирования насыпных слоев, предназначенных для нагревания газовой смеси перед ее пропусканием через катализатор.The inert carrier materials recommended above, in particular, are also suitable for use as inert materials, diluting and / or delimiting the respective fixed catalyst beds, respectively, for protecting the fixed catalyst beds and / or the formation of bulk layers intended to heat the gas mixture before passing it through catalyst.

Как указано выше, в качестве активных масс, используемых для осуществления второй реакционной стадии (частичного гетерогенно катализируемого газофазного окисления акролеина в акриловую кислоту) в принципе пригодны любые содержащие молибден и ванадий мультиметаллоксидные массы, например, приведенные в немецкой заявке на патент DE-A 10046928.As indicated above, as active masses used for the second reaction stage (partial heterogeneously catalyzed gas-phase oxidation of acrolein to acrylic acid), in principle, any molybdenum and vanadium containing multimetal oxide masses are suitable, for example, those described in German patent application DE-A 10046928.

Большинство катализаторов, пригодных для осуществления указанной стадии окисления (например, катализаторы, приведенные в немецкой заявке на патент DE-A 19815281), содержат мультиметаллоксидные активные массы общей формулы (VII):Most catalysts suitable for carrying out this oxidation step (for example, the catalysts described in German patent application DE-A 19815281) contain multimetal oxide active masses of the general formula (VII):

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

в которойwherein

X1 означает вольфрам, ниобий, тантал, хром и/или церий,X 1 means tungsten, niobium, tantalum, chromium and / or cerium,

X2 означает медь, никель, кобальт, железо, марганец и/или цинк,X 2 means copper, nickel, cobalt, iron, manganese and / or zinc,

X3 означает сурьму и/или висмут,X 3 means antimony and / or bismuth,

X4 означает один или несколько щелочных металлов,X 4 means one or more alkali metals,

X5 означает один или несколько щелочноземельных металлов,X 5 means one or more alkaline earth metals,

X6 означает кремний, алюминий, титан и/или цирконий,X 6 means silicon, aluminum, titanium and / or zirconium,

а означает число от 1 до 6,and means a number from 1 to 6,

b означает число от 0,2 до 4,b means a number from 0.2 to 4,

с означает число от 0,5 до 18,C means a number from 0.5 to 18,

d означает число от 0 до 40,d means a number from 0 to 40,

е означает число от 0 до 2,e means a number from 0 to 2,

f означает число от 0 до 4,f means a number from 0 to 4,

g означает число от 0 до 40 иg means a number from 0 to 40 and

n означает число, которое определяется валентностью и количеством отличающихся от кислорода элементов в общей формуле (VII).n means a number that is determined by the valency and the number of elements that are different from oxygen in the general formula (VII).

Согласно изобретению предпочтительными являются активные мультиметаллоксидные массы общей формулы (VII), в которойAccording to the invention, active multimetal oxide masses of the general formula (VII) are preferred, in which

X1 означает вольфрам, ниобий и/или хром,X 1 means tungsten, niobium and / or chromium,

X2 означает медь, никель, кобальт и/или железо,X 2 means copper, nickel, cobalt and / or iron,

X3 означает сурьму,X 3 means antimony

X4 означает натрий и/или калий,X 4 means sodium and / or potassium,

X5 означает кальций, стронций и/или барий,X 5 means calcium, strontium and / or barium,

X6 означает кремний, алюминий и/или титан,X 6 means silicon, aluminum and / or titanium,

а означает число от 1,5 до 5,and means a number from 1.5 to 5,

b означает число от 0,5 до 2,b means a number from 0.5 to 2,

с означает число от 0,5 до 3,C means a number from 0.5 to 3,

d означает число от 0 до 2,d means a number from 0 to 2,

е означает число от 0 до 0,2,e means a number from 0 to 0.2,

f означает число от 0 до 1 иf means a number from 0 to 1 and

n означает число, которое определяется валентностью и количеством отличающихся от кислорода элементов в общей формуле (VII).n means a number that is determined by the valency and the number of elements that are different from oxygen in the general formula (VII).

Согласно изобретению еще более предпочтительные мультиметаллоксидные массы общей формулы (VII), в свою очередь, обладают общей формулой (VIII):According to the invention, even more preferred multimetal oxide masses of the general formula (VII), in turn, have the general formula (VIII):

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

в которойwherein

Y1 означает вольфрам и/или ниобий,Y 1 means tungsten and / or niobium,

Y2 означает медь и/или никель,Y 2 means copper and / or nickel,

Y5 означает кальций и/или стронций,Y 5 means calcium and / or strontium,

Y6 означает кремний и/или алюминий,Y 6 means silicon and / or aluminum,

a' означает число от 2 до 4,a 'means a number from 2 to 4,

b' означает число от 1 до 1,5,b 'means a number from 1 to 1.5,

c' означает число от 1 до 3,c 'means a number from 1 to 3,

f' означает число от 0 до 0,5,f 'means a number from 0 to 0.5,

g' означает число от 0 до 8 иg 'means a number from 0 to 8 and

n' означает число, которое определяется валентностью и количеством отличающихся от кислорода элементов в общей формуле (VIII).n 'means a number that is determined by the valency and the number of elements different from oxygen in the general formula (VIII).

Пригодные согласно изобретению мультиметаллоксидные активные массы общей формулы (VII) могут быть приготовлены известными методами, например, описанными в немецкой заявке на патент DE-A 4335973 или в европейской заявке на патент ЕР-А 714700.Suitable multimetal oxide active compounds according to the invention of the general formula (VII) can be prepared by known methods, for example, those described in German patent application DE-A 4335973 or in European patent application EP-A 714700.

Мультиметаллоксидные активные массы, пригодные для проведения стадии превращения акролеина в акриловую кислот, прежде всего обладающие общей формулой (VII), в принципе могут быть получены известным методом, предусматривающим приготовление из пригодных источников соответствующих элементных компонентов как можно более тщательно перемешанной, предпочтительно мелкодисперсной сухой смеси подходящего стехиометрического состава, которую подвергают прокаливанию при температуре от 350 до 600°С. Прокаливание можно осуществлять как в атмосфере инертного газа, так и в окисляющей атмосфере, например, такой как воздух (смесь инертного газа и кислорода), а также в восстанавливающей атмосфере (например, в смеси инертного газа с восстанавливающими газами, такими как водород, аммиак, монооксид углерода, метан и/или акролеин, или в самих обладающих восстанавливающим действием газах). Длительность прокаливания составляет от нескольких минут до нескольких часов и может быть сокращена благодаря повышению температуры этого процесса. Источниками элементных компонентов мультиметаллоксидных активных масс общей формулы (VII) могут быть соединения, которые уже являются оксидами, и/или соединения, которые можно перевести в оксиды нагреванием, осуществляемым в присутствии по меньшей мере кислорода.Multimetal oxide active materials suitable for carrying out the step of converting acrolein to acrylic acid, especially those having the general formula (VII), can in principle be obtained by a known method involving the preparation of suitable mixed sources, preferably finely divided dry mixtures from suitable sources of appropriate elemental components, preferably stoichiometric composition, which is subjected to calcination at a temperature of from 350 to 600 ° C. Calcination can be carried out both in an inert gas atmosphere and in an oxidizing atmosphere, for example, such as air (a mixture of inert gas and oxygen), as well as in a reducing atmosphere (for example, in a mixture of an inert gas with reducing gases, such as hydrogen, ammonia, carbon monoxide, methane and / or acrolein, or in the gases themselves having a reducing effect). The duration of calcination is from several minutes to several hours and can be reduced by increasing the temperature of this process. The sources of the elemental components multimetal active compositions of the general formula (VII) may be compounds which are already oxides and / or compounds which can be converted into oxides by heating, carried out in the presence of at least oxygen.

Тщательному перемешиванию могут быть подвергнуты исходные соединения для приготовления активных мультиметаллоксидных масс общей формулы (VII), находящиеся как в сухом, так и во влажном состоянии. В случае перемешивания исходных соединений, находящихся в сухом состоянии, их целесообразно использовать в виде мелкодисперсных порошков и подвергать прокаливанию после перемешивания и при необходимости осуществляемого уплотнения. Однако предпочтительным является тщательное перемешивание влажных исходных соединений.The starting compounds can be thoroughly mixed for the preparation of active multimetallic oxide masses of the general formula (VII), both in a dry and a wet state. In the case of mixing the starting compounds in a dry state, it is advisable to use them in the form of fine powders and calcine after mixing and, if necessary, carried out compaction. However, thorough mixing of the wet starting compounds is preferred.

При этом обычно смешивают друг с другом исходные соединения, которые представляют собой соответствующие водные растворы и/или суспензии. Особенно тщательно перемешанные указанным образом сухие смеси образуются в том случае, если исходят из источников элементных компонентов, которые находятся исключительно в растворенном состоянии. При этом предпочтительным растворителем является вода. Затем полученную водную массу подвергают сушке, предпочтительно осуществляемой в распылительных сушилках при температуре на выходе, составляющей от 100 до 150°С.In this case, the starting compounds are usually mixed with each other, which are the corresponding aqueous solutions and / or suspensions. Especially thoroughly mixed in this way, dry mixtures are formed if they come from sources of elemental components that are exclusively in a dissolved state. The preferred solvent is water. Then the resulting water mass is subjected to drying, preferably carried out in spray dryers at an outlet temperature of from 100 to 150 ° C.

Приготовленные указанным образом мультиметаллоксидные активные массы, прежде всего активные массы общей формулы (VII), можно использовать для окисления акролеина как в порошкообразном состоянии (например, в реакторе с псевдоожиженным слоем), так и в виде получаемого формованием катализатора с частицами, обладающими определенными геометрическими параметрами, причем формование может быть выполнено до или после завершающей операции прокаливания. Так, например, уплотнением находящейся в порошкообразном состоянии активной массы или соответствующей неподвергнутой прокаливанию исходной массы, проводимым, например, таблетированием, экструдированием или штранг-прессованием, можно приготовить цельные катализаторы требуемой геометрической формы, причем при необходимости могут быть добавлены вспомогательные средства, например, такие как графит или стеариновая кислота (в качестве средств для улучшения скольжения и/или облегчения формования), и усиливающие добавки, такие как микроволокна из стекла, асбеста, карбида кремния или титаната калия. Пригодной геометрической форме частиц цельного катализатора соответствуют, например, цельные или полые цилиндры с наружным диаметром и высотой, составляющими от 2 до 10 мм. Целесообразная толщина стенок подобных полых цилиндров составляет от 1 до 3 мм. Цельные катализаторы, очевидно, могут обладать также формой шариков, диаметр которых может составлять от 2 до 10 мм (например, 8,2 или 5,1 мм).The multimetal oxide active masses prepared in this way, primarily the active masses of the general formula (VII), can be used for the oxidation of acrolein both in a powder state (for example, in a fluidized bed reactor) or in the form of a catalyst obtained by molding with particles having certain geometric parameters moreover, molding may be performed before or after the final calcining operation. Thus, for example, by densification of a powdered active mass or a corresponding un-calcined initial mass, carried out, for example, by tabletting, extruding or extrusion, it is possible to prepare whole catalysts of the desired geometric shape, and if necessary, auxiliary agents can be added, for example, like graphite or stearic acid (as a means to improve glide and / or ease molding), and reinforcing additives such as micro window glass, asbestos, silicon carbide or potassium titanate. A suitable geometrical shape of the solid catalyst particles corresponds, for example, to solid or hollow cylinders with an outer diameter and height of 2 to 10 mm. A suitable wall thickness of such hollow cylinders is from 1 to 3 mm. Solid catalysts, obviously, can also have the shape of balls, the diameter of which can be from 2 to 10 mm (for example, 8.2 or 5.1 mm).

Формирование порошкообразной активной массы или соответствующей порошкообразной, неподвергнутой прокаливанию исходной массы, очевидно, может быть выполнено также ее нанесением на предварительно сформированный инертный носитель для катализаторов. Нанесение активной массы на тела носителя с целью получения слоистых катализаторов осуществляют, как правило, в пригодном вращающемся резервуаре, например, описанном в немецкой заявке на патент DE-A 2909671 или европейских заявках на патент ЕР-А 293859 и ЕР-А 714700.The formation of a powdered active mass or a corresponding powdered, non-calcined initial mass, obviously, can also be accomplished by applying it to a preformed inert support for catalysts. The application of the active mass on the body of the carrier in order to obtain layered catalysts is carried out, as a rule, in a suitable rotating reservoir, for example, described in German patent application DE-A 2909671 or European patent applications EP-A 293859 and EP-A 714700.

Наносимую на тела носителя порошкообразную массу целесообразно подвергнуть увлажнению, а после нанесения сушке, осуществляемой, например, пропусканием горячего воздуха. Целесообразная толщина нанесенного на тела носителя слоя порошкообразной массы составляет от 10 до 1000 мкм, предпочтительно от 50 до 500 мкм и особенно предпочтительно от 150 до 250 мкм.It is advisable to wet the powder mass applied to the bodies of the carrier, and, after application, to dry it by, for example, passing hot air. A suitable thickness of the powder mass layer deposited on the carrier body is from 10 to 1000 microns, preferably from 50 to 500 microns, and particularly preferably from 150 to 250 microns.

При этом в качестве материала тел носителя можно использовать обычные пористые или непористые оксиды алюминия, диоксид кремния, диоксид тория, диоксид циркония, карбид кремния или силикаты, такие как силикат магния или силикат алюминия. Телам носителя можно придать регулярную или нерегулярную форму, причем предпочтительными являются тела носителя регулярной формы с отчетливо выраженной шероховатостью поверхности, например, шарики или полые цилиндры с расщепленной опорной поверхностью. Пригодным является использование преимущественно непористых сферических тел носителя из стеатита с шероховатой поверхностью, диаметр которых составляет от 1 до 10 мм, соответственно до 8 мм, предпочтительно от 4 до 5 мм. Таким образом, пригодные сферические тела носителя обладают диаметром 8,2 мм или 5,1 мм. Пригодным является также использование тел носителя в виде цилиндров высотой от 2 до 10 мм и наружным диаметром от 4 до 10 мм. В случае кольцеобразной формы тел носителя толщина их стенок обычно составляет от 1 до 4 мм. Подлежащие предпочтительному использованию кольцеобразные тела носителя обладают высотой от 2 до 6 мм, наружным диаметром от 4 до 8 мм и толщиной стенок от 1 до 2 мм. В качестве тел носителя прежде всего пригодны также кольца с размерами 7×3×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр). Дисперсность наносимых на поверхность тел носителя каталитически активных оксидных масс, очевидно, следует приводить в соответствие с необходимой толщиной образующейся при этом оболочки (см. европейскую заявку на патент ЕР-А 714700).In this case, conventional porous or non-porous aluminum oxides, silicon dioxide, thorium dioxide, zirconia, silicon carbide or silicates such as magnesium silicate or aluminum silicate can be used as the material of the carrier bodies. The bodies of the carrier can be given a regular or irregular shape, with preferred bodies of the carrier of a regular shape with a distinct surface roughness, for example, balls or hollow cylinders with a split supporting surface. It is suitable to use predominantly non-porous spherical carrier bodies of steatite with a rough surface, the diameter of which is from 1 to 10 mm, respectively to 8 mm, preferably from 4 to 5 mm. Thus, suitable spherical bodies of the carrier have a diameter of 8.2 mm or 5.1 mm. It is also suitable to use carrier bodies in the form of cylinders with a height of 2 to 10 mm and an outer diameter of 4 to 10 mm. In the case of an annular shape of the carrier bodies, their wall thickness is usually from 1 to 4 mm. Subject to preferred use, the ring-shaped bodies of the carrier have a height of 2 to 6 mm, an outer diameter of 4 to 8 mm and a wall thickness of 1 to 2 mm. Rings with dimensions of 7 × 3 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) are also particularly suitable as carrier bodies. The dispersion of the catalytically active oxide masses deposited onto the surface of the carrier bodies, obviously, should be brought into line with the required thickness of the resulting shell (see European patent application EP-A 714700).

Оптимальными мультиметаллоксидными активными массами, пригодными для осуществления стадии превращения акролеина в акриловую кислоту, являются также активные массы общей формулы (IX):Optimal multimetal oxide active masses suitable for carrying out the step of converting acrolein to acrylic acid are also active masses of the general formula (IX):

Figure 00000006
,
Figure 00000006
,

в которойwherein

D означает Mo12Va''Z1b''Z2c''Z3d''Z4e''Z5f''Z6g''Ox'',D means Mo 12 V a '' Z 1 b '' Z 2 c '' Z 3 d '' Z 4 e '' Z 5 f '' Z 6 g '' O x '' ,

Е означает Z712Cuh''Hi''Oy'',E means Z 7 12 Cu h '' H i '' O y '' ,

Z1 означает вольфрам, ниобий, тантал, хром и/или церий,Z 1 means tungsten, niobium, tantalum, chromium and / or cerium,

Z2 означает медь, никель, кобальт, железо, марганец и/или цинк,Z 2 means copper, nickel, cobalt, iron, manganese and / or zinc,

Z3 означает сурьму и/или висмут,Z 3 means antimony and / or bismuth,

Z4 означает литий, натрий, калий, рубидий, цезий и/или водород,Z 4 means lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and / or hydrogen,

Z5 означает магний, кальций, стронций и/или барий,Z 5 means magnesium, calcium, strontium and / or barium,

Z6 означает кремний, алюминий, титан и/или цирконий,Z 6 means silicon, aluminum, titanium and / or zirconium,

Z7 означает молибден, вольфрам, ванадий, ниобий и/или тантал, предпочтительно молибден и/или вольфрам,Z 7 means molybdenum, tungsten, vanadium, niobium and / or tantalum, preferably molybdenum and / or tungsten,

а'' означает число от 1 до 8,a '' means a number from 1 to 8,

b'' означает число от 0,2 до 5,b '' means a number from 0.2 to 5,

с'' означает число от 0 до 23,c '' means a number from 0 to 23,

d'' означает число от 0 до 50,d '' means a number from 0 to 50,

е'' означает число от 0 до 2,e '' means a number from 0 to 2,

f'' означает число от 0 до 5,f '' means a number from 0 to 5,

g'' означает число от 0 до 50,g '' means a number from 0 to 50,

h'' означает число от 4 до 30,h '' means a number from 4 to 30,

i'' означает число от 0 до 20,i '' means a number from 0 to 20,

х'', у'' означают числа, которое определяются валентностью и количеством отличающихся от кислорода элементов в общей формуле IX, иx '', y '' mean numbers, which are determined by the valency and the number of elements that differ from oxygen in the general formula IX, and

p, q означают отличающиеся от нуля числа, отношению которых (p:q) соответствует интервал от 160:1 до 1:1,p, q mean non-zero numbers, the ratio of which (p: q) corresponds to the interval from 160: 1 to 1: 1,

причем указанные активные массы могут быть получены отдельным предварительным формированием находящейся в порошкообразном состоянии твердой мультиметаллоксидной массы Е (исходной массы 1):moreover, these active masses can be obtained by a separate preliminary formation of a solid multimetal oxide mass E in a powder state (initial mass 1):

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

которую затем при необходимом количественном отношении p к q вводят в водный раствор, водную суспензию или мелкодисперсную сухую стехиометрическую смесь D источников молибдена, ванадия, элементов Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 (исходную массу 2):which then, with the necessary quantitative ratio of p to q, is introduced into an aqueous solution, an aqueous suspension, or a finely divided dry stoichiometric mixture D of molybdenum, vanadium sources, elements Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 , Z 6 (initial weight 2) :

Figure 00000008
,
Figure 00000008
,

при необходимости образующуюся при этом водную смесь подвергают сушке, и сухую предварительную массу до или после сушки прокаливают при температуре от 250 до 600°С, получая катализатор с частицами требуемой геометрической формы.if necessary, the resulting aqueous mixture is dried, and the dry pre-mass is calcined before or after drying at a temperature of from 250 to 600 ° C, obtaining a catalyst with particles of the desired geometric shape.

Предпочтительными являются мультиметаллоксидные массы общей формулы (IX), которые получают введением предварительно сформованной твердой исходной массы 1 в водную исходную массу 2 при температуре ниже 70°С. Приготовление катализаторов на основе мультиметаллоксидных активных масс общей формулы (IX) подробно описано, например, в европейской заявке на патент ЕР-А 668104 и немецких заявках на патент DE-A 19736105, DE-A 10046928, DE-A 19740493 и DE-A 19528646.Preferred are multimetal oxide masses of the general formula (IX), which are obtained by introducing a preformed solid starting mass 1 into an aqueous starting mass 2 at a temperature below 70 ° C. The preparation of catalysts based on multimetal oxide active masses of the general formula (IX) is described in detail, for example, in European patent application EP-A 668104 and German patent applications DE-A 19736105, DE-A 10046928, DE-A 19740493 and DE-A 19528646 .

Катализаторы с мультиметаллоксидными массами общей формулы (IX) формируют аналогично катализаторам с мультиметаллоксидными массами общей формулы (VII).Catalysts with multimetal oxide masses of the general formula (IX) are formed similarly to catalysts with multimetallic oxide masses of the general formula (VII).

Кроме того, для осуществления стадии превращения акролеина в акриловую кислота отлично пригодны мультиметаллоксидные катализаторы, описанные в немецкой заявке на патент DE-A 19815281, прежде всего содержащие указанные в этой заявке мультиметаллоксидные массы общей формулы (I).In addition, the multimetal oxide catalysts described in the German patent application DE-A 19815281 are particularly suitable for carrying out the step of converting acrolein to acrylic acid, primarily containing the multimetal oxide masses of the general formula (I).

Для осуществления стадии превращения пропилена в акролеин предпочтительно используют цельные кольцеобразные катализаторы, а для проведения стадии превращения акролеина в акриловую кислоту слоистые катализаторы в виде колец.For the stage of conversion of propylene to acrolein, solid ring-shaped catalysts are preferably used, and for the stage of conversion of acrolein to acrylic acid, ring-shaped layered catalysts are used.

