專利名稱：催化氣相反應(yīng)的反應(yīng)器和方法以及在反應(yīng)器中施用催化劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及催化氣相反應(yīng)的反應(yīng)器和方法，特別用于合成(甲基)丙烯烯醛和/或(甲基)丙烯酸。此外，還描述了在反應(yīng)器中施用催化劑的方法。本發(fā)明還涉及制備高純度(甲基)丙烯酸的裝置和方法，可由這種方法制得的甲基丙烯酸和基于這種(甲基)丙烯酸的化學(xué)產(chǎn)品。
這里所述的(甲基)丙烯醛和(甲基)丙烯酸可理解為分別為甲基丙烯醛或甲基丙烯酸，以及分別為丙烯醛或丙烯酸，由此特別優(yōu)選的是丙烯醛和丙烯酸，最優(yōu)選的是丙烯酸。
由催化氣相氧化制備(甲基)丙烯酸的方法是普遍的公知技術(shù)。在用兩步催化方法制備丙烯酸的情況下，首先在催化劑的存在下使用包含丙烯、氧氣和惰性氣體的氣體混合物來制備包含丙烯醛作為反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)物氣體混合物，然后在第二工藝步驟中同樣在催化劑存在下轉(zhuǎn)化為包含丙烯酸的產(chǎn)物氣體混合物。類似地發(fā)生了甲基丙烯酸氣相氧化反應(yīng)，其中適用的C4碳水化合物，例如異丁烯經(jīng)由形成作為中間產(chǎn)物的甲基丙烯醛轉(zhuǎn)化為甲基丙烯酸。
上述氣相氧化反應(yīng)為強放熱反應(yīng)。因為關(guān)于盡可能分別選擇性地引進了起始化合物或(甲基)丙烯酸的轉(zhuǎn)化，可能伴隨著大量的平行和/或二次反應(yīng)，而且為了實施可控制的氣相氧化反應(yīng)，因此需要控制反應(yīng)過程，尤其要考慮溫度的升高。
對于控制反應(yīng)溫度的已知方法包括在管束固定床反應(yīng)器中進行催化氣相氧化反應(yīng)。這種反應(yīng)器的設(shè)計通常與夾套管換熱器相似，即，它們包括多個垂直排列的換熱管。該換熱管的每一個都包括布置了相應(yīng)的催化活性多金屬氧化物的固定床，該換熱管在管板上密封固定它們的端部，并且每一個端部在頂部或底部分別通向一個連接到容器的頂蓋。流過換熱管的反應(yīng)氣相混合物分別經(jīng)過這些頂蓋輸入或移出，這樣每個換熱管就形成了一個延長的反應(yīng)區(qū)。
為了冷卻換熱管或分別降低反應(yīng)溫度，使冷卻劑流過反應(yīng)器。將冷卻劑以與反應(yīng)混合物經(jīng)過反應(yīng)器的流動方向成逆流方向或交叉流動方向平行地引入并與換熱管直接接觸。為了盡可能獲得均勻的冷卻效果，已知還可將冷卻劑以這樣的方式通過反應(yīng)器，該方式為僅是從進入反應(yīng)器的入口位置到排出反應(yīng)器的出口位置的溫度增加至多10℃。作為冷卻劑，優(yōu)選使用鹽熔體，例如硝酸鉀、亞硝酸鉀、亞硝酸鈉和/或硝酸鈉的鹽熔體，或低沸點金屬的熔化物，例如鈉，水銀或不同金屬的合金。
在催化氣相氧化反應(yīng)中一個已知的問題是在換熱管縱向的流動方向上的反應(yīng)溫度會達(dá)到一個最大值，稱為熱點。與此相關(guān)聯(lián)所存在的高熱載荷對催化劑材料的壽命會產(chǎn)生不良影響，另外也會對形成丙烯酸的選擇性產(chǎn)生負(fù)面影響，結(jié)果除了(甲基)丙烯醛或(甲基)丙烯酸以外，副產(chǎn)物的形成也會相應(yīng)地增加，因此后面就必須在較困難的提純過程中進行分離。為了克服這個問題，提出過各種各樣的克服方法。一種方法是為了增加催化劑每體積單元的散熱，降低換熱管的直徑。進一步還提出了沿?fù)Q熱管改變催化劑原料的體積比活性。降低輸入氣流(丙烯或異丁烯或相應(yīng)的甲基丙烯醛或丙烯醛)的量也是公知的方法。
然而，在催化氣相氧化反應(yīng)中溫度控制的問題仍然存在。一方面采用提出過的克服方法，例如減小接觸管的直徑或降低反應(yīng)氣體混合物的輸入，不能獲得所需的生產(chǎn)性能。伴隨著流過反應(yīng)器的冷卻劑的導(dǎo)入，在某些情況下，為保持恒定的溫度，需要多個分離冷卻回路。應(yīng)對手段的已知建議僅能在現(xiàn)存催化氣相氧化反應(yīng)裝置中并不令人滿意地安裝。這些方法結(jié)合起來就會導(dǎo)致較長的反應(yīng)器停工期以及很高的相關(guān)成本。
本發(fā)明的目的是為了至少部分地克服已知現(xiàn)有技術(shù)所涉及到的技術(shù)問題。特別是，提供了一種可制備高產(chǎn)率(甲基)丙烯酸的催化氣相反應(yīng)的反應(yīng)器和方法。此外，應(yīng)當(dāng)保護反應(yīng)器的構(gòu)件(特別是換熱管)不受熱負(fù)荷的影響。
這些目的可通過以下實現(xiàn)具有權(quán)利要求1特征的反應(yīng)器、具有權(quán)利要求8特征的在反應(yīng)器的多個反應(yīng)通道中施用催化劑的方法、具有權(quán)利要求9特征的催化氣相反應(yīng)方法、具有權(quán)利要求13特征的制備(甲基)丙烯酸的裝置、具有權(quán)利要求14特征的制備高純度(甲基)丙烯酸的方法以及各從屬權(quán)利要求中的特別優(yōu)選實施方式。權(quán)利要求中的各個特征可以任何合理的技術(shù)方式進行結(jié)合，由此可以確定更多的實施方式。
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器包括多個反應(yīng)通道，該通道至少部分提供了催化劑，其中至少兩個反應(yīng)通道沿著反應(yīng)通道長度具有不同的催化濃度分布。
反應(yīng)器優(yōu)選設(shè)計為立式的塔或容器的形式。優(yōu)選地，反應(yīng)器具有范圍為15～160m3的容積，由此其具有至少3m的高度，而更優(yōu)選的為至少4m，直徑優(yōu)選為至少1m，而更優(yōu)選為至少2m。特別地，該反應(yīng)器為工業(yè)生產(chǎn)(甲基)丙烯酸裝置中的一部分。
