Procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico.

Un procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico,

en el que se conduce una mezcla de partida de gas de reacción que contiene acroleína, oxígeno molecular y al menos un gas inerte, que está constituido en al menos el 20 % de su volumen por nitrógeno molecular, que contiene el oxígeno molecular y la acroleína en una relación molar de O2 : C3H4O ≥ 0,5, a una etapa de reacción a través de un relleno de catalizador en lecho fijo, que está dispuesta en dos zonas de reacción A, B dispuestas espacialmente consecutivas, siendo la temperatura de la zona de reacción A una temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC y la temperatura en la zona de reacción B también una temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC, y cuya masa activa es al menos un óxido multimetálico que contiene los elementos Mo y V, de modo que la zona de reacción A se extienda hasta una reacción de la acroleína del 45 al 85 % en moles y en un único paso de la mezcla de partida de gas de reacción a través de la totalidad del relleno de catalizador en lecho fijo la reacción de la acroleína sea ≥ 90 % en moles y la selectividad de la formación de ácido acrílico, con respecto a la acroleína reaccionada, sea ≥ 90 % en moles, correspondiendo la sucesión temporal en la que la mezcla de partida de gas de reacción atraviesa las zonas de reacción a la sucesión alfabética de las zonas de reacción, que está caracterizado porque

a) la carga del relleno de catalizador en lecho fijo con la acroleína contenida en la mezcla de partida de gas de reacción es ≤ 125 Nl de acroleína/l de relleno de catalizador en lecho fijo h y ≥ 70 Nl de acroleína/l de relleno de catalizador en lecho fijo h,

b) la actividad específica del volumen del relleno de catalizador en lecho fijo en la dirección de la corriente de la mezcla gaseosa de reacción a través del relleno de catalizador en lecho fijo es constante o al menos aumenta una vez, y

c) la diferencia TmaxA - TmaxB, constituida por la temperatura más alta, TmaxA, que presenta la mezcla gaseosa de reacción dentro de la zona de reacción A y la temperatura más alta, TmaxB, que presenta la mezcla gaseosa de reacción dentro de la zona de reacción B es ≥ 0 ºC.

Procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico La presente invención se refiere a un procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico, en el que se conduce una mezcla de partida de gas de reacción que contiene acroleína, oxígeno molecular y al menos un gas inerte, que está constituido en al menos el 20 % de su volumen por nitrógeno molecular, que contiene el oxígeno molecular y la acroleína en una relación molar de O2 : C3H4O 0, 5, a una etapa de reacción a través de un relleno de catalizador en lecho fijo, que está dispuesto en dos zonas de reacción A, B dispuestas espacialmente consecutivamente, siendo la temperatura de la zona de reacción A una temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC y la temperatura en la zona de reacción B también una temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC, y cuya masa activa es al menos un óxido multimetálico que contiene los elementos Mo y V, de modo que la zona de reacción A se extienda hasta una reacción de la acroleína del 45 al 85 % en moles y en un único paso de la mezcla de partida de gas de reacción a través de la totalidad del relleno de catalizador en lecho fijo la reacción de la acroleína sea 90 % en moles y la selectividad de la formación de ácido acrílico, con respecto a la acroleína reaccionada, sea 90 % en moles, correspondiendo la sucesión temporal en la que la mezcla de partida de gas de reacción atraviesa las zonas de reacción a la sucesión alfabética de las zonas de reacción.

El presente procedimiento de oxidación en fase gaseosa catalítica de acroleína para dar ácido acrílico es, en general, conocido (véase, por ejemplo, el documento DE-A 19910508) y es especialmente de gran importancia como segunda etapa de oxidación en la producción de ácido acrílico mediante oxidación en fase gaseosa catalítica en dos etapas partiendo de propeno. El ácido acrílico es un monómero importante que se usa como tal o en forma de un éster alquílico para la producción de polímeros adecuados, por ejemplo, como adhesivos.