Согласно изобретению частичное окисление пропилена в акролеин (а также при необходимости в акриловую кислоту) с использованием рассмотренных выше катализаторов можно осуществлять, например, в описанном в немецкой заявке на патент DE-A 4431957 однозонном реакторе с большим количеством контактных трубок (трубчатом реакторе) с неподвижным слоем катализатора. При этом реакционную газовую смесь и теплоноситель (средство теплообмена) можно пропускать вдоль контактных трубок вертикально расположенного реактора прямотоком или противотоком.According to the invention, partial oxidation of propylene to acrolein (and also, if necessary, to acrylic acid) using the above catalysts can be carried out, for example, in a single-zone reactor with a large number of contact tubes (tubular reactor) described in German patent application DE-A 4431957 catalyst bed. In this case, the reaction gas mixture and the coolant (heat transfer means) can be passed along the contact tubes of a vertically located reactor in a direct or countercurrent manner.

Давление реакции частичного окисления обычно находится в интервале от 1 до 3 бар, а общий расход реакционного газа В через неподвижный слой катализатора предпочтительно составляет от 1500 до 4000 нл/л·ч, соответственно до 6000 нл/л·ч или выше. Типичный расход пропилена через неподвижный слой катализатора составляет от 90 до 200 нл/л·ч, соответственно до 300 нл/л·ч или выше. Особенно предпочтительный расход пропилена согласно изобретению составляет более 135 нл/л·ч, соответственно ≥140, ≥150 или ≥160 нл/л·ч, поскольку присутствие в используемой согласно изобретению исходной реакционной газовой смеси для реакционной зоны В непревращенного пропана и молекулярного водорода обусловливает оптимальное поведение этой смеси в горячей точке (вышеуказанные данные не зависят от типа выбранного реактора с неподвижным слоем катализатора).The pressure of the partial oxidation reaction is usually in the range from 1 to 3 bar, and the total flow rate of reaction gas B through the fixed catalyst bed is preferably from 1500 to 4000 nl / l · h, respectively up to 6000 nl / l · h or higher. A typical propylene flow rate through a fixed catalyst bed is from 90 to 200 nl / l · h, respectively, up to 300 nl / l · h or higher. A particularly preferred propylene flow rate according to the invention is more than 135 nl / l · h, respectively ≥140, ≥150 or ≥160 nl / l · h, since the presence of unconverted propane and molecular hydrogen in the starting reaction gas mixture for reaction zone B causes optimal behavior of this mixture in a hot spot (the above data does not depend on the type of reactor selected with a fixed catalyst bed).

Исходную газовую смесь вводят в однозонный трубчатый реактор с неподвижным слоем катализатора предпочтительно сверху. В качестве теплоносителя целесообразно использовать солевой расплав, предпочтительно состоящий из 60 мас.% нитрата калия (KNO3) и 40 мас.% нитрита натрия (NaNO2) или из 53 мас.% нитрата калия (KNO3), 40 мас.% нитрита натрия (NaNO2) и 7 мас.% нитрата натрия (NaNO3).The feed gas mixture is introduced into a single-zone tubular reactor with a fixed catalyst bed, preferably from above. It is advisable to use a molten salt as a heat carrier, preferably consisting of 60 wt.% Potassium nitrate (KNO 3 ) and 40 wt.% Sodium nitrite (NaNO 2 ) or 53 wt.% Potassium nitrate (KNO 3 ), 40 wt.% Nitrite sodium (NaNO 2 ) and 7 wt.% sodium nitrate (NaNO 3 ).

Как указано выше, солевой расплав и реакционную газовую смесь можно пропускать вдоль контактных трубок как прямотоком, так и противотоком. Солевой расплав перемещается вдоль контактных трубок предпочтительно в виде извилистого потока.As indicated above, the molten salt and the reaction gas mixture can be passed along the contact tubes both in direct flow and in countercurrent. The molten salt moves along the contact tubes, preferably in a tortuous stream.

При пропускании реакционной газовой смеси через контактные трубки в направлении сверху вниз их заполнение катализатором (в направлении снизу вверх) целесообразно осуществлять следующим образом (при пропускании реакционной газовой смеси в направлении снизу вверх целесообразной является обратная последовательность заполнения трубок реактора катализатором):When passing the reaction gas mixture through the contact tubes in the direction from top to bottom, it is advisable to fill them with the catalyst (in the direction from bottom to top) as follows (when passing the reaction gas mixture in the direction from bottom to top, the reverse sequence of filling the reactor tubes with the catalyst is advisable):

- нижние участки контактных трубок (от 40 до 80%, соответственно до 60% их общей длины) заполняют чистым катализатором или его смесью с инертным материалом, содержание которого в смеси с катализатором составляет до 30 мас.%, соответственно до 20 мас.% (секция С реактора),- the lower sections of the contact tubes (from 40 to 80%, respectively up to 60% of their total length) are filled with a pure catalyst or its mixture with an inert material, the content of which in the mixture with the catalyst is up to 30 wt.%, respectively, up to 20 wt.% ( reactor section C)

- расположенные выше секции С участки контактных трубок (от 20 до 50%, соответственно до 40% их общей длины) заполняют чистым катализатором или его смесью с инертным материалом, содержание которого в смеси с катализатором составляет до 40 мас.% (секция В реактора), и- sections of the contact tubes located above section C (from 20 to 50%, respectively up to 40% of their total length) are filled with a pure catalyst or its mixture with an inert material, the content of which in the mixture with the catalyst is up to 40 wt.% (reactor section B) , and

- самые верхние участки контактных трубок (от 10 до 20% их общей длины) заполняют инертным материалом, загрузку которого предпочтительно осуществляют таким образом, чтобы обеспечить минимальное падение давления на этих участках (секция А реактора).- the uppermost sections of the contact tubes (from 10 to 20% of their total length) are filled with an inert material, the loading of which is preferably carried out in such a way as to ensure a minimum pressure drop in these sections (reactor section A).

В секцию С предпочтительно загружают неразбавленный инертным материалом (чистый) катализатор.Preferably, an inert (neat) catalyst undiluted with an inert material is loaded into section C.

Указанный выше вариант загрузки прежде всего целесообразно использовать в тех случаях, когда реактор заполняют катализаторами, приведенными в описании сущности изобретения №497012 от 29.08.2005, примере 1 из немецкой заявки на патент DE-A 10046957 или в примере 3 из немецкой заявки на патент DE-A 10046957, а в качестве инертного материала используют кольца из стеатита с размерами 7×7×4 мм (наружный диаметр × высота × внутренний диаметр). Температура солевого расплава аналогична температуре, указанной в немецкой заявке на патент DE-A 4431957.The above loading option is especially useful when the reactor is filled with catalysts described in the description of the invention No. 497012 of 08.29.2005, example 1 from the German patent application DE-A 10046957 or in example 3 from the German patent application DE -A 10046957, and as an inert material using rings of steatite with dimensions of 7 × 7 × 4 mm (outer diameter × height × inner diameter). The temperature of the molten salt is similar to the temperature indicated in German patent application DE-A 4431957.

Частичное окисление пропилена в акролеин (и при необходимости в акриловую кислоту) в реакционной зоне В, предусматривающее использование рассмотренных выше катализаторов, можно осуществлять также, например, в описанном в немецких заявках на патент DE-A 19910506, DE-A 102005009885, DE-A 102004032129, DE-A 102005013039, DE-A 102005009891 и DE-А 102005010111 двухзонном трубчатом реакторе с неподвижным слоем катализатора. Согласно указанным заявкам (а также в общем случае согласно настоящему изобретению) конверсия пропилена при однократном пропускании через подобный реактор обычно составляет ≥90 мол.%, соответственно ≥95 мол.% при селективности образования акролеина, составляющей ≥90 мол.%. Согласно изобретению частичное окисление пропилена в акролеин, акриловую кислоту или их смесь предпочтительно осуществляют, как описано в европейской заявке на патент ЕР-А 1159244 и еще более предпочтительно, как описано в международных заявках WO 04/085363 и WO 04/085362.Partial oxidation of propylene to acrolein (and optionally to acrylic acid) in reaction zone B, using the catalysts described above, can also be carried out, for example, in the German patent applications DE-A 19910506, DE-A 102005009885, DE-A 102004032129, DE-A 102005013039, DE-A 102005009891 and DE-A 102005010111 two-zone tubular reactor with a fixed catalyst bed. According to these applications (as well as in the general case according to the present invention), the conversion of propylene with a single pass through a similar reactor is usually ≥90 mol%, respectively ≥95 mol% with an acrolein formation selectivity of ≥90 mol%. According to the invention, the partial oxidation of propylene to acrolein, acrylic acid or a mixture thereof is preferably carried out as described in European patent application EP-A 1159244 and even more preferably as described in international applications WO 04/085363 and WO 04/085362.

Описания европейской заявки на патент ЕР-А 1159244, а также международных заявок WO 04/085363 и WO 04/085362 следует считать неотъемлемой частью настоящего описания.The descriptions of the European patent application EP-A 1159244, as well as international applications WO 04/085363 and WO 04/085362 should be considered an integral part of this description.

Таким образом, частичное окисление пропилена до акролеина (и при необходимости акриловой кислоты) в реакционной зоне В особенно предпочтительно можно осуществлять при повышенном расходе пропилена через неподвижный слой катализатора, состоящий по меньшей мере из двух температурных зон.Thus, partial oxidation of propylene to acrolein (and optionally acrylic acid) in reaction zone B can be particularly preferably carried out at an increased flow rate of propylene through a fixed catalyst bed consisting of at least two temperature zones.

В этой связи следует сослаться, например, на европейскую заявку на патент ЕР-А 1159244 и международную заявку WO 04/085362.In this regard, reference should be made, for example, to European patent application EP-A 1159244 and international application WO 04/085362.

В случае двухстадийного частичного окисления пропилена вторую реакционную стадию, а именно частичное окисление акролеина в акриловую кислоту, можно осуществлять, как описано в немецкой заявке на патент DE-A 4431949, например, в однозонном трубчатом реакторе с неподвижным слоем одного из рассмотренных выше катализаторов. При этом реакционную газовую смесь и теплоноситель можно пропускать вдоль контактных трубок прямотоком. На вторую стадию (стадию частичного окисления акролеина), как правило, направляют газовую смесь продуктов осуществляемого согласно изобретению предшествующего частичного окисления пропилена в акролеин в принципе как таковую, то есть без промежуточного выделения побочных компонентов (после при необходимости выполненного промежуточного охлаждения, которое может быть косвенным или прямым, осуществляемым, например, благодаря подаче вторичного воздуха).In the case of two-stage partial oxidation of propylene, the second reaction stage, namely the partial oxidation of acrolein to acrylic acid, can be carried out as described in German patent application DE-A 4431949, for example, in a single-zone tubular reactor with a fixed bed of one of the above catalysts. In this case, the reaction gas mixture and the coolant can be passed along the contact tubes in a direct flow. As a rule, a gas mixture of the products of the preceding partial oxidation of propylene to acrolein carried out according to the invention is generally directed to the second stage (the stage of partial oxidation of acrolein), in principle, as such, i.e., without intermediate isolation of side components (after optional intermediate cooling, which may be indirect or direct, carried out, for example, by supplying secondary air).

Молекулярный кислород, необходимый для проведения второй реакционной стадии (частичного окисления акролеина), уже может присутствовать в реакционной газовой смеси В, направляемой на стадию частичного окисления пропилена в акролеин. Молекулярный кислород частично или полностью можно добавлять также непосредственно в смесь образовавшихся на первой стадии (стадии частичного окисления пропилена в акролеин) продуктов реакции в виде вторичного воздуха, однако предпочтительным является его добавление в виде чистого кислорода или смесей кислорода с инертным газом, содержание которого предпочтительно составляет ≤50 об.%, ≤40 об.%, ≤30 об.%, ≤20 об.%, ≤10 об.%, ≤5 об.% или ≤2 об.%. Независимо от формирования исходная реакционная газовая смесь, направляемая на стадию частичного окисления акролеина в акриловую кислоту, предпочтительно обладает следующим составом:Molecular oxygen necessary for the second reaction stage (partial oxidation of acrolein) may already be present in the reaction gas mixture B directed to the stage of partial oxidation of propylene to acrolein. Molecular oxygen can also be partially or completely added directly to the mixture of reaction products in the form of secondary air formed in the first stage (partial oxidation of propylene to acrolein), however, it is preferable to add them in the form of pure oxygen or mixtures of oxygen with an inert gas, the content of which is preferably ≤50 vol.%, ≤40 vol.%, ≤30 vol.%, ≤20 vol.%, ≤10 vol.%, ≤5 vol.% Or ≤2 vol.%. Regardless of the formation, the initial reaction gas mixture, sent to the stage of partial oxidation of acrolein to acrylic acid, preferably has the following composition:

акролеинacrolein от 3 до 25 об.%,from 3 to 25 vol.%, молекулярный кислородmolecular oxygen от 5 до 65 об.%,from 5 to 65 vol.%, пропанpropane от 6 до 70 об.%,from 6 to 70 vol.%, молекулярный водородmolecular hydrogen от 0,3 до 20 об.%,from 0.3 to 20 vol.%, водяной парwater vapor от 8 до 65 об.%.from 8 to 65 vol.%.

Указанная исходная реакционная газовая смесь предпочтительно обладает следующим составом:The specified initial reaction gas mixture preferably has the following composition:

акролеинacrolein от 5 до 14 об.%,from 5 to 14 vol.%, молекулярный кислородmolecular oxygen от 6 до 25 об.%,from 6 to 25 vol.%, пропанpropane от 6 до 60 об.%,from 6 to 60 vol.%, молекулярный водородmolecular hydrogen от 2 до 18 об.%,from 2 to 18 vol.%, водяной парwater vapor от 7 до 35 об.%.from 7 to 35 vol.%.

Указанная исходная реакционная газовая смесь еще более предпочтительно обладает следующим составом:The specified initial reaction gas mixture even more preferably has the following composition:

акролеинacrolein от 6 до 12 об.%,from 6 to 12 vol.%, молекулярный кислородmolecular oxygen от 8 до 20 об.%,from 8 to 20 vol.%, пропанpropane от 20 до 55 об.%,from 20 to 55 vol.%, молекулярный водородmolecular hydrogen от 6 до 15 об.%,from 6 to 15 vol.%, водяной парwater vapor от 11 до 26 об.%,from 11 to 26 vol.%,

причем указанные выше предпочтительные составы не зависят друг от друга, однако соответствующие интервалы осуществляют предпочтительно одновременно. Содержание азота в указанных смесях составляет как правило ≤20 об.%, предпочтительно ≤15 об.%, особенно предпочтительно ≤10 об.% и еще более предпочтительно ≤5 об.%. Согласно изобретению молярное отношение кислорода и акролеина в исходной газовой смеси, направляемой на вторую стадию частичного окисления, предпочтительно составляет как правило от 0,5:1 до 2:1, часто от 1:1 до 1,5:1.moreover, the above preferred compositions are independent of each other, however, the corresponding intervals are preferably carried out simultaneously. The nitrogen content in these mixtures is typically ≤20 vol.%, Preferably ≤15 vol.%, Particularly preferably ≤10 vol.% And even more preferably ≤5 vol.%. According to the invention, the molar ratio of oxygen to acrolein in the initial gas mixture, sent to the second stage of partial oxidation, is preferably usually from 0.5: 1 to 2: 1, often from 1: 1 to 1.5: 1.

Содержание диоксида углерода в исходной газовой смеси, направляемой на вторую стадию частичного окисления, может находиться в интервале от 1 до 40 об.%, от 2 до 30 об.% или от 4 до 20 об.%, или часто от 6 до 18 об.%.The carbon dioxide content in the initial gas mixture sent to the second stage of partial oxidation can be in the range from 1 to 40 vol.%, From 2 to 30 vol.% Or from 4 to 20 vol.%, Or often from 6 to 18 vol. .%.

При осуществлении как первой (пропилен → акролеин), так и второй (акролеин → акриловая кислота) реакционных стадий реакционное давление обычно находится в интервале от 1 до 3 бар, а общий расход (исходной) реакционной газовой смеси через неподвижный слой катализатора предпочтительно составляет от 1500 до 4000 нл/л·ч, соответственно до 6000 нл/л·ч или более. Типичный расход акролеина через неподвижный слой катализатора составляет от 90 до 190 или 290 нл/л·ч или более. Расход акролеина особенно предпочтительно составляет более 135 нл/л·ч, соответственно ≥140, ≥150 или ≥160 нл/л·ч, поскольку присутствие непревращенного пропана в используемой согласно изобретению исходной реакционной газовой смеси обусловливает ее оптимальное поведение в горячей точке.When carrying out both the first (propylene → acrolein) and the second (acrolein → acrylic acid) reaction stages, the reaction pressure is usually in the range from 1 to 3 bar, and the total flow rate of the (initial) reaction gas mixture through the fixed catalyst bed is preferably from 1500 up to 4000 nl / l · h, respectively, up to 6000 nl / l · h or more. A typical consumption of acrolein through a fixed catalyst bed is from 90 to 190 or 290 nl / l · h or more. Acrolein consumption is particularly preferably greater than 135 nl / l · h, respectively ≥140, ≥150 or ≥160 nl / l · h, since the presence of unconverted propane in the starting reaction gas mixture used according to the invention determines its optimal behavior in a hot spot.

Целесообразная степень превращения акролеина в пересчете на однократное пропускание реакционной газовой смеси через неподвижный слой катализатора второй стадии окисления обычно составляет ≥90 мол.% при селективности образования акриловой кислоты, составляющей ≥90 мол.%.The appropriate conversion of acrolein in terms of a single pass of the reaction gas mixture through the fixed catalyst bed of the second oxidation stage is usually ≥90 mol% with an acrylic acid selectivity of ≥90 mol%.

Исходную газовую смесь для второй реакционной стадии вводят в однозонный трубчатый реактор с неподвижным слоем катализатора также предпочтительно сверху. В целесообразном варианте в качестве теплоносителя на этой стадии также используют солевой расплав, предпочтительно состоящий из 60 мас.% нитрата калия (KNO3) и 40 мас.% нитрита натрия (NaNO2) или из 53 мас.% нитрата калия (KNO3), 40 мас.% нитрита натрия (NaNO2) и 7 мас.% нитрата натрия (NaNO2). Как указано выше, солевой расплав и реакционную газовую смесь можно пропускать вдоль контактных трубок реактора как прямотоком, так и противотоком. Солевой расплав омывает контактные трубки предпочтительно в виде извилистого потока.The feed gas mixture for the second reaction stage is introduced into a one-zone fixed-bed tubular reactor, also preferably from above. Suitably, a molten salt, preferably consisting of 60 wt.% Potassium nitrate (KNO 3 ) and 40 wt.% Sodium nitrite (NaNO 2 ) or 53 wt.% Potassium nitrate (KNO 3 ), is also used as a coolant at this stage. , 40 wt.% Sodium nitrite (NaNO 2 ) and 7 wt.% Sodium nitrate (NaNO 2 ). As indicated above, the molten salt and the reaction gas mixture can be passed along the contact tubes of the reactor as a direct flow, and countercurrent. Salt melt washes the contact tubes, preferably in a tortuous stream.

При пропускании реакционной газовой смеси через контактные трубки вертикально расположенного трубчатого реактора в направлении сверху вниз их заполнение катализатором (в направлении снизу вверх) целесообразно осуществлять следующим образом:When passing the reaction gas mixture through the contact tubes of a vertically arranged tubular reactor in the direction from top to bottom, it is advisable to fill them with catalyst (in the direction from bottom to top) as follows:

- нижние участки контактных трубок (от 50 до 80%, соответственно до 70% их общей длины) заполняют чистым катализатором или его смесью с инертным материалом, содержание которого в смеси с катализатором составляет до 30 мас.%, соответственно до 20 мас.% (секция С реактора),- the lower sections of the contact tubes (from 50 to 80%, respectively, to 70% of their total length) are filled with a pure catalyst or its mixture with an inert material, the content of which in the mixture with the catalyst is up to 30 wt.%, respectively, up to 20 wt.% ( reactor section C)

- расположенные выше секции С участки контактных трубок (от 20 до 40% их общей длины) заполняют чистым катализатором или его смесью с инертным материалом, содержание которого в смеси с катализатором составляет до 50 мас.%, соответственно до 40 мас.% (секция В реактора), и- sections of the contact tubes located above section C (from 20 to 40% of their total length) are filled with a pure catalyst or its mixture with an inert material, the content of which in the mixture with the catalyst is up to 50 wt.%, respectively, up to 40 wt.% (section B reactor), and

- самые верхние участки контактных трубок (от 5 до 20% их общей длины) заполняют инертным материалом, загрузку которого предпочтительно осуществляют таким образом, чтобы обеспечить минимальное падение давления на этих участках (секция А реактора).- the uppermost sections of the contact tubes (from 5 to 20% of their total length) are filled with an inert material, the loading of which is preferably carried out in such a way as to ensure a minimum pressure drop in these sections (reactor section A).

В секцию С загружают предпочтительно неразбавленный инертным материалом (чистый) катализатор. Подобно проводимому в общем случае гетерогенно-катализируемому газофазному частичному окислению акролеина в акриловую кислоту (прежде всего при высоком расходе акролеина через слой катализатора и повышенном содержании водяного пара в соответствующей исходной газовой смеси) секция В также может состоять из двух последовательно расположенных слоев разбавленного инертным материалом (с целью обеспечения минимальной температуры в горячей точке и чувствительности этой температуры) катализатора. При этом в нижнюю часть секции В загружают катализатор, содержащий до 30 мас.% (соответственно до 20 мас.%) инертного материала, а в ее верхнюю часть катализатор, содержащий от 20 до 50 мас.%, соответственно до 40 мас.% инертного материала. В этом случае секцию С предпочтительно содержит неразбавленный инертным материалом катализатор.A preferably (undiluted) inert material (pure) catalyst is loaded into section C. Similar to the generally heterogeneous-catalyzed gas-phase partial oxidation of acrolein to acrylic acid (primarily with a high consumption of acrolein through the catalyst bed and an increased content of water vapor in the corresponding initial gas mixture), section B can also consist of two successive layers diluted with an inert material ( in order to ensure the minimum temperature in the hot spot and the sensitivity of this temperature) of the catalyst. In this case, a catalyst containing up to 30 wt.% (Respectively, up to 20 wt.%) Inert material is loaded into the lower part of section B, and a catalyst containing from 20 to 50 wt.%, Respectively, up to 40 wt.% Inert, is loaded into its upper part material. In this case, section C preferably contains an inert material undiluted catalyst.