這種反應(yīng)器設(shè)計為具有多個反應(yīng)通道。反應(yīng)通道應(yīng)用于進一步輸送反應(yīng)氣體混合物通過反應(yīng)器，另外形成了催化氣相反應(yīng)的反應(yīng)基體。反應(yīng)通道優(yōu)選為相互分開，即對于反應(yīng)氣體混合物的一個和另一個反應(yīng)通道之間沒有連接。反應(yīng)通道優(yōu)選限定為金屬壁，其可以使用片狀、管狀等等。有利地，這種類型的反應(yīng)器包括至少5000個反應(yīng)通道，優(yōu)選至少10000個以及尤其優(yōu)選為15000～32000個。通常，反應(yīng)通道由鐵素體鋼制造且通常具有1到3mm的壁厚。反應(yīng)通道的內(nèi)徑一般為10到40mm，尤其優(yōu)選為20到30mm。
這些反應(yīng)通道至少部分提供有催化劑，優(yōu)選至少部分區(qū)域內(nèi)的所有反應(yīng)通道都包括有催化劑。將催化劑置于反應(yīng)通道內(nèi)和/或形成了反應(yīng)通道的壁上。優(yōu)選地，催化劑為固態(tài)并以固體形式作為催化載體(球形、環(huán)形、圓筒形或其它形狀)或分別作為涂層。催化劑優(yōu)選為包括下列組合物中的至少一種Mo12Bi1Fe1Ni10,5P1， Mo12Bi1Fe2Co3Ni1P2K0,2，
Mo12Bi1Fe1Co4W2K0,06Si1,35， Mo10Bi1Fe1Co4W2K0,06Si1,35，Mo10Bi1Fe1Co4W2Mg0,06Si1,35， Mo12Bi0,83Fe0,33Ni7,5Cr1Sn0,5，Mo12Bi2Fe2Ni2Sn2，Mo12Bi1Fe2Ni6P1Tl0,1Mg1,5，Mo12Bi1Fe0,4Co4Ni4,5B0,1Si6,3Na0,05， Mo12Bi1Fe2Ni6,5P0,1，Mo12Bi1Co4Ni4,5Si6,3(MgSO4)0,2， Mo12Bi1Fe3Co0,3Ni10P1Sm0,3，Mo12Bi1Fe3Co4,5Ni2,5Sn0,5K0,1， Mo10Bi1Fe1Co4W2K0,06Si1,5，Mo12Bi1Fe2Co7Cs0,05Si1， Mo12Bi5Fe0,3Co2Ni3Na0,35Ca0,1B2K0,8Si12，Mo12Bi0,5Fe1,2Co1Ni4P0,8K0,025Sm0,1Si30，Mo12V19Al10Cu22，Mo12V3W12(SiCO2)，Mo12V3W12Mn3， Mo12V2W2Fe3，Mo12V3W12Cu1Sb6， Mo12V46Cu22W24Cr06(Al2O3)，Mo12V2(Li2SO4)2， Mo12V48Cu22W24Sr05(Al2O3)，Mo12V24Cu24(SiC)， Mo12V3W12Ce3，Mo12V47W11Cu63。
提供催化劑具有在反應(yīng)氣體的流動方向上沿著反應(yīng)通道的長度的催化濃度的預(yù)定分布。換言之，這意味著，例如沿著反應(yīng)通道的催化劑體積比活性是恒定的或可以變化。優(yōu)選地，在反應(yīng)器中設(shè)置的多個反應(yīng)通道，特別在所有的反應(yīng)通道中催化濃度的分布是變化的。沿著反應(yīng)通道的催化濃度的變化應(yīng)當(dāng)用于調(diào)節(jié)反應(yīng)氣體混合物流動方向上的反應(yīng)溫度，從而就避免了所謂的“熱點”。優(yōu)選地，在反應(yīng)氣體混合物流入反應(yīng)通道的區(qū)域內(nèi)，催化濃度選擇為與在流動方向上至少下一個反應(yīng)通道區(qū)域相比更低。
這里提出相應(yīng)于至少兩個反應(yīng)通道的催化濃度分布是彼此不同的。這可以意味著兩者設(shè)置了沿著它們長度上的催化濃度(恒定或變化)，而且在長度的至少一個區(qū)域內(nèi)它們彼此不同。換言之，這也意味著可以反應(yīng)通道的部分區(qū)域設(shè)置為具有相同的催化活性，然而，其它部分區(qū)域，特別是在反應(yīng)通道的水平面上設(shè)置不同，或部分區(qū)域在反應(yīng)通道縱向上是有偏移的。作為說明，在這點上應(yīng)該提到的是當(dāng)沿著反應(yīng)通道長度使用所需均勻的催化濃度分布時，如果濃度分布僅僅是在正常的公差范圍內(nèi)變化，不存在“不同分布”。特別地，在與反應(yīng)通道的分布垂直的平面上的催化濃度對于至少兩個反應(yīng)通道的差至少為1％，特別優(yōu)選至少5％甚至至少10％，最特別優(yōu)選為15％。
相應(yīng)地這里所提出的反應(yīng)器具有相應(yīng)于其催化活性的一種“三維”設(shè)置。第一次提出這樣的反應(yīng)器時，其中在反應(yīng)通道中提供催化活性的設(shè)計不僅考慮到反應(yīng)氣體混合物與催化劑原料的接觸，而且通過確定在每一個反應(yīng)通道中的催化濃度分布，進一步考慮了影響反應(yīng)溫度的參數(shù)。這些可以涉及，例如反應(yīng)通道位于反應(yīng)器內(nèi)的位置、流速和冷卻劑的各自流量、反應(yīng)氣體混合物的單個反應(yīng)通道的輸入流量等。這里提出的反應(yīng)器的設(shè)計能夠使制備(甲基)丙烯酸的方法更有效率，由此相應(yīng)于這種反應(yīng)器的工業(yè)應(yīng)用，這將產(chǎn)生顯著的產(chǎn)品和成本優(yōu)勢。
根據(jù)反應(yīng)器進一步的實施方式，這包括具有換熱劑出口和入口的至少一個換熱區(qū)，由此相應(yīng)于反應(yīng)通道縱向截面并接近入口處的催化濃度要比距離反應(yīng)通道縱向截面更遠(yuǎn)處的催化濃度要大。
換熱區(qū)通常由入口和出口所限定，由此冷卻劑從入口流到出口并且以與反應(yīng)氣體混合物流動方向呈并流、逆流和/或交叉流動的方向移動。這樣反應(yīng)器可以僅包括一個換熱區(qū)，由此在這樣的情況下，換熱劑在反應(yīng)通道整個長度上與反應(yīng)通道接觸。然而，也可以提供多個(分開的)換熱區(qū)，由此，在這種情況下，提供了經(jīng)過分別具有出口和入口的反應(yīng)器的多個管路。換熱劑優(yōu)選為包含鹽熔體的冷卻劑。
