182548. lajstromszámú szabadalom • Eljárás metakrilsav előállítására metakrolein katalitikus oxidációjával
182 548 hogy a hosszú használat során dezaktivált katalizátor anyagot vízzel leoldjuk a hordozóról. A katalizátor számos, heteropolisavak előállítására ismert eljárással állítható elő, különös gondot kell azonban fordítani arra, hogy az előállítás során ne keletkezzék heteropolisav-ammóniumsó. A találmány szerinti eljárásban felhasználható katalizátor például a következőképpen állítható elő: A kiindulási anyagokat vizes vagy szerves oldószeres közegben reagáltatjuk egymással, a kapott terméket, ha ammónium-só formájában keletkezik, átalakítjuk a megfelelő savvá, szükség esetén extraháljuk a terméket, majd szárazra pároljuk. Az ammóniumsót szokásos módon, például savas vizes oldatból végzett éteres extrakcióval, ioncserével vagy más ismert módokon alakíthatjuk át a megfelelő savvá. A kapott termék bármely alkalmas szerves oldószerrel, például éterrel extrahálható. Egy különösen előnyös eljárás szerint a kiindulási anyagokat, például az alkotóelemek oxidjait vagy foszfátjait vízben diszpergáljuk vagy oldjuk, majd melegítés közben, adott esetben hidrogén-peroxid adagolása mellett reagáltatjuk egymással, végül kívánt esetben eltávolítjuk az oldhatatlan komponenseket, az oldatot szárazra pároljuk, vagy a foszfo-vanádiummolibdcn-savat az építőelemek oxidjaival, foszfátjaival, szulfátjaival vagy más hasonló vegyületeivel reagáltatjuk. A katalizátor előállítása során a katalizátort felépítő elemek különböző vegyületeiből indulhatunk ki, az egyetlen feltétel csupán az, hogy a katalizátor előállításának körülményei között heteropolisav-szerkezetű és ne ammónium-só szerkezetű termékhez vezessenek. A molibdén komponenes bevitelére alkalmas kiindulási anyagok közé tartozik például a molibdéntrioxid, molibdénsav vagy sói, heteromolibdénsav vagy sói és a molibdén fém. A foszfor komponens bevitelére alkalmas kiindulási anyagok közé tartozik az ortofoszforsav, foszforsav, hipofoszforsav vagy ezek sói, és a foszfor-pentoxid. A vanádium vanádium-pentoxid, vanádium-oxalát, vanádium-szulfát, vanadinsav vagy sói, vagy vanádium fém felhasználásával építhető be legegyszerűbben a katalizátorba. A réz beépítéséhez felhasználható kiindulási anyagok közé tartozik a réz-oxid, réz-foszfát, réz-szulfát, réz-nitrát, réz-molibdát, valamint a fém réz. Az arzén komponens például arzén-tríoxidból, ortoarzénsavból, metarzénsavból, piroarzénsavból vagy e vegyiiletek sóiból kiindulva építhető be a katalizátorba. Az X komponens beépítéséhez kiindulási anyagként oxidokat, foszfátokat, nitrátokat, szulfátokat, karbonátokat, molibdátokat és a megfelelő fémeket használhatjuk. Bár a találmány szerint előállítható katalizátor önmagában is kiváló katalitikus aktivitást mutat, termikus stabilitása és élettartama, valamint a felhasználásával előállított metakrilsav kitermelése lényege-5 I sen növelhető, ha alkalmas hordozóra visszük fel. Előnyös hordozóanyagok például a következők: szilicium-karbid, alumíniumpor, diatomaföld, titán-oxid, a-alumínium-oxid. A heteropolisavval reakcióba lépő aktív hordozóanyagokat nem tartjuk előnyösnek. A katalizátorok előállításához általában szükséges kalcinálási lépésre nincs szükség a találmány szerinti katalizátor előállítási eljárás során. Megállapítható tehát, hogy a találmány szerinti eljárással könnyebben és olcsóbban állítható elő katalizátor, mint a szokásos technológiákkal. A találmány szerint a metakrolein oxidálásához molekuláris oxigént vagy molekuláris oxigént tartalmazó gázt használunk, előnyösen olyan mennyiségben, hogy az oxigénnek a metakroleinre számított mólaránya 0,5—10, még előnyösebben 2—5 legyen. Előnyösen vízgőzt is adunk a betáplált gázba, a metakroleinre számítva 1—20, előnyösen 2—15 mólaránynak megfelelő mennyiségben. A betáplált gáz ezen felül tartalmazhat még inert gázokat, például nitrogént, szén-dioxidot, telített szénhidrogéneket. A metakrolein izobutilén vagy tercierbutanol katalitikus oxidációjával történő előállítása során kapott gázelegy közvetlenül felhasználható a találmány céljára. A reakcióhőmérséklet előnyösen 200—380 °C, még előnyösebben 250—350 °C. A betáplált gázelegy mennyisége térsebességben kifejezve általában 100—5000 óra-1, előnyösen 500— 3000 óra-1, ahol a térsebességet (SV) az NTP szabványnak megfelelően fejezzük ki. Mivel a térsebesség (SV) növelése nincs különösebb hatással a találmány szerint előállított katalizátor felhasználásával végzett reakcióra, a reakció nagy térsebességgel végrehajtható. Bár a reakció az atmoszférikus nyomást meghaladó vagy az alatti nyomáson is végrehajtható, előnyösen közel atmoszférikus nyomáson végezzük. Az előnyös nyomás-tartomány 1 és 5 atom között van. A találmány szerinti katalitikus reakciót bármely ismert reaktortípusban, így például rögzített ágyas, fluid ágyas vagy mozgó ágyas reaktorban is végrehajthatjuk. A következő példákban nem térünk ki a katalizátorban szereplő oxigénre, mert ennek mennyiségét a többi elem atomaránya és vegyértéke egyértelműen meghatározza. A metakrolein konverzióját, a metakrilsav kitermelést és a reakció szelektivitását a következőképpen határozzuk tneg : a metakrolein elreagált metakrolein (mól) konverziója (%) =---------------------------------------- Xl00 betáplált metakrolein (mól) a metakrilsav kapott metakrilsav (mól) kitermelése (%) = ----------------------------------—Xl00 betáplált metakrolein (mól) a reakció metakrilsav-kitermelés szelektivitása (%) ---------------------------------X100. metakrolein-konverzió 6 I 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