В случае пропускания исходной газовой смеси через контактные трубки в направлении снизу вверх целесообразна обратная последовательность их заполнения катализатором.In the case of passing the initial gas mixture through the contact tubes in the direction from the bottom up, it is advisable to reverse the sequence of their filling with the catalyst.

Указанный выше вариант заполнения реактора целесообразно использовать прежде всего в случае катализаторов, подобных приведенным в примере изготовления 5 из немецкой заявки на патент DE-A 10046928 или в примерах из немецкой заявки на патент DE-A 19815281, и инертных материалов в виде колец из стеатита с размерами 7×7×4 мм или 7×7×3 мм (наружный диаметр × высота × внутренний диаметр). Температура солевого расплава аналогична указанной в немецкой заявке на патент DE-A 4431949. Температуру, как правило, выбирают таким образом, чтобы при однократном пропускании акролеина через реактор его конверсия в обычном случае составляла ≥90 мол.%, соответственно ≥95 мол.% или ≥99 мол.%.It is advisable to use the above-mentioned embodiment of filling the reactor primarily in the case of catalysts similar to those described in manufacturing example 5 of German patent application DE-A 10046928 or in examples of German patent application DE-A 19815281, and inert materials in the form of rings made of steatite with dimensions of 7 × 7 × 4 mm or 7 × 7 × 3 mm (outer diameter × height × inner diameter). The temperature of the molten salt is similar to that indicated in the German patent application DE-A 4431949. The temperature is usually chosen so that when a single passage of acrolein through the reactor, its conversion in the usual case is ≥90 mol%, respectively ≥95 mol% or ≥99 mol%.

Частичное окисление акролеина в акриловую кислоту с использованием рассмотренных выше катализаторов можно осуществлять также, например, в двухзонном трубчатом реакторе с неподвижным слоем катализатора, как описано в немецкой заявке на патент DE-A 19910508. При этом степень превращения акролеина аналогична вышеуказанной. Аналогично рассмотренному выше частичному окислению акролеина, проводимому в качестве второй реакционной стадии двухстадийного окисления пропилена в акриловую кислоту в двухзонном трубчатом реакторе с неподвижным слоем катализатора, для формирования исходной реакционной газовой смеси целесообразно непосредственно использовать газовую смесь продуктов реакции первой стадии частичного окисления (пропилен → акролеин), при необходимости, после ее косвенного и прямого (например, благодаря подаче вторичного воздуха) промежуточного охлаждения. Необходимый для частичного окисления акролеина кислород используют предпочтительно в виде чистого молекулярного кислорода (при необходимости, также в виде воздуха или смеси молекулярного кислорода с инертным газом, содержание которого предпочтительно составляет ≤50 об.%, особенно предпочтительно ≤40 об.%, ≤30 об.% или ≤20 об.%, еще лучше ≤10 об.%, ≤5 об.% или ≤2 об.%) и, например, добавляют его непосредственно к газообразной смеси продуктов первой стадии (пропилен → акролеин) двухстадийного частичного окисления. Однако, как указано выше, молекулярный кислород уже может присутствовать в исходной реакционной газовой смеси, предназначенной для осуществления первой реакционной стадии.Partial oxidation of acrolein to acrylic acid using the above catalysts can also be carried out, for example, in a two-zone tubular reactor with a fixed catalyst bed, as described in German patent application DE-A 19910508. The degree of conversion of acrolein is similar to the above. Similar to the partial oxidation of acrolein considered above, which is carried out as the second reaction stage of the two-stage oxidation of propylene to acrylic acid in a two-zone tubular reactor with a fixed catalyst bed, it is advisable to directly use the gas mixture of the reaction products of the first partial oxidation stage (propylene → acrolein) , if necessary, after its indirect and direct (for example, due to the supply of secondary air) intermediate cooling REPRESENTATIONS. The oxygen necessary for the partial oxidation of acrolein is used preferably in the form of pure molecular oxygen (if necessary, also in the form of air or a mixture of molecular oxygen with an inert gas, the content of which is preferably ≤50 vol.%, Particularly preferably ≤40 vol.%, ≤30 vol. % or ≤20 vol.%, even better ≤10 vol.%, ≤5 vol.% or ≤2 vol.%) and, for example, add it directly to the gaseous mixture of the products of the first stage (propylene → acrolein) of two-stage partial oxidation . However, as indicated above, molecular oxygen may already be present in the initial reaction gas mixture intended for the implementation of the first reaction stage.

При двухстадийном частичном окислении пропилена в акриловую кислоту с непосредственным использованием газовой смеси продуктов первой стадии частичного окисления для подачи на вторую стадию частичного окисления последовательно соединяют, как правило, два однозонных трубчатых реактора с неподвижными слоями катализатора (как и в общем случае, при высоком расходе реагентов через катализатор предпочтительным является прямоток реакционного газа и солевого расплава (теплоносителя) через трубчатый реактор) или два двухзонных трубчатых реактора с неподвижными слоями катализатора. Возможно также смешанное последовательное соединение реакторов (однозонный/двухзонный или наоборот).In the case of two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid with the direct use of a gas mixture of products of the first stage of partial oxidation for feeding to the second stage of partial oxidation, as a rule, two single-zone tubular reactors with fixed catalyst beds are connected in series (as in the general case, with a high consumption of reagents through the catalyst, co-current of the reaction gas and the molten salt (coolant) through the tubular reactor) or two dual-zone tubular reactors is preferred Ktorov with fixed catalyst beds. It is also possible mixed series connection of reactors (single-zone / dual-zone or vice versa).

Между реакторами может располагаться промежуточный холодильник, который, при необходимости, может содержать слои инертного материала, выполняющие функцию фильтрования. Температура солевого расплава в трубчатых реакторах, используемых для осуществления первой стадии двухстадийного частичного окисления пропилена в акриловую кислоту, как правило, составляет от 300 до 400°С. Температура солевого расплава в трубчатых реакторах второй стадии частичного окисления пропилена в акриловую кислоту (то есть стадии частичного окисления акролеина в акриловую кислоту) в большинстве случаев составляет от 200 до 350°С. Кроме того, расход теплоносителей (предпочтительно солевых расплавов), пропускаемых через соответствующие трубчатые реакторы с неподвижными слоями катализатора, обычно выбирают таким образом, чтобы разница их температур на входе и выходе, как правило, составляла ≤5°С. Как указано выше, обе стадии частичного окисления пропилена в акриловую кислоту можно осуществлять также в одном реакторе на одном загруженном в него катализаторе, как описано в немецкой заявке на патент DE-A 10121592.An intermediate cooler may be located between the reactors, which, if necessary, may contain layers of inert material that perform the filtering function. The temperature of the molten salt in tubular reactors used to carry out the first stage of the two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid, as a rule, is from 300 to 400 ° C. The temperature of the salt melt in the tubular reactors of the second stage of partial oxidation of propylene to acrylic acid (i.e., the stage of partial oxidation of acrolein to acrylic acid) in most cases is from 200 to 350 ° C. In addition, the flow rate of coolants (preferably salt melts), passed through the corresponding tubular reactors with fixed catalyst beds, is usually chosen so that their temperature difference at the inlet and outlet, as a rule, is ≤5 ° C. As indicated above, both stages of the partial oxidation of propylene to acrylic acid can also be carried out in one reactor on one catalyst loaded in it, as described in German patent application DE-A 10121592.

Следует напомнить также, что часть исходной реакционной газовой смеси В для первой стадии окисления («пропилен → акролеин») может являться остаточным газом I из зоны разделения 1 и/или дополнительно обработанным согласно изобретению остаточным газом I.It should also be recalled that part of the initial reaction gas mixture B for the first oxidation step (“propylene → acrolein”) may be residual gas I from separation zone 1 and / or residual gas I additionally treated according to the invention.

Однако согласно изобретению указанные остаточные газы I предпочтительно возвращают в реакционную зону А на гетерогенно-катализируемое дегидрирование пропана исключительно в качестве циркуляционного газа I, который целесообразно использовать исключительно в качестве компонента исходной реакционной газовой смеси А. При этом точности ради следует констатировать, что как в исходную газовую смесь для первой стадии окисления, так и в исходную газовую смесь для второй стадии окисления или только в одну из этих газовых смесей можно вводить дополнительный свежий пропан. Согласно изобретению введение свежего пропана не является предпочтительным, однако, при необходимости, может быть целесообразным, поскольку оно позволяет устранить воспламеняемость питающих газовых смесей.However, according to the invention, said residual gases I are preferably returned to reaction zone A to heterogeneously catalyzed propane dehydrogenation solely as circulating gas I, which is expediently used solely as a component of the initial reaction gas mixture A. Moreover, for the sake of accuracy, it should be noted that the initial the gas mixture for the first stage of oxidation, and in the original gas mixture for the second stage of oxidation, or only one of these gas mixtures can be entered optional fresh propane. According to the invention, the introduction of fresh propane is not preferable, however, if necessary, it may be advisable, since it eliminates the flammability of the feed gas mixtures.

Таким образом, трубчатый реактор с катализатором, подходящим образом видоизмененным на участках контактных трубок, которым соответствует завершение первой реакционной стадии (переходных участках), представляет собой простейшую форму проведения обеих стадий двухстадийного частичного окисления пропилена в акриловую кислоту (подобные двухстадийные процессы частичного окисления пропилена в «одинарном» реакторе описаны, например, в европейских заявках на патент ЕР-А 911313, ЕР-А 979813 и ЕР-А 990636, а также в немецкой заявке на патент DE-A 2830765). Указанные переходные участки контактных трубок, при необходимости, заполняют инертным материалом.Thus, a tubular reactor with a catalyst suitably modified in the sections of the contact tubes, which corresponds to the completion of the first reaction stage (transition sections), is the simplest form of conducting both stages of the two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid (similar two-stage processes of partial oxidation of propylene to a single "reactor is described, for example, in European patent applications EP-A 911313, EP-A 979813 and EP-A 990636, as well as in German patent application DE-A 2830765). These transition sections of the contact tubes, if necessary, are filled with an inert material.

Однако обе стадии окисления предпочтительно осуществляют в двух последовательно соединенных трубчатых системах. Подобные трубчатые системы могут находиться внутри одного реактора, причем переход от одного пучка контактных трубок к другому образован находящимся вне контактных трубок инертным материалом, предпочтительно доступным для пропускания реакционного газа. Теплоноситель, как правило, омывает только контактные трубки, но не заполненную инертным материалом переходную зону. В связи с этим в предпочтительном варианте оба пучка контактных трубок помещают в соответствующие пространственно разобщенные реакторы. При этом между обоими трубчатыми реакторами, как правило, находится промежуточный холодильник, предназначенный для минимизации наблюдаемого, при необходимости, вторичного окисления акролеина, который содержится в выходящей из первой зоны окисления газовой смеси продуктов реакции. Температура первой реакционной стадии (пропилен → акролеин), как правило, составляет от 300 до 450°С, предпочтительно от 320 до 390°С. Температура второй реакционной стадии (акролеин → акриловая кислота), как правило, составляет от 200 до 370°С, часто от 220 до 330°С. Давление в обеих зонах окисления в целесообразном варианте составляет от 0,5 до 5 бар, предпочтительно от 1 до 3 бар. Расход реакционного газа через катализаторы, используемые для осуществления обеих реакционных стадий, часто составляет от 1500 до 2500 или 4000 нл/л·ч. При этом расход пропилена может составлять от 100 до 200 или 300 нл/л·ч, или более.However, both oxidation steps are preferably carried out in two series-connected tubular systems. Such tubular systems can be located inside one reactor, and the transition from one bundle of contact tubes to another is formed by an inert material located outside the contact tubes, preferably accessible for passing the reaction gas. The coolant, as a rule, washes only contact tubes, but a transition zone that is not filled with inert material. In this regard, in a preferred embodiment, both bundles of contact tubes are placed in the corresponding spatially separated reactors. In this case, between the two tubular reactors, as a rule, there is an intermediate cooler designed to minimize the observed, if necessary, secondary oxidation of acrolein, which is contained in the reaction product leaving the first oxidation zone of the gas mixture. The temperature of the first reaction stage (propylene → acrolein), as a rule, is from 300 to 450 ° C, preferably from 320 to 390 ° C. The temperature of the second reaction stage (acrolein → acrylic acid), as a rule, is from 200 to 370 ° C, often from 220 to 330 ° C. The pressure in both oxidation zones is suitably from 0.5 to 5 bar, preferably from 1 to 3 bar. The flow rate of the reaction gas through the catalysts used to carry out both reaction steps is often from 1500 to 2500 or 4000 nl / l · h. In this case, the propylene consumption can be from 100 to 200 or 300 nl / l · h, or more.

Согласно изобретению обе стадии окисления в принципе могут обладать конструктивным исполнением, описанным, например, в немецких заявках на патент DE-A 19837517, DE-A 19910506, DE-A 19910508 и DE-A 19837519.According to the invention, both oxidation stages can in principle have the design described, for example, in German patent applications DE-A 19837517, DE-A 19910506, DE-A 19910508 and DE-A 19837519.

При этом избыток молекулярного кислорода сверх стехиометрического количества благоприятно отражается на кинетике реакций, протекающих на обеих стадиях газофазного частичного окисления, а также на сроке службы соответствующих катализаторов.Moreover, an excess of molecular oxygen in excess of the stoichiometric amount favorably affects the kinetics of the reactions occurring at both stages of the gas-phase partial oxidation, as well as the service life of the corresponding catalysts.

Согласно изобретению гетерогенно-катализируемое газофазное частичное окисление пропилена в акриловую кислоту в принципе можно выполнять также в единственном однозонном трубчатом реакторе следующим образом. Обе реакционные стадии проводят в реакторе окисления, в который загружен один или несколько катализаторов с мультиметаллоксидной активной массой на основе молибдена, железа и висмута, способной катализировать протекающие на обеих стадиях реакции. Возможным, очевидно, является также непрерывное или резкое видоизменение загруженного катализатора вдоль реакционной координаты. Согласно изобретению при двухстадийном частичном окислении пропилена в акриловую кислоту, осуществляемом в виде двух последовательных стадий окисления, из газовой смеси продуктов первой стадии окисления, при необходимости, очевидно, можно также частично или полностью выделять содержащийся в ней оксид углерода и водяной пар, которые образуются на этой стадии в качестве побочных продуктов, прежде чем направлять газовую смесь, полученную на этой стадии окисления, на вторую стадию окисления. Согласно изобретению предпочтительной является технология, которая не предусматривает подобного выделения.According to the invention, a heterogeneously catalyzed gas-phase partial oxidation of propylene to acrylic acid can, in principle, also be performed in a single single-zone tubular reactor as follows. Both reaction stages are carried out in an oxidation reactor, in which one or more catalysts with a multimetal oxide active mass based on molybdenum, iron and bismuth, capable of catalyzing the reactions occurring in both stages, are loaded. Possible, obviously, is also a continuous or abrupt modification of the loaded catalyst along the reaction coordinate. According to the invention, in a two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid, carried out in the form of two successive oxidation stages, from the gas mixture of the products of the first oxidation stage, if necessary, obviously, it is also possible to partially or completely separate the carbon monoxide contained in it and water vapor, which are formed on of this stage as by-products before directing the gas mixture obtained in this oxidation step to the second oxidation step. According to the invention, a technology that does not provide for such isolation is preferred.

Как указано выше, источником добавляемого между обеими стадиями молекулярного кислорода наряду с менее предпочтительным согласно изобретению воздухом может являться чистый молекулярный кислород, а также молекулярный кислород, разбавленный инертным газом, таким как диоксид углерода, монооксид углерода, благородные газы, азот и/или насыщенные углеводороды. Согласно изобретению источник кислорода предпочтительно содержит ≤50 об.%, предпочтительно ≤40 об.%, особенно предпочтительно ≤30 об.%, еще более предпочтительно ≤20 об.%, лучше ≤10 об.% или ≤5 об.%, соответственно ≤2 об.%, отличающихся от молекулярного кислорода газов.As indicated above, the source of molecular oxygen added between both stages, along with the less preferred air according to the invention, can be pure molecular oxygen, as well as molecular oxygen diluted with an inert gas such as carbon dioxide, carbon monoxide, noble gases, nitrogen and / or saturated hydrocarbons . According to the invention, the oxygen source preferably contains ≤50 vol.%, Preferably ≤40 vol.%, Particularly preferably ≤30 vol.%, Even more preferably ≤20 vol.%, Better ≤10 vol.% Or ≤5 vol.%, Respectively ≤2 vol.%, Different from molecular oxygen gases.

Согласно изобретению можно осуществлять также прямое охлаждение газовой смеси реакционных продуктов первой стадии частичного окисления благодаря добавлению к ним, например, холодного источника кислорода, прежде чем использовать указанную смесь в качестве компонента исходной реакционной газовой смеси, предназначенной для проведения второй стадии частичного окисления.According to the invention, it is also possible to directly cool the gas mixture of the reaction products of the first partial oxidation stage by adding, for example, a cold oxygen source to them before using the specified mixture as a component of the initial reaction gas mixture intended for the second partial oxidation stage.

Согласно изобретению частичное окисление акролеина в акриловую кислоту предпочтительно осуществляют в соответствии с европейской заявкой на патент ЕР-А 1159246 и еще более предпочтительно в соответствии с международными заявками WO 04/085365 и WO 04/085370. Однако при этом в качестве содержащей акролеин исходной реакционной газовой смеси согласно изобретению предпочтительно используют смесь продуктов реакции, образующихся согласно изобретению на первой стадии частичного окисления (то есть на стадии превращения пропилена в акролеин), к которой, при необходимости, добавляют столько вторичного воздуха, чтобы отношение молекулярного кислорода к акролеину в образовавшейся исходной реакционной газовой смеси во всех случаях находилось в интервале от 0,5:1 до 1,5:1. Описания европейской заявки на патент ЕР-А 1159246, а также международных заявок WO 04/08536 и WO 04/085370 следует считать неотъемлемой частью настоящего описания.According to the invention, partial oxidation of acrolein to acrylic acid is preferably carried out in accordance with European patent application EP-A 1159246 and even more preferably in accordance with international applications WO 04/085365 and WO 04/085370. However, in this case, as the acrolein-containing starting reaction gas mixture according to the invention, it is preferable to use a mixture of reaction products formed according to the invention in the first partial oxidation step (i.e., in the step of converting propylene to acrolein), to which, if necessary, so much secondary air is added so that the ratio of molecular oxygen to acrolein in the resulting initial reaction gas mixture in all cases was in the range from 0.5: 1 to 1.5: 1. The descriptions of the European patent application EP-A 1159246, as well as international applications WO 04/08536 and WO 04/085370 should be considered an integral part of this description.

Таким образом, согласно изобретению частичное окисление акролеина в акриловую кислоту предпочтительно можно осуществлять в неподвижном слое катализатора, включающем по меньшей мере две температурные зоны, при повышенном расходе пропускаемого через него акролеина.Thus, according to the invention, partial oxidation of acrolein to acrylic acid can preferably be carried out in a fixed catalyst bed comprising at least two temperature zones, with increased consumption of acrolein passed through it.

Двухстадийное частичное окисление пропилена в акриловую кислоту предпочтительно осуществляют, как описано в европейской заявке на патент ЕР-А 1159248, соответственно международной заявке WO 04/085367 или WO 04/085369.The two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid is preferably carried out as described in European patent application EP-A 1159248, respectively, international application WO 04/085367 or WO 04/085369.

Согласно изобретению газообразный продукт В после первой и/или второй реакционных стадий частичного окисления содержит в основном акролеин, акриловую кислоту или их смесь в качестве целевого продукта, непревращенный пропан, молекулярный водород, водяной пар (образующийся в качестве побочного продукта и/или присутствующий в качестве совместно используемого газа-разбавителя), при необходимости, непревращенный молекулярный кислород (для продления срока службы используемых катализаторов благоприятно, чтобы содержание кислорода, остающегося в газовой смеси продуктов обеих стадий частичного окисления, составляло, например, по меньшей мере от 1,5 до 4 об.%), а также другие побочные продукты или побочные компоненты, температура кипения которых при нормальном давлении (1 бар) ниже или выше точки кипения воды, например, такие как монооксид углерода, диоксид углерода, низкомолекулярные альдегиды, низкомолекулярные алифатические карбоновые кислоты (например, уксусная кислота, муравьиная кислота и пропионовая кислота), малеиновый ангидрид, бензальдегид, ароматические карбоновые кислоты и ангидриды ароматических карбоновых кислот (например, фталевый ангидрид и бензойный ангидрид), при необходимости другие углеводороды, например, такие как С4-углеводороды (например, бутен-1 и прочие изомеры бутилена), и при необходимости, другие инертные газы-разбавители, например, такие как азот.According to the invention, the gaseous product B after the first and / or second partial oxidation reaction stages mainly contains acrolein, acrylic acid or a mixture thereof as a target product, unconverted propane, molecular hydrogen, water vapor (generated as a by-product and / or present as shared diluent gas), if necessary, unconverted molecular oxygen (to prolong the life of the used catalysts, it is favorable that the oxygen content remains contained in the gas mixture of products of both stages of partial oxidation, was, for example, at least 1.5 to 4 vol.%), as well as other by-products or by-products, the boiling point of which at normal pressure (1 bar) is lower or higher boiling points of water, for example, such as carbon monoxide, carbon dioxide, low molecular weight aldehydes, low molecular weight aliphatic carboxylic acids (e.g., acetic acid, formic acid and propionic acid), maleic anhydride, benzaldehyde, aromatic carboxylic acids slots and anhydrides of aromatic carboxylic acids (e.g., phthalic anhydride and benzoic anhydride), other hydrocarbons if necessary, such as C 4 hydrocarbons (e.g., butene-1 and other butene isomers), and, if appropriate, other inert diluent gases for example, such as nitrogen.