特別地，縱向截面表明了在接近入口處高度的反應(yīng)器通道的區(qū)域?？紤]到換熱劑在接近入口處具有最低的溫度，在這個區(qū)域內(nèi)，增加量的反應(yīng)熱量也會從反應(yīng)通道導(dǎo)出。隨著與入口處距離的增加或者分別隨著與多個反應(yīng)通道接觸的增加，換熱劑的溫度也隨之增加，以至于其適合作為散熱器(heat removal sink)。通過在距離具有較低催化濃度的縱向截面的換熱劑的入口區(qū)域較遠(yuǎn)的散熱區(qū)域內(nèi)設(shè)計至少一個反應(yīng)通道，考慮到了換熱劑的行為。這樣，一方面，充分使用了換熱劑可獲得的換熱容量，然而另一方面，避免了反應(yīng)通道的壁面或縱向截面上各自催化劑的熱過載。
本發(fā)明進一步提出相應(yīng)于接近反應(yīng)器圓周的反應(yīng)通道縱向截面的催化濃度大于距離反應(yīng)通道縱向截面更遠(yuǎn)處的濃度。這樣就考慮到了周圍對反應(yīng)器或反應(yīng)器內(nèi)部各個反應(yīng)通道的冷卻效應(yīng)。通過外部散熱在反應(yīng)器周圍區(qū)域內(nèi)維持了反應(yīng)器內(nèi)部換熱劑的冷卻效應(yīng)。在確定反應(yīng)通道縱向截面中的催化濃度時也考慮了這個情況。
最特別優(yōu)選的是這樣的反應(yīng)器的設(shè)計，其中多個反應(yīng)通道設(shè)計為沿著長度具有不同的催化濃度。這里特別設(shè)計在至少兩個反應(yīng)通道內(nèi)提供的催化劑總量是不同的，因此，在一個反應(yīng)通道內(nèi)的催化劑材料比至少另一個要多。這樣，例如，可以考慮反應(yīng)氣體混合物流入反應(yīng)通道的不同流動行為，因此每個反應(yīng)通道的催化劑量可適合各自的質(zhì)量流量。
在某種情況下，改變反應(yīng)通道橫截面內(nèi)的催化濃度也是有利的，所以，例如，提供的催化濃度向外側(cè)逐漸增大。假設(shè)反應(yīng)通道設(shè)置具有高精度(例如用管)，那么催化劑可以進行固定作為預(yù)備管線，具有在半徑方向預(yù)定濃度差的反應(yīng)氣體混合物可以通過其中精確地流入反應(yīng)通道。
根據(jù)特別優(yōu)選的反應(yīng)器實施方式，反應(yīng)器為管束反應(yīng)器，由此，反應(yīng)通道為接觸管而催化劑為松散散裝催化劑。在管束反應(yīng)器中，多個反應(yīng)通道由分開的金屬管構(gòu)成，其位置，例如，至少在末端附近，具有相互基本垂直的支撐裝置。這些管或各自的接觸管在其內(nèi)部形成了反應(yīng)通道，這樣反應(yīng)氣體混合物被引導(dǎo)通過接觸管內(nèi)，同時換熱劑在接觸管外流動。散裝催化劑提供于接觸管內(nèi)上，即，包括具有催化活性材料固體的催化劑。
在這方面，如果散裝催化劑包括至少活性體和惰性體，由此通過散裝催化劑體積比活性來確定催化濃度，是十分有利的。換言之，那就意味著散裝催化劑包括活性體，其包括催化活性原料和其它成分，這里稱為惰性體，其不含或含有相當(dāng)減少的量的催化活性原料。改變活性體和惰性體的比例會影響散裝催化劑的體積比活性；特別地，如果單位體積散裝催化劑的惰性體的量增加，散裝催化劑的體積比活性就會降低。
根據(jù)反應(yīng)器進一步的實施方式，多個反應(yīng)通道組合為可替換組件。在反應(yīng)通道或形成反應(yīng)通道(管、板等)的各個構(gòu)件必須進行修復(fù)和/或反應(yīng)通道應(yīng)該提供新的催化劑的情況下，用這里提出的實施方式，這種類型的多個反應(yīng)通道可以簡單地從反應(yīng)器移出并用新的或預(yù)制的組件進行替換。以這種方式，由修復(fù)或催化劑再生造成的反應(yīng)器較長的停工期就可以避免。在反應(yīng)通道以具有包括至少部分結(jié)構(gòu)板的蜂巢結(jié)構(gòu)成型的情況下，這些可以用來以“封裝”以及可拆卸反應(yīng)器中相鄰的封裝的形式相互連接。這種封裝在應(yīng)用的過程中，從反應(yīng)器中移出相當(dāng)簡單而且可迅速地用相同的一個進行替換。以相似的方式，具有管束的組件可以組合起來，由此，例如，管束的支撐板可以進行分隔且可進行單獨更換。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，提出了在反應(yīng)器多個反應(yīng)通道中施用催化劑的方法。這種方法包括至少下述步驟-確定引導(dǎo)通過多個反應(yīng)通道的反應(yīng)物流；-確定從反應(yīng)通道轉(zhuǎn)移到與反應(yīng)通道接觸的換熱劑的散熱量；-提供具有如下方式催化濃度的催化劑在多個反應(yīng)通道的至少50％的縱向截面上，反應(yīng)物流的催化反應(yīng)過程中溫度的變化至多3K，特別優(yōu)選為至多2K。
優(yōu)選以這樣的方式設(shè)置帶有催化劑的多個反應(yīng)通道，即至少兩個反應(yīng)通道在沿著反應(yīng)通道長度上具有不同的催化濃度分布。特別地，溫度波動范圍直到至多為±1.5K，或甚至至多為±1.0K。
在反應(yīng)器的反應(yīng)通道中施用催化劑的已知方法中，考慮到催化劑和反應(yīng)物流的比例，催化濃度僅僅是沿著反應(yīng)通道長度變化。依據(jù)這里所提出的方法，催化濃度是以這樣的方式來確定的，即在反應(yīng)通道中縱向截面內(nèi)(因此，例如，在與反應(yīng)物流的流向垂直的平面上，或以分別與反應(yīng)物流流到反應(yīng)通道的入口點相同的距離，或分別在水平方向上)催化氣相反應(yīng)進程中幾乎具有相同的溫度。以這種方式，尤其是，也考慮了在該平面上由換熱劑移出的不同的散熱量。尤其優(yōu)選地，為確定移出的熱量，在反應(yīng)器操作過程中進行了預(yù)定反應(yīng)物流的模擬，由此沿著多個反應(yīng)通道在橫截面上催化濃度的空間分布與反應(yīng)通道的縱向方向上可以用上述方式進行調(diào)整。
