168988. lajstromszámú szabadalom • Eljárás maleinsavanhidrid előállítására bután gázfázisú, katalitikus oxidációjával

3 168988 4 zátorokat használunk fel, amelyekben a P/V atom-arány 0,5 :1 és 3:1 közötti, míg az aktivátor/V atom-arány 0,05 :1 és 0,5 :1 közötti érték. A találmány szerinti eljárásban alkalmazható katalizátor előállítására foszforvegyületként foszfor- 5 pentoxidot, orto-, méta-, piro-, tri- vagy polifoszforsavat vagy azok ammóniumsóit, foszforoxikloridot, foszfor-tri- vagy -pentakloridot, kobaltfoszfátot, nikkelfoszfátot, kadmiumfoszfátot és hasonló vegyületeket alkalmazhatunk. 10 A katalizátor előállításához vanádiumvegyületként például vanádium-tri- vagy -pentoxidot, vanadil-mono-, -di- vagy -trikloridot, ammónium-metavanadátot, vanádium-foszfátot, méta- vagy pirovanádiumsavat, vanádium-oxalátot vagy hasonló vegyü- 15 leteket használhatunk fel. Kobalt-, nikkel-, illetve kadmium-vegyületként például e fémek hidroxidjait, oxidjait, sóit (így karbonátjait, kloridjait, nitrátjait vagy oxalátjait) és hasonló származékait alkalmazhatjuk. A kobalt-, 20 nikkel-, illetve kadmium-vegyületek foszfort és/vagy vanádiumot is tartalmazhatnak, így a katalizátor előállításához például kobalt-, nikkel- és/vagy kadmium-foszfátokat, -vanadátokat, -foszfovanadátokat és hasonló vegyületeket is felhasználhatunk. A ko- 25 baltot, nikkelt és/vagy kadmiumot fém formájában is beadagolhatjuk, feltéve, hogy a fém a katalizátorkészítés körülményei között sóvá alakul. A találmány szerinti katalitikus reakcióhoz felhasználható katalizátorokat a következőképpen ál- 30 Irthatjuk elő: A katalizátorkészítés első lépésében egy vanádiumvegyületet a katalizátor kalcinálási körülményei között illékony sav, például sósav vagy oxálsav jelenlétében egy oldószerben, például víz- 35 ben vagy valamely 1—4 szénatomos egyértékű alkoholban oldunk. Az oldás hőmérséklete és ideje a felhasznált vanádiumvegyület és az oldószer jellegétől függően változik. 40 Az aktivátort (azaz a kobaltot, nikkelt és/vagy kadmiumot, illetve e fémek vegyületeit) a vanádiumvegyülettel együtt, vagy a vanádiumvegyület feloldódása után adhatjuk a rendszerhez. A foszforvegyületet előnyösen akkor adagoljuk 45 be, amikor a vanádiumvegyület és az aktivátor oldódása már teljessé vált. Ezután az elegyet 0,5—7 órán át visszafolyatás közben forraljuk, majd az oldószert lepároljuk, és a szilárd maradékot szárítjuk. Ez a szilárd maradék a találmány szerinti 50 katalitikus oxidációban felhasználható katalizátor. Ha a találmány szerinti eljárásban hordozó nélküli katalizátort kívánunk felhasználni, a fenti módon kapott szilárd maradékot adott esetben őröljük, majd - rögzített ágyas reakcióhoz felhasznál- 55 ható termék előállítása esetén —körülbelül 1—9 mm szemcseméretű pasztillákká sajtoljuk. Ha fluidágyas reakciókhoz felhasználható katalizátort kívánunk előállítani, a szilárd maradékot 10-150 mikron átmérőjű szemcsékké őröljük. 60 A találmány szerinti katalitikus oxidációhoz azonban hordozóra felvitt katalizátorokat is felhasználhatunk. Hordozóként például szilíciumdioxidot, alumíniumoxidot, szilíciumkarbidot, kovasavgélt és hasonlókat alkalmazhatunk. A hordozós 65 katalizátorok előállítása során a hordozót a katali zátorkészítéshez felhasznált reakcióelegy előállttá sának a végén, vagy a reakcióelegy előállításának bármelyik szakaszában beadagolhatjuk. Eljárhatunk úgy is, hogy a még oldószert tartalmazó késs katalizátort visszük fel a hordozóra, majd az így kapott rendszerből távolítjuk el az oldószert. Egy további módszer szerint a katalizátort és a hor dozóanyagot száraz állapotban keverjük össze egy mással, majd a keveréket pasztillákká sajtoljuk. A hordozós katalizátorok szemcsemérete a korábban közölt rögzített ágyas vagy fluid ágyas katalizátorok szemcseméretével azonos érték lehet. A katalizátor-komponens és a hordozó súly aránya 5 :95 és 95 :5 közötti érték lehet. A találmány szerinti katalitikus oxidációban ki indulási anyagként kémiailag tiszta n-butánt is fel használhatunk, gazdaságossági okokból azonban technikai minőségű butánból is kiindulhatunk. Előnyösen olyan technikai minőségű butánt használunk fel, amely a lehető legnagyobb részarányban — például legalább 90%-os mennyiségben — tartalmaz n-butánt. A technikai minőségű bután egyéb komponensei, így például az izobután, a propán, a butének és a hasonló vegyületek a találmány szerinti eljárásban általában nem zavarják az n-bután oxidációját. A bután katalitikus oxidálásához bármilyen molekuláris oxigént tartalmazó gázt vagy gázelegyel felhasználhatunk. Molekuláris oxigént tartalmazó gázelegyként előnyösen levegőt alkalmazunk. A felhasznált levegő vízmentes lehet, vagy bizonyos -például a szobalevegő víztartalmának megfelelő -mennyiségű vízgőzt is tartalmazhat. A találmány szerinti katalitikus oxidáció végrehajtására felhasznált készülékek és berendezések jellege nem döntő jelentőségű tényező. Az eljárás bármilyen hagyományos, rögzített katalizátor-ágyai tartalmazó reaktorban (például egy- vagy többcsöves reaktorokban), vagy bármilyen ismert, fluidágyas katalitikus folyamatok végrehajtására alkalmas reaktorban (például leszálló, emelkedő vagy stacionárius fluid ágyat tartalmazó reaktorokban] egyaránt végrehajtható. A reaktor szerkezeti anyaga az e célra alkalmazott reaktorok szokásos anyaga lehet, ugyanis a találmány szerinti eljárásban akut korróziós problémák nem lépnek fel. A reaktorok szerkezeti anyagaként tehát lágy acélt, viszonylag nagy széntartalmú acélokat, továbbá acélötvözeteket, például rozsdamentes acélt és hasonló anyagokat egyaránt felhasználhatunk. A találmány szerinti katalitikus oxidáció során a bután és a molekuláris oxigént tartalmazó gáz (előnyösen levegő) elegyét 350—550 C°-on bocsátjuk át a katalizátoron. A levegőt és a butánt kívánt esetben a reakciótérbe való belépés előtt külön-külön vagy egymással elegyítve előmelegíthetjük. A levegő és a bután térfogatarányát olyan értékre kell beállítanunk, ahol robbanásveszély nem áll fenn. Rögzített katalizátor-ágy alkalmazása esetén például 98—99 térfogat % levegőhöz 1—2 térfogat % butánt keverünk, míg fluidágyas katalizátorok alkalmazása esetén 96—99 térfogat % levegőből és 1—4 térfogat % butánból álló gázelegyekel használunk fel. A reakciót atmoszférikus nyomáson 2