Согласно изобретению для выделения содержащихся в газообразном продукте В целевых продуктов, воды и побочных компонентов с температурой кипения выше точки кипения воды, осуществляемого в первой зоне разделения I, в принципе пригодны любые известные из уровня техники методы разделения. Характерная особенность подобных методов состоит в том, что целевой продукт переводят из газообразной фазы в конденсированную фазу, например, благодаря абсорбции и/или конденсации, а затем с целью дальнейшего выделения целевого продукта конденсаты, соответственно абсорбаты, подвергают экстракционной, дистилляционной, кристаллизационной и/или десорбционной переработке. В соответствии с указанными методами совместно с целевым продуктом и/или вслед за переводом целевого продукта в конденсированную фазу обычно также переводят в конденсированную фазу и, таким образом, выделяют содержащийся в реакционном газе В водяной пар и побочные компоненты с температурой кипения выше точки кипения воды (согласно изобретению в конденсированную фазу предпочтительно переводят водяной пар в количестве, составляющем по меньшей мере 70 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 80 мол.%, лучше по меньшей мере 90 мол.% и особенно предпочтительно по меньшей мере 95 мол.% от количества образующегося в реакционной зоне В водяного пара, соответственно особенно предпочтительно весь содержащийся в газообразном продукте В водяной пар).According to the invention, for separating the desired products contained in the gaseous product B, water and by-products with a boiling point above the boiling point of the water carried out in the first separation zone I, in principle any separation methods known in the art are suitable. A characteristic feature of such methods is that the target product is transferred from the gaseous phase to the condensed phase, for example, due to absorption and / or condensation, and then, with the aim of further isolating the target product, the condensates, respectively absorbates, are subjected to extraction, distillation, crystallization and / or desorption processing. In accordance with the indicated methods, together with the target product and / or following the conversion of the target product to the condensed phase, they are also usually converted to the condensed phase and, thus, water vapor contained in the reaction gas B and side components with a boiling point above the boiling point of water ( according to the invention, steam is preferably converted to the condensed phase in an amount of at least 70 mol%, preferably at least 80 mol%, preferably at least 90 mol% and especially respectfully at least 95 mol.% of the amount produced in the reaction zone in vapor accordingly particularly preferably all contained in the product gas in steam).

Пригодными абсорбентами являются, например, вода, водные растворы и/или органические растворители (например, смеси дифенила с дифениловым эфиром или смеси дифенила с дифениловым эфиром и о-диметилфталатом). В соответствии с подобной «конденсацией» (выделением) целевого продукта, воды и побочных компонентов с температурой кипения выше точки кипения воды обычно остается неперешедший в конденсированную фазу остаточный газ, который содержит сравнительно трудно конденсирующиеся (более легкокипящие по сравнению с водой) компоненты газообразного продукта В. Подобный остаточный газ обычно прежде всего содержит компоненты с температурой кипения при нормальном давлении (1 бар), составляющей ≤-30°С (их общее содержание в остаточном газе как правило составляет ≥60 об.%, часто ≥70 об.%, чаще всего ≥80 об.%, однако в большинстве случае ≥90 об.%). К подобным компонентам в первую очередь относятся непревращенный пропан, молекулярный водород, диоксид углерода, при необходимости, непревращенный пропилен, при необходимости, непревращенный молекулярный кислород, а также прочие кипящие легче воды побочные компоненты, например, такие как монооксид углерода, этан, метан, при необходимости, азот, при необходимости, благородные газы (например, ксенон, неон, аргон и так далее). Остаточный газ может содержать также незначительные количества акриловой кислоты, акролеина и/или воды. Согласно изобретению остаточный газ предпочтительно содержит ≤10 об.%, преимущественно ≤5 об.% и особенно предпочтительно ≤3 об.% водяного пара. Подобный остаточный газ обычно образует по меньшей мере основное количество (обычно по меньшей мере 80%, соответственно по меньшей мере 90% или по меньшей мере 95% или более в пересчете на содержащийся в нем пропан) образующегося в первой зоне разделения I остаточного газа и в настоящем описании его называют (основным) остаточным газом I.Suitable absorbents are, for example, water, aqueous solutions and / or organic solvents (for example, mixtures of diphenyl with diphenyl ether or mixtures of diphenyl with diphenyl ether and o-dimethyl phthalate). In accordance with such “condensation” (isolation) of the target product, water and by-products with a boiling point above the boiling point of the water, usually there remains a residual gas that has not passed into the condensed phase, which contains the relatively difficult to condense (more easily boiling compared to water) components of the gaseous product B Such residual gas usually primarily contains components with a boiling point at normal pressure (1 bar) of ≤ -30 ° C (their total content in the residual gas is usually is ≥60 vol.%, often ≥70 vol.%, most often ≥80 vol.%, but in most cases ≥90 vol.%). Such components primarily include unconverted propane, molecular hydrogen, carbon dioxide, if necessary, unconverted propylene, if necessary, unconverted molecular oxygen, as well as other side components boiling lighter than water, for example, carbon monoxide, ethane, methane, necessary, nitrogen, if necessary, noble gases (for example, xenon, neon, argon and so on). The residual gas may also contain minor amounts of acrylic acid, acrolein and / or water. According to the invention, the residual gas preferably contains ≤10 vol.%, Preferably ≤5 vol.% And particularly preferably ≤3 vol.% Of water vapor. Such a residual gas usually forms at least a major amount (usually at least 80%, respectively at least 90%, or at least 95% or more, based on the propane contained therein) of the residual gas generated in the first separation zone I and in the present description it is called the (main) residual gas I.

Прежде всего при использовании органического растворителя для конденсации целевого продукта, осуществляемой абсорбцией, в зоне разделения I как правило образуется по меньшей мере один второй остаточный газ, содержащий непревращенный пропан, а также при необходимости, непревращенный пропилен (его количество в пересчете на содержащийся в нем пропан обычно гораздо меньше количества (основного) остаточного газа I и как правило составляет ≤20%, чаще всего ≤10%, ≤5% или ≤1%). Это обусловлено тем, что образующаяся конденсированная фаза поглощает также определенное количество непревращенного пропана, а также, при необходимости, непревращенного пропилена.First of all, when using an organic solvent to condense the target product by absorption, at least one second residual gas containing unconverted propane and, if necessary, unconverted propylene (its amount in terms of propane contained in it) are usually formed in separation zone I usually much less than the amount of (main) residual gas I and is usually ≤20%, most often ≤10%, ≤5% or ≤1%). This is due to the fact that the resulting condensed phase also absorbs a certain amount of unconverted propane, as well as, if necessary, unconverted propylene.

В процессе последующего экстракционного, дистилляционного, кристаллизационного и/или десорбционного выделения целевого продукта из конденсированной фазы этот непревращенный пропан, а также, при необходимости пропилен обычно рециркулируют в качестве компонента по меньшей мере одной другой газовой фазы и в настоящем описании называют (побочным) остаточным газом I.In the process of subsequent extraction, distillation, crystallization and / or desorption separation of the target product from the condensed phase, this unconverted propane and, if necessary, propylene are usually recycled as a component of at least one other gas phase and are called (by-product) residual gas in the present description I.

В подобном случае сумма (основного) остаточного газа I и (побочного) остаточного газа I равна всему количеству остаточного газа I. В случае отсутствия образования (побочного) остаточного газа I в зоне разделения I (основной) остаточный газ I автоматически образует все количество остаточного газа I (называемого также (общим) остаточным газом I).In such a case, the sum of the (main) residual gas I and the (secondary) residual gas I is equal to the total amount of residual gas I. In the absence of the formation of (secondary) residual gas I in the separation zone I, the (main) residual gas I will automatically form the entire amount of residual gas I (also called (total) residual gas I).

Согласно изобретению целевой продукт переводят из газообразного продукта В в конденсированную фазу предпочтительно методом фракционирующей конденсации. Прежде всего это относится к случаю, если целевым продуктом является акриловая кислота. Однако в принципе для выделения целевого продукта пригодны, например, любые абсорбционные и/или конденсационные методы «конденсации целевых продуктов» и дальнейшей переработки «конденсата», приведенные в немецких заявках на патент DE-A 10213998 и DE-A 2263496, патенте США US 3433840 (описанные в указанных публикациях методы рекомендуется использовать прежде всего для выделения акролеина), европейских заявках на патент ЕР-А 1388533 и ЕР-А 1388532, немецкой заявке на патент DE-A 10235847, европейской заявке на патент ЕР-А 792867, международной заявке WO 98/01415, европейских заявках на патент ЕР-А 1015411 и ЕР-А 1015410, международных заявках WO 99/50219, WO 00/53560 и WO 02/09839, немецкой заявке на патент DE-А 10235847, международной заявке WO 03/041833, немецких заявках на патент DE-A 10223058, DE-A 10243625 и DE-A 10336386, европейской заявке на патент ЕР-А 854129, заявке на патент США US-A 4317926, немецких заявках на патент DE-A 19837520, DE-A 19606877, DE-A 190501325, DE-A 10247240 и DE-A 19740253, европейских заявках на патент ЕР-А 695736, ЕР-А 982287, ЕР-А 1041062, ЕР-А 117146 и ЕР-А 4308087, а также в немецких заявках на патент DE-A 4335172, DE-A 4436243, DE-A 19924532, DE-A 10332758 и DE-A 19924533. Для выделения акриловой кислоты можно использовать также методы, приведенные в европейских заявках на патент ЕР-А 982287 и ЕР-А 982289, немецких заявках на патент DE-A 10336386, DE-A 10115277, DE-A 19606877, DE-A 19740252 и DE-A 19627847, европейских заявках на патент ЕР-А 920408, ЕР-А 1068174, ЕР-А 1066239 и ЕР-А 1066240, международных заявках WO 00/53560 и WO 00/53561, немецкой заявке на патент DE-A 10053086 и европейской заявке на патент ЕР-А 982288. Выделение целевых продуктов предпочтительно осуществляют, как описано в международной заявке WO/0196271 (Фиг.7), соответственно в немецкой заявке на патент DE-A 102004032129 и эквивалентных ей правовых документах. Пригодные методы выделения описаны также в международных заявках WO 04/063138, WO 04/35514 и немецких заявках на патент DE-A 10243625, DE-A 10235847. Для дальнейшей переработки выделенной сырой акриловой кислоты можно использовать методы, приведенные, например, в международных заявках WO 01/77056, WO 03/041832, WO 02/055469, WO 03/078378 и WO 03/041833.According to the invention, the target product is transferred from the gaseous product B to the condensed phase, preferably by fractional condensation. First of all, this refers to the case if the target product is acrylic acid. However, in principle, for the isolation of the target product, for example, any absorption and / or condensation methods of "condensation of the target products" and further processing of the "condensate" described in German patent applications DE-A 10213998 and DE-A 2263496, US patent US 3433840 are suitable (the methods described in these publications are recommended to be used primarily for the separation of acrolein), European patent applications EP-A 1388533 and EP-A 1388532, German patent application DE-A 10235847, European patent application EP-A 792867, international patent application WO 98/01415, European standard patent applications EP-A 1015411 and EP-A 1015410, international applications WO 99/50219, WO 00/53560 and WO 02/09839, German patent application DE-A 10235847, international patent application WO 03/041833, German patent applications DE-A 10223058, DE-A 10243625 and DE-A 10336386, European patent application EP-A 854129, US patent application US-A 4317926, German patent applications DE-A 19837520, DE-A 19606877, DE-A 190501325, DE-A 10247240 and DE-A 19740253, European patent applications EP-A 695736, EP-A 982287, EP-A 1041062, EP-A 117146 and EP-A 4308087, as well as in German patent applications DE- A 4335172, DE-A 4436243, DE-A 19924532, DE-A 10332758 and DE-A 19924533. You can also use acrylic acid to isolate e methods described in European patent applications EP-A 982287 and EP-A 982289, German patent applications DE-A 10336386, DE-A 10115277, DE-A 19606877, DE-A 19740252 and DE-A 19627847, European applications EP-A 920408, EP-A 1068174, EP-A 1066239 and EP-A 1066240, international applications WO 00/53560 and WO 00/53561, German patent application DE-A 10053086 and European patent application EP-A 982288. The isolation of the desired products is preferably carried out as described in international application WO / 0196271 (FIG. 7), respectively, in German patent application DE-A 102004032129 and its equivalent legal documents. Suitable isolation methods are also described in international applications WO 04/063138, WO 04/35514 and German patent applications DE-A 10243625, DE-A 10235847. For further processing of the isolated crude acrylic acid, methods described, for example, in international applications can be used. WO 01/77056, WO 03/041832, WO 02/055469, WO 03/078378 and WO 03/041833.

Как указано выше, общая отличительная особенность приведенных выше методов выделения целевых продуктов состоит в том, что, например, в верхней части ректификационной колонны (снабженной повышающими эффективность разделения встроенными элементами), в нижнюю часть которой после обычно проводимого предварительного прямого и/или косвенного охлаждения вводят, например, газообразный продукт В, обычно остается остаточный газ I, главным образом содержащий компоненты газообразного продукта В, температура кипения которых при нормальном давлении (1 бар) ниже точки кипения воды и в большинстве случаев составляет ≤-30°С (то есть трудноконденсируемые, соответственно легколетучие компоненты). Однако остаточный газ I дополнительно может содержать также, например, такие компоненты, как водяной пар и акриловая кислота.As indicated above, a common distinguishing feature of the above methods for the isolation of the target products is that, for example, in the upper part of the distillation column (equipped with built-in elements increasing the separation efficiency), the lower part of which is introduced after the usual preliminary direct and / or indirect cooling for example, gaseous product B, usually residual gas I remains, mainly containing components of the gaseous product B, the boiling point of which under normal pressure ii (1 bar) below the boiling point of water and in most cases is ≤ -30 ° C (i.e., hardly condensable, respectively volatile components). However, the residual gas I may additionally also contain, for example, components such as water vapor and acrylic acid.

В нижней части ректификационной колонны обычно накапливается конденсированная фаза, преимущественно содержащая труднолетучие компоненты газообразного продукта В, включая соответствующий целевой продукт. Конденсированную водную фазу, как правило, выводят из ректификационной колонны через боковой отбор или куб.In the lower part of the distillation column, a condensed phase usually accumulates, mainly containing hardly volatile components of the gaseous product B, including the corresponding target product. The condensed aqueous phase, as a rule, is removed from the distillation column through side extraction or cube.

(Основной) остаточный газ I в типичном случае обладает следующим составом:The (main) residual gas I typically has the following composition:

водаwater от 1 до 20 об.%,from 1 to 20 vol.%, пропанpropane от 40 до 90 об.%,from 40 to 90 vol.%, кислородoxygen от 0 до 10 об.%,from 0 to 10 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide от 5 до 30 об.%,from 5 to 30 vol.%, монооксид углеродаcarbon monoxide от 0 до 2 об.%.from 0 to 2 vol.%.

Содержание акролеина и акриловой кислоты, как правило, составляет соответственно менее 1 об.%.The content of acrolein and acrylic acid, as a rule, is respectively less than 1 vol.%.

Образующийся в зоне разделения I остаточный газ I согласно изобретению следует подвергать определенной дополнительной обработке. При этом важное обстоятельство согласно изобретению состоит в отсутствии необходимости обязательной дополнительной обработки всего количества остаточного газа I. To есть согласно изобретению может оказаться целесообразной дополнительная обработка только части всего количества остаточного газа I (например, только (основного) остаточного газа I). В этом случае сумма необработанной части всего количества остаточного газа I и содержащего пропан остаточного газа, остающегося после дополнительной обработки другой части всего количества остаточного газа I, образует общее количество дополнительно обработанного остаточного газа I («нового» остаточного газа I), который согласно изобретению может быть подвергнут соответствующей другой дополнительной обработке (указанные частичные количества могут обладать также разным химическим составом). Согласно изобретению в реакционную зону А согласно изобретению возвращают по меньшей мере часть содержащего непревращенный пропан общего количества (дополнительно обработанного) остаточного газа I, остающегося после выполнения всех в соответствующем случае требуемых мероприятий по дополнительной обработке, в качестве по меньшей мере одного из по меньшей мере двух содержащих пропан питающих потоков. Другую часть (при необходимости, также неподвергнутую дополнительной обработке часть остаточного газа I), при необходимости, можно возвращать на первую и/или вторую стадии окисления реакционной зоны В, чтобы используя ее в качестве компонента соответствующего исходного газа предпочтительно обеспечить взрывобезопасность реакционного газа.The residual gas I formed in the separation zone I according to the invention should be subjected to a certain additional treatment. Moreover, an important circumstance according to the invention is that there is no need for additional treatment of the total amount of residual gas I. Therefore, according to the invention, it may be advisable to additionally treat only part of the total amount of residual gas I (for example, only (main) residual gas I). In this case, the sum of the untreated part of the total amount of residual gas I and the propane-containing residual gas remaining after additional processing of the other part of the total amount of residual gas I, forms the total amount of the additionally treated residual gas I (“new” residual gas I), which according to the invention can be subjected to appropriate other additional processing (the indicated partial amounts may also have different chemical compositions). According to the invention, at least a portion of the total amount of (additionally treated) residual gas I remaining in the unconverted propane containing remaining after completing all, if necessary, additional processing is returned to the reaction zone A according to the invention as at least one of at least two containing propane feed streams. The other part (if necessary, also the portion of the residual gas I, also not subjected to additional processing), if necessary, can be returned to the first and / or second oxidation stages of the reaction zone B, so that using it as a component of the corresponding source gas, it is preferable to ensure the explosion safety of the reaction gas.

Однако согласно изобретению количество дополнительно обработанного согласно изобретению остаточного газа I, возвращаемого согласно изобретению в реакционную зону А в качестве по меньшей мере одного из по меньшей мере двух содержащих пропан исходных газовых потоков, предпочтительно рассчитывают таким образом, чтобы возвращаемый газ содержал по меньшей мере 80 мол.%, предпочтительно по меньшей мере 85 мол.%, лучше по меньшей мере 90 мол.%, по меньшей мере 92 мол.%, по меньшей мере 94 мол.%, по меньшей мере 96 мол.% или по меньшей мере 98 мол.% всего пропана, выводимого из реакционной зоны В с газообразным продуктом В. При этом указанную рециркуляцию необязательно следует осуществлять в одно и то же место реакционной зоны А. Напротив, ее можно распределить по нескольким разным точкам реакционной зоны А.However, according to the invention, the amount of residual gas I further treated according to the invention, which is returned according to the invention to reaction zone A as at least one of the at least two propane-containing feed gas streams, is preferably calculated so that the return gas contains at least 80 mol %, preferably at least 85 mol%, preferably at least 90 mol%, at least 92 mol%, at least 94 mol%, at least 96 mol%, or at least 98 mol .% total prop to the outlet from reaction zone B with the gaseous product B. Moreover, the recirculation need not be carried out at the same place in reaction zone A. On the contrary, it can be distributed over several different points of reaction zone A.

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.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.

Согласно изобретению важной особенностью рассмотренного выше технологического процесса является произвольная последовательность осуществления дополнительной обработки остаточного газа I. То есть вместо первоначального выведения из производственного процесса частичного количества остаточного газа I и последующей отмывки оставшегося диоксида углерода можно также, например, сначала отмывать диоксид углерода, а затем выводить из производственного процесса частичное количество отмытого от диоксида углерода остаточного газа I.According to the invention, an important feature of the technological process discussed above is an arbitrary sequence of additional processing of residual gas I. That is, instead of initially removing from the production process a partial amount of residual gas I and then washing the remaining carbon dioxide, it is also possible, for example, to first wash off carbon dioxide and then remove from the manufacturing process, a partial amount of residual gas washed from carbon dioxide I.

Однако в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения соблюдают следующую последовательность дополнительной обработки (при этом речь идет прежде всего о дополнительной обработке (основного) остаточного газа I).However, in accordance with a preferred embodiment of the invention, the following post-treatment sequence is observed (this is primarily about post-treatment of the (main) residual gas I).

Сначала осуществляют выведение из производственного процесса частичного количества остаточного газа I (подобное выведение необходимо прежде всего для выгрузки из совокупного производственного процесса попадающих в него с вводимым молекулярным кислородом инертных компонентов). При этом состав выводимого из производственного процесса частичного количества остаточного газа I, как правило, направляемого в систему сжигания абгаза, может быть аналогичен составу самого остаточного газа I. Как правило, это имеет место в том случае, если количество пропана, содержащегося в выводимом в единицу времени остаточном газе I, составляет ≤30 мол.%, лучше ≤25 мол.% или ≤20 мол.%, соответственно ≤15 мол.%, предпочтительно ≤10 мол.%, особенно предпочтительно ≤5 мол.% и еще более предпочтительно ≤3 мол.% или ≤1 мол.% в пересчете на количество вводимого в производственный процесс в единицу времени свежего пропана.First, a partial amount of residual gas I is removed from the production process (such removal is necessary, first of all, for unloading inert components that enter into it with molecular oxygen introduced from the total production process). In this case, the composition of the partial amount of residual gas I removed from the production process, as a rule, sent to the exhaust gas combustion system, can be similar to the composition of the residual gas I. As a rule, this occurs if the amount of propane contained in the unit removed time residual gas I is ≤30 mol%, preferably ≤25 mol% or ≤20 mol%, respectively ≤15 mol%, preferably ≤10 mol%, particularly preferably ≤5 mol% and even more preferably ≤3 mol% or ≤1 mol% in terms of quantity conduction in the production process per unit time of fresh propane.

В случае, если количество выводимого из производственного процесса пропана превышает указанные выше значения или равно им, выведение части остаточного газа I можно осуществлять также методом, в соответствии с которым из выводимой части предварительно выделяют содержащийся в ней пропан и, при необходимости, пропилен, благодаря чему выделенный пропан и, при необходимости, пропилен остаются компонентом дополнительно обработанного согласно изобретению остаточного газа I.If the amount of propane removed from the production process exceeds or is equal to the above values, part of the residual gas I can also be removed by the method, according to which the propane contained in it is preliminarily extracted and, if necessary, propylene, due to which the separated propane and, if necessary, propylene remain a component of the residual gas I further treated according to the invention.