用包括至少下述元件的測量裝置來將催化劑施用到反應(yīng)通道中通常會是有利的-至少一個噴槍，其中■包括一個開放的噴槍嘴，其設(shè)計為可以至少部分地引入到反應(yīng)通道內(nèi)，■優(yōu)選在至少噴嘴或一個反應(yīng)通道內(nèi)，設(shè)計為具有產(chǎn)生加壓的裝置；■當(dāng)噴槍嘴被引入時，優(yōu)選具有密封反應(yīng)通道的密封劑，和■包括選自由下列傳感器的至少一個傳感器電容傳感器，感應(yīng)傳感器，采用激光的光電傳感器，雷達(dá)傳感器，超聲傳感器，優(yōu)選超聲傳感器；-用于確定至少一個傳感器測量值的裝置；-優(yōu)選地，用于將至少一個傳感器的測量值無線傳輸?shù)浇邮諉卧难b置；-優(yōu)選地，用于保存至少一個傳感器的測量值的裝置；-優(yōu)選地，用于顯示至少一個傳感器的測量值的裝置。
測量裝置可依據(jù)WO 02/074428特別設(shè)計。該說明書可以充分用于描述該測量裝置，并在此充分用于參考，尤其關(guān)于其結(jié)構(gòu)、控制、數(shù)據(jù)處理和操作。
將散裝催化劑裝填到包括多個反應(yīng)通道的反應(yīng)器內(nèi)的方法也是有利的，由此在至少兩個反應(yīng)通道內(nèi)，沿著反應(yīng)通道的長度上會產(chǎn)生不同的催化濃度分布，由此在至少兩個反應(yīng)通道內(nèi)的散裝催化劑的裝填高度是通過上述類型的至少一種測量裝置確定的。優(yōu)選地，在裝填過程中不止一次地確定裝填高度。更優(yōu)選地，裝填高度的確定針對多個反應(yīng)通道的至少大部分特別是全部進行。另一個也優(yōu)選的是裝填高度的確定是通過超聲傳感器和尤其是通過在反應(yīng)通道或在噴槍內(nèi)分別在直到500毫巴(任選地僅直到300毫巴)的范圍內(nèi)的過壓進行的。
本發(fā)明另一方面涉及到至少包括下列步驟的催化氣相反應(yīng)方法-提供如根據(jù)本發(fā)明上述的反應(yīng)器，-以每反應(yīng)通道至少2kg/小時的質(zhì)量流量將反應(yīng)物流輸送流過多個反應(yīng)通道，尤其優(yōu)選的是至少3.5kg/小時，最優(yōu)選為4.5kg/小時，-將換熱劑輸送入反應(yīng)器，以至于它們至少部分與多個反應(yīng)通道進行接觸，-以至少90mol％的轉(zhuǎn)化率(turnover rate)排出產(chǎn)物流，尤其優(yōu)選至少95mol％，最優(yōu)選至少97mol％。
這里所述的方法尤其涉及到了工業(yè)生產(chǎn)(甲基)丙烯醛或(甲基)丙烯酸，尤其優(yōu)選丙烯醛和丙烯酸。由這里給出的關(guān)于每個反應(yīng)通道反應(yīng)物流的輸入質(zhì)量流量的范圍至少為2kg/小時，尤其優(yōu)選的為至少3.5kg/小時，最優(yōu)選至少為4.5kg/小時。反應(yīng)物流包括每單位時間反應(yīng)氣體混合物流入到反應(yīng)通道的質(zhì)量流，由此反應(yīng)物流優(yōu)選包括不飽和有機化合物、惰性氣體和氧氣。
在制備丙烯醛的情況下優(yōu)選將丙烯作為不飽和有機化合物，而當(dāng)制備甲基丙烯醛時優(yōu)選應(yīng)用異丁烯。甲基丙烯醛和丙烯醛都可以在進一步的氧化步驟中分別轉(zhuǎn)化為甲基丙烯酸或丙烯酸，因此在這種情況下，丙烯醛或甲基丙烯醛分別代表了不飽和有機化合物。
將氧氣以純氧或空氣的形式加入到反應(yīng)物流中。作為惰性氣體，氣體可以選自氮氣(N2)，水(H2O)以及優(yōu)選為二氧化碳(CO2)。根據(jù)本發(fā)明催化氣相反應(yīng)方法的特別優(yōu)選的實施方式，反應(yīng)物流包括N2，H2O和CO2作為惰性氣體混合物。
在反應(yīng)氣體混合物中不飽和有機化合物的濃度優(yōu)選為超過9體積％，特別優(yōu)選為超過11體積％以及最優(yōu)選為約12體積％。在反應(yīng)物流中氧氣和不飽和有機化合物的摩爾比優(yōu)選在1∶1到3∶1的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在1.2∶1到2.5∶1的范圍內(nèi)，最優(yōu)選在1.4∶1到1.9∶1的范圍內(nèi)。水蒸汽與不飽和有機化合物的摩爾比優(yōu)選為在0.3∶1到2∶1的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在0.5∶1到1.8∶1的范圍內(nèi)。
采用根據(jù)本發(fā)明設(shè)計的反應(yīng)器，隨著反應(yīng)物流的質(zhì)量流量顯著增加，至少可以保證同樣高的不飽和有機化合物(尤其是丙烯或異丁烯或分別為甲基丙烯醛或丙烯醛)的轉(zhuǎn)化率，非必要地，相對于現(xiàn)有可獲得的轉(zhuǎn)化率甚至?xí)黾?。這將會導(dǎo)致產(chǎn)率顯著的增加?？紤]到例如對于催化氣相反應(yīng)在工業(yè)規(guī)模方法中年產(chǎn)量有200000噸的丙烯酸，具有至少保持相同轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)物流的增加表明了一個顯著的經(jīng)濟因素。這另外也使現(xiàn)有的反應(yīng)器得到了更好的利用。
轉(zhuǎn)化率的指示會影響到在各自的支配條件下各個反應(yīng)通道內(nèi)的催化濃度可確定的精確度。為了實施該方法，例如，合理地，應(yīng)當(dāng)借助模擬對與反應(yīng)通道相對不同的催化劑進行施用，因此，例如，在設(shè)計單個反應(yīng)通道內(nèi)的催化濃度時，應(yīng)當(dāng)考慮到換熱劑較小的溫度變化。