Además de oxígeno molecular y de los reactantes, la mezcla de partida de gas de reacción contiene, entre otros materiales, por lo tanto, gas inerte, para mantener el gas de reacción fuera de la región de explosión.

Un objetivo de una oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de este tipo de acroleína para dar ácido acrílico consiste en lograr en un único paso de la mezcla de reacción a través de la etapa de reacción en las condiciones límite por lo demás preestablecidas un rendimiento AAA lo más elevado posible de ácido acrílico (esto es el número de moles de acroleína reaccionada para dar ácido acrílico, con respecto al número de moles de acroleína introducidos) .

Otro objetivo de una oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico consiste en lograr un rendimiento espacio-tiempo (RZAAA) lo más elevado posible de ácido acrílico (esto es en un modo de procedimiento en continuo las cantidades de ácido acrílico producidas por hora y volumen del relleno de catalizador en lecho fijo usado en litros) .

En caso de un rendimiento dado constante AAA, el rendimiento espacio-tiempo es más elevado cuando mayor sea la carga del relleno de catalizador en lecho fijo de la etapa de reacción con acroleína (por ello se entiende la cantidad de acroleína en litros normalizados (=Nl; el volumen en litros que adoptaría la cantidad de acroleína en condiciones normales, es decir, a 25 ºC y 100 kPa) que se conduce como componente de la mezcla de partida de gas de reacción por hora a través de un litro de relleno de catalizador en lecho fijo.

Las enseñanzas de los documentos WO 01/36364, DE-A 19927624, DE-A 19948248, DE-A 19948523, DE-A 19948241 y DE-A 19910506 se dirigen a aumentar, por lo tanto, a un AAA esencialmente constante, la carga de acroleína del relleno de catalizador en lecho fijo de la etapa de reacción con acroleína significativamente. Esto se logra esencialmente de modo que el relleno de catalizador en lecho fijo en la etapa de reacción esté dispuesto en cada caso en dos zonas de temperatura (zonas de reacción) espacialmente consecutivas. La carga de acroleína del relleno de catalizador en lecho fijo se elige, a este respecto, para que sea 150 NI/I de relleno de catalizador en lecho fijo y la temperatura de la segunda zona de temperatura correspondiente (en dirección de la corriente de la mezcla de gas de reacción) debe encontrarse al menos 10 ºC por encima de la temperatura de la primera zona de temperatura.

De un modo similar, el documento EP-A 1106598 también enseña un procedimiento del modo de funcionamiento en alta carga para la oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico, en el que el relleno de catalizador en lecho fijo de la etapa de reacción está dispuesto en varias zonas de temperatura. A este respecto, la diferencia de temperatura de una zona de temperatura posterior en dirección de corriente de la mezcla de gas de reacción según las enseñanzas del documento EP-A 1106598 es tanto superior como también inferior a 5 ºC por encima de la temperatura de la zona de temperatura anterior, dejando totalmente abierto el documento EPA 1106598 en qué condiciones debería usarse una diferencia de temperatura superior y en qué condiciones debería usarse una diferencia de temperatura inferior.

También el documento EP-A 1106598 deja totalmente abierto lo que se entiende por la temperatura de una zona de reacción o de temperatura.

A diferencia de esto en los documentos restantes del estado de la técnica citado, por temperatura de una zona de reacción se entiende la temperatura del relleno de catalizador en lecho fijo que se encuentra en la zona de reacción al poner en práctica el procedimiento en ausencia de una reacción química. Esta temperatura dentro de la zona de la reacción no es constante, de modo que el concepto temperatura de una zona de reacción significa en el presente documento el valor promedio (en número) de la temperatura del relleno de catalizador en lecho fijo a lo largo de la zona de reacción. Es esencial, a este respecto, que el calentamiento de las zonas de reacción individuales se realice de forma esencialmente independiente unas de otras, por lo que una zona de reacción corresponde siempre a una zona de temperatura. La definición anterior de la temperatura de una zona de reacción debe tener validez también en el presente documento.