Простая возможность подобного выделения состоит, например, в осуществлении контакта соответствующего количества остаточного газа I с предпочтительно высококипящим, предпочтительно гидрофобным органическим растворителем, например тетрадеканом или смесью алканов с числом атомов углерода от 8 до 20, который в целесообразном варианте обладает способностью более предпочтительно абсорбировать пропан и пропилен, нежели другие компоненты остаточного газа I, причем указанный контакт осуществляют, например, простым пропусканием последнего через указанный абсорбент. Благодаря последующей осуществляемой при пониженном давлении десорбции, дистилляции и/или отпариванию газом, обладающим инертным поведением в реакционной зоне А (например, водяным паром, молекулярным водородом, молекулярным кислородом и/или иным инертным газом (например, также воздухом), пропан и (при необходимости) пропилен рекуперируют и добавляют к дополнительно обработанному остаточному газу I. В частности, абсорбционное выделение пропана можно осуществлять аналогично его выделению из газообразного продукта А, описанному в немецкой заявке на патент DE-A 102004032129. В случае, если в соответствии с настоящим изобретением осуществляют описанное выше выделение, которое согласно изобретению является менее предпочтительным, оно всегда распространяется лишь на частичное количество остаточного газа I, а следовательно, лишь на частичное количество содержащегося в газообразном продукту В пропана. Согласно изобретению указанное частичное количество пропана предпочтительно составляет ≤50 мол.%, особенно предпочтительно ≤40 мол.%, особенно предпочтительно ≤30 мол.%, особенно предпочтительно ≤20 мол.%, еще более предпочтительно ≤10 мол.% и в наилучшем случае ≤5 мол.%.The simple possibility of such a separation consists, for example, in contacting an appropriate amount of residual gas I with a preferably high boiling, preferably hydrophobic organic solvent, for example tetradecane or a mixture of alkanes with carbon numbers from 8 to 20, which in an expedient embodiment has the ability to more preferably absorb propane and propylene than other components of the residual gas I, and the specified contact is carried out, for example, by simply passing the last cut specified absorbent. Due to the subsequent desorption, distillation and / or stripping carried out under reduced pressure with a gas having an inert behavior in reaction zone A (for example, water vapor, molecular hydrogen, molecular oxygen and / or another inert gas (for example, also air), propane and (at if necessary) the propylene is recovered and added to the additionally treated residual gas I. In particular, the absorption separation of propane can be carried out similarly to its separation from the gaseous product A described in German DE-A 102004032129. In the case where, according to the present invention, the isolation described above is carried out, which is less preferred according to the invention, it always applies only to a partial amount of residual gas I, and therefore only to a partial amount contained in propane gas product B. According to the invention, said partial amount of propane is preferably ≤50 mol%, particularly preferably ≤40 mol%, particularly preferably ≤30 mol%, especially sim ilar ≤20 mol.%, even more preferably ≤10 mol.% and in the best case ≤5 mol.%.

После выведения частичного количества остаточного газа I по меньшей мере часть этого газа во второй зоне разделения II подвергают отмывке от содержащегося в нем диоксида углерода. В случае, если остаточный газ I содержит также монооксид углерода и кислород, монооксид углерода можно селективно окислить до диоксида (при одновременном химическом восстановлении молекулярного кислорода), например, пропусканием остаточного газа I через соответствующие катализаторы (при необходимости к остаточному газу I предварительно можно добавлять также необходимый для окисления монооксида углерода молекулярный кислород). При использовании рекомендуемых в международной заявке WO 01/60738 катализаторов (комплексных оксидов стехиометрического состава CuxCe1-хкислород, в которых х означает число от 0,01 до 0,3 и у≥х) указанное восстановление можно выполнять также в присутствии молекулярного водорода. Однако согласно изобретению указанное превращение монооксида углерода не является предпочтительным. Это обусловлено тем, что по меньшей мере часть остающегося в циркуляционном газе I монооксида углерода так или иначе окислилась бы в пределах последующей петли контура реакционных зон А и/или В до диоксида углерода, а следовательно, была бы отобрана при указанной выше отмывке диоксида углерода. Однако превращение монооксида углерода может сопровождаться также восстановлением содержащегося в остаточном газе I кислорода содержащимся в остаточном газе I водородом. Подобное восстановление можно осуществлять также отдельно.After removing a partial amount of residual gas I, at least a portion of this gas in the second separation zone II is washed from the carbon dioxide contained therein. If residual gas I also contains carbon monoxide and oxygen, carbon monoxide can be selectively oxidized to dioxide (while chemical reduction of molecular oxygen is carried out), for example, by passing residual gas I through appropriate catalysts (if necessary, you can also add residual gas I previously molecular oxygen necessary for the oxidation of carbon monoxide). When using the catalysts recommended in the international application WO 01/60738 (complex oxides of stoichiometric composition Cu x Ce 1 x oxygen -y , in which x means a number from 0.01 to 0.3 and y≥x), this reduction can also be performed in the presence of molecular hydrogen. However, according to the invention, said conversion of carbon monoxide is not preferred. This is due to the fact that at least a portion of the carbon monoxide remaining in the circulating gas I would somehow oxidize within the next loop of the reaction zones A and / or B to carbon dioxide, and therefore would be removed with the above carbon dioxide washing. However, the conversion of carbon monoxide may also be accompanied by the reduction of the oxygen contained in the residual gas I by the hydrogen contained in the residual gas I. Similar recovery can also be carried out separately.

Согласно изобретению, как правило, достаточно выполнить отмывку лишь того диоксида углерода, который содержится в частичном количестве остаточного газа I. В предпочтительном варианте отмывку диоксида углерода осуществляют при повышенном давлении, в типичном случае составляющем от 3 до 50 бар, лучше от 5 до 30 бар, предпочтительно от 8 до 20 бар, особенно предпочтительно от 10 до 20 бар, соответственно до 15 бар, и при целесообразном использовании жидкости с основным характером (по Брэнстеду).According to the invention, as a rule, it is sufficient to wash only the carbon dioxide contained in the partial amount of residual gas I. In a preferred embodiment, the carbon dioxide is washed at an elevated pressure, typically from 3 to 50 bar, preferably from 5 to 30 bar , preferably from 8 to 20 bar, particularly preferably from 10 to 20 bar, respectively, to 15 bar, and when it is appropriate to use liquids with a basic character (according to Bransted).

Пригодными жидкостями с основным характером являются, например, органические амины, такие как моноэтаноламин, водные растворы органических аминов, например, таких как моноэтаноламин, водные растворы гидроксидов щелочных металлов, водные растворы карбонатов щелочных металлов или водные растворы карбонатов и гидрокарбонатов щелочных металлов (см. также, например, международную заявку WO 05/05347). Согласно изобретению для отмывки диоксида углерода предпочтительно используют содержащий карбонат калия водный раствор. В качестве подобных водных растворов можно использовать, например, растворы карбоната калия в воде, растворы карбоната калия и гидрокарбоната калия в воде или растворы карбоната калия, гидрокарбоната калия и едкого кали в воде. Содержание твердых веществ в подобном водном растворе карбоната калия предпочтительно составляет от 10 до 30 или 40 мас.%, особенно предпочтительно от 20 до 25 мас.%. Добавлением небольших количеств гидроксида щелочного металла (например, едкого кали) перед отмывкой можно дополнительно отрегулировать щелочной характер водного раствора карбоната щелочного металла, чтобы с его помощью можно было нейтрализовать, при необходимости, содержащиеся в остаточном газе I незначительные количества карбоновых кислот (например, уксусной кислоты, муравьиной кислоты, акриловой кислоты). Массовое отношение гидрокарбоната калия к карбонату калия в оптимальных водных промывочных растворах составляет около 1:2, причем содержание твердого вещества в указанных растворах предпочтительно составляет от 20 до 25 мас.%. Происходящее в процессе отмывки взаимодействие одного моля карбоната калия с диоксидом углерода и водой сопровождается образованием двух молей гидрокарбоната калия (K2CO3 + вода + CO2 → 2KHCO3).Suitable basic liquids are, for example, organic amines, such as monoethanolamine, aqueous solutions of organic amines, for example, such as monoethanolamine, aqueous solutions of alkali metal hydroxides, aqueous solutions of alkali metal carbonates or aqueous solutions of alkali metal carbonates and bicarbonates (see also for example, international application WO 05/05347). According to the invention, an aqueous solution containing potassium carbonate is preferably used to wash the carbon dioxide. As such aqueous solutions, for example, solutions of potassium carbonate in water, solutions of potassium carbonate and potassium hydrogen carbonate in water or solutions of potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate and potassium hydroxide in water can be used. The solids content in such an aqueous solution of potassium carbonate is preferably from 10 to 30 or 40 wt.%, Particularly preferably from 20 to 25 wt.%. By adding small amounts of alkali metal hydroxide (e.g. potassium hydroxide) before washing, the alkaline nature of the aqueous solution of alkali metal carbonate can be further adjusted so that, if necessary, minor amounts of carboxylic acids (e.g., acetic acid) contained in residual gas I can be neutralized , formic acid, acrylic acid). The mass ratio of potassium bicarbonate to potassium carbonate in optimal aqueous wash solutions is about 1: 2, and the solids content in these solutions is preferably from 20 to 25 wt.%. The reaction of one mole of potassium carbonate with carbon dioxide and water during the washing process is accompanied by the formation of two moles of potassium hydrogen carbonate (K 2 CO 3 + water + CO 2 → 2KHCO 3 ).

Вместо отмывки диоксида углерода жидкостью с основным характером диоксид можно отмывать также, например, как описано в европейской заявке на патент ЕР-А 900121, то есть с образованием клатратного соединения диоксида углерода.Instead of washing the carbon dioxide with a liquid with a basic character, the dioxide can also be washed, for example, as described in European patent application EP-A 900121, that is, with the formation of a clathrate carbon dioxide compound.

В производственно-техническом отношении целесообразной является отмывка диоксида углерода в противоточной промывной колонне. Подлежащий подобной отмывке остаточный газ I, как правило, перемещается в промывной колонне снизу вверх, в то время как промывочная жидкость стекает сверху вниз. В соответствии с известными методами подобной отмывки промывную колонну оснащают внутренними устройствами, предназначенными для увеличения поверхности массообмена. В качестве таких устройств можно использовать насадочные тела, усиливающие массообмен (например, сетчатые) тарелки и/или насадки.From a technical and industrial point of view, it is advisable to wash carbon dioxide in a countercurrent wash column. The residual gas I to be washed, as a rule, moves from bottom to top in the wash column, while the wash liquid flows from top to bottom. In accordance with known methods of such washing, the wash column is equipped with internal devices designed to increase the mass transfer surface. As such devices, nozzle bodies that enhance mass transfer (eg, mesh) plates and / or nozzles can be used.

Подвергнутый отмывке остаточный газ I предпочтительно выводят из верхней части промывной колонны, в то время как из ее куба предпочтительно отбирают, например, водный раствор, содержащий преимущественно гидрокарбонат калия (или водный раствор клатратного соединения диоксида углерода). Массовое отношение растворенного гидрокарбоната калия к карбонату калия в отбираемом из куба растворе может составлять, например, 2,5:1.The washed off residual gas I is preferably discharged from the top of the wash column, while, for example, an aqueous solution containing predominantly potassium hydrogen carbonate (or an aqueous solution of a clathrate compound of carbon dioxide) is preferably taken from its cube. The mass ratio of dissolved potassium hydrogen carbonate to potassium carbonate in the solution taken from the cube may be, for example, 2.5: 1.

При пропускании горячего водяного пара через водный раствор гидрокарбоната калия происходит термическая деструкция гидрокарбоната, сопровождаемая образованием карбоната, свободного диоксида углерода и воды. Регенерированный указанным образом водный раствор карбоната калия после, как правило, происходящего в процессе деструкции испарения конденсированного водяного пара может быть возвращен на описанную выше отмывку диоксида углерода. Испарение конденсирующегося водяного пара можно осуществлять также непрерывно посредством встроенного в колонну испарителя. Указанную выше деструкцию целесообразно осуществлять также в колонне, оснащенной внутренними устройствами для увеличения поверхности массообмена, например, в колонне с сетчатыми тарелками, насадочной колонне и/или колонне с насадочными телами. В этом случае предпочтительным также является противоточный рабочий режим. Горячий водяной пар предпочтительно вводят в нижнюю часть колонны, а водный раствор карбоната калия предпочтительно в ее верхнюю часть.When hot water vapor is passed through an aqueous solution of potassium hydrogen carbonate, thermal destruction of hydrogen carbonate occurs, accompanied by the formation of carbonate, free carbon dioxide and water. The aqueous solution of potassium carbonate regenerated in this way, after, as a rule, occurring in the process of destruction of the evaporation of condensed water vapor, can be returned to the washing of carbon dioxide described above. Evaporation of condensing water vapor can also be carried out continuously by means of an evaporator integrated in the column. It is also advisable to carry out the above destruction in a column equipped with internal devices to increase the mass transfer surface, for example, in a column with mesh plates, a packed column and / or a column with packed bodies. In this case, countercurrent operating mode is also preferred. Hot water vapor is preferably introduced at the bottom of the column, and an aqueous solution of potassium carbonate is preferably at its top.

Отмывку диоксида углерода предпочтительно осуществляют при низких температурах, в то время как для деструкции гидрокарбоната предпочтительно используют повышенные температуры. Деструкцию промывочного раствора, входящую в комплекс технологических операций, который включает отмывку диоксида углерода, деструкцию промывочного раствора и его повторное использование в качестве промывочной жидкости, целесообразно осуществлять посредством водяного пара, температура которого составляет от 130 до 160°С, предпочтительно от 140 до 150°С. Целесообразная температура подлежащего деструкции раствора, вводимого в промывную колонну, составляет от 80 до 120°С, особенно предпочтительно от 90 до 110°С. Согласно изобретению температура вводимого в промывную колонну остаточного газа I предпочтительно составляет от 60 до 90°С, особенно предпочтительно от 70 до 80°С, а температура подаваемой в нее промывочной жидкости составляет от 70 до 90°С, предпочтительно от 75 до 85°С.Carbon dioxide washing is preferably carried out at low temperatures, while elevated temperatures are preferably used for the destruction of bicarbonate. The destruction of the washing solution, which is part of a set of technological operations, which includes washing carbon dioxide, the destruction of the washing solution and its reuse as a washing liquid, it is advisable to carry out by means of water vapor, the temperature of which is from 130 to 160 ° C, preferably from 140 to 150 ° FROM. The suitable temperature of the solution to be degraded, introduced into the wash column, is from 80 to 120 ° C, particularly preferably from 90 to 110 ° C. According to the invention, the temperature of the residual gas I introduced into the wash column is preferably from 60 to 90 ° C., particularly preferably from 70 to 80 ° C., and the temperature of the wash liquid supplied to it is from 70 to 90 ° C., preferably from 75 to 85 ° C. .

Прежде всего в том случае, если диоксид углерода отмывают только от частичного количества остаточного газа I, предпочтительным является сжатие остаточного газа I до предпочтительного для проведения отмывки давления, которое осуществляют в несколько ступеней, например, с помощью многоступенчатого центробежного компрессора с возможностью отбора сжатого газа после каждой ступени.First of all, if carbon dioxide is washed only from a partial amount of residual gas I, it is preferable to compress the residual gas I to the pressure that is preferred for pressure washing, which is carried out in several stages, for example, using a multistage centrifugal compressor with the possibility of taking out compressed gas after each step.

Согласно изобретению типичное давление остаточного газа I на выходе из зоны разделения I составляет от 1 до 2,5 бар, предпочтительно до 2,0 бар. Давление гетерогенно катализируемого дегидрирования пропана в реакционной зоне А преимущественно составляет от 2 до 4 бар, предпочтительно от 2,5 до 3,5 бар. Согласно изобретению оптимальное рабочее давление в реакционной зоне В составляет от 1 до 3 бар, предпочтительно от 1,5 до 2,5 бар. Предпочтительное рабочее давление в системе отмывки диоксида углерода составляет от 3 до 50 бар, соответственно от 5 до 30 бар, или от 8 до 20 бар, предпочтительно от 10 до 20 бар, соответственно до 15 бар.According to the invention, a typical residual gas pressure I at the outlet of separation zone I is from 1 to 2.5 bar, preferably up to 2.0 bar. The pressure of the heterogeneously catalyzed dehydrogenation of propane in reaction zone A is preferably from 2 to 4 bar, preferably from 2.5 to 3.5 bar. According to the invention, the optimum working pressure in reaction zone B is from 1 to 3 bar, preferably from 1.5 to 2.5 bar. The preferred operating pressure in the carbon dioxide washing system is from 3 to 50 bar, respectively from 5 to 30 bar, or from 8 to 20 bar, preferably from 10 to 20 bar, respectively to 15 bar.

В производственно-техническом отношении на первой ступени многоступенчатого компрессора, например турбокомпрессора, в рассматриваемом случае называемого также компрессором для сжатия циркуляционного газа I (например, центробежного компрессора типа МН4В фирмы Mannesmann DEMAG, Германия), остаточный газ I целесообразно сжимать до характерного для реакционной зоны А рабочего давления, составляющего, например, от 1,2 до 3,2 бар. В случае, если диоксид углерода отмывают не от всего остаточного газа I, целесообразным является разделение сжатого, как указано выше, остаточного газа I на две части идентичного состава. При этом количество каждой из частей может составлять, например, от 70 до 30% от количества разделенного указанным образом остаточного газа I. Не подлежащая отмывке часть остаточного газа I готова для непосредственного возвращения в реакционную зону А. Дальнейшему сжатию до рабочего давления, необходимого для отмывки диоксида углерода, подвергают лишь другую часть остаточного газа I. При этом дальнейшее сжатие можно выполнять только на другой ступени компрессора. Однако для этого согласно изобретению предпочтительно используют по меньшей мере две другие ступени. Это обусловлено тем обстоятельством, что сжатие остаточного газа I сопровождается повышением его температуры. И, наоборот, дросселирование (расширение) отмытого от диоксида углерода остаточного газа I до давления, аналогичного рабочему давлению в реакционной зоне А, которое необходимо выполнять, чтобы вернуть отмытый газ в указанную зону, сопровождается его охлаждением. В случае дросселирования остаточного газа I в несколько ступеней перед каждой последующей ступенью можно осуществить косвенный теплообмен нагретого сжатого неотмытого остаточного газа I с подвергнутым расширению, охлажденным, отмытым от диоксида углерода остаточным газом I. Подобный теплообмен можно использовать также уже перед первой ступенью расширения. В результате косвенного теплообмена может произойти конденсация водяного пара, в некоторых случаях еще содержащегося в остаточном газе I. Вышеуказанное расширение в производственно-техническом отношении предпочтительно осуществлять в турбодетандерах (предпочтительно также многоступенчатых), что позволяет рекуперировать затраченную на сжатие энергию. Разность давлений на входе и выходе каждой ступени сжатия, соответственно расширения, может составлять, например, от 2 до 10 бар.From a production and technical standpoint, at the first stage of a multistage compressor, for example, a turbocompressor, in this case also called a compressor for compressing circulating gas I (for example, a centrifugal compressor of type MH4B from Mannesmann DEMAG, Germany), it is advisable to compress the residual gas I to the characteristic of reaction zone A operating pressure, for example, from 1.2 to 3.2 bar. In the event that carbon dioxide is not washed off of the total residual gas I, it is advisable to separate the compressed, as indicated above, residual gas I into two parts of the same composition. Moreover, the amount of each of the parts can be, for example, from 70 to 30% of the amount of residual gas I divided in this way. The portion of the residual gas I not to be washed can be returned directly to reaction zone A. Further compression to the working pressure necessary for washing carbon dioxide, subjected to only another part of the residual gas I. In this case, further compression can be performed only at another stage of the compressor. However, for this, according to the invention, at least two other steps are preferably used. This is due to the fact that the compression of residual gas I is accompanied by an increase in its temperature. Conversely, the throttling (expansion) of the residual gas I washed from carbon dioxide I to a pressure similar to the working pressure in the reaction zone A, which must be performed to return the washed gas to the specified zone, is accompanied by its cooling. In the case of throttling residual gas I in several stages before each subsequent stage, indirect heat exchange of heated compressed uncleaned residual gas I with expansion, cooled, residual gas washed off from carbon dioxide I can be carried out. Such heat exchange can also be used already before the first expansion stage. As a result of indirect heat exchange, condensation of water vapor can occur, in some cases still contained in the residual gas I. It is preferable to carry out the above expansion in production and technical terms in turboexpander (preferably also multi-stage), which allows you to recover the energy expended in compression. The pressure difference at the inlet and outlet of each compression stage, respectively expansion, can be, for example, from 2 to 10 bar.

В зоне разделения II, как правило, отмывают по меньшей мере 50 мол.%, в большинстве случаев по меньшей мере 60 мол.% или по меньшей мере 80 мол.%, часто по меньшей мере 90 об.% или более содержащегося в остаточном газе I диоксида углерода.In separation zone II, typically at least 50 mol%, in most cases at least 60 mol% or at least 80 mol%, often at least 90 vol% or more of the residual gas, are washed I carbon dioxide.

В целесообразном варианте количество отмытого диоксида углерода соответствует общему количеству образующегося в реакционных зонах А и В диоксида углерода.In an expedient embodiment, the amount of washed carbon dioxide corresponds to the total amount of carbon dioxide formed in reaction zones A and B.

В отмытом от диоксида углерода остаточном газе, как правило, остается от 1 до 20 об.%, часто от 5 до 10 об.% диоксида углерода.In the residual gas washed from carbon dioxide, as a rule, from 1 to 20 vol.%, Often from 5 to 10 vol.% Of carbon dioxide, remains.