在該方法的一個優(yōu)選實施方式中，換熱劑至少部分地以與反應(yīng)物流相同的方向被引導(dǎo)通過反應(yīng)器。這對于反應(yīng)物流進入反應(yīng)器或相應(yīng)的反應(yīng)通道的入口區(qū)域是特別有利的。在這個區(qū)域內(nèi)，反應(yīng)器整個橫截面上一般會出現(xiàn)一個最高溫度，因為，這里可得到大量的反應(yīng)組合(反應(yīng)物和催化劑)，因此只要催化劑具有足夠的活性就會優(yōu)選繼續(xù)進行放熱反應(yīng)。使換熱劑以與反應(yīng)物流相同的流向操作，從而在這個特別的反應(yīng)器區(qū)域內(nèi)就可以得到換熱劑和反應(yīng)通道之間最大的溫度差，這樣對于催化氧化反應(yīng)，這個特別的反應(yīng)區(qū)域仍然可以被有效地利用。對于這樣的情況，即例如反應(yīng)器相對較小且單個的換熱劑管路就可以滿足，換熱劑以相同的流向沿著反應(yīng)通道的整個長度進行操作。但對于大些的裝置，存在提供多于一個這種類型管路的可能性，優(yōu)選所有的流動都與反應(yīng)物流或反應(yīng)氣體混合物具有相同的流動方向。
另外，這里還提出了換熱劑在流體流過反應(yīng)器過程中溫度升高至多6℃，特別優(yōu)選至多4.5℃，最優(yōu)選至多3℃。換熱劑的溫度可特別被流過反應(yīng)器的速度、與反應(yīng)通道接觸面的尺寸和/或換熱劑的類型影響。為了保證關(guān)于換熱劑對反應(yīng)通道的冷卻效果的影響盡可能保持一致，單股流動的溫度最大變化為6℃，特別地尤其有利的為至多3℃。
根據(jù)本發(fā)明所述的催化氣相氧化反應(yīng)方法優(yōu)選為丙烯醛轉(zhuǎn)化為丙烯酸的催化氣相反應(yīng)。
本發(fā)明還涉及到制備(甲基)丙烯酸的裝置，包括以流體導(dǎo)入的方式而相互連接的裝置構(gòu)件a)根據(jù)本發(fā)明所述的反應(yīng)器，b)吸收或冷凝裝置，和c)提純裝置。
吸收和冷凝裝置(b)優(yōu)選為如EP-A-1319648中所述的所謂“驟冷塔”。在這種驟冷塔中，在第二氧化步驟(其中(甲基)丙烯醛氧化為(甲基)丙烯酸)中得到的(甲基)丙烯酸同由氧化反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)水一起完全冷卻形成了(甲基)丙烯酸水溶液。另外優(yōu)選的冷凝裝置為帶有具有一定分離效果的構(gòu)件的冷凝器，尤其是帶有填充物、裝填料和/或板，尤其是泡罩板、篩板、浮閥板和/或雙流動板。以這種方式，氣體產(chǎn)品混合物可冷凝的組分通過冷卻的方式被分凝。由于因為雜質(zhì)和稀釋氣體，氣體混合物中包括了高沸點，中沸點和低沸點以及不可冷凝的組分，因此在塔的合適位置可以設(shè)置一個或多個側(cè)向出口。因此與普通的冷凝相反，在塔中的這種冷凝已經(jīng)能夠分離成單一組分。適合的塔包括至少一個冷卻裝置，所有用于冷卻裝置的普通熱分布器或換熱器，其將冷凝過程中形成的熱間接(外部)移出的冷卻裝置都是合適的。優(yōu)選為管束換熱器、板式換熱器以及空氣冷卻器。合適的冷卻劑為與空氣冷卻器相應(yīng)的空氣、其它冷卻裝置中的冷卻流體尤其為水。如果僅提供一個冷卻裝置，將它固定在塔頂，其中的低沸點組分分凝出來。由于(甲基)丙烯酸氣體混合物中包括了數(shù)種組分，在塔的不同部分固定多個冷卻裝置是比較方便的，例如在塔底部的冷卻裝置用于冷凝高沸點組分，在塔頂部的冷卻裝置用于冷凝低沸點組分。在丙烯酸減少的情況下，靠一個或多個側(cè)向出口將塔中間部分的組分排出。
除了氣體反應(yīng)組分的濃縮，也可以將它們與具有有效分離構(gòu)件的吸收塔中的吸收流體進行接觸并以這種方式進行吸收。在驟冷塔中得到了丙烯酸溶液，優(yōu)選將丙烯酸作為濃縮塔的側(cè)流排出，或者或經(jīng)合適溶劑吸收后的丙烯酸溶液在合適的提純裝置(c)中進一步提純。這種提純裝置(c)可包括蒸餾裝置、萃取裝置或結(jié)晶裝置。優(yōu)選地，提純裝置(c)包括蒸餾裝置和結(jié)晶裝置，而結(jié)晶裝置包括一個或多個結(jié)晶器和一個或多個用于從剩余母液中分離出(甲基)丙烯酸結(jié)晶物的洗滌塔。
本發(fā)明還涉及制備高純度(甲基)丙烯酸的方法，包括下述工藝步驟(A)在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中制備含(甲基)丙烯酸的產(chǎn)品氣體混合物，(B)提純該產(chǎn)品氣體混合物以得到純度為至少99.5重量％的(甲基)丙烯酸，特別優(yōu)選為至少99.8重量％，更優(yōu)選為至少99.9重量％。
根據(jù)工藝步驟(A)，首先在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器中制備含(甲基)丙烯酸的產(chǎn)品氣體混合物。優(yōu)選地，將兩個根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器連成一排使用，由此在第一個反應(yīng)器中發(fā)生丙烯或異丁烯或其它適合的初始化合物轉(zhuǎn)化為(甲基)丙烯醛的氧化反應(yīng)，在第二個反應(yīng)器中進行(甲基)丙烯醛轉(zhuǎn)化為(甲基)丙烯酸的反應(yīng)。也可以想象到在根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器內(nèi)進行一步氧化反應(yīng)得到(甲基)丙烯酸。
