丙烯醛多相催化部分气相氧化成丙烯酸制造技术

在于气相中在多相催化下将丙烯醛部分氧化成丙烯酸的方法中，在固定催化剂床之上使起始反应气体混合物在丙烯醛载荷为≤１４５且≥７０升（ＳＴＰ）丙烯醛／升固定催化剂床.ｈ下氧化，所述固定催化剂床容纳在两个依次排列的反应区Ａ、Ｂ中，反应区Ａ内反应气体混合物的最高温度高于反应区Ｂ内反应气体混合物的最高温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在固定催化剂床之上的一个反应阶段中通过操作一种起始反应气体混合物，在多相催化作用下在气相中将丙烯醛部分氧化成丙烯酸的方法，所述起始反应气体混合物包含丙烯醛、分子氧和至少一种含有至少20体积％的分子氮的惰性气体并且所含的分子氧和丙烯醛的摩尔比O2∶C3H4O为≥0.5；所述固定催化剂床安排在两个空间上依次排列的反应区A、B内，反应区A的温度为230-320℃且反应区B的温度也为230-320℃，所述固定催化剂床的活性组合物为至少一种含有元素Mo和V的多金属氧化物，该方法中反应区A延伸至丙烯醛转化率为45mol％-85mol％，并且在起始反应气体混合物单程通过整个固定催化剂床时，丙烯醛转化率≥90mol％且基于转化的丙烯醛，丙烯酸形成的选择性≥90mol％，起始反应气体混合物流经反应区的时间顺序符合反应区的字母顺序。上述在气相中将丙烯醛催化氧化成丙烯酸的方法通常是已知的(参见，例如DE-A19910508)并且作为在由丙烯开始通过两阶段催化气相氧化制备丙烯酸的过程中的第二氧化阶段是特别重要的。丙烯酸是一种重要的单体，其以其本身的形式或以其丙烯酸酯的形式用于获得适合作为例如粘合剂的聚合物的用途。在各种原因中，除了分子氧和各反应物以外，为了使反应气体不在爆炸范围内，起始反应气体混合物还含有惰性气体。上述将丙烯醛多相催化部分气相氧化成丙烯酸的一个目的是为了在除此之外预定的边界条件下在反应气体混合物单程通过反应阶段时获得很高的丙烯酸产率YAA(即，转化为丙烯酸的丙烯醛的摩尔数，基于使用的丙烯醛的摩尔数)。上述将丙烯醛多相催化部分气相氧化成丙烯酸的另一个目的是为了获得很高的丙烯酸时空产率(STYAA)(在连续方法中，其为每小时和每升体积所使用的固定催化剂床所获得的丙烯酸的总量)。在恒定的给定产率YAA下，在反应阶段的固定催化剂床上作为每小时通过1升固定催化剂床的起始反应气体混合物的一种组份操作的丙烯醛的时空速率(指在STP下的丙烯酸以升计的量(＝升(STP)；在标准条件即在25℃和1巴下由适当量的丙烯醛所占体积)越大，时空产率越高。文献WO01/36364、DE-A19927624、DE-A19948248、DE-A19948523、DE-A19948241和DE-A19910506的教导因此涉及在基本上恒定的YAA下在反应阶段的固定催化剂床上显著提高丙烯醛时空速率。这基本上通过将反应阶段中的固定催化剂床安排在两个空间上依次排列的温度区(反应区)中获得。选择在固定催化剂床上的时空速率在≥150升(STP)/升固定催化剂床·h下并且(在反应气体混合物的流动方向上)第二个温度区的温度必须高于第一个温度区的温度至少10℃。采用类似方式，EP-A1106598也教导了一种将丙烯醛多相催化部分气相氧化为丙烯酸的高负载方法，其中将反应阶段的固定催化剂床排列在多个温度区中。根据EP-A1106598的教导，在反应气体混合物的流动方向上随后的温度区的温度差可高于前面的温度区的温度大约5℃，并且EP-A1106598未完全说明在何种条件下应该使用较大的温度差且在何种条件下应该使用较小的温度差的问题。EP-A1106598也未完全说明反应区的温度或温度区的定义。相反，其余的现有技术文献将反应区的温度定义为当在不存在化学反应的情况下进行该方法时置于反应区内的固定催化剂床的温度。当上述温度在反应区内不恒定时，术语反应区的温度指的是沿反应区的固定催化剂床的温度的(数值)平均值。重要的是各个反应区基本上彼此独立加热，以便一个反应区始终相应于一个温度区。上述反应区的温度的定义还适用于本文。由于将丙烯醛多相催化部分气相氧化成丙烯酸是一种明显放热的反应，所以在反应性通过固定催化剂床时反应气体混合物的温度通常不同于反应区的温度。其通常高于反应区的温度，并且通常在反应区内通过最大值(加热点最大值)或从最大值开始下降。但是，现有技术的教导的缺点在于，它们仅仅涉及在较高的丙烯醛载荷下操作多区排列。其不利之处在于，上述方法不可避免地伴随高的STYAA。但是，这对于丙烯酸而言要求适当的市场需求。当后者缺少(例如暂时缺少)时，必须在较低的丙烯醛载荷下操作多区排列并且首先待追求的目标参数是基于转化的丙烯醛很高的丙烯酸形成选择性(SAA)。