Отмытый от диоксида углерода остаточный газ I перед дросселированием можно подвергнуть осуществляемой в третьей зоне разделения III дополнительной обработке с помощью разделительной мембраны, целью которой является выделение по меньшей мере частичного количества содержащегося в остаточном газе I молекулярного водорода перед возвращением газа в реакционную зону А (подобное техническое мероприятие проводят прежде всего в том случае, если в реакционной зоне А сгорает лишь сравнительно небольшое количество водорода). Пригодными разделительными мембранами являются, например, мембраны из ароматических полиимидов, выпускаемые, в частности, фирмой UBE Industries Ltd. При этом пригодными прежде всего являются мембраны типа А, В-Н, С или D. Особенно предпочтительными полиимидными мембранами фирмы UBE Industries Ltd. являются мембраны типа В-Н. Скорость проникновения водорода через подобные мембраны при 60°С составляет 0,7·10-3 [STP·см3/см2·c·см рт.ст.]. Отмытый от диоксида углерода остаточный газ I может быть пропущен через проницаемую только для молекулярного водорода мембрану, как правило, имеющую форму трубы (мембрана может быть выполнена также в виде пластинчатого или витого модуля). Выделенный подобным образом молекулярный водород может быть использован для осуществления других химических синтезов или, например, совместно с отбираемым согласно изобретению остаточным газом I направлен на сжигание. В процесс подобного сжигания может быть вовлечен также выделяющийся свободный диоксид углерода (его можно также просто выпустить в атмосферу), а также образующиеся в зонах разделения I и II водные конденсаты.The residual gas I washed from carbon dioxide before throttling can be subjected to additional processing carried out in the third separation zone III using a separation membrane, the purpose of which is to isolate at least a partial amount of molecular hydrogen contained in the residual gas I before returning the gas to reaction zone A (similar technical the event is carried out primarily if only a relatively small amount of hydrogen is burned in reaction zone A). Suitable separation membranes are, for example, aromatic polyimide membranes, manufactured in particular by UBE Industries Ltd. First of all, membranes of type A, BH, C or D are suitable. Particularly preferred polyimide membranes from UBE Industries Ltd. are type BN membranes. The rate of hydrogen penetration through similar membranes at 60 ° C is 0.7 · 10 -3 [STP · cm 3 / cm 2 · c · cm Hg]. Washed residual gas I from carbon dioxide can be passed through a membrane that is permeable only to molecular hydrogen, usually in the form of a pipe (the membrane can also be made in the form of a plate or twisted module). Molecular hydrogen isolated in this way can be used for other chemical syntheses or, for example, together with the residual gas I selected according to the invention, is sent for combustion. Free carbon dioxide can also be involved in the process of such combustion (it can also simply be released into the atmosphere), as well as water condensates formed in the separation zones I and II.

На указанное сжигание можно направлять также выделенные в зоне разделения I легкокипящие побочные продукты. Сжигание обычно осуществляют при подаче воздуха. Процесс сжигания может быть осуществлен, например, в соответствии с европейской заявкой на патент ЕР-А 925272.Low-boiling by-products isolated in separation zone I may also be directed to said combustion. Burning is usually carried out with air supply. The combustion process can be carried out, for example, in accordance with European patent application EP-A 925272.

Мембранное выделение молекулярного водорода предпочтительно осуществляют также при повышенном давлении (например, от 5 до 50 бар, в типичном случае от 10 до 15 бар).The membrane evolution of molecular hydrogen is also preferably carried out at elevated pressure (for example, from 5 to 50 bar, typically from 10 to 15 bar).

В связи с этим мембранное выделение молекулярного водорода согласно изобретению целесообразно осуществлять либо непосредственно перед отмывкой диоксида углерода из остаточного газа I, либо (предпочтительно) непосредственно по ее завершении, чтобы дважды полезно использовать однократно повышенный уровень давления. Для выделения водорода наряду с пластинчатыми, витыми или капиллярными мембранами пригодны прежде всего рукавные мембраны (мембраны из полых волокон). Внутренний диаметр подобных мембран может составлять, например, несколько микрометров. Например, пучок подобных рукавных мембран заливают с обоих концов в соответствующие пластины подобно контактным трубкам трубчатого реактора. Снаружи рукавной мембраны преобладает предпочтительно пониженное давление (менее 1 бар). Находящийся под пониженным давлением (менее 1 бар) остаточный газ I вводят в один из пластинчатых концов пучка мембран и нагнетают через внутреннее пространство в направлении другого пластинчатого конца. По мере перемещения газового потока по заданному внутреннему пути происходит выделение молекулярного водорода из проницаемой для него мембраны наружу.In this regard, it is advisable to carry out the membrane evolution of molecular hydrogen according to the invention either immediately before washing off the carbon dioxide from residual gas I, or (preferably) immediately after its completion, so that a once-increased pressure level is twice useful. In addition to lamellar, twisted or capillary membranes, sleeve membranes (hollow fiber membranes) are suitable for hydrogen evolution. The inner diameter of such membranes can be, for example, several micrometers. For example, a bundle of such tubular membranes is poured at both ends into respective plates, like the contact tubes of a tubular reactor. Outside the tubular membrane, preferably a reduced pressure (less than 1 bar) predominates. Being under reduced pressure (less than 1 bar), the residual gas I is introduced into one of the plate ends of the membrane bundle and pumped through the interior towards the other plate end. As the gas stream moves along a given internal path, molecular hydrogen is released from the permeable membrane outward.

Дополнительно обработанный, как описано выше, остаточный газ I (сумма дополнительно обработанной части и, при необходимости, неподвергнутой дополнительной обработке части), при необходимости, можно рециркулировать в реакционную зону А в качестве одного из по меньшей мере двух содержащих газообразный пропан питающих потоков. Согласно изобретению в исходную реакционную газовую смесь А (исходную газовую смесь для реакционной зоны А) направляют предпочтительно весь дополнительно обработанный согласно изобретению остаточный газ I.Additionally treated, as described above, the residual gas I (the sum of the additionally treated part and, if necessary, the non-processed part), if necessary, can be recycled to reaction zone A as one of at least two propane-containing feed streams. According to the invention, preferably all of the residual gas I further treated according to the invention is sent to the starting reaction gas mixture A (the starting gas mixture for reaction zone A) I.

Согласно изобретению предпочтительным является предлагаемый в изобретении способ, в соответствии с которым отмывку диоксида углерода из остаточного газа I осуществляют при максимально возможном рабочем давлении. Как указано выше, это позволяет провести предлагаемый в изобретении способ, используя только один компрессор (предпочтительно многоступенчатый центробежный компрессор), который должен быть установлен между зоной формирования остаточного газа I и системой отмывки содержащегося в нем диоксида углерода. Как установлено, в соответствии с предлагаемым в изобретении способом отсутствует необходимость обязательного использования другого компрессора, прежде всего между реакционными зонами А и В. Однако это не исключает возможность встраивания подобного дополнительного компрессора в соответствии с предлагаемым в изобретении способом.According to the invention, the method according to the invention is preferred in which the washing of carbon dioxide from the residual gas I is carried out at the maximum possible operating pressure. As indicated above, this allows the method according to the invention to be carried out using only one compressor (preferably a multistage centrifugal compressor), which must be installed between the zone of formation of residual gas I and the washing system of the carbon dioxide contained therein. It has been found that in accordance with the method proposed in the invention, it is not necessary to use another compressor, primarily between reaction zones A and B. However, this does not exclude the possibility of incorporating such an additional compressor in accordance with the method proposed in the invention.

Другое преимущество предлагаемого в изобретении способа состоит в том, что он позволяет использовать минимальные циркуляционные потоки. Кроме того, предоставляется возможность естественным образом обеспечить присутствие в направляемой в реакционную зону А реакционной газовой смеси А молекулярного водорода, который защищает содержащиеся в этой смеси углеводороды от сгорания, происходящего в присутствии одновременно содержащегося в этой смеси молекулярного кислорода. Это позволяет обеспечить сравнительно высокую селективность образования целевого продукта в пересчете на превращенный свежий пропан. В заключение, следует констатировать, что главной особенностью предлагаемого в изобретении способа является отсутствие образующихся в зонах разделения I и II конденсатов в естественным образом выводимых из производственного процесса инертных побочных компонентах, образующихся в процессе осуществления способа или подающих вместе с поступающими в производственный процесс реакционными потоками.Another advantage of the method proposed in the invention is that it allows the use of minimal circulation flows. In addition, it is possible to naturally ensure the presence of molecular hydrogen in the reaction gas mixture A sent to the reaction zone A, which protects the hydrocarbons contained in this mixture from combustion occurring in the presence of molecular oxygen simultaneously contained in this mixture. This allows you to provide a relatively high selectivity of the formation of the target product in terms of converted fresh propane. In conclusion, it should be noted that the main feature of the method proposed in the invention is the absence of condensates formed in the separation zones I and II in the inert side components naturally derived from the production process that are formed during the process or feed together with the reaction streams that enter the production process.

Возвращаемый в реакционную зону А циркуляционный газ I обладает следующим типичным составом:Returned to the reaction zone And the circulation gas I has the following typical composition:

пропанpropane от 50 до 90 об.%,from 50 to 90 vol.%, монооксид углеродаcarbon monoxide от 0 до 5 об.%,from 0 to 5 vol.%, чаще всего до 2 или 1 об.%,most often up to 2 or 1 vol.%, водородhydrogen от 1 до 20 об.%,from 1 to 20 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide от 1 до 20 об.%,from 1 to 20 vol.%, водаwater от 1 до 20 об.%,from 1 to 20 vol.%, кислородoxygen от 0 до 10 об.%, чаще до 5 об.%,from 0 to 10 vol.%, more often up to 5 vol.%, пропиленpropylene от 0 (чаще от 0,1) до 5 об.%.from 0 (usually from 0.1) to 5 vol.%.

В заключение следует констатировать, что в места образования конденсированных фаз в зонах разделения I и II всегда добавляют ингибиторы полимеризации. В принципе для этого можно использовать любые известные ингибиторы полимеризации. Согласно изобретению особенно пригодными являются, например, фенотиазин и метиловый эфир гидрохинона. Эффективность ингибиторов полимеризации возрастает в присутствии молекулярного кислорода. Получаемый предлагаемым в изобретении способом акролеин можно использовать для превращения в продукты, указанные в заявках на патент США US-А 6166263 и US-А 6187963. Примерами подобных продуктов являются 1,3-пропандиол, метионин, глутаровый альдегид и 3-пиколин.In conclusion, it should be noted that polymerization inhibitors are always added to the places of the formation of condensed phases in the separation zones I and II. In principle, any known polymerization inhibitors can be used for this. Particularly suitable according to the invention are, for example, phenothiazine and hydroquinone methyl ester. The effectiveness of polymerization inhibitors increases in the presence of molecular oxygen. The acrolein obtained by the process of the invention can be used to convert to the products described in US patent applications US-A 6166263 and US-A 6187963. Examples of such products are 1,3-propanediol, methionine, glutaraldehyde and 3-picoline.

Примеры и сравнительные примерыExamples and comparative examples

I. Долговременный режим гетерогенно катализируемого двухстадийного частичного окисления пропилена в акриловую кислоту в отсутствие и в присутствии молекулярного водородаI. Long-term regime of heterogeneously catalyzed two-stage partial oxidation of propylene to acrylic acid in the absence and presence of molecular hydrogen

А) Общая конструкция опытной реакционной установки Реактор первой стадии окисленияA) General design of the experimental reaction unit Reactor of the first oxidation stage

Реактор представлял собой выполненный из специальной стали цилиндр с двойными стенками (цилиндрическую направляющую трубу, помещенную в наружный цилиндрический резервуар). Толщина стенок во всех точках реактора составляла от 2 до 5 мм.The reactor was a double-walled cylinder made of special steel (a cylindrical guide tube placed in an outer cylindrical tank). The wall thickness at all points of the reactor ranged from 2 to 5 mm.

Внутренний диаметр наружного цилиндра составлял 91 мм. Внутренний диаметр направляющей трубы составлял около 60 мм.The inner diameter of the outer cylinder was 91 mm. The inner diameter of the guide tube was about 60 mm.

Цилиндрический реактор с двойной стенкой сверху и снизу был герметично закрыт соответственно крышкой и днищем.The double-walled cylindrical reactor at the top and bottom was hermetically sealed with a lid and a bottom, respectively.

Контактная трубка из специальной стали общей длиной 400 см с внутренним диаметром 26 мм, наружным диаметром 30 мм и толщиной стенок 2 мм была помещена в направляющую трубу цилиндрического резервуара таким образом, чтобы верхний и нижний концы трубки выступали над крышкой и днищем, причем места ее пропускания через крышку и днище были герметично уплотнены. Теплоноситель (солевой расплав, состоящий из 53 мас.% нитрата калия, 40 мас.% нитрита натрия и 7 мас.% нитрата натрия) находился в замкнутом внутреннем пространстве цилиндрического резервуара. Для обеспечения максимально однородных граничных тепловых условий на наружной поверхности стенок находящейся внутри цилиндрического резервуара контактной трубки по всей ее длине (400 см) осуществляли циркуляцию теплоносителя посредством пропеллерного насоса.The contact tube made of special steel with a total length of 400 cm with an inner diameter of 26 mm, an outer diameter of 30 mm and a wall thickness of 2 mm was placed in the guide tube of the cylindrical tank so that the upper and lower ends of the tube protruded above the lid and bottom, and where it passed through the cover and the bottom were hermetically sealed. The coolant (salt melt, consisting of 53 wt.% Potassium nitrate, 40 wt.% Sodium nitrite and 7 wt.% Sodium nitrate) was located in a closed inner space of a cylindrical tank. To ensure the most uniform boundary thermal conditions on the outer surface of the walls of the contact tube inside the cylindrical tank along its entire length (400 cm), the coolant was circulated by means of a propeller pump.

Необходимую температуру теплоносителя регулировали посредством надетого на наружный резервуар электрического нагревателя. Прочие зоны подвергали воздушному охлаждению.The necessary temperature of the coolant was regulated by means of an electric heater put on the external tank. Other areas were air-cooled.

Питание реактора: Через вертикально расположенный реактор первой стадии осуществляли прямоток солевого расплава и исходной газовой смеси. Исходная газовая смесь поступала в реактор снизу. Ее температура на входе в контактную трубку составляла 165°С. Солевой расплав поступал в цилиндрическую направляющую трубу снизу при температуре Tein и выходил из нее сверху при температуре Taus, на 2°С превышающей Tein.Reactor power: Through a vertically located first-stage reactor, direct flow of the salt melt and the initial gas mixture was carried out. The initial gas mixture entered the reactor from below. Its temperature at the entrance to the contact tube was 165 ° C. Saline melt entered the cylindrical guide tube from below at a temperature T ein and exited from above at a temperature T aus , 2 ° C higher than T ein .

Температуру солевого расплава Tein регулировали таким образом, чтобы степень превращения пропилена при его однократном пропускании через реактор первой стадии окисления всегда составляла 97,8±0,1 мол.%.The temperature of the salt melt T ein was controlled so that the degree of conversion of propylene when it was once passed through the reactor of the first oxidation stage was always 97.8 ± 0.1 mol%.

Катализатор загружали в контактную трубку следующим образом (снизу вверх).The catalyst was loaded into the contact tube as follows (bottom to top).

Секция А: высота 90 см; предварительный насыпной слой стеатитовых шариков диаметром от 4 до 5 мм.Section A: height 90 cm; preliminary bulk layer of steatite balls with a diameter of 4 to 5 mm.

Секция В: высота 100 см; насыпной слой однородной смеси 30 мас.% стеатитовых колец с размерами 5×3×2 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр) и 70 мас.% цельного катализатора, аналогичного используемого для заполнения секции С.Section B: height 100 cm; a bulk layer of a homogeneous mixture of 30 wt.% steatite rings with dimensions of 5 × 3 × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) and 70 wt.% solid catalyst, similar to that used to fill section C.

Секция С: высота 200 см; насыпной слой цельного катализатора в виде колец с размерами 5×3×2 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр) согласно примеру 1 из немецкой заявки на патент DE-А 10046957 (стехиометрический состав [Bi2W2O9×2WO3]0,5[Mo12Co5,5Fe2,94Si1,59K0,08Ox]1).Section C: height 200 cm; a bulk layer of solid catalyst in the form of rings with dimensions of 5 × 3 × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) according to example 1 of German patent application DE-A 10046957 (stoichiometric composition [Bi 2 W 2 O 9 × 2WO 3 ] 0.5 [Mo 12 Co 5.5 Fe 2.94 Si 1.59 K 0.08 O x ] 1 ).

Секция D: высота 10 см; завершающий насыпной слой стеатитовых колец с размерами 7×3×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр).Section D: height 10 cm; the final bulk layer of steatite rings with dimensions of 7 × 3 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter).

Промежуточное охлаждение и промежуточная подача чистого кислорода в качестве вторичного газаIntermediate cooling and intermediate supply of pure oxygen as a secondary gas

С целью промежуточного косвенного охлаждения воздухом газовую смесь продуктов реакции, выходящую из реактора первой стадии окисления, пропускали через соединительную трубку из специальной стали (длина 40 см, внутренний диаметр 26 мм, наружный диаметр 30 мм, толщина стенок 2 мм, намотанная с шагом 1 см теплоизоляция) с центрированным участком длиной 20 см, заполненную инертным насыпным слоем стеатитовых колец с размерами 7×3×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр), прифланцованную непосредственно к контактной трубке указанного реактора.For the purpose of indirect indirect cooling by air, a gas mixture of reaction products leaving the reactor of the first oxidation stage was passed through a connecting pipe made of special steel (length 40 cm, inner diameter 26 mm, outer diameter 30 mm, wall thickness 2 mm, wound in increments of 1 cm thermal insulation) with a centered section 20 cm long, filled with an inert bulk layer of steatite rings with dimensions of 7 × 3 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter), flanged directly to the contact tube of the specified reaction Torah.

Температура газовой смеси на входе в соединительную трубку всегда превышала температуру Т1 первой стадии окисления, а на выходе из соединительной трубки составляла от 200 до 270°С.The temperature of the gas mixture at the inlet to the connecting tube always exceeded the temperature T 1 of the first oxidation stage, and at the outlet of the connecting tube was from 200 to 270 ° C.

В конце соединительной трубки к охлажденной газовой смеси продуктов реакции добавляли молекулярный кислород, давление которого было идентично давлению этой смеси. Образовавшуюся газовую смесь направляли непосредственно в контактную трубку второй стадии окисления, к которой был прифланцован другой конец соединительной трубки. Расход добавляемого молекулярного кислорода рассчитывали таким образом, чтобы молярное отношение кислорода к акролеину в образовавшейся газовой смеси составляло 1,3:1.At the end of the connecting tube, molecular oxygen was added to the cooled gas mixture of the reaction products, the pressure of which was identical to the pressure of this mixture. The resulting gas mixture was sent directly to the contact tube of the second oxidation stage, to which the other end of the connecting tube was flanged. The consumption of added molecular oxygen was calculated so that the molar ratio of oxygen to acrolein in the resulting gas mixture was 1.3: 1.

Реактор второй стадии окисленияSecond Stage Oxidation Reactor

Использовали реактор со стационарным слоем находящегося в контактной трубке катализатора, конструкция которого была аналогична реактору первой стадии окисления. Солевой расплав и исходную газовую смесь пропускали через реактор также прямотоком. Температуру солевого расплава на входе в реактор (Т1) регулировали таким образом, чтобы степень превращения акролеина при его однократном пропускании через реактор второй стадии окисления всегда составляла 99,3±0,1 мол.%. Температура солевого расплава на выходе из реактора (Т2) на 2°С превышала его температуру на входе (Т1).We used a reactor with a stationary layer of a catalyst in the contact tube, the design of which was similar to the reactor of the first oxidation stage. The molten salt and the initial gas mixture were also passed through the reactor by direct flow. The temperature of the salt melt at the inlet to the reactor (T 1 ) was controlled so that the degree of conversion of acrolein when it was once passed through the reactor of the second oxidation stage was always 99.3 ± 0.1 mol%. The temperature of the salt melt at the outlet of the reactor (T 2 ) was 2 ° C higher than its temperature at the inlet (T 1 ).

Катализатор загружали в контактную трубку следующим образом (снизу вверх).The catalyst was loaded into the contact tube as follows (bottom to top).

Секция А: высота 70 см; предварительный насыпной слой стеатитовых колец с размерами 7×3×4 мм (наружный диаметр×длина×внутренний диаметр).Section A: height 70 cm; preliminary bulk layer of steatite rings with dimensions of 7 × 3 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter).

Секция В: высота 100 см; насыпной слой однородной смеси 30 мас.% стеатитовых колец с размерами 7×3×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр) и 70 мас.% слоистого катализатора, аналогичного используемого для заполнения секции С.Section B: height 100 cm; a bulk layer of a homogeneous mixture of 30 wt.% steatite rings with dimensions of 7 × 3 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) and 70 wt.% layered catalyst, similar to that used to fill section C.

Секция С: высота 200 см; насыпной слой слоистого катализатора в виде колец с размерами 7×3×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр) согласно примеру 5 из немецкой заявки на патент DE-A 10046928 (стехиометрический состав Mo12V3W1,2Cu2,4Ox).Section C: height 200 cm; a bulk layer of a layered catalyst in the form of rings with dimensions of 7 × 3 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) according to example 5 of German patent application DE-A 10046928 (stoichiometric composition of Mo 12 V 3 W 1,2 Cu 2, 4 O x ).

Секция D: высота 30 см; завершающий насыпной слой стеатитовых шариков диаметром от 4 до 5 мм.Section D: height 30 cm; the final bulk layer of steatite balls with a diameter of 4 to 5 mm.

В) Результаты в зависимости от состава исходной газовой смеси для первой реакционной стадии [расход пропилена 150 нл/л·ч, селективность образования акриловой кислоты (с учетом обеих реакционных стадий и в пересчете на превращенный пропилен) постоянно составляла ≥94 мол.%]C) The results, depending on the composition of the initial gas mixture for the first reaction stage [propylene consumption 150 nl / l · h, the selectivity for the formation of acrylic acid (taking into account both reaction stages and in terms of converted propylene) was constantly ≥94 mol%]

а) Преимущественный состав исходной газовой смеси для первой стадии окисления:a) The preferred composition of the source gas mixture for the first stage of oxidation:

пропиленpropylene 7 об.%,7 vol.%, кислородoxygen 12 об.%,12 vol.%, водородhydrogen 20 об.%,20 vol.%, водаwater 5 об.%,5 vol.%, азотnitrogen 56 об.%.56% vol.

Температура на входе в реакционное устройство при использовании свежезагруженного катализатора:The temperature at the inlet of the reaction device when using freshly loaded catalyst:

Tein (первая стадия окисления): 320°С,T ein (first oxidation step): 320 ° C,

Tein (вторая стадия окисления): 268°С.T ein (second oxidation step): 268 ° C.

Температура на входе в реакционное устройство после трехмесячного периода эксплуатации катализатора;The temperature at the entrance to the reaction device after a three-month period of operation of the catalyst;

Tein (первая стадия окисления): 330°С,T ein (first oxidation step): 330 ° C,

Tein (вторая стадия окисления): 285°С.T ein (second oxidation step): 285 ° C.

b) Преимущественный состав исходной газовой смеси для первой стадии окисления:b) An advantageous composition of the feed gas mixture for the first oxidation step:

пропиленpropylene 7 об.%,7 vol.%, кислородoxygen 12 об.%,12 vol.%, водаwater 5 об.%,5 vol.%, азотnitrogen 76 об.%.76 vol.%.