在工藝步驟(B)中，進行含(甲基)丙烯酸的產(chǎn)品氣體混合物的提純。為此，反應(yīng)氣體混合物至少部分冷凝或在合適的吸收流體中被吸收。從帶有(甲基)丙烯酸的吸收流體中分離出粗(甲基)丙烯酸。當(dāng)應(yīng)用高沸點流體作為吸收流體時，一般會對粗(甲基)丙烯酸進行精餾分離。實際上精餾分離操作在減壓下進行，例如0.04到0.1巴，例如在填料塔或板式塔中。粗(甲基)丙烯酸作為塔頂產(chǎn)品排出；然而優(yōu)選地，在精餾塔的上部區(qū)域經(jīng)側(cè)向出口排出，由此在塔頂，少量沸點低于(甲基)丙烯酸的雜質(zhì)，例如水，被排出。如果用水作為從氣體反應(yīng)混合物中吸收(甲基)丙烯酸的吸收流體，從最初獲得的液體(甲基)丙烯酸溶液中得到的粗(甲基)丙烯酸優(yōu)選采用萃取進行分離，使用萃取劑例如甲苯，然后進行萃取物蒸餾。除了從反應(yīng)氣體中用吸收流體吸收來分離粗(甲基)丙烯酸，也可以通過反應(yīng)氣體的分凝實現(xiàn)分離，非必要地，接下來進行結(jié)晶提純。對于分凝，反應(yīng)氣體，其溫度優(yōu)選通過用冷卻流體直接冷卻來降低到，為例如100～180℃，這樣比較有利地將反應(yīng)氣體和對分離有效的組分引入到塔的下部區(qū)域，并使其自身在塔中上升。通過適當(dāng)設(shè)置的滯留板(trappingfloor)可將粗(甲基)丙烯酸作為中間沸騰組分排出。例如，在DE-A-19740253或DE-A-19740252中描述了這種方法。
根據(jù)上述方法得到的粗(甲基)丙烯酸可由另外的提純方法進行進一步的提純，優(yōu)選采用進一步的蒸餾或結(jié)晶方法。這里特別優(yōu)選進一步提純尤其采用結(jié)晶，特別優(yōu)選采用懸浮結(jié)晶。
本發(fā)明還涉及可由上述方法得到的高純度(甲基)丙烯酸。
另外，本發(fā)明涉及制備含(甲基)丙烯酸的聚合物的方法，由此將由上述方法得到的高純度(甲基)丙烯酸進行聚合。聚合優(yōu)選發(fā)生為溶液聚合，而優(yōu)選在槽板帶式輸送機中進行反應(yīng)控制。在這種情況下，或者直接使用含水相，或者相應(yīng)地稀釋貧水相。一般而言，在基于介質(zhì)水含量為20～80體積％的介質(zhì)中進行聚合。
另外，本發(fā)明涉及根據(jù)在上面段落所述方法得到的聚合物。
聚合物優(yōu)選為吸收聚合物，其依照ERT440.1-99對0.9重量％的NaCl水溶液的最大吸收量為10～1000，優(yōu)選為15～500，特別優(yōu)選為20～300ml/g。關(guān)于吸收聚合物和其產(chǎn)品的進一步描述記載于“Modern SuperabsorbentPolymer Technology”，F(xiàn).L.Buchholz，A.T.Graham，Wiley VCH，1998。
根據(jù)本發(fā)明的高純度(甲基)丙烯酸或根據(jù)本發(fā)明的聚合物可應(yīng)用于制造纖維、成形體、膜、泡沫材料、超吸收聚合物或衛(wèi)生用品。
本發(fā)明同其技術(shù)領(lǐng)域可以通過附圖進行更詳細(xì)的闡述。附圖也示出了本發(fā)明特別優(yōu)選的實施方式，然而本發(fā)明不受附圖的限定。另外，需要提出如果在附圖描述中沒有其它明確提及，附圖僅表示示意性，并不精確到比例。附圖示出了

圖1用于催化氣相反應(yīng)的反應(yīng)器，圖2具有均勻催化劑活性的反應(yīng)通道內(nèi)的溫度分布，圖3用于催化氣相氧化反應(yīng)的反應(yīng)器的另一種實施方式的橫截面，圖4帶有催化劑的反應(yīng)通道的詳圖，圖5沿著反應(yīng)器橫截面上催化濃度分布，圖6帶有反應(yīng)通道的反應(yīng)器的另一種實施方式，圖7工業(yè)制備丙烯酸的裝置部分的結(jié)構(gòu)，和圖8適用于在反應(yīng)通道內(nèi)施用催化劑的測量裝置的一種實施方式。
在圖1中，示意性表示出了用于催化氣相氧化反應(yīng)尤其是用于制備丙烯醛和/或丙烯酸的反應(yīng)器1。如上面所述，將反應(yīng)物流13輸入到反應(yīng)器1中，而這種反應(yīng)物流13可以由多種組分組成。這樣，例如通過蒸發(fā)器17的丙烯和通過送風(fēng)機18和加熱器19的含氧劑(例如空氣)聚集起來，然后引入到反應(yīng)器1中的容器20。
在容器20中，設(shè)置了多個反應(yīng)通道2，反應(yīng)物流13流過其中，以在相對的一側(cè)從容器20作為產(chǎn)物流14排出。這里的反應(yīng)通道2基本上是平行的而且彼此間隔一定距離并在預(yù)定的長度4上延伸。沿著反應(yīng)通道2的整個長度4上設(shè)置了各個換熱區(qū)域5，該區(qū)域是通過用于換熱劑8的管路得到的。
換熱劑8通過泵23經(jīng)入口6引入到容器20的內(nèi)部平放區(qū)域，由此換熱劑8與反應(yīng)通道2的壁面接觸。從入口6開始，換熱劑8流到出口7，由此以與至少在反應(yīng)通道2的一個縱向截面9上相同的流動方向流動(即圖1中從上到下)。經(jīng)過出口7，將換熱劑8導(dǎo)入換熱器21，由此換熱劑8在其再次經(jīng)過入口6導(dǎo)至容器20之前，換熱劑8通過冷卻流體22再次冷卻。
在這種情況下，反應(yīng)器1的設(shè)計使得至少兩個反應(yīng)通道2在沿著長度4上具有不同的催化濃度分布。這樣，關(guān)于反應(yīng)通道2的縱向截面9并靠近入口6(或在圖中更左邊)的催化濃度可大于距離容器20縱向截面更遠(yuǎn)處的濃度(在圖中更右邊)。
圖2示出了反應(yīng)通道2的長度4上的溫度分布29，如果它們被設(shè)計為沿其長度4保持相同的話。在入口39附近(圖的上面)，反應(yīng)物流仍然包括在這個區(qū)域內(nèi)引起特別強烈催化放熱反應(yīng)的多種反應(yīng)成分。隨著反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)物的增加，反應(yīng)氣體混合物的反應(yīng)活性降低，進一步反應(yīng)和朝著出口40(在附圖2的下面)的溫度也在降低。為了彌補這種影響，提出將反應(yīng)通道2設(shè)計為沿著長度4具有不同的催化濃度，例如在入口39的區(qū)域內(nèi)具有較低的濃度以及在出口40的區(qū)域內(nèi)具有較高的濃度。