其为基于转化的丙烯醛的摩尔数，在单程通过多区排列时所形成的丙烯酸的摩尔量。本专利技术的目的是提供在多区排列中将丙烯醛多相催化部分气相氧化成丙烯酸的方法，其中在丙烯醛载荷为＜150升(STP)/升·h下以很高的选择性形成丙烯酸。我们已发现，通过一种在固定催化剂床之上的一个反应阶段中通过操作一种起始反应气体混合物，在多相催化作用下在气相中将丙烯醛部分氧化成丙烯酸的方法获得上述目的，所述起始反应气体混合物包含丙烯醛、分子氧和至少一种含有至少20体积％的分子氮的惰性气体并且所含的分子氧和丙烯醛的摩尔比O2∶C3H4O为≥0.5；所述固定催化剂床安排在两个空间上依次排列的反应区A、B内，反应区A的温度为230-320℃且反应区B的温度也为230-320℃，所述固定催化剂床的活性组合物为至少一种含有元素Mo和V的多金属氧化物，该方法中反应区A延伸至丙烯醛转化率为45mol％-85mol％，并且在起始反应气体混合物单程通过整个固定催化剂床时，丙烯醛转化率≥90mol％且基于转化的丙烯醛，丙烯酸形成的选择性≥90mol％，起始反应气体混合物流经反应区的时间顺序符合反应区的字母顺序，其中a)在固定催化剂床上在起始反应气体混合物中所包含的丙烯醛的时空速率为≤145升(STP)丙烯醛/升固定催化剂床·h且≥70升(STP)丙烯醛/升固定床催化剂·h，b)固定催化剂床的体积比活性恒定或在固定催化剂床之上在反应气体混合物的流动方向上增加至少一次，和c)反应区A内反应气体混合物具有的最高温度T最大A与反应区B内反应气体混合物具有的最高温度T最大B形成的差值T最大A-T最大B为≥0℃。有利的是，固定催化剂床的体积比活性在流动方向上增加至少一次。通常，在根据本专利技术的方法中，差值T最大A-T最大B不超过75℃。根据本专利技术，优选T最大A-T最大B≥3℃且≤60℃。在根据本专利技术的方法中，更特别优选T最大A-T最大B≥5℃且≤40℃。例如，当在固定催化剂床上的起始反应气体混合物中所包含的丙烯醛的时空速率为≥70升(STP)丙烯醛/升·h且≤140升(STP)丙烯醛/升·h，或≥70升(STP)丙烯醛/升·h且≤135升(STP)丙烯醛/升·h或≥70升(STP)丙烯醛/升·h且≤140升(STP)丙烯醛/升·h，或≥80升(STP)丙烯醛/升·h且≤130升(STP)丙烯醛/升·h，或≥90升(STP)丙烯醛/升·h且≤125升(STP)丙烯醛/升·h，或≥100升(STP)丙烯醛/升·h且≤120升(STP)丙烯醛/升·h，或≥105升(STP)丙烯醛/升·h且≤115升(STP)丙烯醛/升·h时，根据本专利技术的方法证明是有利的。应理解，当在固定催化剂床上的反应气体混合物中所包含的丙烯醛的时空速率为＜70升(STP)丙烯醛/升·h和/或固定催化剂床的体积比活性恒定时，也可应用根据本专利技术的方法。但是，在上述低反应物载荷下多区排列的操作几乎本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在固定催化剂床之上的一个反应阶段中通过操作一种起始反应气体混合物，在多相催化作用下在气相中将丙烯醛部分氧化成丙烯酸的方法，所述起始反应气体混合物包含丙烯醛、分子氧和至少一种含有至少２０体积％的分子氮的惰性气体并且所含的分子氧和丙烯醛的摩尔比Ｏ↓［２］∶Ｃ↓［３］Ｈ↓［４］Ｏ为≥０．５；所述固定催化剂床安排在两个空间上依次排列的反应区Ａ、Ｂ内，反应区Ａ的温度为２３０－３２０℃且反应区Ｂ的温度也为２３０－３２０℃，所述固定催化剂床的活性组合物为至少一种含有元素Ｍｏ和Ｖ的多金属氧化物，该方法中反应区Ａ延伸至丙烯醛转化率为４５ｍｏｌ％－８５ｍｏｌ％处，并且在起始反应气体混合物单程通过整个固定催化剂床时，丙烯醛转化率≥９０ｍｏｌ％且基于转化的丙烯醛，丙烯酸形成的选择性≥９０ｍｏｌ％，起始反应气体混合物流经反应区的时间顺序符合反应区的字母顺序，其中ａ）固定催化剂床之上在起始反应气体混合物中所包含的丙烯醛的时空速率为≤１４５升（ＳＴＰ）丙烯醛／升固定催化剂床.ｈ且≥７０升（ＳＴＰ）丙烯醛／升固定床催化剂.ｈ，ｂ）固定催化剂床之上在反应气体混 合物的流动方向上固定催化剂床的体积比活性或是恒定的或增加至少一次，且ｃ）反应区Ａ内反应气体混合物具有的最高温度Ｔ↑［最大Ａ］与反应区Ｂ内反应气体混合物具有的最高温度Ｔ↑［最大Ｂ］形成的差值Ｔ↑［最大Ａ］－Ｔ↑［最大Ｂ］为≥０℃。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M迪特勒，J佩佐尔特，KJ米勒恩格尔，H阿诺尔德，
申请(专利权)人：巴斯福股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]