Dado que la oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico es una reacción marcadamente exotérmica, la temperatura de la mezcla gaseosa de reacción en un paso reactivo a través del relleno de catalizador en lecho fijo es generalmente distinta de la temperatura de una zona de reacción. Es normalmente superior a la temperatura de la zona de reacción y atraviesa dentro de una zona de reacción generalmente un máximo (máximo de punto caliente) o disminuye partiendo desde un valor máximo.

No obstante, la desventaja de las enseñanzas del estado de la técnica es que exclusivamente se dirigen a operar una disposición de varias zonas con una carga elevada de acroleína. Esto es desventajoso en el sentido en que un modo de procedimiento de este tipo conlleva necesariamente un RZAAA elevado. Esto supone, no obstante, una necesidad de mercado correspondiente de ácido acrílico. Si lo último no se da (por ejemplo temporalmente) , la disposición de varias zonas debe operarse necesariamente a una carga de acroleína más reducida, teniendo entonces además prioridad una selectividad lo más elevada posible de la formación de ácido acrílico con respecto a la acroleína reaccionada que la cantidad objetivo pretendida (SAA) . Esto es la cantidad molar formada en un único paso a través de la disposición de varias zonas de ácido acrílico con respecto al número molar de la acroleína, a este respecto, reaccionada.

El objetivo de la presente invención consiste, por lo tanto, en proporcionar un procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico en una disposición de varias zonas, en el que para cargas de acroleína < 150 Nl/l·h se realice la formación de ácido acrílico con una selectividad lo más elevada posible.

Además, se ha hallado un procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar ácido acrílico, en el que se conduce una mezcla de partida de gas de reacción que contiene acroleína, oxígeno... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de oxidación parcial en fase gaseosa catalizada de forma heterogénea de acroleína para dar

ácido acrílico, en el que se conduce una mezcla de partida de gas de reacción que contiene acroleína, oxígeno

molecular y al menos un gas inerte, que está constituido en al menos el 20 % de su volumen por nitrógeno

molecular, que contiene el oxígeno molecular y la acroleína en una relación molar de O2 : C3H4O 0, 5, a una

etapa de reacción a través de un relleno de catalizador en lecho fijo, que está dispuesta en dos zonas de

reacción A, B dispuestas espacialmente consecutivas, siendo la temperatura de la zona de reacción A una

temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC y la temperatura en la zona de reacción B también una

temperatura en el intervalo de 230 a 320 ºC, y cuya masa activa es al menos un óxido multimetálico que

contiene los elementos Mo y V, de modo que la zona de reacción A se extienda hasta una reacción de la

acroleína del 45 al 85 % en moles y en un único paso de la mezcla de partida de gas de reacción a través de la

totalidad del relleno de catalizador en lecho fijo la reacción de la acroleína sea 90 % en moles y la

selectividad de la formación de ácido acrílico, con respecto a la acroleína reaccionada, sea 90 % en moles,

correspondiendo la sucesión temporal en la que la mezcla de partida de gas de reacción atraviesa las zonas de reacción a la sucesión alfabética de las zonas de reacción, que está caracterizado porque

a) la carga del relleno de catalizador en lecho fijo con la acroleína contenida en la mezcla de partida de gas de

reacción es 125 Nl de acroleína/l de relleno de catalizador en lecho fijo h y 70 Nl de acroleína/l de relleno de

catalizador en lecho fijo h,

b) la actividad específica del volumen del relleno de catalizador en lecho fijo en la dirección de la corriente de

la mezcla gaseosa de reacción a través del relleno de catalizador en lecho fijo es constante o al menos

aumenta una vez, y

c) la diferencia TmaxA - TmaxB, constituida por la temperatura más alta, TmaxA, que presenta la mezcla gaseosa de reacción dentro de la zona de reacción A y la temperatura más alta, TmaxB, que presenta la mezcla gaseosa

de reacción dentro de la zona de reacción B es 0 ºC.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la diferencia TmaxA - TmaxB es 0 ºC y 75 ºC.