圖3示意性地表示出了用于催化氣相氧化反應(yīng)的反應(yīng)器的橫截面，其中在容器20中管束38設(shè)置為具有多個接觸管，由此形成了反應(yīng)通道2。在所述的實施方式中，反應(yīng)器1作為具有預(yù)定周邊和預(yù)定直徑24的圓筒管束38而形成，從而在中央?yún)^(qū)域28內(nèi)沒有設(shè)置反應(yīng)通道2。由接觸管形成的反應(yīng)通道2具有20mm～40mm的最大擴展范圍41(內(nèi)徑+壁厚)。反應(yīng)通道2設(shè)計為可以保證換熱劑可在反應(yīng)通道2之間流動，距離25為28mm～48mm。特別地，在這里所述反應(yīng)器1的橫截面上，至少兩個反應(yīng)通道2包含不同的催化濃度。
圖4詳細(xì)示出了反應(yīng)通道2，在其內(nèi)部提供了設(shè)計為散裝催化劑的催化劑3。設(shè)計為散裝催化劑的催化劑3包括活性體11(由陰影表示)和惰性體12。通過改變在縱向截面9上活性體11和惰性體12的數(shù)量，來分別調(diào)節(jié)特定的催化濃度。因此，在反應(yīng)氣體混合物流過反應(yīng)通道2的流動方向16上，預(yù)定的濃度分布27，如右邊所述，得到了實現(xiàn)。在第一縱向截面9.1上，如圖4中上面所述，高于給定的高度15，提供的惰性體12要比活性體11多，因此，從濃度分布27的右邊可以看出，存在的催化濃度值相對較低。在第二縱向截面9.2上，其同樣設(shè)計為具有高度15，活性體比例11較高，這樣，如右邊所述，在第二縱向截面9.2上的催化濃度分布存在較高的值。這樣，在流動方向16上就形成了一個增加的濃度分布27。
圖5示出了在多個反應(yīng)通道2的縱向截面9上兩個不同方向的濃度分布27。在圖5的中間部分示意性的表示出了橫截面，由此上面示出了第一方向上的濃度分布，下面示出了第二方向上的濃度分布。圖中也示出了入口6。在下面示出的濃度分布27中，可以看到在靠近入口6處的催化濃度大于距離縱向截面9較遠(yuǎn)處的濃度。這通過濃度分布27下面的箭頭的長度(在這個位置反應(yīng)通道2的催化濃度的度量)和到入口6的距離30來表示。在上面示出的濃度分布27中可表示重疊效應(yīng)。這樣可以看出一方面反應(yīng)器1的周邊10附近的催化濃度大于距離反應(yīng)通道2較遠(yuǎn)處的濃度。由于這個原因，在周邊10區(qū)域內(nèi)濃度分布27下面的箭頭要大于較遠(yuǎn)區(qū)域的。在中心區(qū)域，應(yīng)當(dāng)注意到濃度的增加，由此，例如，為了使反應(yīng)氣體混合物具有較高的轉(zhuǎn)化率，通過換熱劑8直接朝著這個中心區(qū)域流動(換熱劑8經(jīng)入口6流到橫截面)得到了考慮。此處示出的濃度分布27僅是關(guān)于縱向截面9的兩個圖示方向，由此每個方向的濃度分布27也可以是不同的。
圖6示出了用于反應(yīng)器1的反應(yīng)通道2的另一種實施方式。這里，反應(yīng)通道2并不是用接觸管設(shè)計的，而是用至少部分的結(jié)構(gòu)板32設(shè)計的。在這里示出的方案中，將波形板32設(shè)置在兩個平板32之間，平板之間基本上相互平行。臨近于反應(yīng)通道2，設(shè)置了熱量傳輸空間34。在板32上，設(shè)置了催化活性物料層33，用于激活氣相氧化反應(yīng)。因此根據(jù)本發(fā)明對于兩個特別是相鄰設(shè)置的反應(yīng)通道2的濃度分布是不同的。如圖6中所示，反應(yīng)通道2由兩個平板32所限定，其可設(shè)計為例如可拆換式的，例如根據(jù)組件31的類型，使得在修復(fù)過程中，例如可以將示出的組件31移除，并由類似的組件31直接替換，這樣就可以避免反應(yīng)器1較長的停工期。
圖7示出了用于制備丙烯酸的工業(yè)裝置中的裝置部分36。這里，反應(yīng)物流13，例如，最初為丙烯或其它合適的初始化合物與氧化劑一起提供，氧化劑由氧化劑供給裝置37供給。在第一反應(yīng)器31內(nèi)這兩者都發(fā)生部分轉(zhuǎn)化，這樣就形成了最初的丙烯醛。經(jīng)過后續(xù)另外的氧化劑供給裝置37，空氣或含氧氣的氧化劑可以再次供給，然后將反應(yīng)混合物引入到另一個反應(yīng)器1中用于形成含有丙烯酸的產(chǎn)物流14。然后將該產(chǎn)物流14導(dǎo)入吸收或冷凝裝置中，在其中粗丙烯酸物流被吸收。然后在另外的提純裝置(未示出)中進行提純得到高純度丙烯酸。
圖8示出了適用于將催化劑3施用到反應(yīng)通道2中的測量裝置42的實施方式。在圖示中的測量裝置42包括如下元件●噴槍43，其■包括一個開放的噴槍嘴44，其設(shè)置為至少一部分可引入到反應(yīng)通道2內(nèi)，■設(shè)置具有為噴嘴43和反應(yīng)通道2的加壓的產(chǎn)生的供應(yīng)裝置45，■當(dāng)引入噴槍嘴44時，用于密封反應(yīng)通道2的密封46，■傳感器47，這里設(shè)計為超聲波傳感器，■用于確定傳感器47測量值的測量值測定裝置48，和■用于為傳感器47的測量值進行無線傳輸?shù)妮斔推?9；●用于接收由發(fā)送器49傳出的測量值的接收單元50，其■具有傳感器49的測量值的顯示裝置51，和■與用于存儲傳感器49的測量值的存儲裝置連接。
接收單元50優(yōu)選為便攜單元，這樣可便于人們隨身攜帶。
為了用設(shè)計為散裝催化劑的催化劑3來裝填帶有多個反應(yīng)通道2的反應(yīng)器(這里未示出)，由此在至少兩個反應(yīng)通道2內(nèi)，沿著反應(yīng)通道的長度4上產(chǎn)生了不同的催化濃度分布，在至少兩個反應(yīng)通道2中的催化劑3的裝填高度52由測量裝置42來確定。優(yōu)選地，裝填高度52直接地確定和/或催化劑3與噴槍或傳感器47的距離54在裝填過程中不止一次地確定。在所述的實驗方法中，通過壓力供應(yīng)裝置45，分別在反應(yīng)通道2或噴槍43中產(chǎn)生約在150毫巴范圍內(nèi)的加壓，通過傳感器47經(jīng)超聲波確定距離54，然后再關(guān)聯(lián)到裝填高度52。測量裝置42也可特別用于反應(yīng)通道2的全自動和非常精確的裝填。