Температура на входе в реакционное устройство при использовании свежезагруженного катализатора:The temperature at the inlet of the reaction device when using freshly loaded catalyst:

Т1 (первая стадия окисления): 320°С,T 1 (first stage of oxidation): 320 ° C,

Т1 (вторая стадия окисления): 268°С.T 1 (second oxidation step): 268 ° C.

Температура на входе в реакционное устройство после трехмесячного периода эксплуатации катализатора:The temperature at the inlet of the reaction device after a three-month period of operation of the catalyst:

Т1 (первая стадия окисления): 324°С,T 1 (first stage of oxidation): 324 ° C,

Т1 (вторая стадия окисления): 276°С.T 1 (second oxidation step): 276 ° C.

II. Способ получения акриловой кислоты из пропана (стационарный рабочий режим)II. The method of producing acrylic acid from propane (stationary operating mode)

Реакционная зона А выполнена в виде адиабатического полочного реактора типа шахтной печи с тремя неподвижными слоями катализатора, последовательно упорядоченными в направлении движения газового потока. Каждый из неподвижных слоев катализатора представляет собой насыпной слой, находящийся на проволочной сетке из специальной стали, который, в свою очередь, состоит (в направлении газового потока) из слоя инертного материала (стеатитовых шариков диаметром от 1,5 до 2,5 мм) высотой 26 мм и слоя, образованного смесью свежего катализатора дегидрирования со стеатитовыми шариками диаметром от 1,5 до 2,5 мм, при объемном соотношении указанных компонентов составляющем 1:3 (в другом варианте подобный насыпной слой может состоять из аналогичного количества катализатора без его разбавления инертным материалом).The reaction zone A is made in the form of an adiabatic shelf reactor such as a shaft furnace with three fixed catalyst beds sequentially ordered in the direction of gas flow. Each of the fixed catalyst layers is a bulk layer located on a wire mesh made of special steel, which, in turn, consists (in the direction of the gas flow) of a layer of inert material (steatite balls with a diameter of 1.5 to 2.5 mm) in height 26 mm and a layer formed by a mixture of a fresh dehydrogenation catalyst with steatite balls with a diameter of 1.5 to 2.5 mm, with a volume ratio of these components of 1: 3 (in another embodiment, such a bulk layer may consist of a similar amount catalyst without dilution with inert material).

Перед каждым неподвижным слоем катализатора находится статический газовый смеситель. Катализатором дегидрирования общей формулы Pt0,3Sn0,6La3,0Cs0,5K0,2(ZrO2)88,3(SiO2)7,1 является содержащий оксидированные элементы [цезий (Cs), калий (K) и лантан (La)] сплав платины с оловом, нанесенный на наружную и внутреннюю поверхности стерженьков носителя, состоящих из смеси оксидов ZrO2·SiO2 (средняя высота стерженьков 6 мм, гауссово распределение в интервале от 3 до 12 мм с максимумом около 6 мм; диаметр 2 мм), причем указанные элементы, включая содержащиеся в носителе элементы, находятся в стехиометрическом массовом соотношении (приготовление предварительного катализатора и его активирование с образованием активного катализатора выполнено в соответствии с примером 4 из немецкой заявки на патент DE-A 10219879).In front of each fixed catalyst bed is a static gas mixer. The dehydrogenation catalyst of the general formula Pt 0.3 Sn 0.6 La 3.0 Cs 0.5 K 0.2 (ZrO 2 ) 88.3 (SiO 2 ) 7.1 is an element containing oxidized elements [cesium (Cs), potassium ( K) and lanthanum (La)] an alloy of platinum with tin deposited on the outer and inner surfaces of the carrier rods consisting of a mixture of ZrO 2 · SiO 2 oxides (average rod height 6 mm, Gaussian distribution in the range from 3 to 12 mm with a maximum of about 6 mm; diameter 2 mm), and these elements, including the elements contained in the carrier, are in a stoichiometric mass ratio (preparation catalyst and its activation with the formation of the active catalyst is made in accordance with example 4 of the German patent application DE-A 10219879).

Гетерогенно-катализируемое частичное дегидрирование пропана осуществляют при его прямом пропускании через указанный полочный реактор. Расход пропана в пересчете на общее количество находящегося на всех полках катализатора (без учета инертного материала) составляет 1500 нл/л·ч.The heterogeneously-catalyzed partial dehydrogenation of propane is carried out by directly passing it through said shelf reactor. Propane consumption in terms of the total amount of catalyst located on all shelves (excluding inert material) is 1500 nl / l · h.

В первый по ходу слой катализатора вводят 62473 нм3/ч исходной реакционной газовой смеси А (температура 438°С, давление 2,92 бар), образованной следующими газовыми потоками;62473 nm 3 / h of initial reaction gas mixture A (temperature 438 ° C, pressure 2.92 bar), formed by the following gas streams, is introduced into the first catalyst bed along the way;

- циркуляционным газом I (50870 нм3/ч) следующего состава:- circulating gas I (50870 nm 3 / h) of the following composition:

акролеинacrolein 0,01 об.%,0.01 vol.%, акриловая кислотаacrylic acid 0,01 об.%,0.01 vol.%, пропанpropane 63,49 об.%,63.49 vol.%, пропиленpropylene 0,86 об.%,0.86 vol.%, водородhydrogen 14,50 об.%,14.50 vol.%, кислородoxygen 4,72 об.%,4.72 vol.%, водаwater 2,05 об.%,2.05 vol.%, монооксид углеродаcarbon monoxide 1,17 об.%,1.17 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide 11,17 об.%,11.17% vol.

- водяным паром (3091 нм3/ч) и- water vapor (3091 nm 3 / h) and

- сырым пропаном (8512 нм3/ч) с содержанием основного вещества более 98 об.%.- crude propane (8512 nm 3 / h) with a basic substance content of more than 98 vol.%.

Температуру исходной реакционной газовой смеси А повышают от 80 до 438°С благодаря косвенному теплообмену с газообразным продуктом А, температура которого составляет 581°С, давление 2,88 бар. Испарение сырого пропана осуществляют благодаря косвенному теплообмену с образующимся в зоне разделения I водным конденсатом (кислой водой с температурой 33°С). Охлажденный конденсат в дальнейшем можно использовать в зоне разделения I для конденсации кислой воды (например, в качестве охлаждающего агента, используемого для ее прямого охлаждения). Температура водяного пара составляет 152°С, давление 5 бар.The temperature of the initial reaction gas mixture A is increased from 80 to 438 ° C due to indirect heat exchange with the gaseous product A, whose temperature is 581 ° C, a pressure of 2.88 bar. The evaporation of crude propane is carried out due to indirect heat exchange with water condensate formed in the separation zone I (acidic water with a temperature of 33 ° C). The cooled condensate can then be used in the separation zone I for condensation of acidic water (for example, as a cooling agent used for its direct cooling). The temperature of water vapor is 152 ° C, pressure 5 bar.

Высоту первого насыпного слоя катализатора (в направлении пропускания исходной газовой смеси А) выбирают таким образом, чтобы образующийся в этом слое реакционный газ А (температура 549°С, давление 2,91 бар) обладал следующим составом:The height of the first bulk catalyst layer (in the direction of transmission of the initial gas mixture A) is chosen so that the reaction gas A formed in this layer (temperature 549 ° C, pressure 2.91 bar) has the following composition:

пропанpropane 59,0 об.%,59.0 vol.%, пропиленpropylene 5,94 об.%,5.94 vol.%, водородhydrogen 10,25 об.%,10.25 vol.%, водаwater 12,98 об.%,12.98 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide 9,97 об.% и9.97 vol.% And кислородoxygen 0 об.%.0 vol.%.

Максимальная температура в первом слое катализатора составляет 592°С.The maximum temperature in the first catalyst bed is 592 ° C.

Количество образующегося в первом слое катализатора реакционного газа составляет 63392 нм3/ч. К реакционному газу А после первого слоя катализатора добавляют 986 нм3/ч молекулярного кислорода чистотой более 99 об.%.The amount of reaction gas formed in the first catalyst layer is 63,392 nm 3 / h. After the first catalyst layer, 986 nm 3 / h of molecular oxygen with a purity of more than 99 vol% is added to reaction gas A.

Кислород предварительно нагревают до 176°С. Его дросселируют до 3,20 бар, благодаря чему давление реакционного газа А после добавления кислорода сохраняется на уровне 2,91 бар.Oxygen is preheated to 176 ° C. It is throttled to 3.20 bar, due to which the pressure of reaction gas A remains at 2.91 bar after the addition of oxygen.

Высоту второго слоя катализатора выбирают таким образом, чтобы образующийся в этом слое реакционный газ А (температура 566°С, давление 2,90 бар) обладал следующим составом:The height of the second catalyst layer is chosen so that the reaction gas A formed in this layer (temperature 566 ° C, pressure 2.90 bar) has the following composition:

пропанpropane 51,91 об.%,51.91 vol.%, пропиленpropylene 9,55 об.%,9.55 vol.%, водородhydrogen 10,88 об.%,10.88 vol.%, водаwater 15,38 об.%,15.38 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide 9,57 об.% и9.57 vol.% And кислородoxygen 0 об.%.0 vol.%.

Максимальная температура во втором слое катализатора составляет 595°С.The maximum temperature in the second catalyst bed is 595 ° C.

Количество образующегося во втором слое катализатора реакционного газа А составляет 66058 нм3/ч. К этому реакционному газу перед статическим смесителем, находящимся перед третьим слоем катализатора, добавляют 918 нм3/ч молекулярного кислорода (чистота более 99 об.%, температура 176°С, дросселирование до 3,20 бар). Давление реакционного газа А после добавления кислорода сохраняется на уровне 2,90 бар.The amount of reaction gas A formed in the second catalyst layer is 66058 nm 3 / h. To this reaction gas, in front of the static mixer, located in front of the third catalyst bed, 918 nm 3 / h of molecular oxygen (purity greater than 99 vol%, temperature 176 ° C, throttling up to 3.20 bar) is added. The pressure of reaction gas A after the addition of oxygen is maintained at 2.90 bar.

Высоту третьего насыпного слоя катализатора выбирают таким образом, чтобы образующийся в нем в качестве газообразного продукта А реакционный газ А (температура 581°С, давление 2,88 бар) обладал следующим составом:The height of the third bulk catalyst layer is chosen so that the reaction gas A formed therein as the gaseous product A (temperature 581 ° C, pressure 2.88 bar) has the following composition:

пропанpropane 47,19 об.%,47.19 vol.%, пропиленpropylene 12,75 об.%,12.75 vol.%, водородhydrogen 11,38 об.%,11.38 vol.%, водаwater 17,46 об.%,17.46 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide 9,21 об.%,9.21 vol.%, кислородoxygen 0 об.%.0 vol.%.

Максимальная температура в третьем слое катализатора составляет 612°С.The maximum temperature in the third catalyst bed is 612 ° C.

Количество образующегося в третьем слое катализатора газообразного продукта А составляет 68522 нм3/ч. Его охлаждают до температуры 290°С благодаря косвенному теплообмену с исходной реакционной газовой смесью А.The amount of gaseous product A formed in the third catalyst layer is 68522 nm 3 / h. It is cooled to a temperature of 290 ° C due to indirect heat exchange with the initial reaction gas mixture A.

К полученному газообразному продукту А добавляют 13306 нм3/ч молекулярного кислорода (чистота более 99 об.%, температура 176°С, дросселирование до 3,20 бар). Давление и температура образующейся при этом исходной реакционной газовой смеси В, предназначенной для подачи на первую стадию двухстадийного частичного окисления (превращения содержащегося в ней пропилена в акриловую кислоту), составляют соответственно 1,75 бар и 283°С.To the obtained gaseous product A, 13306 nm 3 / h molecular oxygen was added (purity greater than 99 vol%, temperature 176 ° C, throttling up to 3.20 bar). The pressure and temperature of the resulting initial reaction gas mixture B, intended for supplying to the first stage of two-stage partial oxidation (conversion of propylene contained therein to acrylic acid), are 1.75 bar and 283 ° C, respectively.

Первую стадию окисления осуществляют в реакторе с большим количеством реакционных трубок, обладающем двумя температурными зонами. Реакционные трубки выполнены из стали марки V2A (наружный диаметр 30 мм, толщина стенок 2 мм, внутренний диаметр 26 мм, длина 350 см). Их заполняют катализатором в следующей последовательности (в направлении сверху вниз).The first stage of oxidation is carried out in a reactor with a large number of reaction tubes having two temperature zones. The reaction tubes are made of V2A steel (outer diameter 30 mm, wall thickness 2 mm, inner diameter 26 mm, length 350 cm). They are filled with catalyst in the following sequence (from top to bottom).

Секция 1: высота 50 см; предварительный насыпной слой стеатитовых колец с размерами 7×7×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр).Section 1: height 50 cm; preliminary bulk layer of steatite rings with dimensions of 7 × 7 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter).

Секция 2: высота 140 см; насыпной слой гомогенной смеси 20 мас.% (в другом варианте 30 мас.%) стеатитовых колец с размерами 5×3×2 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр) и 80 мас.% (в другом варианте 70 мас.%) цельного катализатора, аналогичного загруженному в секцию 3.Section 2: height 140 cm; a bulk layer of a homogeneous mixture of 20 wt.% (in another embodiment, 30 wt.%) steatite rings with dimensions of 5 × 3 × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) and 80 wt.% (in another embodiment, 70 wt.%) one-piece catalyst similar to that loaded in section 3.

Секция 3: высота 160 см; насыпной слой цельного катализатора в виде колец с размерами 5×3×2 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр) согласно примеру 1 из немецкой заявки на патент DE-A 10046957 (стехиометрический состав [Bi2W2O9×2WO3]0,5[Mo12Co5,5Fe2,94Si1,59K0,08Ox]1); в другом варианте можно использовать также один из катализаторов BVK1-BVK11 согласно сообщению об исследованиях №497012 от 29.08.2005 (единицами измерения корректно указанных в соответствующих примерах численных значений удельной поверхности являются не см2/г, а м2/г).Section 3: height 160 cm; a bulk layer of solid catalyst in the form of rings with dimensions of 5 × 3 × 2 mm (outer diameter × length × inner diameter) according to example 1 of German patent application DE-A 10046957 (stoichiometric composition [Bi 2 W 2 O 9 × 2WO 3 ] 0.5 [Mo 12 Co 5.5 Fe 2.94 Si 1.59 K 0.08 O x ] 1 ); in another embodiment, you can also use one of the catalysts BVK1-BVK11 according to research report No. 497012 of 08/29/2005 (the units of the numerical values of the specific surface area correctly indicated in the corresponding examples are not cm 2 / g, but m 2 / g).

Первые 175 см реакционных трубок (в направлении сверху вниз) термостатируют благодаря осуществляемой насосом противоточной циркуляции солевого расплава А относительно реакционного газа В. Следующие 175 см термостатируют благодаря осуществляемой насосом противоточной циркуляции солевого расплава В относительно реакционного газа В.The first 175 cm of reaction tubes (from top to bottom) are thermostated due to the countercurrent circulation of salt melt A relative to the reaction gas B. The next 175 cm are thermostated due to the countercurrent circulation of salt melt B relative to the reaction gas B.

Вторую стадию окисления также осуществляют в реакторе с большим количеством реакционных трубок, обладающем двумя температурными зонами. Реакционные трубки заполняют катализатором в следующей последовательности (в направлении сверху вниз).The second stage of oxidation is also carried out in a reactor with a large number of reaction tubes having two temperature zones. The reaction tubes are filled with catalyst in the following sequence (from top to bottom).

Секция 1: высота 20 см; предварительный насыпной слой стеатитовых колец с размерами 7×7×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр).Section 1: height 20 cm; preliminary bulk layer of steatite rings with dimensions of 7 × 7 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter).

Секция 2: высота 90 см; насыпной слой гомогенной смеси 25 мас.% (в другом варианте 30 мас.%) стеатитовых колец с размерами 7×3×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр) и 75 мас.% (в другом варианте 70 мас.%) слоистого катализатора, аналогичного загруженному в секцию 4.Section 2: height 90 cm; a bulk layer of a homogeneous mixture of 25 wt.% (in another embodiment, 30 wt.%) steatite rings with dimensions of 7 × 3 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) and 75 wt.% (in another embodiment, 70 wt.%) layered catalyst similar to that loaded in section 4.

Секция 3: высота 50 см; насыпной слой гомогенной смеси 15 мас.% (в другом варианте 20 мас.%) стеатитовых колец с размерами 7×3×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр) и 85 мас.% (в другом варианте 80 мас.%) слоистого катализатора, аналогичного загруженному в секцию 4.Section 3: height 50 cm; a bulk layer of a homogeneous mixture of 15 wt.% (in another embodiment 20 wt.%) steatite rings with dimensions of 7 × 3 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) and 85 wt.% (in another embodiment, 80 wt.%) layered catalyst similar to that loaded in section 4.

Секция 4: высота 190 см; насыпной слой слоистого катализатора в виде колец с размерами 7×3×4 мм (наружный диаметр × длина × внутренний диаметр) согласно примеру изготовления 5 из немецкой заявки на патент DE-A 10046928 (стехиометрический состав Mo12V3W1,2Cu2,4Ox).Section 4: height 190 cm; a bulk layer of a layered catalyst in the form of rings with dimensions of 7 × 3 × 4 mm (outer diameter × length × inner diameter) according to manufacturing example 5 of German patent application DE-A 10046928 (stoichiometric composition of Mo 12 V 3 W 1,2 Cu 2 , 4 O x ).

Первые 175 см реакционных трубок (в направлении сверху вниз) термостатируют благодаря осуществляемой насосом противоточной относительно реакционного газа циркуляции солевого расплава С. Следующие 175 см термостатируют благодаря осуществляемой насосом противоточной относительно реакционного газа циркуляции солевого расплава D.The first 175 cm of reaction tubes (from top to bottom) are thermostated due to the circulation of salt melt C carried out by the pump countercurrent with respect to the reaction gas. The next 175 cm of the reaction tubes are thermostated due to the circulation of salt melt D.

Между обеими стадиями окисления находится охлаждаемый посредством солевого расплава кожухотрубный теплообменник, с помощью которого можно снизить температуру газообразного продукта, образующегося на первой стадии окисления. Перед входом на вторую стадию окисления расположен клапан для подачи молекулярного кислорода, чистота которого превышает 99 об.%.Between both stages of oxidation there is a shell-and-tube heat exchanger cooled by means of salt melt, by means of which it is possible to reduce the temperature of the gaseous product formed in the first stage of oxidation. Before entering the second oxidation stage, there is a valve for the supply of molecular oxygen, the purity of which exceeds 99 vol.%.

Расход пропилена через катализатор первой стадии окисления составляет 145 нл/л·ч. Температура солевых расплавов (53 мас.% KNO3, 40 мас.% NaNO2, 7 мас.% NaNO3) на входе в соответствующие температурные зоны составляет:The propylene flow rate through the catalyst of the first oxidation stage is 145 nl / l · h. The temperature of salt melts (53 wt.% KNO 3 , 40 wt.% NaNO 2 , 7 wt.% NaNO 3 ) at the entrance to the corresponding temperature zones is:

ТА=324°С, ТВ=328°С,T A = 324 ° C, T B = 328 ° C,

ТС=265°С, TD=269°С.T C = 265 ° C, T D = 269 ° C.

К получаемой на первой стадии окисления газообразной смеси реакционных продуктов добавляют столько молекулярного кислорода (176°С, 3,20 бар), чтобы молярное отношение кислорода к акролеину в образующейся при этом газовой смеси, предназначенной для подачи на вторую стадию окисления, составляло 1,25:1. Расход акролеина через катализатор второй стадии окисления составляет 140 нл/л·ч. Давление на входе на вторую стадию окисления составляет 1,61 бар. Температура реакционного газа на выходе из промежуточного холодильника составляет 260°С, температура направляемой на вторую стадию окисления газовой смеси составляет 258°С, Газообразная смесь реакционных продуктов первой стадии окисления обладает следующим составом:So much molecular oxygen (176 ° C, 3.20 bar) is added to the gaseous mixture of reaction products obtained in the first stage of oxidation that the molar ratio of oxygen to acrolein in the resulting gas mixture, intended to be supplied to the second stage of oxidation, is 1.25 :one. The consumption of acrolein through the catalyst of the second stage of oxidation is 140 nl / l · h. The pressure at the inlet to the second oxidation stage is 1.61 bar. The temperature of the reaction gas at the outlet of the intermediate cooler is 260 ° C, the temperature of the gas mixture sent to the second stage of oxidation is 258 ° C. The gaseous mixture of the reaction products of the first oxidation stage has the following composition:

акролеинacrolein 9,02 об.%,9.02% vol. акриловая кислотаacrylic acid 0,61 об.%,0.61 vol.%, пропанpropane 39,5 об.%,39.5 vol.%, пропиленpropylene 0,53 об.%,0.53 vol.%, водородhydrogen 9,49 об.%,9.49 vol.%, кислородoxygen 3,90 об.%,3.90 vol.%, водаwater 25,75 об.%,25.75 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide 8,77 об.%.8.77 vol.%.

Температура газообразного продукта первой стадии окисления на входе в расположенный после нее холодильник составляет 335°С.The temperature of the gaseous product of the first oxidation stage at the inlet to the refrigerator located after it is 335 ° C.

Температура газовой смеси реакционных продуктов второй стадии окисления (газообразного продукта В) составляет 270°С, давление 1,55 бар; указанная смесь обладает следующим составом:The temperature of the gas mixture of the reaction products of the second stage of oxidation (gaseous product B) is 270 ° C, a pressure of 1.55 bar; this mixture has the following composition:

акролеинacrolein 0,049 об.%,0.049 vol.%, акриловая кислотаacrylic acid 9,12 об.%,9.12 vol.%, уксусная кислотаacetic acid 0,26 об.%,0.26 vol.%, пропанpropane 39,43 об.%,39.43 vol.%, пропиленpropylene 0,53 об.%,0.53 vol.%, водородhydrogen 9,52 об.%,9.52 vol.%, кислородoxygen 2,94 об.%,2.94 vol.%, водаwater 26,10 об.%,26.10 vol.%, монооксид углеродаcarbon monoxide 0,72 об.%,0.72 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide 9,3 об.%.9.3 vol.%.