附圖標(biāo)記目錄1.反應(yīng)器2.反應(yīng)通道3.催化劑4.長度5.換熱區(qū)6.入口7.出口8.換熱劑9.縱向截面10.周邊11.活性體12.惰性體13.反應(yīng)物流14.產(chǎn)物流15.高度16.流動方向17.蒸發(fā)器18.送風(fēng)機19.加熱器20.容器21.換熱器22.流體23.泵24.直徑25.距離
26.尺寸27.濃度分布28.中心區(qū)域29.溫度分布30.距離31.組件32.板33.層34.熱向外傳輸空間35.驟冷裝置36.安裝部分37.氧化劑供應(yīng)裝置38.管束39.入口40.出口41.延伸部分42.測量裝置43.噴槍44.噴槍嘴45.壓力供應(yīng)46.密封47.傳感器48.測量值確定49.發(fā)送器50.接受單元51.顯示52.裝填高度
53.存儲裝置54.距離
權(quán)利要求
1.反應(yīng)器(1)，包括至少部分提供了催化劑(3)的多個反應(yīng)通道(2)，其中至少兩個反應(yīng)通道(2)在沿著反應(yīng)通道(2)的長度(4)上具有不同的催化濃度分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器(1)，其包括至少一個帶有用于換熱劑(8)的入口(6)和出口(7)的換熱區(qū)域(5)并且關(guān)于在反應(yīng)通道(2)的縱向截面(9)上接近入口(6)處的催化濃度大于距離反應(yīng)通道(2)的縱向截面(9)較遠(yuǎn)處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)器(1)，其中關(guān)于在反應(yīng)通道(2)的縱向截面(9)上接近反應(yīng)器(1)的周邊(10)處的催化濃度大于距離反應(yīng)通道(2)的縱向截面(9)較遠(yuǎn)處。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的反應(yīng)器(1)，其中多個反應(yīng)通道(2)沿著長度(4)具有不同的催化濃度。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的反應(yīng)器(1)，其中反應(yīng)器(1)為管束反應(yīng)器，反應(yīng)通道(2)為接觸管，催化劑為散裝催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器(1)，其中散裝催化劑至少包括活性體(11)和惰性體(12)，其中催化濃度是由散裝催化劑的體積比活性提供的。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的反應(yīng)器(1)，其中多個反應(yīng)通道(2)可以組合為可拆換組件(31)。
8.將催化劑(3)施用到反應(yīng)器(1)的多個反應(yīng)通道(2)內(nèi)的方法，至少包括以下步驟-確定引導(dǎo)通過多個反應(yīng)通道(2)的反應(yīng)物流(13)，-確定從反應(yīng)通道(2)轉(zhuǎn)移到與反應(yīng)通道(2)接觸的換熱劑(8)的散熱量，-提供具有這樣的催化濃度的催化劑(3)，即在多個反應(yīng)通道(2)的至少50％的縱向截面(9)上，反應(yīng)物流(13)在催化反應(yīng)過程中溫度變化至多為3K。
9.催化氣相反應(yīng)方法，至少包括下述步驟-提供根據(jù)權(quán)利要求1到5中任意一項所述的反應(yīng)器(1)，-以每個反應(yīng)通道(2)至少2kg/h的質(zhì)量流量將反應(yīng)物流(13)輸送流過多個反應(yīng)通道(2)，-將換熱劑(8)輸入到反應(yīng)器(1)中，從而至少部分地與多個反應(yīng)通道(2)接觸，-以轉(zhuǎn)化率至少90mol％排出產(chǎn)物流(14)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中換熱劑(8)被引導(dǎo)至少部分以反應(yīng)物流(13)的流向流過反應(yīng)器(1)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中在流過反應(yīng)器(1)的過程中換熱劑(8)溫度升高至多6℃。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一項所述的方法，其中進行丙烯醛轉(zhuǎn)化為丙烯酸的催化氣相反應(yīng)。
13.一種制備(甲基)丙烯酸的裝置，包括以流體傳導(dǎo)方式相互連接的裝置元件(a)根據(jù)權(quán)利要求1到7任一項所述的反應(yīng)器，(b)驟冷或冷凝裝置，和(c)提純裝置。
14.一種用于制備高純度(甲基)丙烯酸的方法，包括下述工藝步驟a.在根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項所述反應(yīng)器中制備含(甲基)丙烯酸的產(chǎn)物氣體混合物，b.提純該產(chǎn)物氣體混合物，以得到純度至少為99.5重量％的(甲基)丙烯酸。
全文摘要
反應(yīng)器(1)包括至少部分提供了催化劑(3)的多個反應(yīng)通道(2)，其中至少兩個反應(yīng)通道(2)在沿著反應(yīng)通道(2)的長度(4)上具有不同的催化濃度分布。此外，還提出了在反應(yīng)器(1)的多個反應(yīng)通道(2)中施用催化劑(3)的方法、催化氣相反應(yīng)方法、制備(甲基)丙烯酸的裝置和制備高純度(甲基)丙烯酸的方法。
文檔編號C07C57/05GK1911893SQ20061015935
公開日2007年2月14日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者J·莫斯勒 申請人:施拖克豪森有限公司