Газообразный продукт В подвергают фракционирующей конденсации в тарельчатой колонне (зоне разделения I), осуществляемой как описано в международной заявке WO 2004/035514.The gaseous product B is subjected to fractional condensation in a tray column (separation zone I), carried out as described in international application WO 2004/035514.

В качестве первого топливного потока на сжигание направляют 118 кг/ч труднокипящих продуктов [полиакриловых кислот (Michael-Addukte) и так далее]. Со второй тарелки над точкой подачи газообразного продукта В в тарельчатую колонну отбирают 23577 кг/ч конденсата сырой акриловой кислоты с температурой 15°С, содержание основного вещества в которой составляет 96,99 мас.%. После добавления небольшого количества воды сырую акриловую кислоту подвергают описанной в международной заявке WO 2004/035514 суспензионной кристаллизации, и в гидравлической промывной колонне отделяют суспензионный кристаллизат от маточного щелока, который, как описано в указанной заявке, возвращают в конденсационную колонну. Степень чистоты промытой акриловой кислоты составляет более 99,87 мас.%, и она пригодна для непосредственного получения используемых в сфере гигиены «суперабсорбирующих» воду полимеров.As the first fuel stream, 118 kg / h of low-boiling products [polyacrylic acids (Michael-Addukte) and so on] are sent for combustion. 23577 kg / h of condensate of crude acrylic acid with a temperature of 15 ° C, the content of the main substance of which is 96.99 wt.%, Are taken from the second plate above the supply point of the gaseous product B to the tray column. After adding a small amount of water, the crude acrylic acid is subjected to suspension crystallization described in WO 2004/035514, and the suspension crystallizate is separated from the mother liquor in the hydraulic wash column, which, as described in this application, is returned to the condensation column. The degree of purity of the washed acrylic acid is more than 99.87 wt.%, And it is suitable for the direct production of "superabsorbent" water polymers used in hygiene.

С третьей тарелки над точкой подачи газообразного продукта В в конденсационную колонну отбирают 18145 кг/ч невозвращаемого в указанную колонну конденсата кислой воды с температурой 33°С, который обладает следующим составом:From the third plate above the supply point of the gaseous product B to the condensation column, 18145 kg / h of acidic water condensate that is not returned to the specified column are taken at a temperature of 33 ° C, which has the following composition:

акролеинacrolein 0,11 мас.%,0.11 wt.%, акриловая кислотаacrylic acid 1,30 мас.%,1.30 wt.%, уксусная кислотаacetic acid 0,95 мас.%,0.95 wt.%, водаwater 95,6 мас.%.95.6 wt.%.

Из верхней части конденсационной колонны отбирают 53379 нм3/ч направляемого в зону разделения I остаточного газа I (температура 33°С, давление 1,20 бар), который обладает следующим составом:From the upper part of the condensation column, 53379 nm 3 / h of residual gas I directed to separation zone I (temperature 33 ° C, pressure 1.20 bar) is taken, which has the following composition:

акролеинacrolein 0,03 об.%,0.03 vol.%, акриловая кислотаacrylic acid 0,02 об.%,0.02 vol.%, пропанpropane 61,07 об.%,61.07 vol.%, пропиленpropylene 0,82 об.%,0.82 vol.%, водородhydrogen 14,02 об.%,14.02 vol.%, кислородoxygen 4,55 об.%,4.55 vol.%, водаwater 2,00 об.%,2.00 vol.%, монооксид углеродаcarbon monoxide 1,13 об.%,1.13% vol. диоксид углеродаcarbon dioxide 14,36 об.%.14.36 vol.%.

0,084 об.% обладающего указанным составом остаточного газа I выводят из процесса в качестве третьего топливного потока.0.084 vol.% Of residual gas I having the indicated composition is withdrawn from the process as a third fuel stream.

Остальное количество находящегося под давлением 1,20 бар остаточного газа I (ниже для простоты называемого остаточным газом I) на первой ступени многоступенчатого центробежного компрессора сжимают до 3,20 бар, при этом его температура повышается до 92°С. Подвергнутый сжатию остаточный газ I делят на две половины идентичного состава. Одна из половин остаточного газа I образует частичное количество непосредственно возвращаемого в реакционную зону А циркуляционного газа I. Другую половину остаточного газа I, находящуюся под давлением 3,20 бар, на второй ступени компрессора сжимают до 5,80 бар. При этом газ нагревается до 127°С. Его охлаждают в косвенном теплообменнике до 78°С, причем охлаждение не сопровождается образованием конденсата (охлаждающим агентом является находящийся под давлением 4,25 бар остаточный газ I с температурой 42°С, подвергнутый отмывке от диоксида углерода, освобождению от молекулярного водорода благодаря пропусканию через мембрану и последующему дросселированию в турбодетандере). Температуру остаточного газа I снижают с 78 до 54°С благодаря косвенному теплообмену с воздухом, причем охлаждение не сопровождается образованием конденсата. На следующей ступени компрессора давление остаточного газа I повышают с 5,80 до 12,0 бар, причем сжатие газа сопровождается повышением его температуры с 54 до 75°С.The remaining amount of residual gas I under pressure of 1.20 bar (hereinafter referred to as simplicity called residual gas I for simplicity) is compressed at the first stage of a multistage centrifugal compressor to 3.20 bar, while its temperature rises to 92 ° C. The compressed residual gas I is divided into two halves of identical composition. One of the half of the residual gas I forms a partial amount of the circulating gas I directly returned to the reaction zone A. The other half of the residual gas I, under a pressure of 3.20 bar, is compressed to 5.80 bar in the second stage of the compressor. In this case, the gas is heated to 127 ° C. It is cooled in an indirect heat exchanger to 78 ° C, and cooling is not accompanied by the formation of condensate (the cooling agent is residual gas I at a temperature of 42 ° C under a pressure of 4.25 bar and washed from carbon dioxide, released from molecular hydrogen by passing through a membrane and subsequent throttling in the turboexpander). The temperature of the residual gas I is reduced from 78 to 54 ° C due to indirect heat exchange with air, and cooling is not accompanied by the formation of condensate. At the next compressor stage, the pressure of the residual gas I is increased from 5.80 to 12.0 bar, and the compression of the gas is accompanied by an increase in its temperature from 54 to 75 ° C.

Сжатый указанным образом остаточный газ I направляют в нижнюю часть промывной колонны с насадочными телами (зону разделения II). В верхнюю часть колонны подают 18000 кг/ч водного раствора карбоната калия с температурой 82°С, содержащего фенотиазин в качестве ингибитора полимеризации. Из верхней части промывной колонны выводят отмытый от диоксида углерода, находящийся под давлением 12,00 бар остаточный газ I с температурой 85°С, который обладает следующим составом:The residual gas I compressed in this way is directed to the lower part of the wash column with packed bodies (separation zone II). 18000 kg / h of an aqueous solution of potassium carbonate with a temperature of 82 ° C. containing phenothiazine as a polymerization inhibitor are fed to the top of the column. Residual gas I with a temperature of 85 ° C, which has the following composition, is removed from the upper part of the wash column, which is washed away from carbon dioxide and is under a pressure of 12.00 bar.

пропанpropane 65,94 об.%,65.94 vol.%, пропиленpropylene 0,89 об.%,0.89 vol.%, водородhydrogen 15,13 об.%,15.13% vol. кислородoxygen 4,91 об.%,4.91 vol.%, водаwater 2,16 об.%,2.16 vol.%, монооксид углеродаcarbon monoxide 1,22 об.%,1.22 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide 7,75 об.%.7.75 vol.%.

Отмытый от диоксида углерода остаточный газ I (24528 нм3/ч) пропускают через пучок залитых в пластины рукавных мембран (полиимидных мембран типа В-Н фирмы UBE Industries Ltd., наружное давление 0,1 бар), на выходе из которого он обладает следующим составом (давление 12,00 бар, температура 85°С):The residual gas I washed from carbon dioxide (24528 nm 3 / h) is passed through a bundle of sleeve membranes filled into the plates (polyimide membranes of type B-H from UBE Industries Ltd., external pressure 0.1 bar), at the outlet of which it has the following composition (pressure 12.00 bar, temperature 85 ° C):

пропанpropane 66,1 об.%,66.1 vol.%, пропиленpropylene 0,89 об.%,0.89 vol.%, водородhydrogen 15,03 об.%,15.03% vol. кислородoxygen 4,92 об.%,4.92 vol.%, водаwater 2,10 об.%,2.10 vol.%, монооксид углеродаcarbon monoxide 1,22 об.%,1.22 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide 7,73 об.%.7.73% vol.

Давление остаточного газа I (24461 нм3/ч) снижается в многоступенчатом турбодетандере с 12,00 до 4,25 бар при одновременном снижении температуры с 85 до 42°С. Отмытый от диоксида углерода и освобожденный от молекулярного водорода остаточный газ I благодаря косвенному теплообмену с поступающим из зоны разделения I остаточным газом I, сжатым на первой ступени компрессора, нагревается с 42 до 97°С и совместно с другой половиной неподвергнутого отмывке от диоксида углерода остаточного газа I, остающегося после фракционирующей конденсации газообразного продукта В, рециркулирует в качестве циркуляционного газа I в исходную смесь реакционных газов А для реакционной зоны А.The residual gas pressure I (24461 nm 3 / h) decreases in a multi-stage turboexpander from 12.00 to 4.25 bar while reducing the temperature from 85 to 42 ° C. The residual gas I washed off from carbon dioxide and free from molecular hydrogen, due to indirect heat exchange with the residual gas I coming from separation zone I and compressed at the first compressor stage, is heated from 42 to 97 ° C and, together with the other half, the residual gas not washed from carbon dioxide I remaining after fractionating condensation of the gaseous product B is recycled as circulation gas I to the initial mixture of reaction gases A for reaction zone A.

Газовый поток (67,2 нм3/ч), проникающий через используемую для выделения молекулярного водорода мембрану, обладает следующим составом:The gas stream (67.2 nm 3 / h), penetrating through the membrane used to isolate molecular hydrogen, has the following composition:

пропанpropane 0,12 об.%,0.12 vol.%, пропиленpropylene 0,01 об.%,0.01 vol.%, водородhydrogen 56,2 об.%,56.2 vol.%, водаwater 27,2 об.%,27.2 vol.%, монооксид углеродаcarbon monoxide 0,15 об.%,0.15 vol.%, диоксид углеродаcarbon dioxide 12,39 об.%.12.39 vol.%.

Его направляют в общую систему сжигания в качестве четвертого топливного потока.It is sent to the common combustion system as a fourth fuel stream.

Из куба колонны для отмывки диоксида углерода отбирают 21846 кг/ч водного раствора гидрокарбоната калия с температурой 75°С, который благодаря косвенному теплообмену (в качестве теплоносителя используют раствор деструктированного гидрокарбоната калия) нагревают с 75 до 100°С и подают в верхнюю часть второй колонны с насадочными телами (деструкционной колонны). В нижнюю часть этой колонны противотоком вводят 26 нм3/ч водяного пара (144°С, 4 бар). Выводимый из верхней части колонны газовый поток подвергают прямому охлаждению, используя в качестве охлаждающего агента ранее образовавшийся конденсат, и образующийся при охлаждении водный конденсат возвращают в колонну. Улетучивающийся из колонны диоксид углерода направляют в общую систему сжигания в качестве пятого топливного потока. Из слива деструкционной колонны (32968 кг/г) выпаривают 14968 кг/ч воды. При необходимости нейтрализованный едким натром остаток возвращают в качестве промывочного раствора в верхнюю часть колонны для отмывки диоксида углерода.21846 kg / h of an aqueous solution of potassium bicarbonate with a temperature of 75 ° C is taken from the cube of the column for washing carbon dioxide, which is heated from 75 to 100 ° C and fed to the top of the second column due to indirect heat exchange (using a solution of degraded potassium bicarbonate as a heat carrier) with packed bodies (destruction columns). 26 nm 3 / h of water vapor (144 ° C, 4 bar) are countercurrently introduced into the bottom of this column. The gas stream discharged from the top of the column is subjected to direct cooling using previously formed condensate as a cooling agent, and the aqueous condensate formed upon cooling is returned to the column. Carbon dioxide escaping from the column is sent to the common combustion system as a fifth fuel stream. 14968 kg / h of water is evaporated from the discharge of the destruction column (32968 kg / g). If necessary, the neutralized sodium hydroxide residue is returned as a washing solution to the top of the carbon dioxide washing column.

Топливные потоки 1-5 подвергают в соответствующей системе совместному сжиганию, осуществляемому при подаче воздуха (17674 нм3/ч).Fuel streams 1-5 are subjected to co-combustion in an appropriate system, carried out with air supply (17674 nm 3 / h).

Claims (22)

1. Способ получения акриловой кислоты из пропана, в соответствии с которым
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,
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,
в реакционную зону А вводят молекулярный кислород, который окисляет содержащийся в реакционном газе А молекулярный водород до водяного пара, и
из реакционной зоны А отбирают газообразный продукт А, содержащий молекулярный водород, водяной пар, пропилен и пропан,
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 двухстадийному гетерогенно-катализируемому частичному газофазному окислению, получая газообразный продукт В, содержащий акриловую кислоту 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,
C) газообразный продукт В выводят из реакционной зоны В и в первой зоне разделения I посредством фракционной конденсации или посредством абсорбции выделяют содержащиеся в нем акриловую кислоту, 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,
D) остаточный газ I подвергают дополнительным обработкам
отмывание содержащегося в остаточном газе I диоксида углерода,
выведение частичного количества остаточного газа I, а также - при необходимости, выделение содержащегося в остаточном газе I молекулярного водорода посредством разделительной мембраны
Е) содержащий непревращенный пропан остаточный газ I после дополнительной обработки возвращают в реакционную зону А в качестве по меньшей мере одного из по меньшей мере двух содержащих пропан исходных потоков,
отличающийся тем, что
в реакционной зоне А осуществляют окисление определенного количества (М) молекулярного водорода до водяного пара, которое составляет по меньшей мере 35 мол.%, но не более 65 мол.% от суммарного количества производимого в реакционной зоне А и, при необходимости, вводимого в нее молекулярного водорода.
1. The method of producing acrylic acid from propane, in accordance with which
A) - at least two propane-containing gaseous feed streams, at least one of which contains fresh propane, are introduced into the first reaction zone A;
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,
molecular oxygen is introduced into the reaction zone A, which oxidizes the molecular hydrogen contained in the reaction gas A to water vapor, and
gaseous product A containing molecular hydrogen, water vapor, propylene and propane is taken from reaction zone A
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 Propylene is subjected in the reaction zone B to a two-stage heterogeneously-catalyzed partial gas-phase oxidation to obtain a gaseous product B containing acrylic acid as the target product, rotated 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) the gaseous product B is withdrawn from reaction zone B and, in the first separation zone I, acrylic acid, water and side components contained therein are separated by fractional condensation or by absorption with a boiling point above the boiling point of water, the residual gas I remaining after their isolation unconverted propane, carbon dioxide, molecular hydrogen, side components with a boiling point below the boiling point of water, and, if necessary, unconverted in the reaction zone In propylene and mol ulyarny oxygen,
D) the residual gas I is subjected to additional treatments
washing out the carbon dioxide contained in the residual gas I,
the removal of a partial amount of residual gas I, and also, if necessary, the release of molecular hydrogen contained in the residual gas I through a separation membrane
E) residual gas I containing unconverted propane, after further treatment, is returned to reaction zone A as at least one of at least two propane-containing feed streams,
characterized in that
in the reaction zone A, a certain amount of (M) molecular hydrogen is oxidized to water vapor, which is at least 35 mol%, but not more than 65 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 40 мол.%, но не более 60 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 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. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционный газ В, используемый для подачи по меньшей мере в один реактор окисления, содержит
от 4 до 25 об.% пропилена,
от 6 до 70 об.% пропана,
от 5 до 60 об.% воды,
от 5 до 65 об.% кислорода и
от 0,3 до 20 об.% водорода.
3. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas B, used to supply at least one oxidation reactor, contains
from 4 to 25 vol.% propylene,
from 6 to 70 vol.% propane,
from 5 to 60 vol.% water,
from 5 to 65 vol.% oxygen and
from 0.3 to 20 vol.% hydrogen.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционный газ В, используемый для подачи по меньшей мере в один реактор окисления, содержит
от 6 до 15 об.% пропилена,
от 6 до 60 об.% пропана,
от 5 до 30 об.% воды,
от 8 до 35 об.% кислорода и
от 2 до 18 об.% водорода.
4. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas B, used to supply at least one oxidation reactor, contains
from 6 to 15 vol.% propylene,
from 6 to 60 vol.% propane,
from 5 to 30 vol.% water,
from 8 to 35 vol.% oxygen and
from 2 to 18 vol.% hydrogen.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что молярное отношение V1 содержащегося в реакционном газе В пропана к содержащемуся в реакционном газе В пропилену составляет от 1:1 до 9:1.5. The method according to claim 3, 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. 6. Способ по п.3, отличающийся тем, что молярное отношение V1 содержащегося в реакционном газе В пропана к содержащемуся в реакционном газе В пропилену составляет от 1:1 до 7:1.6. The method according to claim 3, 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. 7. 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.7. 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. 8. 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.8. 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. 9. 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.9. 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. 10. 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.10. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas B, used to supply at least one oxidation reactor, contains from 0.1 to 30 vol.% Carbon dioxide. 11. 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.11. The method according to claim 1, characterized in that the reaction gas B used to feed at least one oxidation reactor contains from 1 to 20 vol.% Carbon dioxide. 12. 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.12. 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. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционная зона А является адиабатической.13. The method according to claim 1, characterized in that the reaction zone A is adiabatic. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционная зона А выполнена в виде полочного реактора.14. The method according to claim 1, characterized in that the reaction zone A is made in the form of a shelf reactor. 15. 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.15. 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. 16. 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.16. 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. 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что отмывку диоксида углерода из остаточного газа I осуществляют посредством водного раствора карбоната калия.17. 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. 18. Способ по п.1, отличающийся тем, что отмывку диоксида углерода из остаточного газа I осуществляют под давлением от 3 до 50 бар.18. 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. 19. 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.19. 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. 20. 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.20. 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. 21. Способ по одному из пп.1-20, 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.21. The method according to one of claims 1 to 20, 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. 22. Способ по одному из пп.1-20, 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. 22. The method according to one of claims 1 to 20, 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 .
RU2008125147/04A 2005-11-24 2006-08-17 Method of producing acrylic acid from propane RU2430083C9 (en)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005056377.5 2005-11-24
DE102005056377A DE102005056377A1 (en) 2005-11-24 2005-11-24 Preparation of acrolein and/or acrylic acid useful for e.g. preparing polymers involves dehydrogenating propane to hydrogen and product gas comprising propylene; and oxidizing molecular hydrogen to steam and product gas to target products
US73942205P 2005-11-25 2005-11-25
US60/739,422 2005-11-25
US74028405P 2005-11-29 2005-11-29
DE102005057197.2 2005-11-29
US60/740,284 2005-11-29

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2008125147A RU2008125147A (en) 2009-12-27
RU2430083C2 RU2430083C2 (en) 2011-09-27
RU2430083C9 true RU2430083C9 (en) 2012-09-20

Family

ID=41642491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008125147/04A RU2430083C9 (en) 2005-11-24 2006-08-17 Method of producing acrylic acid from propane

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2430083C9 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018080333A1 (en) * 2016-10-31 2018-05-03 Public Joint Stock Company "Sibur Holding" Process for production of acrylic acid, process for the selective oxidation of carbon monoxide, catalyst for the selective oxidation of carbon monoxide, process for producing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018080333A1 (en) * 2016-10-31 2018-05-03 Public Joint Stock Company "Sibur Holding" Process for production of acrylic acid, process for the selective oxidation of carbon monoxide, catalyst for the selective oxidation of carbon monoxide, process for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
RU2430083C2 (en) 2011-09-27
RU2008125147A (en) 2009-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2452724C2 (en) Method to produce acrolein or acrylic acid or their mixture from propane
RU2391330C2 (en) Method of obtaining acrolein or acrylic acid or mixture thereof from propane
JP5537811B2 (en) Long-term operation of heterogeneous catalytic partial gas phase oxidation of organic starting compounds
KR101342276B1 (en) Process for preparing acrolein or acrylic acid or a mixture thereof from propane
RU2415126C2 (en) Method of lowering flash point temperature of fixed catalyst bed during synthesis of acrylic acid through two-step method for heterogeneously catalysed gas-phase partial oxidation of propylene
RU2429219C2 (en) Method of conducting continuous process of producing acrolein, acrylic acid or mixture thereof from propane in stable operating mode
RU2440188C2 (en) Method for heterogeneous catalytic gas-phase partial oxidation of at least one initial organic compound
RU2285690C2 (en) Method for preparing acrolein and/or acrylic acid
KR101370749B1 (en) Process for preparing acrolein or acrylic acid or a mixture thereof from propane
KR101278795B1 (en) Method for carrying out in a stable manner a process for continuously producing acrolein or acrylic acid or the mixture thereof from propane
KR101259649B1 (en) Method for the production of acrolein, acrylic acid, or a mixture thereof by means of heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation of propylene
RU2448946C2 (en) Method of producing at least one end product via partial oxidation and/or oxidation of propylene in ammonia medium
KR101265357B1 (en) Method for the production of at least one organic target compound by means of heterogeneously catalyzed partial gas phase oxidation
JP5260300B2 (en) A process for producing acrolein from propane, acrylic acid, or a mixture thereof
JP4456862B2 (en) Process for producing methacrylic acid from iso-butane
RU2430083C9 (en) Method of producing acrylic acid from propane
TWI508941B (en) Process for preparing acrolein or acrylic acid or a mixture thereof from propane
RU2430910C2 (en) Method of producing desired organic compound via heterogeneously catalysed vapour-phase partial oxidation
RU2429218C2 (en) Method of producing acrolein, acrylic acid or mixture thereof from propane

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180818